DE3128035A1 - POWER TRANSISTOR - Google Patents

POWER TRANSISTOR

Info

Publication number
DE3128035A1
DE3128035A1 DE19813128035 DE3128035A DE3128035A1 DE 3128035 A1 DE3128035 A1 DE 3128035A1 DE 19813128035 DE19813128035 DE 19813128035 DE 3128035 A DE3128035 A DE 3128035A DE 3128035 A1 DE3128035 A1 DE 3128035A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
conductive material
mesa structure
power transistor
insulating material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19813128035
Other languages
German (de)
Inventor
Eng Tsan 95132 San Jose Calif. Gaw
Steeve Teon Sin Kay
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vishay Siliconix Inc
Original Assignee
Siliconix Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siliconix Inc filed Critical Siliconix Inc
Publication of DE3128035A1 publication Critical patent/DE3128035A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • H01L29/407Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

DIPL.-ING. J. RICHTER -'- --" : P Α.ΤΈ.Ν T A N W A L T EDIPL.-ING. J. RICHTER -'- - ": P Α.ΤΈ.Ν TANWALTE D1PL.-1NG. F. WERDERMANND1PL.-1NG. F. WERDERMANN

ZUSEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES Bl FORE LPO · MANDATAIRES AGREES PRES U'OEBZUSEL. REPRESENTATIVE AT THE EPO · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES Bl FORE LPO · MANDATAIRES AGREES PRES U'OEB

SOOO HAMBURG 36 t 5. 7tSOOO HAMBURG 36 t 5. 7 t

NEUER WALLNEW WALL

■g- (O 4O) 34 OO 43/34 OO■ g- (O 4O) 34 OO 43/34 OO

TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURGTELEGRAMS: INVENTIUS HAMBURG

TELEX 2163 551 INTU DTELEX 2163 551 INTU D

UNSER ZEICHEN/OUR FILE ^ · 1 ^)Uc."! "OIcT^OUR CHARACTERISTICS / OUR FILE ^ · 1 ^) Uc. "!" OIcT ^

Wdm/leWdm / le

PATENTANMELDUNGPATENT APPLICATION

PRIORITÄT: 21. Juli I98OPRIORITY: July 21, 1989

(entspr. U.S. Serial No. 170 564)(corresponds to U.S. Serial No. 170 564)

BEZEICHNUNG: Leistungstransistor.DESIGNATION: Power transistor.

ANMELDER: SILICONIX INCORPORATEDAPPLICANT: SILICONIX INCORPORATED

Laurelwood Road Santa Clara, Kalif. V.St.A.Laurelwood Road Santa Clara, Caliph. V.St.A.

ERFINDER: 1. Steeve Teong Sin KayINVENTOR: 1. Steeve Teong Sin Kay

Mxddleborough Court San Jose, Kalif. 95132 V.St.A.Mxddleborough Court San Jose, Caliph. 95132 V.St.A.

2. Eng Tsan Gaw2. Eng Tsan Gaw

Sierra RoadSierra Road

San Jose, Kalif. 95132San Jose, Caliph. 95132

V.St.A.V.St.A.

J Ί'/. Ö U ό bJ Ί '/. Ö U ό b

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Halbleiterbauelemente und deren Technik sowie im einzelnen hauptsächlich auf Leistungstransistoren mit einem Halbleiterkörper, insbesondere solche mit einem Mesaaufbau, auf dessen einer Plachseite und mindestens einem P-N-Übergang in diesem, der die aktive Zone des Leistungstransistors bildet.The invention relates generally to semiconductor devices and their technology and, in particular, mainly on power transistors with a semiconductor body, in particular those with a mesa structure, on one side of which is flat and at least one P-N junction in it, which is the active zone of the power transistor forms.

