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GEBIET DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das zur Herstellung
von komplementären
bipolaren CMOS-Transistoren (Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Transistoren),
DMOS-Leistungstransistoren
(Doppelt diffundierte Metalloxid-Halbleiter-Transistoren),
Leistungstransistoren, eingebetteten Zener-Dioden und zugeordneten
Strukturen gleichzeitig auf einer einzigen Halbleiterscheibe verwendet
werden kann. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung Transistorstrukturen
und zugeordnete Isolationsstrukturen, die unter Verwendung des Prozesses
hergestellt werden können.
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STAND DER
TECHNIK
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In
zahlreichen Branchen bzw. Industrien, darunter die Telekommunikationsindustrie,
die Automobilindustrie und Computerindustrie, existieren Anwendungen,
die Schaltkreisanordnungen für
digitale Schaltvorgänge
mit hoher Leistung, für
analoge Verstärkungen
und digitale Logiken erfordern. In zahlreichen Anwendungen würde die
Platzierung der kompletten erforderlichen Schaltkreisanordnung auf
einem einzigen integrierten Schaltkreischip zu einer verbesserten
Leistung und Miniaturisierung führen, wenn
ein entsprechend zuverlässiger
und entsprechend kostengünstiger
Chip erzeugt werden könnte.
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In
der Plattenlaufwerksbranche werden heute zum Beispiel Plattenlaufwerks-Steuereinheiten häufig in
mehreren Chipimplementierungen umgesetzt. Mit der Integration der
Leistungstransistoren und der digitalen Logiktransistoren der Plattenlaufwerks-Steuereinheit
verbundene Probleme führen dazu,
dass die DMOS-Leistungsschaltkreisanordnung auf einem Chip platziert
wird, während
die digitale CMOS-Logikschaltkreisanordnung
auf einem anderen Chip platziert wird. In ähnlicher Weise kann die analoge
Verstärkungsschaltkreisanordnung
der Plattenlaufwerks-Steuereinheit
auf einem dritten Chip platziert werden, da es schwierig ist, einen
einzigen Schaltungshalbleiterchip zu erzeugen, der sowohl hochwertige
bipolare analoge Verstärker
als auch digitale Hochleistungs-CMOS-Logiktransistoren und/oder
DMOS-Leistungstransistoren aufweist. Folglich wird ein Verfahren
benötigt,
das die Realisierung einer DMOS-Leistungsschaltkreisanordnung, einer
digitalen CMOS-Logikschaltkreisanordnung und
einer komplementären
bipolaren analogen Schaltkreisanordnung auf einem einzigen integrierten
Schaltkreischip ermöglicht.
Die BiCDMOS-Verfahrenstechnologie ist bereits aus EP-A-0589675 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Vorgesehen
ist ein Verfahren gemäß den Ausführungen
in den anhängigen
Ansprüchen.
Das Verfahren verwendet eine geringe Anzahl von Maskierungsschritten,
gestaltet Hochleistungs-Transistorstrukturen
und resultiert in einer hohen Ergiebigkeit funktionsfähiger Chips
bzw. Halbleiterscheiben. Isolationsstrukturen, bipolare Transistorstrukturen, CMOS-Transistorstrukturen,
DMOS-Transistorstrukturen, Zener-Diodenstrukturen
und Dünnfilm-Widerstandsstrukturen
werden ebenfalls offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die 1A bis 16A und 1B bis 16B zeigen Querschnittsansichten eines Abschnitts
eines verarbeiteten Wafers bzw. einer Halbleiterscheibe gemäß einem Ausführungsbeispiel
des BiCDMOS-Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Abbildungen der 1A und 1B umfassen
eine Querschnittsansicht des Wafers in einer ersten veranschaulichenden
Phase des Verfahrens, wobei die Abbildungen der 2A und 2B eine
Querschnittsansicht des Wafers in einer zweiten veranschaulichenden
Phase des Verfahrens zeigen, wobei die Abbildungen der 3A und 3B umfassen
eine Querschnittsansicht des Wafers in einer dritten veranschaulichenden
Phase des Verfahrens und so weiter.
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17 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Dünnfilm-Widerstandsstruktur
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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18 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Isolationsstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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19 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer ersten vertikalen bipolaren Transistorstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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20 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer zweiten vertikalen bipolaren Transistorstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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21 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer dritten vertikalen bipolaren Transistorstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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22 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer ersten lateralen DMOS-Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
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23 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer zweiten lateralen DMOS-Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
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24 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer dritten lateralen DMOS-Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
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25 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer vierten lateralen DMOS-Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
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26 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer fünften
lateralen DMOS-Struktur gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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27 ist eine Querschnittsansicht eines Wafers,
welche die Gestaltung eines Body für einen DMOS-TRansistor und
einer Basis bzw. Base für
einen bipolaren Transistor veranschaulicht, wobei der Body und die
Basis unabhängig
voneinander gebildet werden;
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28 ist eine Querschnittsansicht eines Wafers,
welche eine verbesserte Isolationsstruktur veranschaulicht, um die
parasitäre
bipolare Transistorwirkung erheblich zu reduzieren;
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die 29A, 29B und 29C sind Querschnittsansichten eines Wafers, welche
eine Struktur und ein Verfahren zur Anpassung einer Schwellenspannung
eines MOSFET veranschaulichen, die verhältnismäßig spät in dem Fertigungsprozess
des Wafers vorgenommen werden kann;
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die 30A ist eine Querschnittsansicht eines MOSFET,
wobei die mögliche
Anpassung der Gate-Länge
zur Realisierung einer gewünschten Durchbruchspannung
des MOSFET veranschaulicht ist;
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die 30B ist ein Graph, der die Kanallänge im Vergleich
zu der Durchbruchspannung veranschaulicht, wobei von einer typischen
Dotierstoffkonzentration für
die epitaxiale Schicht ausgegangen wird;
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die 31 ist eine Querschnittsansicht einer Zener-Diode
und eines Kondensators unter Verwendung eines Zenerbereichs als
untere Platte des Kondensators;
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die 32 und 33 sind
Querschnittsansichten von NPN-Transistoren,
welche die Abstandsanordnung des Basiskontaktbereichs im Verhältnis zu
dem Kollektor veranschaulichen, um die Durchbruchspannung zu erhöhen;
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die 34 und 35 sind
Querschnittsansichten von PNP-Transistoren,
welche die Separation des Basiskontaktbereichs von dem Kollektor
veranschaulichen, um die Durchbruchspannung zu erhöhen.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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BiCDMOS-VERFAHREN
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Mehrere
Verfahrensschritte eines BiCDMOS-Verfahrens sind nachstehend in
Tabelle 1 aufgeführt.
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TABELLE 1
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- 1. P-Substrat
- 2. Erste Oxidation
- 3. N+ eingebettete Schichtmaskierung
- 4. N+ eingebettete Schichtimplantierung
- 5. N+ eingebettete Schichtdiffusion
- 6. P+ eingebettete Schichtmaskierung
- 7. P+ eingebettete Schichtimplantierung
- 8. Resistabzug
- 9. Oxidabzug
- 10. Aufwachsen
- 11. Epitaxial-Reoxidation
- 12. P– Senkenmaskierung
- 13. P– Senkenimplantierung
- 14. P– Senkendiffusion
- 15. P+ ISO-Maskierung
- 16. P+ ISO-Implantierung
- 17. P+ ISO-Diffusion
- 18. N+ Sinker-Maskierung
- 19. N+ Sinker POCl3-Vorabscheidung
- 20. N+ Sinker-Diffusion
- 21. P+ eingebettete Zener-Maskierung
- 22. P+ eingebettete Zener-Implantierung
- 23. P+ eingebettete Zener-Diffusion
- 24. Oxidabzug
- 25. Basisoxidation
- 26. Nitridabscheidung
- 27. LTO-Abscheidung
- 28. Aktive Flächenmaskierung
- 29. N– Feldimplantierung
- 30. P– Feldmaskierung
- 31. P– Feldimplantierung
- 32. Resistabzug
- 33. LTO-Ätzen
- 34. Feldoxidation
- 35. Dünnfilmätzen/Nitridabzug
- 36. N– Basismaskierung
- 37. N– Basisimplantierung
- 38. Resistabzug
- 39. Basisoxidätzen
- 40. Opferoxidation
- 41. Opferoxidationsätzen
- 42. Gate-Oxidation
- 43. Polyabscheidung
- 44. Fotoresistbeschichtung/-brennen
- 45. Poly-Rückseitenätzen
- 46. Rückseitenoxidätzen
- 47. Resistabzug
- 48. Poly-POCl3-Vorabscheidung
- 49. Poly-Maskierung
- 50. DMOS P-Body-Maskierung
- 51. DMOS P-Body-Implantierung
- 52. Resistabzug
- 53. DMOS P-Body-Diffusion
- 54. N– LDD-Implantierung
- 55. P– Basismaskierung
- 56. P– Basisimplantierung
- 57. Resistabzug
- 58. N+ S/D & NPN-Emittermaskierung
- 59. N+ S/D & NPN-Emitterimplantierung
- 60. Resistabzug
- 61. Poly-Reoxidation
- 62. P + S/D & PNP-Emittermaskierung
- 63. P + S/D & PNP-Emitterimplantierung
- 64. BPSG-Abscheidung
- 65. BPSG-Fluss
- 66. Abscheidung und Ätzen
- 67. Kontaktmaskierung
- 68. Metall-1-Abscheidung
- 69. Metall-1-Maskierung
- 70. TEOS-Oxidabscheidung
- 71. Planarisierung (Resist-Rückätzen)
- 72. TEOS-Oxidabdeckung
- 73. Durchkontaktierungsmaskierung
- 74. Metall-2-Abscheidung
- 75. Metall-2-Maskierung
- 76. Passivierungsnitridabscheidung
- 77. Passivierungsmaskierung
- 78. Legierung
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In
der vorstehenden Tabelle 1 sind verschiedenen Verfahrensschritte
zur Erleichterung für
den Leser nummeriert, wobei hiermit jedoch festgestellt wird, dass
verschiedene dieser Verfahrens- bzw. Verarbeitungsschritte in bestimmten
Ausführungsbeispielen
weggelassen werden können,
dass die Reihenfolge verschiedener der Verfahrens- oder Verarbeitungsschritte
in bestimmten Ausführungsbeispielen
umgekehrt werden können,
und dass verschiedene der Verfahrens- oder Verarbeitungsschritte in bestimmten
anderen Ausführungsbeispielen
in einem Schritt kombiniert werden können. Demgemäß dient die
vorgesehene Nummerierung der Verfahrensschritte aus Tabelle 1 nur
zur Unterstützung
des Verständnisses
der Ausführungsbeispiele
des BiCDMOS-Verfahrens für
den Leser, die in den Abbildungen veranschaulicht sind und nachstehend
im Text beschrieben werden. Einzelne der in der Tabelle 1 ausgeführten Verfahrensschritte
sind nachstehend im Text durch die Schrittnummer in Klammern dargestellt.
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Die
Abbildungen der 1A und 1B zeigen
eine erste veranschaulichende Phase bzw. Stufe des BiCDMOS-Verarbeitungsverfahrens.
Ein Substrat (Schritt 1) 10 ist mit einer oberen
Oberfläche 11 abgebildet.
Bei diesem Substrat kann es sich zum Beispiel um ein P– dotiertes,
Polysiliziumrückseitenbeschichtetes
Substrat mit einem spezifischen Widerstand von 1 bis 5 Ohm/cm handeln.
Das Substrat 11 kann eine Reihe lateral angeordneter Gebiete
aufweisen: ein eingebettetes Zenergebiet 10F, ein DMOS-Gebiet 10A,
ein NMOS-Gebiet 10E mit
verhältnismäßig hoher
Spannung, ein PMOS-Gebiet 10G mit verhältnismäßig hoher Spannung, ein PMOS-Gebiet 10H mit
verhältnismäßig niedriger Spannung,
ein NMOS-Gebiet 10D mit verhältnismäßig niedriger Spannung, ein
vertikales bipolares PNP-Gebiet 10B und ein vertikales
bipolares NPN-Gebiet 10C.
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Danach
wird ein erster Oxidationsschritt (Schritt 2) ausgeführt, um
eine erste Oxidschicht 12 auf der oberen Oberfläche des
Substrats auszubilden. Das erste bzw. Ausgangsoxid kann zum Beispiel thermisch
auf eine Dicke von ungefähr
30 nm (300 Angström)
aufgewachsen werden.
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Danach
wird aus Fotoresist ein Schritt der N+ eingebetteten Schichtmaskierung
(Schritt 3) ausgeführt.