Feldeffekttransistoren, insbesondere Metalloxid-Silizium-Feldeffekttransistoren (MGSFET) haben in hochintegrierten Schaltungen, aber auch in diskreten Anordnungen für hohe Leistung Anwendung gefunden. Eine Begrenzung ihrer Anwendung in Vorrichtungen für hohe Leistung liegt jedoch darin, dass für solche Vorrichtungen eine grosse Oberfläche auf der Flachseite benötigt wird. Eine Verbesserung bei Leistungstransistoren ergab sich aus der Verwendung vertikal ausgerichteter, genuteter Strukturen. Durch die Ausbildung mit einer V-Nut, die vorzugsweise durch Ätzen von Halbleitermaterial ausgebildet wird, kann der Feldeffekttransistor einen vertikalen Aufbau statt eines lateralen Aufbaues erhalten, wobei sich eine kürzere Kanallänge und ein niedrigerer Widerstand zwischen Source- und Drainzone ergibt.Field effect transistors, in particular metal oxide silicon field effect transistors (MGSFET) have in highly integrated circuits, but also in discrete arrangements for high performance Application found. However, one limitation of their application in high power devices is that for such devices require a large surface on the flat side. An improvement in power transistors resulted from the use of vertically aligned, grooved structures. By training with a V-groove, which is preferably is formed by etching semiconductor material, the field effect transistor may have a vertical structure instead of a lateral structure, with a shorter channel length and results in a lower resistance between the source and drain regions.

In dem U.S. Patent 1J 219 835 ist ein Feldeffekt-Leistungstransistor mit einem Mesaaufbau mit V-Nut beschrieben. Bei diesemUS Pat . No. 1 J 219 835 describes a field effect power transistor with a mesa structure with a V-groove. With this one

Aufbau ist eine Isolierlage auf einer Flachseite der Vorrichtung und auf den Seitenwandungen des Mesa vorgesehen, wobei eine Metallage auf der Isoliorlage angeordnet ist, um eine Feldelektroden- oder Sourcofeidplatte zu bilden. Diese einzigartige Mesastruktur mit der Sourcefeidplatte, die über den P-N-Ubergängen der Mesa liegt, ergibt eine verbesserte Durchbruchsspannung mit entsprechend niedrigem Kanalwiderstand. Structure, an insulating layer is provided on a flat side of the device and on the side walls of the mesa, wherein a metal layer is arranged on the insulating layer in order to form a field electrode or Sourcofeid plate. This unique mesa structure with the source field plate, which lies above the P-N junctions of the mesa results in an improved breakdown voltage with a correspondingly low channel resistance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transistor der zur Rede stehenden Art mit Mesaaufbau dadurch zu verbessern, dass der Mesaaufbau eine verbesserte Umgrenzung erhält, die eine noch höhere Durchbruchsspannung mit noch niedrigerem Kanalwiderstand ermöglicht.The invention is based on the object of improving a transistor of the type in question with a mesa structure in that that the mesa structure receives an improved boundary that has an even higher breakdown voltage with even allows lower channel resistance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in dem Anspruch angegebenen Merkmale eines Leistungstransistors gelöst. Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.This object is achieved according to the invention by what is stated in the claim specified features of a power transistor solved. Possibilities for advantageous further refinement are given in claims 2 to 9 specified.

Gemäss der Erfindung wird also ein Leistungstransistor oder aber auch eine Leistungsdiode mit einem Halbleiterkörper geschaffen, auf dessen einer Plachseite ein Mesaaufbau ausgebildet ist. Die aktiven Zonen dieser zur Führung hoher Leistung befähigten Vorrichtung sind in dem Mesaaufbau angeordnet. Eine Isoliermaterialschicht ist auf der Oberfläche des Mesa ange-According to the invention, a power transistor or but also created a power diode with a semiconductor body, on one flat side of which a mesa structure is formed is. The active zones of this device capable of guiding high power are arranged in the mesa structure. One Insulating material layer is attached to the surface of the mesa.

ordnet und erstreckt sich über die Flachseite des Halbleiterkörpers·. Eine erste Lage aus leitendem Material erstreckt sich durch das Isoliermaterial hindurch bis zum Kontakt mit dem Halbleiterkörper und umgibt den Mesaaufbau, wodurch ein Ladungskontrollring auf der Oberfläche der Anordnung geschaffen wird, der die Stabilität der Durchbruchsspannung des Leistungstransistors bzw. der Leistungsdiode gewährleistet.arranges and extends over the flat side of the semiconductor body ·. A first layer of conductive material extends through the insulating material to contact with the semiconductor body and surrounds the mesa structure, thereby creating a charge control ring on the surface of the device that the stability of the breakdown voltage of the Guaranteed power transistor or the power diode.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung ein genuteter Feldeffekttransistor mit vertikalem Feld, wobei die Source- und Kanalzonen in dem Mesaaufbau ausgebildet sind und das Substrat die Drainzone aufweist. Der Ladungskontrollring berührt das Substrat und die Drainzone, um einen Ladungsaufbau auf der Oberfläche des Substrats zu hemmen. Eine Feldelektrode kann, in elektrischem Kontakt mit der Sourcezone und der Kanalzone stehend, vorgesehen werden.According to a preferred embodiment, the device is a grooved field effect transistor with a vertical field, the source and channel zones being formed in the mesa structure and the substrate having the drain zone. The charge control ring contacts the substrate and the drain region to inhibit charge build-up on the surface of the substrate. In electrical contact with the source region and the channel region, a field electrode can, standing may be provided.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention is illustrated by way of example with reference to the drawing explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen Senkrechtschnitt eines genuteten Feldeffekttransistors gemäss einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a vertical section of a grooved field effect transistor according to an embodiment of the invention ;

Fig. .2 eine Grundrissansicht de's Feldeffekttransistors nach Fig. 1; ; FIG. 2 is a plan view of the field effect transistor according to FIG. 1; ;

Fig. 3 einen Senkrechtschnitt des Transistors nach Fig. 1 mit Angabe der Äquipotentialfeldlinien undFig. 3 is a vertical section of the transistor according to Fig. 1 with indication of the equipotential field lines and

Fig. 4a bis 1H Schnittansichten zur Erläuterung
der Herstellung des Aufbaues einer Vorrichtung nach Fig. 1.
FIGS. 4a-1H are sectional views illustrating
the production of the structure of a device according to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen
Leistungstransistor und Fig. 2 dessen Grundrissansicht. Es
handelt sich dabei um schematische Darstellungen, die zur
Erläuterung dienen sollen und nicht maßstäblich zu verstehen sind. Der Leistungstransistor dieser Ausführungsform ist ein genuteter Feldeffekttransistor mit Mesaaufbau ähnlich dem Aufbau desjenigen nach dem U.S. Patent 4 219 835. Die Vorrichtung weist ein Substrat 10 vom N -Typ und eine Epitaxialschicht vom N~-Typ auf. Eine P-Zone 14, die durch Ionenimplantation
oder durch dotiertes epitaxiales Wachstum gebildet ist, befindet sich oberhalb der N~-Zone 12, und eine stark dotierte N Zone 16 ist in der P-Zone Ik ausgebildet. Die N -Zone 16 kann durch selektive Diffusion von Fremdstoffen in die P-Zone 14
hergestellt sein wie nachstehend noch näher beschrieben oder es können andere bekannte Verfahren angewendet werden, um diese Zone zu bilden. Eine mit 18 bezeichnete Nut, die in dem Aufbau ausgebildet ist, erstreckt sich durch die N -Zone 16 und die P-Zone 14 bis in die N~-Zone 12. Auf der Oberfläche der
Nut 18 ist eine Siliziumoxidlage 20 ausgebildet. Darüber befindet sich eine Lage aus einem leitendem Material 22 wie
Alluminium oder dotiertes polykristallines Silizium, wodurch die Gateelektrode des Feldeffekttransistors gebildet wird,
Fig. 1 shows an embodiment of the invention
Power transistor and FIG. 2 its plan view. It
are schematic representations that are used to
Explanation are intended to serve and are not to be understood to be true to scale. The power transistor of this embodiment is a grooved field effect transistor with a mesa structure similar to the structure of that of US Pat. No. 4,219,835. The device comprises an N -type substrate 10 and an N-type epitaxial layer. A P-zone 14 created by ion implantation
or is formed by doped epitaxial growth is located above the N ~ zone 12, and a heavily doped N zone 16 is formed in the P zone Ik . The N zone 16 can be formed into the P zone 14 by selective diffusion of foreign matter
be prepared as further described below or other known methods can be used to form this zone. A groove designated by 18, which is formed in the structure, extends through the N zone 16 and the P zone 14 into the N ~ zone 12. On the surface of the
A silicon oxide layer 20 is formed in groove 18. Above is a layer of a conductive material 22 such as
Aluminum or doped polycrystalline silicon, which forms the gate electrode of the field effect transistor,

Λ*Λ *

dessen Beieich l6 als Source und dessen Bereiche 10 und 12 als Drain wirken, während die P-Zone IiJ zwischen Source und Drain die Kanalzone bildet, die durch die Gateelektrode 22 gesteuert wird.its area l6 as the source and its areas 10 and 12 act as a drain, while the P-zone IiJ between source and Drain forms the channel zone, which is formed by the gate electrode 22 is controlled.