Diese Maskierung dient zur Gestaltung von Löchern bzw. Öffnungen 12A, 12B und 12C durch
die erste Oxidschicht bis herunter auf die obere Oberfläche 11 des
Substrats 10. Das erste Oxid 12 kann zum Beispiel
unter Verwendung von Trocken- oder Nassätzen geätzt werden. Nach der Gestaltung
der Öffnungen 12A, 12B und 12C wird
die Fotoresistmaskierung abgezogen.
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Die
Abbildungen der 2A und 2B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Bearbeitungsverfahrens.
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Ein
Ionenimplantierungsschritt einer N+ eingebettete Schicht (Schritt 4)
wird unter Verwendung einer Oxidschicht 12 als eine Implantierungsmaske zur
Gestaltung eingebetteter Schichtbereiche bzw. Schichtgebiete 21A, 21B und 21C an
den entsprechenden Öffnungen 12A, 12B und 12C ausgeführt. Zum
Beispiel können
Antimonionen bei 80 KeV mit einer Dosierung von 1-2E15-Ionen je
cm2 in die obere Oberfläche 11 des Substrats
implantiert werden.
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Danach
wird ein Schritt der Einsteuerdiffusion der N+ eingebetteten Schicht
ausgeführt
(Schritt 5). Während
dem Diffusionsschritt wächst
eine dünne Oxidschicht 22A in
der Öffnung 12A,
eine dünne Oxidschicht 22B wächst in
der Öffnung 12B und
eine dünne
Oxidschicht 22C wächst
in der Öffnung 12C. Die
Dicke dieser dünnen
Oxide 22A bis 22C kann zum Beispiel ungefähr 4000
Angström
entsprechen. Zum Beispiel können
sich die Gebiete der N+ eingebetteten Schicht 21A, 21B und 21C vertikal
in das Substrat bis auf eine Tiefe von 3,5 bis 4,0 μm erstrecken.
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Die
Abbildungen der 3A und 3B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase in dem BiCDOMS-Bearbeitungsverfahren.
Eine Schicht aus Fotoresist 30 wird in einer P+ eingebetteten Schichtmaskierung
ausgebildet (Schritt 6), so dass die Öffnungen 30D und 30B bis
herunter auf die obere Oberfläche 11 des
Substrats ausgebildet werden. Die Öffnung 30B wird kleiner
als die Öffnung 12B gestaltet,
so dass die periphere Begrenzung der Öffnung 30B innerhalb
der peripheren Begrenzung der Öffnung 12B liegt.
Ein Oxidätzvorgang
wird danach ausgeführt,
um den Abschnitt des Oxids 22B zu entfernen, der durch
die Öffnung 30B offen
gelegt wird. Das Oxidätzen
entfernt ferner den Abschnitt der ersten Oxidschicht 12,
der an der Öffnung 30D ausgesetzt
worden ist. Nachdem das gesamte Oxid in den Öffnungen 30B und 30D entfernt
worden ist, wird die Fotoresist-Maskierungsschicht abgezogen. Eine
Implantierungsoxidationsschicht (in den Abbildungen der 3A und 3B nicht
abgebildet) wird danach in den Öffnungen 30B und 30B aufgewachsen, so
dass zum Beispiel eine Dicke von ungefähr 1000 nm (10.000 Angström) bereitgestellt
wird.
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Danach
wird ein Ionenimplantierungsschritt einer P+ eingebetteten Schicht
(Schritt 7) ausgeführt, so
dass ein Abschnitt des N+ eingebetteten Schichtgebiets 21B eine
Konzentration von P+ Ionen durch die P+ Ionenimplantierung empfängt. In ähnlicher Weise
werden P+ Ionen an der Öffnung 30D in
die obere Oberfläche
des Substrats 10 implantiert. Bei dieser P+ Ionenimplantierung
kann es sich zum Beispiel um eine Borimplantierung mit 140 KeV bei
einer Dosierung von 1E14-Ionen
je cm2 handeln.
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Nachdem
die Fotoresistmaskierung abgezogen worden ist (Schritt 8),
wird ein Einsteuerungsdiffusionsschritt ausgeführt, um die P+ implantierten Borionen
vertikal und lateral in das Substrat 10 einzusteuern. Dieser
Einsteuerungsschritt kann ausgeführt
werden, bis sich ein Oxid mit einer Dicke von 6500 Angström über der
frei liegenden Siliziumsubstratoberfläche in den Öffnungen 30D und 30B bilden. Danach
wird ein Oxidabzug ausgeführt
(Schritt 9), um das gesamte Oxid von der oberen Oberfläche 11 des
Substrats 10 zu entfernen, einschließlich der ersten Oxidschicht 12 und
dem in den Öffnungen 30D und 30B gewachsenen
Oxid.
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Die
Abbildungen der 4A und 4B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Bearbeitungsverfahrens.
Eine epitaxiale Schicht 42 aus Silizium wird über der
oberen Oberfläche 11 des
Substrats 10 aufgewachsen (Schritt 10). In einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit 60 Volt kann es sich bei der epitaxialen Schicht
zum Beispiel um N– dotiertes
Silizium mit einer Dicke von ungefähr 10,2 μm handeln, plus oder minus 0,9 μm mit einer
Dotierstoffkonzentration, die ungefähr im Bereich zwischen 5E15
bis 1E16 Ionen je cm3 liegt. In einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit 20 Volt kann es sich bei der epitaxialen
Schicht zum Beispiel um N– dotiertes
Silizium mit einer Dicke von ungefähr 8,0 μm handeln, plus oder minus 0,7 μm mit einer
Dotierstoffkonzentration in einem ungefähren Bereich von 5E15 bis 2E16
Ionen je cm3.
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Danach
wird ein Schritt der epitaxialen Reoxidation ausgeführt (Schritt 11),
um eine epitaxiale Reoxidationsschicht 40 über einer
oberen Oberfläche 41 der
epitaxialen Schicht 42 auszubilden. Drei N+ eingebettete
Schichtgebiete 21A, 21B und 21C sind
somit in der Struktur vorhanden. Diese N+ eingebetteten Schichten
erstrecken sich nach unten von der Substrat-/Epitaxialschichtbegrenzung 11 nach unten
in die Substratschicht 10, und sie erstrecken sich ferner
von der Substrat-/Epitaxialschichtbegrenzung nach oben in die Epitaxialschicht 42.
Die Gebiete der N+ eingebetteten Schicht diffundieren aufwärts während dem
Wachstum der epitaxialen Schicht. In ähnlicher Weise ist ein Gebiet
einer P+ eingebetteten Schicht 43D in der Struktur vorhanden.
Das Gebiet der P+ eingebetteten Schicht 43D erstreckt sich
von der Substrat-/Epitaxialschichtbegrenzung abwärts in die Substratschicht,
und ferner erstreckt es sich von der Substrat-/Epitaxialschichtbegrenzung
aufwärts
in die Epitaxialschicht.
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Es
gibt jedoch zwei P+ Gebiete 43B und 44B, welche
eine einzelne P+ Ionenimplantierung bilden, die in der oberen Oberfläche des
Gebiets der N+ eingebetteten Schicht 21B vorgenommen wird.
Da die P-Typ-Ionen schneller diffundieren als die N-Typ-Ionen, diffundieren
die P+ Dotierstoffe des P+ Ionenimplantierungsschrittes schneller
aufwärts
und abwärts
als die N+ Dotierstoffe des Bereichs der eingebetteten Schicht 21B.
Wenn P+ Ionen über
die Begrenzungen des stärker
dotierten N+ Gebiets 21B diffundieren, so bilden die P+
Ionen P+ Gebiete. Da die für
die P+ Implantierung verwendete Öffnung 30B entsprechend
kleiner ist als die Öffnung 12B und
sich entsprechend in dieser befindet, die für die N+ Implantierung des
N+ Gebiets 21B verwendet wird, diffundieren die implantierten
P+ Ionen lateral nicht weit genug, um das laterale Ausmaß des N+
Gebiets 21B zu überschreiten.
Diese implantierten P+ Ionen diffundieren vertikal jedoch ausreichend
weit, um das vertikale Ausmaß des
N+ Gebiets 21B zu überschreiten.
Als Folge dessen werden zwei P+ Gebiete 43B und 44B gebildet,
die durch das N+ Gebiet 21B voneinander getrennt sind.
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Die
Abbildungen der 5A und 5B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase in dem BiCDMOS-Verarbeitungsverfahren.
Eine Fotoresistschicht (nicht abgebildet) wird über der epitaxialen Reoxidationsschicht 40 ausgebildet,
so dass eine P– Senkenmaskierungsschicht
bzw. P– Well-Maskierungsschicht
(nicht abgebildet) mit drei Öffnungen
gebildet wird (Schritt 12). Eine dieser Öffnungen
befindet sich oberhalb des Hochspannungs-NMOS-Gebiets 10E.
Eine zweite dieser Öffnungen
befindet sich oberhalb des Niederspannungs-NMOS-Gebiets 10D. Eine dritte
dieser Öffnungen
befindet sich oberhalb des Bereichs der P+ eingebetteten Schicht 44B in
dem vertikalen PNP-Gebiet 10B. Danach wird ein Oxidätzvorgang ausgeführt, um
die darunter liegende epitaxiale Reoxidationsschicht 40 selektiv
zu ätzen,
so dass drei Öffnungen 52E, 52D und 52B in
der epitaxialen Reoxidationsschicht 40 bis hinunter auf
die obere Oberfläche der
epitaxialen Schicht 42 gebildet werden. Das Fotoresist
wird danach abgezoen und eine dünne
Implantierungsoxidschicht (nicht abgebildet) wächst in den frei liegenden
drei Öffnungen 52E, 52D und 52B. Dieses
dünne Implantierungsoxid
kann zum Beispiel eine Dicke von 30 nm (300 Angström) aufweisen.
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Danach
wird ein Schritt der P– Senkenionenimplantierung
(Schritt 13) durch die dünne Implantatoxidschicht in
den Öffnungen 52E, 52D und 52B ausgeführt, um
die P– Senkengebiete 51E, 51D und 51B zu
bilden. Die verbleibenden ungeätzten
Abschnitte der epitaxialen Reoxidationsschicht 40 dienen
als Implantierungsmaske. Für
den Schritt der Ionenimplantierung kann zum Beispiel ein Borimplantat mit
100 KeV und einer Dosierung von 1–2E13 Ionen je cm2 verwendet
werden.
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Danach
wird ein Schritt (Schritt 14) der P– Senkeneinsteuerungsdiffusion
ausgeführt,
um das P– Senkengebiet 51D von
der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht nach unten zu diffundieren, so dass ein
Kontakt mit dem Gebiet der P+ eingebetteten Schicht 43D vorgesehen
wird. In ähnlicher
Weise diffundiert der P– Senkendiffusionsschritt
die P– Senke 51B nach
unten in die epitaxiale Schicht, bis sie die Oberseite des Gebiets
der P+ eingebetteten Schicht 44B berührt. Dieser Schritt der P– Senkeneinsteuerungsdiffusion
kann ausgeführt
werden, bis sich ein Oxid mit einer Dicke von ungefähr 400 nm (4000
Angström)
in den Öffnungen 52E, 52D und 52B gebildet
hat, durch welche die Ionen implantiert werden.
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Danach
können
eine P+ Isolationsmaskierung (Schritt 15), eine Implantierung
(Schritt 16) und eine Einsteuerungsdiffusion (Schritt 17)
ausgeführt werden,
um P+ Isolationsgebiete (nicht abgebildet) nach unten in die epitaxiale
Schicht lateral um ausgewählte
Transistorgebiete der epitaxialen Schicht auszubilden. Diese Isolationsstrukturen
wurden zur Vereinfachung der Darstellung in den Abbildungen der 1A bis 16A und 1B bis 16B weggelassen.
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Die
Abbildungen der 6A und 6B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase in dem BiCDMOS Verarbeitungsverfahren.
Eine Fotoresistschicht (nicht abgebildet) wird über der epitaxialen Reoxidationsschicht 40 ausgebildet,
so dass eine N+ Sinkermaskierungsschicht (Schritt 18) (nicht abgebildet)
mit zwei Öffnungen
gebildet wird. Eine dieser Öffnungen
ist oberhalb des DMOS-Gebiets 10A angeordnet, und die andere Öffnung ist
oberhalb des vertikalen NPN-Gebiets 10C angeordnet. Danach
wird ein Oxidätzvorgang
ausgeführt,
um ausgewählte
Bereiche der epitaxialen Reoxidationsschicht 40 zu entfernen,
die durch die N+ Sinkermaskierungsschicht frei gelegt wird. Somit
werden in der epitaxialen Reoxidationsschicht 40 zwei Öffnungen 60A und 60B ausgebildet.