Über den Seitenwänden des Mesa ist Siliziumoxidmaterial 2k angebracht j mit einem elektrischen Kontakt und Leitungsmuster über dem Siliziumoxid und im ohmschen Kontakt mit der Sourcezone 16 und der Kanalzone Ik. Der Teil.des leitenden Materials 26, der sich die Seitenwände des Mesaaufbaues herab erstreckt, bildet- eine Source-Peldplatte (SFP). Silicon oxide material 2k is applied over the sidewalls of the mesa j with an electrical contact and line pattern over the silicon oxide and in ohmic contact with the source zone 16 and the channel zone Ik. The portion of conductive material 26 that extends down the sidewalls of the mesa structure forms a source field plate (SFP).

Zum Schalten hoher Spannungen und Ströme soll ein solcher Feldeffekttransistoraufbau vor allem einen niedrigen Einschaltwiderstand, eine hohe Schaltgeschwindigkeit und eine hohe Durchbruchsspannung aufweisen. Der niedrige Widerstand wird durch den vertikalen Aufbau erreicht, jedoch wird durch die Schaffung einer hohen Durchbruchsspannung der Einschaltwiderstand des Transistors beeinträchtigt.To switch high voltages and currents, such a field effect transistor structure should above all have a low switch-on resistance, have a high switching speed and a high breakdown voltage. The low resistance is through the vertical structure is achieved, but the on-resistance is created by creating a high breakdown voltage of the transistor impaired.

Gemäss der Erfindung wird ein Umgrenzungsschema geschaffen, um ' die Durchbruchsspannung zu erhöhen und die Ausbreitung der Oberflächenladung zu steuern, um auf dies-e Weise Stabilität und Verlässlichkeit der Vorrichtung zu gewährleisten. Wie bei den Ausführungsformen von Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine leitende Lage 30 auf dem Aufbau vorgesehen, welche den genutetenAccording to the invention, a demarcation scheme is created to ' to increase the breakdown voltage and the spread of the Control surface charge in order to achieve stability in this way and to ensure device reliability. As in Shown in the embodiments of Figures 1 and 2 is a conductive one Layer 30 is provided on the structure, which the grooved

Transistor umgibt und die Drainzone bei 32 berührt. Somit hat der Ring 30 eine Spannung, die der Drainspannung gleich ists wodurch der Aufbau einer Ladung in dem Siliziumoxidmaterial, das die Struktur überlagert, verhindert wird. Eine Siliziumoxidschicht 3^ bedeckt die Vorrichtung.Surrounds transistor and touches the drain region at 32. Thus, ring 30 has a voltage equal to the drain voltage s thereby preventing charge build-up in the silicon oxide material overlying the structure. A silicon oxide layer 3 ^ covers the device.

In der Schnittansieht nach Pig. 3S welche derjenigen von Pig. I ähnlich ist, sind die Äquipotentiallinien 36 innerhalb der Drain-Substrat zone während des Betriebs der Vorrichtung gezeigt. Dadurch, dass der Mesaaufbau und die Umgrenzung geschaffen werden, verlaufen die Äquipotentiallinien glatt und verhältnismässig eben ohne abrupte Änderungen in der Nähe der Grenzfläche zwischen Substrat und Siliziumoxid. Die Äquipotentiallinien erstrecken sieh zwischen der Feldplatte 26 und dem Ladungskontrollring 30 durch das Siliziumoxid hindurch wie aus Fig. 3 zu ersehen ist.Cut to Pig. 3 S which of those of Pig. I, the equipotential lines 36 are shown within the drain-substrate region during operation of the device. Because the mesa structure and the boundary are created, the equipotential lines run smoothly and relatively flat without abrupt changes in the vicinity of the interface between substrate and silicon oxide. The equipotential lines extend through the silicon oxide between the field plate 26 and the charge control ring 30, as can be seen from FIG. 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist leicht herzustellen wobei gebräuchliche Halbleitertechnik verwendet werden kann wie sie in dem U.S. Patent 4 219 835 beschrieben ist. Die Schritte des Herstellungsverfahrens sind durch die Schnittansichten der Fig. *)A bis 41 erläutert. Diese Beschreibung soll jedoch nur zur Veranschaulichung einer Folge von Schritten bei der Herstellung der Vorrichtung dienen^ statt ihrer können auch andere Verfahren zur Verwirklichung der Erfindung angewandt werden.The device shown in Fig. 1 is easy to manufacture conventional semiconductor technology can be used as described in U.S. Pat. U.S. Patent 4,219,835. The steps of the manufacturing process are illustrated by the sectional views of Fig. *) A to 41 explained. This description however, it is intended only to illustrate a sequence of steps in the manufacture of the device rather than it Other methods of practicing the invention can also be used.