Das die P– Senken 51E, 51D und 51B abdeckende
Fotoresist wird nicht entfernt, so dass die dünnere Oxidschicht, welche die
P– Senken 51E, 51D und 51B abdeckt,
geschützt
bleibt und nicht geätzt
wird. Nach Vollendung des Ätzschrittes wird
die Fotoresistmaskierung abgezogen, wobei die Oxidationsschicht 40 mit
zwei Öffnungen
verbleibt.
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Die
N+ Sinkergebiete 61A und 61C werden danach entsprechend
an den Öffnungen 60A und 60C ausgebildet.
Die N+ Sinkergebiete können
zum Beispiel durch Wiederabscheidung von POCl3 (Schritt 19)
in die Öffnungen 60A und 60C unter
Verwendung einer Hochfrequenzeinsenkung gebildet werden. Phosphor
des POCl3 kann danach bei ungefähr 950°C von der
POCl3-Schicht nach unten in die obere Oberfläche der
epitaxialen Schicht diffundiert werden, bis die obere Oberfläche der
epitaxialen Schicht an den Öffnungen 60A und 60C eine
Leitfähigkeit
von ungefähr
2,1 Ohm/Quadrat aufweist.
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Ein
Schritt der N+ Sinkereinsteuerungsdiffusion (Schritt 20)
kann danach ausgeführt
werden, um den Phosphor-Dotierstoff nach unten von der oberen Oberfläche der
epitaxialen Schicht zu diffundieren. Das N+ Sinkergebiet 61A wird über dem
Gebiet der N+ eingebetteten Schicht 21A. ausgebildet, so
dass die Unterseite des N+ Sinkergebiets 61A das Gebiet der
N+ eingebetteten Schicht 21A berührt, wie dies in der Querschnittsansicht
der Abbildungen der 6A und 6B dargestellt
ist. In ähnlicher
Weise wird das N+ Sinkergebiet 61C über dem Gebiet der N+ eingebetteten
Schicht 21C ausgebildet, so dass die Unterseite des N+
Sinkergebiets 61C das Gebiet der N+ eingebetteten Schicht 21C berührt. Während dieser
N+ Sinkergebietseinsteuerungsdiffusion wächst eine Oxidschicht auf der
frei liegenden oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht in den Öffnungen 60A und 60C.
Dieses Oxid kann zum Beispiel eine Dicke von ungefähr 500 nm
(5000 Angström)
erreichen.
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Die
Abbildungen der 7A und 7B zeigen
eine veranschaulichende folgende Phase in dem BiCDMOS-Verarbeitungs- bzw.
Bearbeitungsverfahren. Eine Fotoresistschicht (nicht abgebildet) wird über der
epitaxialen Reoxidationsschicht 40 ausgebildet, so dass
eine P+ eingebettete Zenermaskierungsschicht (nicht abgebildet)
mit zwei Öffnungen
gebildet wird (Schritt 21). Eine der Öffnungen befindet sich über dem
eingebetteten Zenergebiet 70F, während sich die zweite Öffnung über dem
vertikalen PNP-Gebiet 70B befindet. Danach wird ein Oxidätzvorgang
ausgeführt,
um diese Abschnitte der Reoxidationsschicht 40 zu entfernen,
die durch die P+ eingebettete Zenermaskierungsschicht frei geblieben
sind. Somit werden die beiden Öffnungen 70F und 70B in
der Reoxidationsschicht 40 ausgebildet. Das Fotoresist,
das den Sinker 61A, die P– Senke 51E, die P– Senke 51D und
das Sinkergebiet 61C abdeckt, wird nicht entfernt, so dass
die diese Gebiete abdeckende Oxidschicht geschützt bleibt und nicht geätzt wird.
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Nach
Beendigung des Ätzschrittes
wird die Fotoresistmaskierung jedoch nicht abgezogen. Ferner muss
kein dünnes
Implantierungsoxid über
den frei liegenden Abschnitten der oberen Oberfläche der epitaxialen Schicht
ausgebildet werden. Danach wird ein Schritt der P+ eingebetteten
Zenerionenimplantierung ausgeführt
(Schritt 22). Dieser Schritt kann zum Beispiel bei 80 KeV
mit Bor und einer Dosierung von 1-3E15 Ionen je cm2 ausgeführt werden.
Nach dem Schritt der eingebetteten Zenerimplantierung wird die eingebettete
Zenerfotoresistmaskierung entfernt.
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Danach
wird ein Schritt der P+ eingebetteten Zenereinsteuerungsdiffusion
(Schritt 23) ausgeführt, um
die in dem P+ eingebettete Zenerimplantierungsschritt implantierten
p+ Ionen nach unten in die epitaxiale Schicht zu diffundieren, so
dass das P+ eingebettete Zeneranodengebiet 71F und das
P+ Kollektorkontaktgebiet 71B gebildet werden. Dieser Einsteuerungsschritt
kann ausgeführt
werden, bis sich ein Oxid mit ungefähr 50 nm (500 Angström) über dem
Gebiet 71F in der Öffnung 70F und über dem Gebiet 71B in
der Öffnung 70B gebildet
hat.
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Die
Abbildungen der 8A und 8B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Verarbeitungsverahrens.
Das gesamte die obere Oberfläche
der epitaxialen Schicht überlagernde
Oxid wird einschließlich
der Reoxidationsschicht 40 entfernt (Schritt 24).
Ein Basisoxidationsschritt (Schritt 25) wird danach ausgeführt, um
eine Basisoxidschicht 80 über der oberen Oberfläche der epitaxialen
Schicht 40 zu bilden. Diese Basisoxidationsschicht 80 kann
zum Beispiel thermisches Oxid darstellen, das ungefähr 125 Minuten
lang bei 950°C aufgewachsen
wird, bis sie ungefähr
50 nm (500 Angström)
erreicht. Danach wird eine Siliziumnitridschicht 81 über der
Basisoxidschicht 80 abgeschieden (Schritt 26).
Diese Siliziumnitridschicht 81 kann zum Beispiel eine Dicke
von ungefähr
100 nm (1000 Angström)
aufweisen. Eine Tieftemperaturoxidschicht (LTO-Schicht) 82 kann
danach über
die Nitridschicht 91 abgeschieden werden (Schritt 27).
Diese LTO-Schicht kann zum Beispiel eine Dicke von ungefähr 100 nm
(1000 Angström)
aufweisen.
-
Nach
der Gestaltung der Basisoxid-, Nitrid- und LTO-Schichten wird eine
Fotoresistschicht in die aktive Flächenmaskierung über die
obere Oberfläche der
LTO-Schicht eingefügt
(Schritt 28). Danach wird ein LTO-Ätzvorgang ausgeführt, um
die drei liegenden Abschnitte der LTO-Schicht zu entfernen. Danach
wird ein Nitridätzvorgang
ausgeführt,
um die frei liegenden Abschnitte der Nitridschicht zu entfernen. Nach
der Entfernung der Fotoresistmaskierung verbleibt eine Mehrzahl
aktiver Flächenmaskierungsgebiete 83A–83H über der
Oberfläche
der Basisoxidschicht 80 angeordnet. Jedes dieser aktiven
Flächenmaskierungsgebiete
umfasst eine Nitridschicht und eine überlagernde LTO-Schicht.
-
Ein
N-Feldionenimplantierungsschritt (Schritt 29) wird danach
durch diese Abschnitte der Basisoxidschicht 80 ausgeführt, die
zwischen den aktiven Flächenmaskierungsgebieten 83A–83H liegen.
Bei diesem N-Feldimplantierungsschritt kann es sich zum Beispiel
um eine Phosphorimplantierung bei 60 KeV mit einer Dosierung von
1,7E12 Ionen je cm2 handeln.
-
Die
Abbildungen der 9A und 9B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Verarbeitungsverfahrens.
Eine Fotoresistschicht 90 wird über der oberen Oberfläche der Struktur
aus den Abbildungen der 8A und 8B ausgebildet,
so dass eine P-Feldimplantierungsmaskierung gebildet wird (Schritt 30).
In der Struktur aus den Abbildungen der 9A und 9B weist
diese P-Feldimplantierungsmaskierung drei Öffnungen 91E, 91D und 91B auf.
-
Danach
wird ein P-Feldionenimplantierungsschritt (Schritt 31)
ausgeführt.
In einigen Ausführungsbeispielen
wird die P-Feldoxid-Fotoresistimplantierungsmaskierung
nicht vor dem P-Feldionenimplantierungsschritt
entfernt. Die Gebiete 83E, 83D und 83B dienen
als eine Implantierungsmaskierung für das Implantieren von P-Ionen
durch die entsprechenden Öffnungen 91E, 91D und 91B.
Bei dem P-Feldimplantat kann es sich zum Beispiel um ein Borimplantat
mit 40 KeV und einer Dosierung von 8E13 Ionen je cm2 handeln.
Das Fotoresist kann nach dem P-Feldimplantierungsschritt
(Schritt 32) abgezogen werden.
-
Die
Abbildungen der 10A und 10B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Verarbeitungsverfahrens.
Jedes der aktiven Flächenmaskierungsgebiete 83A–83H liegt
jetzt frei, so dass die LTO-Schicht jedes der aktiven Flächenmaskierungsgebiete 83A–83H durch
einen LTO-Ätzvorgang entfernt
werden kann (Schritt 33). Demgemäß umfasst jedes der aktiven
Flächenmaskierungsgebiete 83A–83H nur
eine dünne
Nitridschicht 81, welche eine Basisoxidschicht überlagert.
-
Ein
Feldoxidationsschritt (Schritt 34) wird als nächstes ausgeführt, um
eine Feldoxidschicht über den
Feldgebieten der epitaxialen Schicht zu bilden, die nicht durch
die Oxidation durch das Nitrid 81 geschützt sind. Dieses Verfahren
zur Gestaltung der Feldoxidationsschicht 100F/A, 100A/E, 100E/G, 100G/H, 100H/D, 100D/B, 100B und 100B/C ist
ferner in der gleichzeitig anhängigen
Anmeldung mit dem Titel "Low
Temperature Oxide Layer Over Field Implant Mask" von Michael Chang, David Grasso und Jun-Wei
Chen, anwaltliches Aktenzeichen M-1864, eingereicht am 10. Juni
1992, beschrieben. Die resultierende Feldoxidschicht weist ein selbstausgerichtetes
Feldimplantierungsgebiet auf, das unter dem Feldoxid angeordnet
ist, und zwar aufgrund der Schritte aus den Abbildungen der 8A und 8B sowie 9A und 9B.
In dem P– Senkengebieten,
wie etwa dem Gebiet 51E, handelt es sich bei dem Feldimplantierungsgebiet
unterhalb des Feldoxids um P-Typ-Silizium bzw. P-Silizium. In den anderen
das N-Silizium überlagernden
Gebieten, wie etwa den Feldoxidgebieten, welche Abschnitt der N– Epitaxialschicht überlagern,
ist das Feldimplantierungsgebiet als N-Typ-Silizium dotiert. Der Schritt des Aufwachsens
der Feldoxidationsschicht über
die feldimplantierten Gebiete kann ausgeführt werden, bis die Feldoxidationsschicht 100 eine
Dicke von ungefähr
800 nm (8000 Angström)
erreicht.
-
Danach
wird ein Dünnoxidätzschritt
(Schritt 35) ausgeführt,
um jegliches Oxid zu entfernen, während dem Feldoxidationsschritt
auf der oberen Oberfläche
der Nitridschicht 81 aufgewachsen ist. In diesem Schritt
können
auch ungefähr
50 nm (500 Angström)
plus oder minus 10 nm (100 Angström) des Feldoxids weggeätzt werden.
Danach wird ein folgender Nitridätzschritt
(Schritt 35) ausgeführt,
um alle Abschnitte der Nitridschicht 81 zu entfernen, ohne
dass dabei mehr Oxid entfernt wird.