3 (280353 (28035

Gemäss Fig. 4A wird von dem N -Substrat 40 (z.B. 0,007 bis 0,05 Ohm cm) ausgegangen. Entsprechend Fig. 4B wird die epitaxiale Schicht 42 vom Typ N (z.B. 5 bis 8 Ohm cm) auf den Substrat 40 gezogen, und nach Fig. 4C wird die P -Zone 44 in der epitaxialen Schicht vom N-Typ 42 durch Ionenimplantation (z.B. 10 Ionen pro cm3) durch die Oxidschicht 43 hindurch gebildet. Wahlweise kann stattdessen eine epitaxiale Schicht vom P-Typ auf der epitaxialen Schicht 42 vom N-Typ gezogen werden.According to FIG. 4A, the N substrate 40 (for example 0.007 to 0.05 ohm cm) is assumed. Referring to FIG. 4B, the N-type epitaxial layer 42 (e.g., 5 to 8 ohm cm) is grown on the substrate 40, and as shown in FIG 10 ions per cm 3 ) formed through the oxide layer 43. Alternatively, a P-type epitaxial layer may be grown on top of the N-type epitaxial layer 42 instead.

Nach Fig. 4D wird ein Diffusionsfenster 4? durch die SchichtAccording to FIG. 4D, a diffusion window 4? through the shift

+ IQ+ IQ

hindurch geätzt und es wird eine N -Zone 48 (z.B. 10 y Atome pro cm3) durch die Diffusion des Dotierungsmittels durch das Fenster 47 gebildet.etched through and an N zone 48 (for example 10 y atoms per cm 3 ) is formed by the diffusion of the dopant through the window 47.

Danach wird wie in Fig. 4E gezeigt eine neue Lage Siliziumoxid auf der Oberfläche der Zone 48 thermisch gezogen; ferner werden Fenster 52 und 54 durch das Siliziumoxid hindurch gebildet. Wie in Fig. 4F veranschaulicht, wird danach ein vorzugsweise zu verwendendes Ätzmittel durch die Fenster 52 und 54 auf den Halbleiterkörper zur Einwirkung gebracht und es werden die Nuten 56, 58 und 60 durch die P-Zone hindurch bis zum Kontakt mit der epitaxialen N~-Zone 42 geätzt.Thereafter, as shown in FIG. 4E, a new layer of silicon oxide is thermally drawn on the surface of zone 48; furthermore, windows 52 and 54 are formed through the silicon oxide. As illustrated in FIG. 4F, an etchant, which is preferably to be used, is then brought to act on the semiconductor body through the windows 52 and 54, and the grooves 56, 58 and 60 are made through the P-zone until they come into contact with the epitaxial N ~ - Zone 42 etched.

Wie in Fig. 46 gezeigt, wird eine dünne Oxidschicht 62 auf der Oberfläche der Nuten 56, 58 und 60 gebildet. Dann wird dotier-As shown in Fig. 46, a thin oxide layer 62 is formed on the Surface of the grooves 56, 58 and 60 formed. Then doping