-
Danach
wird eine Fotoresistschicht 101 über der oberen Oberfläche der
Struktur ausgebildet, und zwar nach dem Nitridstreifen zur Gestaltung
einer N– Basisimplantierungsmaskierung
(Schritt 36). Diese N– Basisimplantierungsmaskierung
weist eine Öffnung 102B auf,
die über
einem Abschnitt der P– Senke 51B ausgebildet
ist. Diese Öffnung
legt einen Abschnitt der dünnen
Basisoxidschicht frei. Danach wird ein N– Basisionenimplantierungsschritt
(Schritt 37) durch die Öffnung 102B ausgeführt, um
ein Basisgebiet 103 in die P– Senke 51B zu implantieren. Bei
diesem Implantierungsschritt kann es sich um Beispiel um eine Phosphorimplantierung
bei 100 KeV mit einer Dosis von 2–3E13 Ionen je cm2 handeln. Nach
Beendigung des N-Basisimplantierungsschrittes
wird die Fotoresistmaskierung abgezogen (Schritt 38).
-
Die
Abbildungen der 11A und 11B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Verarbeitungsverfahrens.
Daraufhin wird eine Polysiliziumschicht (nicht abgebildet) über die Struktur
mit einer Dicke von ungefähr
400 nm (4000 Angström)
abgeschieden (Schritt 43). Danach kann die Polysiliziumschicht
dotiert werden. In einigen Ausführungsbeispielen
kann eine Schicht POCl3 vorabgeschieden
werden (Schritt 48), und Phosphor aus dem POCl3 kann
in das Polysilizium nach unten diffundiert werden, bis das Polysilizium
eine Leitfähigkeit
von 10–30
Ohm/Quadrat aufweist. In anderen Ausführungsbeispielen kann ein Implantierungsschritt
eingesetzt werden, um Arsen mit 80 KeV mit einer Dosis von 5E15
cm2 in das Polysilizium zu implantieren.
-
Danach
wird eine Fotoresistschicht (nicht abgebildet) über der Polysiliziumschicht
ausgebildet, und das Fotoresist wird in einer Polysiliziummaskierung
ausgebildet (Schritt 49). Ein Polysiliziumätzvorgang
bildet danach Polysizilium-Gates 110A, 110E, 110G, 110H und 110D.
Das Polysilizium-Gate 110A ist ein Gate eines DMOS-Transistors,
das Polysilizium-Gate 110E ist ein Gate eines NMOS-Transistors mit
verhältnismäßig hoher
Spannung, das Polysilizium-Gate 110G ist ein Gate eines
PMOS-Transistors mit
verhältnismäßig hoher
Spannung, das Polysilizium-Gate 110H ist ein Gate eines
PMOS-Transistors mit verhältnismäßig niedriger
Spannung und das Polysilizium-Gate 110D ist ein Gate eines
NMOS-Transistors mit einer verhältnismäßig niedrigen
Spannung. Nach der Gestaltung der Polysilizium-Gates wird die Fotoresistmaskierung
abgezogen.
-
Die
Abbildungen der 12A und 12B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Verarbeitungsverfahrens.
Danach wird eine Fotoresistschicht 120 über den Polysilizium-Gates ausgebildet,
und das Fotoresist 120 wird in einer DMOS P– Body Implantierungsmaskierung ausgebildet
(Schritt 50). Die DMOS P– Body Implantierungsmaskierung
weist eine Öffnung 121A auf, welche
das Polysilizium-Gate 110A des DMOS-Transistors frei legt.
Diese Maskierung legt auch einen Oberflächenbereich auf der oberen
Oberfläche
der epitaxialen Schicht auf jeder Seite des Polysilizium-Gates 110A frei.
Diese Maskierung weist ferner eine Öffnung 121F auf, welche
einen Abschnitt des eingebetteten Zeneranodengebiets 70F frei
legt.
-
Danach
wird ein DMOS P– Body
Ionenimplantierungsschritt (Schritt 51) ausgeführt, um
ein P– Body
Gebiet 122 zu gestalten, das eine Selbstausrichtung mit
dem Polysilizium-Gate 110A des DMOS-Transistors
aufweist. Dieses Body Gebiet 122 kann eine runde Form aufweisen,
welche eine Fläche der
epitaxialen Schicht unterhalb des Polysilizium-Gates 110A umgibt.
Die äußere Begrenzung
dieses kreisförmigen
Body Gebiets 122 kann in anderen Ausführungsbeispielen auch andere
Formen aufweisen, wie etwa polygonale Formen, einschließlich einer
quadratischen Form, einer rechteckigen Form, einer langen, streifenartigen
Form, einer fünfeckigen Form,
einer sechseckigen Form etc. Bei diesem Schritt der DMOS P– Body Implantierung
kann es sich um eine Borimplantierung mit 60 KeV mit einer Dosis
von 0,5–1,5E14
Ionen je cm2 handeln. Nachdem das P– Body Gebiet 122 des
DMOS-Transistors implantiert worden ist, wird das Fotoresist 120 abgezogen
(Schritt 52), und ein DMOS P– Body Einsteuerungsdiffusionsschritt
(Schritt 53) wird ausgeführt, um das P– Body Gebiet 122 vertikal
und lateral in die epitaxiale Schicht zu diffundieren.
-
Die
Abbildungen der 13A und 13B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase in dem BiCDMOS-Verarbeitungsverfahren.
Nachdem das P– Body
Gebiet 122 des DMOS-Transistors in die epitaxiale Schicht
diffundiert worden ist, wird ein Blanket N– leicht dotierter Drain-Ionenimplantierungsschritt
(Schritt 54) ausgeführt.
Da keine Implantierungsmaskierung eingesetzt wird, empfangen alle Abschnitt
der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht, die nicht durch eine Feldoxidschicht oder
ein Polysilizium-Gate geschützt
sind, eine Implantierung von N-Dotierstoffen. Dieser Schritt der
N– leicht
dotierten Drain-Ionenimplantierung kann zum Beispiel eine Phosphorimplantierung
mit 120 KeV mit einer Dosis von 0,5–5E12 Ionen je cm2 darstellen.
-
Die
Abbildungen der 14A und 14B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Verarbeitungsverfahrens.
Eine Fotoresistschicht 140 wird über der Struktur aus den Abbildungen
der 13A und 13B angeordnet
und danach in einer P– Basisimplantierungsmaskierung ausgebildet
(Schritt 55). In dem Ausführungsbeispiel aus den Abbildungen
der 14A und 14B weist
diese P– Basisimplantierungsmaskierung
zwei Öffnungen 141G und 141C auf.
-
Danach
wird ein P– Basisionenimplantierungsschritt
(Schritt 56) durch die Öffnungen 141G und 141C ausgeführt, um
ein selbstausgerichtetes, leicht dotiertes Drain-Gebiet 142G für den Hochspannungs-PMOS-Transistor
zu bilden, und so dass ein P– Basisgebiet 142C für den vertikalen
bipolaren NPN-Transistor
gebildet wird.
-
Wie
dies in den Abbildungen der 13A und 13B dargestellt ist, sieht diese Blanket N-Dotierstoffimplantierung
eine Gegendotierung des P-Bodys des DMOS-Transistors vor sowie eine
Gegendotierung der P-Basis des NPN-Transistors, erhöht die Dotierstoffkonzentration
der N-Basis des PNP-Transistors,
bildet die leicht dotierte Drain des 16-Volt-NMOS-Transistors und
sieht eine Gegendotierung der Source und Drain der 5-Volt- und 16-Volt-PMOS-Transistoren
vor. Da die Dotierstoffkonzentrationen des P-Body des DMOS-Transistors und die
Basen der NPN- und PNP-Transistoren für die Leistungsfähigkeit
kritisch sind, muss der Effekt dieser Blanket N-Dotierung analysiert
werden. Im Besonderen erhöht
die Blanket-Implantierung der N-Dotierstoffe in die Basis eines
NPN-Transistors die N-Basiskonzentration, wodurch die Verstärkung des NPN-Transistors
abgeschwächt
und dessen Basiswiderstand reduziert wird. Für den Fall der Gegendotierung
des DMOS-Body und der NPN-Transistorbasis müssen die P-Body Dotierstoffimplantierung
für den DMOS-Transistor und die
P-Basisimplantierung für den
NPN-Transistor so ausgewählt
werden, dass diese N-Dotierstoff-Blanket-Implantierung ausgeglichen wird. Bei
entsprechender Auswahl der Dotierstoffwerte der Gebiete der verschiedenen
Transistoren kann die N-Dotierung der Blanket-Implantierung verwendet
werden, um ein N-Typ-Drift-Gebiet zu erzeugen, das erforderlich
ist, um die Durchbruchspannung des 16-Volt-NMOS-Transistors aus 16A zu
erzeugen, ohne dabei andere Betriebseigenschaften des Transistors
zu verschlechtern. Dieses N– leicht
dotierte Drain-Gebiet des 16-Volt-NMOS-Transistors aus 16A wird
somit ohne zusätzliche
Kosten oder höhere
Maskierungen erzeugt. Da der 5-Volt-NMOS-Transistor ohne Drifted-Drain ausgebildet
wird, weist der 5-Volt-NMOS-Transistor
einen niedrigeren Einschaltwiderstand auf als der 16-Volt-NMOS-Transistor
aus 16A. Dieses Drift-Gebiet weist ferner
den Vorteil der Reduzierung einer heißen Träger-/heißen Elektronenbildung in dem
16-Volt-NMOS-Transistor
auf, wodurch sich dessen Zuverlässigkeit
verbessert.
-
In
einem anderen Ausführungsbeispiel
kann die Position des 16-Volt-NMOS-Gates
in 13A zentraler platziert werden,
um die Bildung sowohl eines leicht dotierten Source- als auch einen
leicht dotierten Drain-Gebiets zu ermöglichen. Folglich würde die
N-Dotierstoffmaskierung in der Abbildung aus 15A so
gebildet werden, dass die N+ Source und Drain räumlich getrennt von dem Gate
entfernt gebildet werden kann. Die Drifted-Source in Kombination
mit der Drifted-Drain ermöglicht
das Anlegen einer höheren
Spannung zwischen der Source und der Drain sowie zwischen der Source
und dem Gate. Die Drifted- Source
ermöglicht
jedoch, dass der NMOS-Transistor einen höheren Einschaltwiderstand aufweist.
-
Ein
Abschnitt des Polysilizium-Gates 110G und ein Abschnitt
des Feldoxidgebiets 110G/H wird durch die Öffnung 141G offen
gelegt, so dass eine Begrenzung des leicht dotierten Drain-Gebiets 142G mit
einer Begrenzung des Polysilizium-Gates 110G selbstausgerichtet
ist, und so dass eine weitere Begrenzung des leicht dotierten Drain-Gebiets 142G mit einer
Begrenzung des Feldoxidgebiets 110G/H selbstausgerichtet
ist. In ähnlicher
Weise legt die Öffnung 141C einen
Abschnitt des Feldoxidgebiets 110B/C frei, so dass eine
Begrenzung des Basisgebiets 142C mit einer Begrenzung des
Feldoxids selbstausgerichtet ist. Bei diesem Schritt des P-Basisimplantierungsschrittes
kann es sich zum Beispiel um eine Borimplantierung mit 100–150 KeV
mit einer Dosis von 5–9E12
Ionen je cm2 handeln. In anderen Ausführungsbeispielen
kann der Schritt der P-Basisimplantierung eine zweite Borimplantierung
mit 40 KeV mit einer Dosis von 0,5–5E14 cm2 zusätzlich zu der
tieferen Implantierung mit höherer
Energie aufweisen. Nach Beendigung des Implantierungsschrittes wird
die P– Basisimplantierungs-Fotoresistmaskierung
abgezogen (Schritt 57).
-
Die
Abbildungen der 15A und 15B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase in dem BiCDMOS-Verarbeitungsverfahren.
Eine Fotoresistschicht 150 ist über der Struktur angeordnet und
wird in einer N+ Source/Drain- und Emitter-Implantierungsmaskierung
ausgebildet (Schritt 58). In dem Ausführungsbeispiel aus den Abbildungen
der 15A und 15B weist
diese N+ Source/Drain- und Emitter-Implantierungsmaskierung die Öffnungen 151F, 151A1, 151A2, 151E1, 151E2, 151D, 151B, 151C1 und 151C2 auf.
Die Öffnung 151F ist über dem
P+ Anodenabschnitt 71F der eingebetteten Zenerdiode angeordnet,
so dass eine folgende Implantierung von N+ Dotierstoffen eine eingebettete
Diodenverbindung mit einem darüber
liegenden N+ Kathodengebiet 72F bildet. Die Öffnung 151A1 ist über dem
Gebiet A der epitaxialen Schicht ausgebildet, wo der DMOS-Transistor
gebildet wird. Die Öffnung 151A1 legt
das Polysilizium-Gate 110A des DMOS-Transistors ebenso
frei wie einen Abschnitt des P– Body-Gebiets 122 des
DMOS-Transistors. Eine folgende N+ Implantierung bildet somit ein
N+ Source-Gebiet 152 in dem P-Body-Gebiet 122.
Die Öffnung 151A2 ist über der
oberen Oberfläche
des N+ Sinkers 61A angeordnet, um die N-Dotierung dieses
Gebiets zu erhöhen.
Die Öffnung 151E1 legt
einen Source-Bereich auf der oberen Oberfläche der epitaxialen Schicht
ebenso frei wie einen Abschnitt des Polysilizium-Gates 110E,
so dass ein folgender N+ Implantierungsschritt ein selbstausgerichtetes Source-Gebiet 153 für den Hochspannungs-NMOS-Transistor
bildet. Die Öffnung 151E2 legt
einen Drain-Kontaktbereich auf der oberen Oberfläche des vorher leicht dotierten
Drain-Gebiets 154 frei, so dass ein Drain-Kontaktbereich 155 ausgebildet
werden kann, lateral getrennt von einem Kanalbereich 156 des
NMOS-Transistors.
Die Öffnung 151D ist über einem
Gebiet D der epitaxialen Schicht angeordnet, in dem der NMOS-Transistor
mit verhältnismäßig niedriger
Spannung ausgebildet wird. Die Öffnung 151D legt
das Polysilizium-Gate 110D ebenso frei wie einen Source-Bereich
und einen Drain-Bereich an der oberen Oberfläche der epitaxialen Schicht,
so dass eine folgende N+ Implantierung ein selbstausgerichtetes
Source-Gebiet 157 und ein selbstausgerichtetes Drain-Gebiet 158 für den Niederspannungs-NMOS-Transistor
bilden kann. Die Öffnung 151B ist über dem
Bereich B der epitaxialen Schicht dort angeordnet, wo der vertikale
PNP-Transistor gebildet wird. Die Öffnung 151B legt einen
Abschnitt des vorher gebildeten N– Basisgebiets 103 frei,
so dass eine folgende N+ Implantierung einen Basiskontaktbereich 159 bildet.
Die Öffnung 151C1 ist über dem
Bereich C der epitaxialen Schicht angeordnet, in dem der vertikale
NPN-Transistor gebildet wird. Die Öffnung 151C1 legt
einen Abschnitt des vorher gebildeten P-Basisgebiets 142C frei,
so dass ein folgender N+ Implantierungsschritt ein Emitter-Gebiet 170 für den NPN-Transistor bildet.
-
Danach
wird ein N+ Source/Drain- und Emitter-Ionenimplantierungsschritt (Schritt 59)
durch die Öffnungen
in der N+ Source/Drain- und Emitter-Maskierung ausgeführt. Bei
dieser Implantierung kann es sich zum Beispiel um eine Arsenimplantierung
mit 60 KeV und einer Dosis von 5–8E15 Ionen je cm2 handeln.
Nach der Implantierung der N+ Ionen wird das N+ Source/Drain- und
Emitter-Maskierungsfotoresist abgezogen (Schritt 60).
-
Die
Abbildungen der 16A und 16B zeigen
eine folgende veranschaulichende Phase des BiCDMOS-Verarbeitungsverfahrens.
Nach der Ausführung
eines Poly-Reoxidationsschrittes (Schritt 61) wird eine
Schicht Fotoresist 160 abgeschieden und in die P+ Source/Drain-
und Emitter-Maskierung eingearbeitet (Schritt 62). In dem
Ausführungsbeispielen aus
den 16A und 16B weist
diese Maskierung die Öffnungen 161A1, 161A2, 161G1, 161G2, 161H, 161B1, 161B2 und 161C auf.
Die Öffnungen 161A1 und 161A2 umfassen
tatsächlich
die Querschnittspositionen einer im Wesentlichen ringförmigen Öffnung zur
Bildung eines ringförmigen
P+ Body-Kontaktbereichs 162, der so angeordnet ist, dass er
sich in Kontakt mit dem ringförmigen
P-Body-Bereich 122 des
DMOS-Transistors befindet. Die Öffnung 161G1 legt
einen Abschnitt des Feldoxidgebiets 100E/G sowie einen
Abschnitt des Polysilizium-Gates 110G frei, so dass eine folgende
P+ Implantierung ein selbstausgerichtetes Source-Gebiet 163 bildet. Die Öffnung 161G2 legt
einen Bereich auf der oberen Oberfläche des Drain-Bereichs 142G frei, so
dass ein folgender P+ Implantierungsschritt einen kleinen Draink-Kontaktbereich 164 bildet,
der räumlich
lateral von einer lateralen Begrenzung des Polysilizium-Gates 110G durch
einen Drift-Bereich 165 getrennt ist. Die Öffnung 161H legt
das Polysilizium-Gate 110H sowie Abschnitte der oberen
Oberfläche
der epitaxialen Schicht zwischen dem Polysilizium-Gate 110H und
den Feldoxidbereichen 100G/H und 100H/D frei,
so dass eine folgende P+ Implantierung den selbstausgerichteten
Source-Bereich 166 und
den Drain-Bereich 167 bildet. Die Öffnung 161B1 erstreckt
sich von dem Feldoxidbereich 100D/B zu dem Feldoxidbereich 100B,
so dass ein folgender P+ Implantierungsschritt dem P+ Kollektor-Kontaktbereich 71B zusätzliche
P-Dotierstoffe hinzufügt.
Die Öffnung 161B2 legt
einen Oberflächenbereich
des Basisbereichs 103 frei, so dass eine folgende P+ Implantierung
ein Emitter-Gebiet 168 bildet, das in dem Basisbereich 103 ausgebildet
ist, wobei es jedoch lateral von dem Basiskontaktbereich 159 räumlich getrennt
ist. Die Öffnung 161C legt
einen kleinen Oberflächenbereich
des Basisbereichs 142C frei, so dass ein folgender Schritt
der P+ Implantierung einen Basiskontaktbereich 169 in dem
Basisbereich 142C bildet, allerdings lateral räumlich getrennt
von dem Emitter-Gebiet 170.
-
Ein
Schritt der P+ Source/Drain- und Emitter-Ionenimplantierung (Schritt 63)
wird danach durch diese Öffnungen
in der Maskierung 160 ausgeführt. Bei der Implantierung
kann es sich zum Beispiel um eine Borimplantierung mit 60 KeV und
einer Dosis von 3E15 Ionen je cm2 handeln.
Nach der Implantierung wird die Fotoresistmaskierung 160 abgezogen.
-
Die
Abbildung aus 17 zeigt eine Querschnittsansicht
einer Dünnfilmwiderstandsstruktur, die
durch den BiCDMOS-Prozess
gebildet werden kann. In Ausführungsbeispielen
des Verfahrens, durch welches die Widerstandsstruktur gebildet wird, wird
eine Schicht Borphosphor-Siliziumglas (BPSG als englische Abkürzung von
Boron-Phosphorous Silicon Glass) 170 bei einer Temperatur
zwischen 900 und 950°C über der
epitaxialen Schicht 40 abgeschieden (Schritt 64)
und aufgeschmolzen (Schritt 65). Eine Siliziumchromschicht
(Si-Cr-Schicht)
wird danach über
die BPSG-Schicht abgeschieden (Schritt 66). Die BPSG-Schicht
kann zum Beispiel eine Dicke von ungefähr 650 nm (6500 Angström) aufweisen.
Die Si-Cr-Schicht
kann zum Beispiel eine Dicke von ungefähr 20–30 nm (200 bis 300 Angström) und einen
spezifischen Widerstand von etwa 2 KOhm/Quadrat aufweisen. Eine
Titan-Wolfram-Schicht (Ti-W-Schicht)
wird danach über
die Oberseite der Si-Cr-Schicht aufgedampft. Diese Ti-W-Schicht
kann zum Beispiel eine Dicke von ungefähr 100 nm (1000 Angström) aufweisen.
Danach wird eine Fotoresistschicht (nicht abgebildet) über die Oberseite
der Ti-W-Schicht abgeschieden, und die Fotoresistschicht wird in
eine Dünnfilmmaskierung gearbeitet,
welche den gebildeten Widerstand abdeckt. Danach wird ein Ätzmittel
verwendet, um alle Abschnitte der Ti-W-Schicht zu entfernen, die
durch die Maskierung nicht geschützt
sind. Ein zweites Ätzmittel
wird dazu verwendet, alle Abschnitte der Si-Cr-Schicht zu entfernen,
die durch die Fotoresistmaskierung nicht geschützt sind. Die resultierende Struktur
(nicht abgebildet) ist eine Sandwich-Struktur mit einem darunter
liegenden Widerstandsschichtbereich aus widerstandsfähigem Si-Cr
und einer darunter liegenden leitfähigen Ti-W-Schicht. Die Fotoresistmaskierung
wird danach abgezogen.
-
Danach
wird eine Schicht eines Zwischenverbindungsmetalls über die
Ti-W-Schicht der Struktur abgeschieden (Schritt 68). Bei
der Zwischenverbindungs-Metallschicht kann es sich um Beispiel um eine
0,8 μm dicke
Aluminiumschicht handeln, dotiert mit 1 Prozent Silizium und 0,5
Prozent Kupfer. Diese Abscheidung des Zwischenverbindungsmetalls
entspricht dem gleichen Metallisierungsschritt, der Zwischenverbindungsmetall
an anderen Stellen auf der Halbleiterscheibe abscheidet, um verschiedene
der Transistor- und andere Strukturen miteinander zu verbinden,
die in den oben beschriebenen Schritten gebildet werden.
-
Danach
wird eine Fotoresistschicht über
der Zwischenverbindungsmetallschicht ausgebildet, und die Fotoresistschicht
wird in eine Metallmaskierung gearbeitet (Schritt 69).
Diese Metallmaskierung hinterlässt
einen ungeschützten
Abschnitt der Ti-W-Schicht zwischen zwei geschützten Abschnitten der Ti-W-Schicht.
Wenn somit ein folgender Metallätzschritt
ausgeführt
wird, um an anderen Stellen auf dem Chip Metallzwischenverbindungsleitungen
und -verbindungen zu gestalten, so schneidet das Metallätzmittel
durch den frei liegenden Abschnitt der Aluminiumschicht, welche
die Ti-W-Schicht überlagert, und
es schneidet danach ferner durch die darunter liegende Ti-W-Schicht.
Als Folge dessen weist ein Abschnitt der darunter liegenden widerstandsfähigen Si-Cr-Schicht
keine ihn abdeckende leitfähige Ti-W-Schicht
auf. Ein Ende dieses Abschnitts des widerstandsfähigen Si-Cr-Gebiets 171 ist über einen ersten
Abschnitt der Ti-W-Schicht 172A mit einer metallisierten
Aluminiumzwischenverbindung 173A verbunden, während ein
zweites Ende des widerstandsfähigen
Si-Cr-Gebiets 171 über
einen zweiten Abschnitt der Ti-W-Schicht 172B mit einer zweiten
metallisierten Aluminiumzwischenverbindung 173B verbunden
ist.
-
Danach
wird eine isolierende Oxidschicht über der Metallzwischenverbindung
in dem Dünnfilmwiderstandsgebiet
und an anderen Stellen auf dem Halbleiter abgeschieden. Das isolierende
Oxid kann zum Beispiel ein abgeschiedenes TEOS-Oxid (Schritt 70) darstellen,
mit einer Dicke von ungefähr 700
nm (7000 Angström),
abgedeckt mit 600 Angström
TEOS-Oxid. Nach dem ein Schritt der Durchkontaktierungsmaskierung
(Schritt 73) ausgeführt worden
ist, um Öffnungen
durch die isolierende Oxidschicht bis hinunter auf verschiedene
ausgewählte Positionen
in der darunter liegenden Struktur zu gestalten, kann eine zweite
Schicht eines Zwischenverbindungsmetalls auf die zu maskierende
und als zweite Ebene der Metallzwischenverbindung zu gestaltende
(Schritt 75) isolierende Oxidschicht gesputtert werden
(Schritt 74.) Danach wird eine Passivierungsschicht (Schritt 76) über der
gesamten oberen Oberfläche
der Struktur ausgebildet. Diese Passivierungsschicht kann zum Beispiel
eine 800 nm (8000 Angström)
dicke PSG-Schicht darstellen, eine Sandwichkonstruktion aus 200
nm (2000 Angström)
undotiertem PSG und 600 nm (6000 Angström) 4-prozentigem PSG oder einer
800 nm (8000 Angström)
dicken Schicht aus PE CVD-Nitrid. Danach wird das BiCDMOS-Verfahren
eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung abgeschlossen, nachdem ein Anschlussflächenmaskierungs-
und Ätzschritt (Schritt 77) Öffnungen
in der Passivierungsschicht gebildet hat, um Metallverbindungsanschlussflächen für die Drahtverbindung
durch die darüber
liegende Passivierungsschicht freizulegen.