isis

tes Polysilizium 66 auf dem Siliziumoxad gebildet und selektiv, mit Ausnahme oberhalb des Gateoxids, entfernt. Wie in Fig. 4H gezeigt, wird zusätzliches Siliziumoxid aufgebracht. Es werden öffnungen durch das Siliziumoxid hindurch geätzt, um die Sourcezone 48 und die Kanalzone 44 sowie die epitaxiale N -Zone 42 freizulegen. Dann wird leitendes Material, wie z.B. Aluminium, über der Siliziumoxidschicht aufgebracht und selektiv geätzt, um die Source- und Feldplatte 68 im Kontakt mit der Sourcezone und der Kanalzone sowie den Ladungskontrollring 70 im Kontakt mit der Zone 42 zu bilden. Schlie.sslich wird, wie in Fig. 4l gezeigt, eine dickere Isolierschicht 74 beispielsweise durch Aufdampfen von Siliziumoxid über die Oberfläche der Vorrichtung aufgebracht.tes polysilicon 66 is formed on the silicon oxad and selectively removed except above the gate oxide. As in As shown in Figure 4H, additional silicon oxide is deposited. Openings are etched through the silicon oxide, around the source zone 48 and the channel zone 44 as well as the epitaxial zone N zone 42 to be exposed. Conductive material such as aluminum is then deposited over the silicon oxide layer and selectively etched around the source and field plates 68 in contact with the source and channel regions and the charge control ring 70 to form in contact with zone 42. Finally, as shown in FIG. 4l, a thicker insulating layer 74 is used, for example applied by vapor deposition of silicon oxide over the surface of the device.

Durch die Verwendung des mit Aussparungen versehenen Ladungskontrollrings 70 in Verbindung mit der Source-Feldplatte 68 in den ausgesparten Zonen 56 und 60, welche den Transistoraufbau umgeben, wird eine Begrenzung der Vorrichtung vorgesehen, die das Schalten höherer Spannungen und Ströme ermöglicht. Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung beschränken sich nicht auf die hier im einzelnen beschriebenen und gezeigten Beispiele. Zum Beispiel können auch andere Leistungsdioden und -transistoren mit Mesaaufbau einschliesslich bipolarer und vertikaler DMOS nach dem Prinzip der Erfindung hergestellt werden. Der Ladungskontrollring 70 kann direkt auf das Halbleitermaterial aufgebracht werden, ohne dass esBy using the recessed charge control ring 70 in conjunction with the source field plate 68 in the recessed areas 56 and 60, which form the transistor structure surround, a limitation of the device is provided, which enables the switching of higher voltages and currents. The possibilities for using and carrying out the invention are not limited to those described in detail here and examples shown. For example, other mesa construction power diodes and transistors may also be included bipolar and vertical DMOS can be produced according to the principle of the invention. The charge control ring 70 can directly can be applied to the semiconductor material without it

des darunter liegenden Siliziumoxids bedarf. Die besondere Auswahl der Gestaltung der Vorrichtung kann je nach Verträglichkeit mit dem Herstellungsprogess beim Aufbau der Transistorstruktur bestimmt werden.of the underlying silicon oxide. The special one Selection of the design of the device can be made depending on the compatibility with the manufacturing process in the construction the transistor structure can be determined.

Claims (9)