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Gemäß einem
Aspekt des vorstehend beschriebenen BiCDMOS-Verfahrens werden verhältnismäßig tiefe
Body-Gebiete der DMOS-Transistoren bei
verhältnismäßig hohen
Temperaturen in die epitaxiale Schicht diffundiert, ohne dass dabei
bewirkt wird, dass Dotierstoffe von den Polysilizium-Gates der CMOS-Transistoren durch
deren Gate-Oxide und in die darunter liegende Epitaxialschicht verlaufen. Wie
dies in den Abbildungen der 12A und 12B dargestellt ist, wird das Polysilizium-Gate 110A als
eine Implantierungsmaskierung verwendet, wenn das Body-Gebiet 122 des
20-Volt-DMOS-Transistors
implantiert wird. Ein Polysilizium-Gate 110H, das gleichzeitig
zu der Gestaltung des Polysilizium-Gates 110A des DMOS-Transistors
gebildet wird, wird auch bei der Fertigung des 5-Volt-PMOS-Transistors
als eine Implantierungsmaskierung verwendet, wenn die Source- und
Drain-Gebiete des PMOS-Transistors
gemäß den Abbildungen
der 16A und 16B implantiert
werden. Als Folge der starken Dotierung des Polysilizium-Gates mit Phosphor
(oder Arsen, was eine Bordiffusion durch das Gate-Oxid verhindert
und die Schwellenspannung des 5-Volt-P-Kanal-MOSFET verändert) können der
DMOS-Transistor und der CMOS-Transistor beide zuverlässig auf
dem gleichen Wafer und gleichzeitig unter Verwendung einer Mindestanzahl
von Verarbeitungs- bzw. Verfahrensschritten gebildet werden, ohne
dass Dotierstoffe von den Polysilizium-Gates der CMOS-Transistoren durch das
darüber
liegende Gate-Oxid
verlaufen, und die Ergiebigkeit der Funktionsbauteile zu reduzieren.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt des BiCDMOS-Verfahrens wird ein Blanket-Ionenimplantierungsschritt
verwendet, um eine leicht dotierte Drain bzw. Senke eines CMOS-Transistors
mit hoher Durchbruchspannung zu dotieren, wenn der CMOS-Transistor
mit hoher Durchbruchspannung auf dem gleichen Wafer erzeugt wird wie
ein CMOS-Transistor mit verhältnismäßig niedriger Durchbruchspannung.
Wie dies in den Abbildungen der 13A und 13B dargestellt ist, werden das Polysilizium-Gate 110E des
16-Volt-NMOS-Transistors und das Polysilizium-Gate 110H des 5-Volt-PMOS-Transistors
als eine Maskierung in einem N-Typ-Dotierstoff-Blanket-Ionenimplantierungsschritt
der Abbildungen der 13A und 13B verwendet.
Folglich wird ein leicht dotiertes Drain-Gebiet 154 des
Hochspannungs-NMOS-Transistors
gebildet. Folglich ist es allerdings in den Schritten der P-Typ-Implantierung
aus den Abbildungen der 16A und 16B erforderlich, dass das Source-Gebiet und das
Drain-Gebiet 166 und 167 des 5-Volt-PMOS-Transistors
mit P-Dotierstoffen dotiert werden, um sowohl die N-Dotierstoffe
des Blanket-Ionenimplantierungsschrittes aus den Abbildungen der 13A und 13B als
auch die N-Dotierstoffe der Epitaxialschicht zu überwinden. Zur Eliminierung
einer Verfahrensmaskierung beginnt der BiCMOS-Prozess anfänglich mit
einer ungewöhnlich leicht
dotierten epitaxialen Schicht mit einer N-Dotierung von ungefähr 5 × 1015 Ionen/cm3 bis
1 × 1016 Ionen/cm3, so
dass ein folgender Blanket-Ionenimplantierungsschritt
verwendet werden kann, um das leicht dotierte Drain-Gebiet 154 des
Hochspannungs-NMOS-Transistors
zu bilden. Folglicht dotiert der Schritt der N-Typ-Blanken-Ionenimplantierung die Source-
und Drain-Gebiete des Niederspannungs-PMOS-Transistors nicht so
stark, dass der P-Typ-Ionenimplantierungsschritt der Abbildungen der 16A und 16B ungeeignet
ist, um die Source- und Drain-Gebiete 166 und 167 des
Niederspannungs-PMOS-Transistors zu bilden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt des BiCDMOS-Prozesses wird ein Basisbereich eines
bipolaren Transistors zum gleichen Zeitpunkt gebildet wie eine leicht
dotierte Drain bzw. Senke eines CMOS-Transistors mit verhältnismäßig hoher
Spannung. Wie dies in den Abbildungen der 14A und 14B dargestellt ist, wird der P– Basisimplantierungsbereich 142C des
vertikalen bipolaren NPN-Transistors zum gleichen Zeitpunkt gebildet
wie der leicht dotierte Drain-Bereich 142G des PMOS-Transistors mit verhältnismäßig hoher
Durchbruchspannung. Hiermit wird festgestellt, dass die gleiche
Implantierungsmaskierung verwendet wird. Das BiCDMOS-Verfahren ermöglicht ferner
die Herstellung eines bipolaren und eines CMOS-Transistors mit verhältnismäßig hoher
Spannung auf dem gleichen Wafer unter Verwendung einer geringen
Anzahl von Verfahrensschritten. Hiermit wird festgestellt, dass
diese gemeinsame Nutzung von Schritten auch die gemeinsame Nutzung
folgender Verfahrensschritte ermöglicht.
Zum Beispiel gestaltet der P-Typ-Implantierungsschritt aus den Abbildungen der 16A und 16B sowohl
den Basiskontaktbereich 169 des vertikalen bipolaren NPN-Transistors
als auch den Drain-Kontaktbereich 164 des PMOS-Transistors
mit verhältnismäßig hoher
Durchbruchspannung.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt des BiCDMOS-Verfahrens wird eine eingebettete Zenerdiode auf
einem Wafer zu dem gleichen Zeitpunkt gebildet, wie ein CMOS-Transistor
mit verhältnismäßig hoher Durchbruchspannung
gebildet wird. Wie dies in den Abbildungen der 13A und 13B dargestellt ist,
wird eine Blanket-N-Typ-Ionenimplantierung ausgeführt, um
sowohl ein leicht dotiertes Drain-Gebiet 154 des 16-Volt-NMOS-Transistors als auch
einen N-Typ leicht dotierten Zenerabschnitt 130F über einem
P-Typ-Anodengebiet 71F einer Zenerdiode zu bilden. Danach
wird in einem folgenden Schritt einer N-Typ-Implantierung der 15A und 15B ein hoch
dotierter N-Typ-Zenerkathodenbereich 72F gebildet, und
zwar gleichzeitig zu der Bildung des N-Typ-Drain-Kontaktgebiets 155 und
des N-Typ-Source-Gebiets 153 des 16-Volt-NMOS-Transistors.
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Der
BiCDMOS-Prozess stellt somit effizient eine eingebettete Zenerdiode
bereit oder alternativ eine Mehrzahl angeglichener eingebetteter
Zenerdioden auf dem gleichen Wafer wie ein Hochspannungs-CMOS-Transistor,
ohne dass zusätzliche Maskierungs-
und Verfahrensschritte erforderlich sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt des BiCDMOS-Verfahrens werden eingebettete Zenerdioden auf
besondere Art und Weise hergestellt, um Mängel bzw. Unzulänglichkeiten
zu reduzieren, so dass mehrere Zenerdioden aneinander angeglichen
werden können.
Nach der Implantierung von N-Ionen in das P+ Anodengebiet 71F wird
die Siliziumimplantierungsbeschädigung
ausgeglüht,
wobei über
dem eingebetteten Zenergebiet ein dünneres Oxid angeordnet wird
als über
anderen Abschnitten des aktiven Bereichs. Die Oxiddicke über dem
Zenergebiet sollte kleiner sein als 100 nm (1000 Angström) und zum Beispiel
gleich 50 nm (500 Angström)
sein. Darüber hinaus
soll die Durchbruchspannung der Begrenzung zwischen dem leicht dotierten
Gebiet 130F und der darunter liegenden epitaxialen Schicht
hoch und großteils
von der Siliziumoberfläche
unabhängig sein.
Dotierstoffe der N+ Implantierung aus den Abbildungen der 15A und 15B werden
somit 0,4 bis 0,5 Mikron unterhalb der Siliziumoberfläche implantiert.
Die Tiefe des P+ Anodengebiets 71F entspricht 3 bis 4 Mikron,
während
die Tiefe des P– Body-Gebiets 122 des
DMOS-Transistors ungefähr
1,5 Mikron entspricht. Das P+ Anodengebiet 71F ist somit
stark dotiert, und das P– Body-Gebiet 122 ist leichter
dotiert, so dass die absolut übereinstimmenden
Diffusionsschritte bewirken, dass jedes Gebiet seine eigene gewünschte Tiefe
aufweist.
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WEITERE STRUKTUREN
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Die
Abbildung aus 18 zeigt eine erweiterte Querschnittsansicht
eines Ausführungsbeispiels
einer Isolationsstruktur. Der in dem Bereich B aus 16B vorgesehene vertikale bipolare PNP-Transistor
ist in der Abbildung aus 18 in
der Isolationsstruktur dargestellt. In der Beschreibung des BiCDMOS-Verfahrens
aus den Abbildungen der 1A bis 16A ist somit ein Verfahren zur Gestaltung der
Isolationsstruktur aus 18 ausgeführt.
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Die
Isolationsstruktur aus 18 umfasst das
Gebiet der N+ eingebetteten Schicht 21B, ein erstes Gebiet
der P+ eingebetteten Schicht 43B, ein zweites Gebiet der
P+ eingebetteten Schicht 44B und ein P– Senkengebiet 51B.
Das Gebiet der N+ eingebetteten Schicht 21B erstreckt sich
von der Begrenzung 191 des Substrats und der epitaxialen Schicht
abwärts
in die Substratschicht 10 und ferner aufwärts in die
epitaxiale Schicht 40. Das erste Gebiet der P+ eingebetteten
Schicht 43B erstreckt sich von einer unteren Oberfläche des
Gebiets der N+ eingebetteten Schicht 21B abwärts, und
die P+ eingebettete Schicht 44B erstreckt sich von einer
oberen Oberfläche
des Gebiets der N+ eingebetteten Schicht 21B aufwärts, so
dass die N+ eingebettete Schicht 21B das obere eingebettete
Senkengebiet 44B von dem unteren eingebetteten Senkengebiet 43B trennt.
Das P– Senkengebiet 51B erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht 40 abwärts in die epitaxiale Schicht 40 und
gelangt in Kontakt mit dem P+ eingebetteten Senkengebiet 44B.
Das Gebiet der P+ eingebetteten Schicht 44B wird somit
als eingebettetes Senkengebiet bezeichnet.
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Eine
Feldoxidschicht, die in der Abbildung aus 18 als
die Feldoxidschicht 100D/B und 100B/C abgebildet
ist, kann in bestimmten Ausführungsbeispielen über der
oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht 40 bereitgestellt werden. Diese
Feldoxidschicht kann peripher um die Begrenzung der P– Senke 51B an
der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht 40 angeordnet sein, so dass ein
aktiver Bereich 180 auf der oberen Oberfläche des
P– Senkengebiets
definiert wird. Ein P-Typ-Feldimplantierungsgebiet 181D/B und 181B/C kann
unter der Feldoxidschicht 100D/B und 100B/C angeordnet
sein, wo die Feldoxidschicht das P– Senkengebiet 51B überlagert.
In ähnlicher
Weise kann ein N-Typ-Feldimplantierungsgebiet 182D/B und 182B/C unter
der Feldoxidschicht 100D/B und 100B/C angeordnet
sein, wobei die Feldoxidschicht die N– epitaxiale Schicht außerhalb
des P– Senkengebiets überlagert.
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Das
P– Senkengebiet 44B ist
somit durch ein Gebiet der N+ eingebetteten Schicht 21B und
der N– epitaxlialen
Schicht 40 von dem darunter liegenden Substrat 10 isoliert.
Die Isolationsstruktur sieht somit einen aktiven Bereich auf der
Oberfläche
des P– Senkengebiets 51B vor,
wo ein elektrischer Baustein wie etwa ein Transistor gebildet werden
kann, wenn das Halbleitermaterial, in dem sich der Transistor befindet,
elektrisch von anderen Strukturen auf einer Halbleiterscheibe isoliert
werden soll. Hiermit wird festgestellt, dass eine N-Typ-Senke auf einem N-Typ-Substrat
bereitgestellt werden kann, indem alle P-Typ-Gebiete auf N-Typ geändert werden
oder vice versa.
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Die
Abbildung aus 19 zeigt eine erweiterte Querschnittsansicht
des Ausführungsbeispiels einer
ersten vertikalen bipolaren Transistorstruktur, die in dem Gebiet
B der 1A bis 16A und 1B bis 16B dargestellt ist. Die P-Feldimplantierungsgebiete 181D/B, 181B und 181B/C sind unterhalb
der entsprechenden Feldoxidschicht 100D/B, 100B und 100B/C angeordnet,
wobei das darunter liegende Silizium der P-Senke 51B einen P-Leitfähigkeitstyp
aufweist. Das N-Feldimplantierungsgebiet 182D/B und 182B/C befindet
sich unterhalb der Feldoxidschicht 100D/B und 100B/C,
wobei das darunter liegende Silizium der N– epitaxialen Schicht 40 einen
N-Leitfähigkeitstyp
aufweist. Der Kollektor-Kontaktbereich 71B erstreckt sich
von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht abwärts
in den P– Senkenbereich 51B.
In dem Ausführungsbeispiel
aus 19 erstreckt sich der P+ Kollektor-Kontaktbereich 71B tiefer
in den P– Senkenbereich 51B als
das Feldimplantierungsgebiet 181B. Das N– Basisgebiet 103 erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht abwärts
in die P– Senke 51B zwischen
dem Feldoxid 100B und dem Feldoxid 100B/C. Ein
N+ Basiskontaktbereich 159 und ein Emitterbereich 168 erstrecken
sich abwärts
in den Basisbereich 103, so dass der Emitterbereich 168 zu dem
Basiskontaktbereich 159 lateral räumlich getrennt ist. Die Metallelektroden,
die Kontakt mit den Emitter-, Basis-, und Kollektorgebieten der
Struktur aus 19 herstellen, wurden zur besseren
Veranschaulichung in der Abbildung weggelassen.
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Die
Abbildung aus 20 zeigt eine Querschnittsansicht
eines Ausführungsbeispiels
einer zweiten vertikalen bipolaren Transistorstruktur. Ein Gebiet
der N+ eingebetteten Schicht 190, das der N+ eingebetteten
Schicht 21C aus den Abbildungen der 1A bis 16A und 1B bis 16B ähnlich
ist, erstreckt sich von der Substrat-/Epitaxialschicht-Begrenzung 191 aufwärts in die
epitaxiale Schicht 40 und abwärts in die Substratschicht 10.
Ein N+ Sinkergebiet 192, das dem N+ Sinkergebiet 61C ähnlich ist,
erstreckt sich von der oberen Oberfläche der epitaxialen Schicht 40 abwärts in die epitaxiale Schicht 40,
so dass ein Kontakt mit dem Gebiet der N+ eingebetteten Schicht 190 hergestellt
wird. Eine dicke Feldoxidschicht 193 und 194 kann über einem Feldbereich 195 der
epitaxialen Schicht 40 ausgebildet erden, so dass ein aktiver
Bereich 196 der epitaxialen Schicht eingeschlossen wird.
Ein N-Feldimplantierungsbereich 197 und 198 ist
unterhalb der Feldoxidschicht 193 und 194 zwischen
der Feldoxid- und der N– epitaxialen
Schicht angeordnet.
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Ein
P– Basisbereich 199 erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht 40 in dem aktiven Bereich 196 abwärts in die
epitaxiale Schicht 40. Dieser P-Basisbereich wird gleichzeitig zu der
Gestaltung des P-Basisbereichs 142C in
dem Fertigungsverfahren aus den Abbildungen der 1A bis 16A und 1B bis 16B ausgebildet. Ein N– leicht dotiertes Gebiet 198 kann
optional an der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht 40 zwischen dem N+ Sinkergebiet 192 und
der lateralen Erstreckung des P-Basisgebiets 199 angeordnet
sein. Dieses leicht dotierte N-Gebiet 198 kann zum
Beispiel in dem Schritt der N– Blanket-Dotierung des Ablaufs
aus den Abbildungen der 1A bis 16A und 1B bis 16B gebildet werden.
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Eine
Gate-Oxidschicht ist an der oberen Oberfläche der epitaxialen Schicht 40 in
dem aktiven Bereich 196 angeordnet. Diese Gate-Oxidschicht kann
in einen Abschnitt 200 und einen Abschnitt 201 getrennt
werden. Eine Emitter-Kontaktöffnung 202 ist in
dem Gate-Oxidabschnitt 200 angeordnet, so dass der Gate-Oxidabschnitt 200 die
Emitter-Kontaktöffnung 202 umgibt.
Eine Basisöffnung 203 umgibt
den Gate-Oxidabschnitt 200, so dass die Basisöffnung 203 in
der Querschnittsansicht aus 20 zwischen dem
Gatex-Oxidschichtabschnitt 200 und dem Feldoxidabschnitt 193 auf
einer Seite und zwischen dem Gate-Oxidschichtabschnitt 200 und
dem Gate-Oxidschichtabschnitt 201 auf
der anderen Seite angeordnet. Eine Kollektor-Kontaktöffnung 204 ist
zwischen dem Gate-Oxidschichtabschnitt 201 und
dem Feldoxidschichtabschnitt 194 angeordnet.
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Eine
Schicht aus Polysilizium 205, welche ungefähr die gleiche
Form aufweist wie der darunter liegende Gate-Oxidschichtabschnitt 200, ist über dem
Gate-Oxidschichtabschnitt 200 angeordnet,
so dass die Polysiliziumschicht 205 und der Gate-Oxidschichtabschnitt 200 gemeinsam
eine im Wesentlichen vertikale Seitenwand 206 und eine
weitere im Wesentlichen vertikale Seitenwand 207 herunter
zu der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht bilden.
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Ein
N+ Emittergebiet 208 erstreckt sich von der oberen Oberfläche der
epitaxialen Schicht unterhalb der Emitteröffnung 202 abwärts in den
Basisbereich 199. Dieser Emitterbereich 208 erstreckt
sich ferner lateral um ein Stück
unter dem Gate-Oxidschichtabschnitt 200. Ein Basiskontaktbereich 209 erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht unterhalb der Basiskontaktöffnung 203 abwärts in den
Basisbereich 199. Dieser Basiskontaktbereich erstreckt
sich ferner lateral um ein stück unter
dem Gate-Oxidschichtabschnitt 200. Wie dies in der Abbildung
aus 20 dargestellt ist, kann der Basisbereich 209 den
Emitterbereich 208 in einer lateral ausgerichteten Ebene
umgeben.
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Eine
Basiselektrode 210 aus einem leitfähigen Material, wie etwa Aluminium,
ist über
die Basiskontaktöffnung 203 mit
dem Basiskontaktbereich 209 verbunden. In ähnlicher
Weise wird die Kollektorelektrode 211 über die Kollektorkontaktöffnung 204 mit dem
N+ Sinkergebiet 192 verbunden. Eine Emitterelektrode 212 ist über die
Emitterkontaktöffnung 202 mit
dem Emittergebiet 208 verbunden, wobei sich diese von einer
oberen Oberfläche
der Polysiliziumschicht 205 nach unten bis zu dem Emittergebiet 208 an
der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht erstreckt. Eine isolierende Schicht 213 und 214 kann zumindest
teilweise zwischen der Polysiliziumschicht 205 und der
Basiskontaktelektrode 210 angeordnet sein, um die Basiselektrode 210 von
der Emitterelektrode 212 zu isolieren.
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Die
Struktur aus der Abbildung aus 20 kann
gemäß dem Prozess
aus den Abbildungen der 1A bis 16A und 1B bis 16B durch das Gestalten der Polysiliziumschicht 205 gleichzeitig
zu der Gestaltung der Polysilizium-Gates 110A, 110E, 110G, 110H und 110D hergestellt
werden. N+ Dotierstoffe können
in der Folge in den Basisbereich 199 implantiert werden,
so dass das selbstausgerichtete Basis-Emitter-Gebiet 208 gebildet
wird, und wobei P+ Dotierstoffe in das Basisgebiet implantiert werden
können,
um das selbstausgerichtete Basiskontaktgebiet 209 zu bilden.
Das Gate-Oxid 200 kann einen oder keinen Teil einer im
Wesentlichen vertikalen Begrenzung der Implantierungsmaskierung
definieren, welche die Begrenzungen des Emittergebiets 208 und
die Begrenzungen des Basiskontaktgebiets 209 definiert.
Wenn das Gate-Oxid 200 kein Bestandteil der Implantierungsmaskierung
ist, so kann die Begrenzung der Implantierungsmaskierung einzig durch
die Begrenzung der mit Muster versehenen Polysiliziumschicht 205 gebildet
werden. Dieses Verfahren der Gestaltung des vertikalen bipolaren
Transistors aus 20 ermöglicht es, dass die Polysiliziumschicht 205 eine
Mindestleitungsbreite W für
das verwendete Verfahren aufweist. Demgemäß kann der Abstand zwischen
dem selbstausgerichteten Basiskontaktbereich 209 und dem
selbstausgerichteten Emitterbereich 208 so gering wie möglich gehalten werden.
Durch die Regelung des Abstands diffundieren der Basiskontaktbereich
und der Emitterbereich in eine laterale Richtung, wobei der Abstand
zwischen dem Basiskontaktbereich und dem Emitterbereich wiederholbar
und regelbar über
die Mindestleitungsbreite W noch weiter hinaus reduziert werden kann.
Da die Struktur aus 20 somit einen wiederholbaren
und regelbaren kleinen Abstand zwischen dem Basiskontaktbereich
und dem Emitterbereich ermöglicht,
ermöglicht
es die Struktur aus der Abbildung aus 20,
dass der Basis-Emitter-Widerstand und die Kapazität des resultierenden
bipolaren Transistors so gering wie möglich gehalten werden können. Das
Ergebnis ist ein Hochfrequenztransistor mit einer hohen Grenzfrequenz.
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Die
Abbildung aus 21 zeigt eine Querschnittsansicht
eines Ausführungsbeispiels
einer dritten vertikalen bipolaren Transistorstruktur. Eine der Isolationsstruktur
aus 18 ähnliche Isolationsstruktur
weist ein Gebiet einer N+ eingebetteten Schicht 210 auf,
das ein Gebiet einer P+ eingebetteten Schicht 211 von einem
Gebiet einer P+ eingebetteten Senke 212 trennt. Ein P– Senkengebiet 213 erstreckt
sich von einer oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht 40 nach unten, so dass es das Gebiet der
P+ eingebetteten Senke 212 berührt. Ein N-Feldimplantierungsgebiet 214 und 215 liegt
unter einer Feldoxidschicht 215 und 216, wobei
N-Halbleitermaterial der N-epitaxialen
Schicht 40 unter dem Feldoxid liegt. Ein P-Feldimplantierungsbereich 217 und 218 liegt
unter der Feldoxidschicht 215 und 16, wobei das
P-Halbleitermaterial des P– Senkenbereichs 213 unter
dem Feldoxid liegt. Bei dem vertikalen bipolaren Transistor aus 21 bildet eine Feldoxidschicht 218 und 220 eine
Emitteröffnung 221 an
der oberen Oberfläche
des P– Senkengebiets 213.
Ein N– Basisgebiet 222 wird
durch die Öffnung 221 in
dem P– Senkengebiet 213 ausgebildet.
Ein P+ Emittergebiet 223 wird zu einem späteren Zeitpunkt
durch die gleiche Öffnung 221 in
dem oberen Abschnitt des N– Basisgebiets 222 gebildet.
Bei dem N– Basisgebiet 222 kann
es sich zum Beispiel um ein implantiertes Gebiet handeln, das während dem
in den Abbildungen der 13A und 13B dargestellten N– Blanket-Ionenimplantierungsschritt implantiert
wird. Das P+ Emittergebiet kann zum Beispiel in dem in den Abbildungen
der 16A und 16B dargestellten P+
Implantierungsschritt ausgebildet werden.
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Ein
N-dotierter Implantierungsbereich 224 und 225 unter
dem Oxid 219 und 220 bildet einen lateralen Kontakt
zwischen dem N– Basisgebiet 222 und
einem lateral angeordneten N+ Basiskontaktbereich 226.