D I PL,-I NG. J. R ICHTER - ' P Ä.T" E..3M T A N W A L T E DI PL, -I NG. J. R ICHTER - 'P Ä.T "E..3M TANWALTE DIPL.-ING. F. WERDERMANN DIPL.- ING. F. WERDERMANN ZÜGEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES EJtFORE EPO · MANDATAIRES AGREES PRiS L1OEBREINS. REPRESENTATIVE AT THE EPO · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES EJtFORE EPO · MANDATAIRES AGREES PRiS L 1 OEB 2000 HAMBURG 36 15.'7·2000 HAMBURG 36 15.'7 · NEUER WALL 1ONEW WALL 1O "JS- (O4O) 34ΟΟ45/34ΟΟ56"JS- (O4O) 34-45 / 34-56 TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURGTELEGRAMS: INVENTIUS HAMBURG TELEX 2163 551 INTU DTELEX 2163 551 INTU D UNSER ZB,CHEN,OUR F1LB S .4502-1-812^3U NSER ZB, CH EN , O UR F 1 LB S .4502-1-812 ^ 3 Wdm/leWdm / le Patente η s ρ r ti ehe Patents η s ρ rt i ehe flj Leistungstransistor mit einem Halbleiterkörper und einem Mesaaufbau auf dessen einer Flachseite und mindestens einem P-N-übergang in diesem, der die aktive Zone des Leistungstransistors bildet, dadurch gekennzeichnet, dass auf derselben Flachseite eine erste Lage aus leitendem Material angebracht ist j welche den Mesaaufbau umgibt und den Halbleiterkörper berührt . flj power transistor with a semiconductor body and a mesa structure on one flat side and at least one PN junction in this, which forms the active zone of the power transistor , characterized in that a first layer of conductive material is attached to the same flat side which surrounds the mesa structure and touches the semiconductor body. 2. Leistungstransistor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lage aus Isoliermaterial auf der gleichen Flachseite des Halbleiterkörpers j welche den Mesaaufbau umgibt und von der erwähnten ersten Lage des leitenden Materials überlagert ist.2. Power transistor according to claim 1, characterized by a layer of insulating material on the same flat side of the semiconductor body j which surrounds the mesa structure and is superimposed by the mentioned first layer of the conductive material is. 3» Leistungstransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch· gekennzeichnet, dass eine Nut in dem Mesaaufbau ausgebildet ist und die P-N-Ubergänge Source-, Kanal- und Drainzonen eines Feldeffekttransistors bilden.3 »Power transistor according to claim 1 or 2, characterized in that a groove is formed in the mesa structure and the PN junctions form source, channel and drain zones of a field effect transistor. k. Leistungstransistor nach Anspruch 3 mit einer zusätzlichen Isoliermateriallage auf dem Mesaaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lage aus leitendem Material mit der Source- und der Kanalzone in Berührung steht und die Isoliermateriallage auf dem Mesaaufbau überlagert, wobei sich die zweite Lage des leitenden Materials in einem Abstand von der ersten Lage des leitenden Materials befindet. k. The power transistor according to claim 3 with an additional insulating material layer on the mesa structure, characterized in that a second layer of conductive material is in contact with the source and the channel zone and the insulating material layer is superimposed on the mesa structure, the second layer of conductive material being in one Distance from the first layer of conductive material. 5. Leistungstransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit vertikalem Feld, der einen Halbleiterkörper von einem bestimmten ersten Leitfähigkeitstyp mit einer Flachseite aufweist, auf der sich ein Mesaaufbau befindet, in welchem eine erste Zone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp vorgesehen ist, die eine Kanalzone bildet, und in der eine zweite Zone vom ersten Leitfähigkeitstyp vorgesehen ist, die eine Sourcezone innerhalb der ersten Zone bildet, wobei eine Nut in dem Mesaaufbau sich durch die erste und zweite Zone erstreckt, und eine erste Lage aus Isoliermaterial über der Nutoberfläche ausgebildet ist, und eine erste Lage aus leitendem Material über der ersten Isoliermateriallage liegt und eine Gateelektrode5. Power transistor according to one of claims 1 to 4 with a vertical field, which has a semiconductor body of a specific first conductivity type with a flat side, on which there is a mesa structure in which a first zone of the opposite conductivity type is provided which forms a channel zone and in which a second zone of the first conductivity type is provided, which is a source zone forms within the first zone with a groove in the mesa structure extending through the first and second zones, and a first layer of insulating material is formed over the groove surface, and a first layer of conductive material is over the first insulating material layer and a gate electrode bildet, und eine zweite Isoliermateriallage über der Oberfläche des Mesaaufbaues liegt, über der sich eine zweite Lage aus leitendem Material befindet, welche mit der zweiten Zone in Berührung steht und einen Sourcekontakt bildet, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Lage aus leitendem Material mit dem Halbleiterkörper in Berührung steht, .den Mesaaufbau umgibt und einen Ladungssteuerring bildet.forms, and a second insulating material layer lies over the surface of the mesa structure, over which a second Layer of conductive material is located, which is in contact with the second zone and forms a source contact, characterized in that a third layer of conductive material is in contact with the semiconductor body, .den Surrounds mesa structure and forms a charge control ring. 6. Leistungstransistor nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Isoliermateriallage sich auf der gleichen Flachseite befindet und den Mesaaufbau umgibt, und dass die dritte Lage aus leitendem Material über der dritten Isoliermateriallage liegt.6. Power transistor according to claim 5> characterized in that a third insulating material layer is located on the same flat side and surrounds the mesa structure, and that the third layer of conductive material lies over the third layer of insulating material. 7- Leistungstransistor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isoliermateriallage und die zweite Lage aus leitendem Material sich von dem Mesa herab und über einen Teil der planaren Plachseite erstrecken und dass die zweite Lage aus leitendem Material eine Feldplatte bildet.7- power transistor according to claim 5 or 6, characterized characterized in that the second layer of insulating material and the second layer of conductive material extend down from the mesa and extending over part of the planar flat face and that the second layer of conductive material is a field plate forms. 8. Leistungstransistor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizium besteht und dass die erste Isoliermateriallage, die zweite Isoliermateriallage und die dritte Isoliermateriallage aus Siliziumoxid bestehen.8. Power transistor according to claim 7, characterized in that the semiconductor body consists of silicon and that the first insulating material layer, the second insulating material layer and the third insulating material layer are made of silicon oxide. 9. Leistungstransistor, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage aus leitendem Material dotiertes Polysilizium aufweist.9. Power transistor according to claim 8, characterized in that that the first layer of conductive material comprises doped polysilicon.
DE19813128035 1980-07-21 1981-07-16 POWER TRANSISTOR Ceased DE3128035A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17056480A 1980-07-21 1980-07-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3128035A1 true DE3128035A1 (en) 1982-04-15