Der N-dotierte Implantierungsbereich 224 und 225 kann
zum Beispiel zu dem gleichen Zeitpunkt implantiert werden, zu dem
auch der N-dotierte Feldimplantierungsbereich 214 und 215 implantiert wird.
Der N+ Basiskontaktbereich 226 kann zum Beispiel durch
eine Öffnung 227 in
dem Feldoxid in dem N+ Implantierungsschritt aus den Abbildungen
der 15A und 15B implantiert
werden. Ein lateral angeordneter P+ Kollektorkontaktbereich 228 wird
in dem P– Senkengebiet 213 ausgebildet,
so dass das P– Senkengebiet 213 als
ein Kollektor des bipolaren Transistors fungiert, und so dass der
Kollektorkontaktbereich 228 als ein Kollektorkontakt für den bipolaren
Transistor dient. Der P+ Kollektorkontaktbereich 228 kann
zum Beispiel in dem gleichen Verfahrensschritt gestaltet werden,
in dem auch der P+ Emitterbereich 223 gebildet wird. Demgemäß sind der
P+ Emitterbereich 223 und der N– Basisbereich 222 beide
mit der Öffnung 221 selbstausgerichtet, und
der N+ Basiskontaktbereich 226 ist mit der Öffnung 227 selbstausgerichtet.
Zur besseren Veranschaulichung wurde in der Abbildung auf die Emitter-, Basis-
und Kollektorelektroden verzichtet.
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Die
Abbildung aus 22 zeigt eine Querschnittsansicht
eines ersten Ausführungsbeispiels
einer lateralen DMOS-Transistorstruktur.
Die N– epitaxiale
Schicht 40 mit einer oberen Oberfläche wird über der Substratschicht 10 angeordnet.
Ein P– Senkenbereich 230 erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht 40 abwärts in die epitaxiale Schicht 40.
Eine Feldoxidschicht, welche den Feldoxidabschnitt 231 und 233 und
den Feldoxidabschnitt 232 umfasst, ist auf der oberen Oberfläche der
epitaxialen Schicht 40 angeordnet. Der Feldoxidabschnitt 231 und 233 definiert
einen aktiven Bereich 234. Ein P-dotierter Feldimplantierungsbereich 235 und 236 ist
unterhalb des Feldoxidabschnitts 231 und 233 angeordnet,
wobei der Feldoxidabschnitt 231 und 233 das P-dotierte
Silizium des Senkenbereichs 230 überlagert. In ähnlicher
Weise ist das N– dotierte
Feldimplantierungsgebiet 237 und 238 unterhalb
des Feldoxidabschnitts 231 und 233 angeordnet,
wobei der Feldoxidabschnitt 231 und 233 das N– dotierte
Silizium der epitaxialen Schicht überlagert.
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Ein
Body-Gebiet 239, in diesem Fall ein P– Body-Gebiet, erstreckt sich
von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht in dem aktiven Bereich in den Senkenbereich 230.
Ein Drain-Kontaktgebiet 240, in diesem Fall ein N+ Drain-Kontaktgebiet, erstreckt
sich ebenfalls von der oberen Oberfläche der epitaxialen Schicht
in dem aktiven Bereich in den Senkenbereich 230. Das Body-Gebiet 239 ist
in dem Senkengebiet 230 so angeordnet, das es von dem Drain-Kontaktbereich 240 lateral
räumlich
getrennt ist. Ein Drift-Gebietsabschnitt 241 des Senkenbereichs 230 ist
zwischen dem Body-Gebiet 239 und einem leicht dotierten
Drain-Implantierungsgebiet 242 angeordnet.
Das leicht dotierte Drain-Implantierungsgebiet 242 ist
zwischen dem Drift-Gebiet 241 und dem Drain-Kontaktgebiet 240 angeordnet,
so dass das leicht dotierte Drain-Implantierungsgebiet 242 den
Drain-Kontaktbereich 240 berührt. Das
leicht dotierte Drain-Implantierungsgebiet 242,
in diesem Fall ein N-Implantierungsgebiet,
ist unterhalb des Feldoxidabschnitts 232 in dem aktiven
Bereich angeordnet.
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Ein
Source-Gebiet 243, in diesem Fall ein N+ Source-Gebiet,
ist in dem Body-Gebiet 239 angeordnet, so dass sich das
Source-Gebiet 243 von der oberen Oberfläche der epitaxialen Schicht
in das Body-Gebiet 239 erstreckt. Ein Kanalabschnitt 252 des Body-Gebiets 239 trennt
das Source-Gebiet 243 von dem Drift-Gebiet 241.
Ein Source-Kontaktbereich 244, in diesem Fall ein P+ Source-Kontaktbereich, erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht in das Body-Gebiet 239, so dass
der Source-Kontaktbereich 244 das Source-Gebiet 243 berührt.
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Eine
Gate-Oxidschicht 245 ist auf der oberen Oberfläche der
epitaxialen Schicht 40 in dem aktiven Bereich 234 angeordnet,
wo die Feldoxidschicht 232 nicht angeordnet ist. Zwei Öffnungen 246 und 247 sind
in der Gate-Oxidschicht 245 ausgebildet. Die Öffnung 246 ist
zumindest über
einem Teilstück
des Source-Kontaktbereichs 244 angeordnet und über zumindest
einem Teilstück
des Source-Gebiets 243. Die Öffnung 247 ist zumindest über einem
Teilstück des
Drain-Kontaktbereichs 240 angeordnet.
Eine Polysilizium-Gate-Schicht 248 ist über der Gate-Oxidschicht 245 und
dem Feldoxidabschnitt 232 angeordnet, so dass sie sich
von einer Position über
das Source-Gebiet 43, über
einen Kanalabschnitt 252 des Body-Gebiets 239, über ein
Drift-Gebiet 241 und hoch zu und über ein Teilstück des Feldoxidabschnitts 232 erstreckt.
Eine isolierende Schicht 249, die aus einem isolierenden
Material wie etwa Borphosphor-Siliziumglas (BPSG) besteht, befindet sich über der
Polysilizium-Gate-Schicht 248 und erstreckt sich übe die Öffnung 246 in
der Gate-Oxid-Schicht 245, über die
Gate-Oxid-Schicht 245 über
das Source-Gebiet 243,
bis zu und über
die Polysilizium-Gate-Schicht 248, über den Feldoxidabschnitt 232 und
zu der Öffnung 247.
Eine Source-Elektrode 250, die aus einem leitfähigen Material wie
etwa Aluminium besteht, berührt
den Source-Kontaktbereich 244 und das Source-Gebiet 243 an
der Öffnung 246.
Eine aus diesem leitfähigen
Material bestehende Drain-Elektrode 251 berührt den Drain-Kontaktbereich 240 an
der Öffnung 247.
Eine Gate-Elektrode
kann mit der Polysilizium-Gate-Schicht 248 verbunden werden.
Eine derartige Elektrode ist in der Ebene der Querschnittsansicht
aus 22 nicht dargestellt.
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Im
Betrieb bewirkt eine Spannung an dem Polysilizium-Gate-Schicht 248,
dass sich in dem Kanalbereich 252 des Body-Gebiets 239 ein
Kanal bildet, und zwar zwischen dem Source-Gebiet 243 und dem Drift-Gebiet 241.
Somit kann Strom von der Source-Elektrode 250, durch das
Source-Gebiet 243, durch den Kanal in dem Kanalgebiet 252,
durch das Drift-Gebiet 241, durch das Feldimplantierungsgebiet 242,
durch den Drain-Kontaktbereich 240 und
zu der Drain-Elektrode 251 fließen. Ferner kann Strom in die entgegengesetzte
Richtung von der Drain-Elektrode zu der Source-Elektrode fließen.
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Die
Struktur aus 22 verwendet somit einen Feldimplantierungsbereich 242,
der unter dem Feldoxidbereich 232 als ein leicht dotiertes
Drain-Gebiet angeordnet ist. Der leicht dotierte Feldimplantierungsbereich 242 kann
gebildet werden, wenn ein N-dotierter Feldimplantierungsbereich 238 gebildet wird.
N-dotierte Feldimplantierungsbereiche können zum Beispiel gleichzeitig
zu dem Zeitpunkt gebildet werden, zu dem die N-dotierten Feldimplantierungsbereiche
gemäß den Abbildungen
der 8A und 8B gebildet
werden. Das Body-Gebiet 239 kann zum
Beispiel gleichzeitig zu dem Zeitpunkt gebildet werden, zu dem das
Gebiet 122 gemäß den Abbildungen
der 12A und 12B gebildet
wird. Die Bereiche 243 und 240 können zum
Beispiel gleichzeitig zu dem Zeitpunkt gebildet werden, zu dem die N-dotierten
Bereiche gemäß den Abbildungen
der 13A und 13B sowie 15A und 15B gebildet
werden. Der Source-Kontaktbereich 244 kann zum Beispiel
gleichzeitig zu der Gestaltung der P+ Gebiete gemäß den Abbildungen
der 16A und 16B gestaltet
werden. Die Struktur aus 22 kann
zwar unter Verwendung des vorstehend beschriebenen BiCMOS-Verfahrens
hergestellt werden, wobei zur Herstellung der Struktur aber auch
andere Wafer-Fertigungsverfahren verwendet werden können. In
der Abbildung aus 22 ist ein lateraler N-Kanal-DMOS-Transistor
dargestellt, wobei aber auch ein lateraler P-Kanal-DMOS-Transistor
verwendet werden kann, indem alle N-dotierten Bereiche in P-dotierte
Bereiche gewechselt werden und vice versa.
-
Die
Abbildung aus 23 zeigt eine Querschnittsansicht
eines zweiten Ausführungsbeispiels einer
lateralen DMOS-Transistorstruktur.
In dem Ausführungsbeispiel
aus 23 ist kein P Senkenbereich 230 vorgesehen.
Eine N-dotierte Substratschicht wird an Stelle des in der Abbildung
aus 22 dargestellten P– dotierten
Substrats verwendet. Wie dies in der Abbildung aus 23 dargestellt ist, kann es sich bei diesem N-Substrat
entweder um ein verhältnismäßig leicht dotiertes
N– dotiertes
Substrat oder um ein verhältnismäßig stark
dotiertes N+ Substrat handeln.
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Die
Abbildung aus 24 zeigt eine Querschnittsansicht
eines dritten Ausführungsbeispiels
einer lateralen DMOS-Transistorstruktur.
In dem Ausführungsbeispiel
aus 24 ist ein lateraler P-Kanal-DMOS-Transistor
dargestellt. Eine N– dotierte epitaxiale
Schicht ist über
einer N+ dotierten Substratschicht angeordnet. Der Source-Kontaktbereich besteht
aus N+ dotiertem Silizium, das Source-Gebiet besteht aus P+ Dotiertem
Silizium, das Body-Gebiet besteht aus N– dotiertem Silizium, das Drift-Gebiet
besteht aus dem N– dotierten
Silizium der epitaxialen Schicht und der leicht dotierte Drain-Implantierungsbereich 242 stellt
eine P-dotierte Feldimplantierung dar. In dem Ausführungsbeispiel
aus 24 erstreckt sich der P+ Drain-Kontaktbereich 240 nicht
so weit abwärts,
das er die Tiefe des P-Feldimplantats 252 überschreitet.
Der P+ Drain-Kontaktbereich 240 berührt die darunter liegende N– dotierte
epitaxiale Schicht 40 nicht. Ein P– Gebiet 283 kann
ebenso unter dem P+ Drain-Kontaktbereich 240 angeordnet sein,
so dass es sich von einer unteren Oberfläche des leicht dotierten P-Feldimplantierungsbereich 242 nach
unten in die N– dotierte
epitaxiale Schicht 40 erstreckt.
-
Zum
Beispiel kann das P– Gebiet 283 zum gleichen
Zeitpunkt gebildet werden wie die P-Senkenbereiche 51E, 51D und 51B gemäß den Abbildungen
der 5A und 5B. Der
leicht dotierte P-Typ Drain-Implantierungsbereich 242 kann
zum Beispiel zum gleichen Zeitpunkt gebildet werden wie andere P-Feldimplantierungen
gemäß den Abbildungen
der 9A und 9B. Das
N– Body-Gebiet 239 kann
zum Beispiel zu dem gleichen Zeitpunkt gebildet werden wie das Gebiet 103 aus
den Abbildungen der 10A und 10B.
Der N+ Source-Kontaktbereich 244 kann
zum Beispiel zu dem gleichen Zeitpunkt gebildet werden zu dem auch
der Schritt der N+