Family

ID=22620378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19813128035 Ceased DE3128035A1 (en) 1980-07-21 1981-07-16 POWER TRANSISTOR

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS5752170A (en)
DE (1) DE3128035A1 (en)
FR (1) FR2487128A1 (en)
GB (1) GB2080616A (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2227605A (en) * 1989-01-30 1990-08-01 Philips Electronic Associated A vertical field effect semiconductor device
DE19517975B4 (en) * 1994-07-12 2007-02-08 International Rectifier Corp., El Segundo CMOS circuit chips with polysilicon field ring structure
GB9917099D0 (en) * 1999-07-22 1999-09-22 Koninkl Philips Electronics Nv Cellular trench-gate field-effect transistors
GB0122121D0 (en) 2001-09-13 2001-10-31 Koninkl Philips Electronics Nv Edge termination in a trench-gate mosfet

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5218070B2 (en) * 1972-10-04 1977-05-19
JPS5367382A (en) * 1976-11-27 1978-06-15 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
US4219835A (en) * 1978-02-17 1980-08-26 Siliconix, Inc. VMOS Mesa structure and manufacturing process

Also Published As

Publication number Publication date
GB2080616A (en) 1982-02-03
FR2487128A1 (en) 1982-01-22
JPS5752170A (en) 1982-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3853778T2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device.
DE69520782T2 (en) Edge termination method and structure for power MOSFET
DE69512021T2 (en) DMOS array structure and method of manufacture
DE69535441T2 (en) METHOD FOR PRODUCING A MOS-CONTROLLED COMPONENT WITH A REDUCED MASK NUMBER
DE69621200T2 (en) BY GRIP FIELD EFFECT TRANSISTOR
DE19611045C1 (en) Field effect transistor e.g. vertical MOS type
DE69430768T2 (en) Trench DMOS transistor with a short channel
DE102004051348B4 (en) Superjunction device with improved robustness
DE60035144T2 (en) High-density MOS-gate power device and its manufacturing method
DE60118217T2 (en) SCHOTTKY RECTIFIER WITH DIG
DE3816002C2 (en)
DE112006003451B4 (en) Trench field plate semiconductor power devices and method of forming same
DE19701189B4 (en) Semiconductor device
DE3688518T2 (en) Semiconductor devices with conductivity modulation.
DE112017000297T5 (en) Semiconductor device and manufacturing method of a semiconductor device
CH638928A5 (en) SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT.
DE3509899A1 (en) MOS TRANSISTOR ARRANGEMENT WITH VARIABLE CONDUCTIVITY
DE102018203693A1 (en) Semiconductor device
DE19535140A1 (en) Lateral MOSFET with high withstand voltage
DE3131727A1 (en) "MOS FIELD EFFECT TRANSISTOR AND METHOD FOR ITS PRODUCTION"
DE10297349T5 (en) Semiconductor structure with improved lower forward voltage losses and higher blocking capability
DE2610828C2 (en) Thyristor with passivated surface
DE102018124708B4 (en) Switching element and method of manufacturing the same
DE2903534A1 (en) FIELD EFFECT TRANSISTOR
DE2939193C2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection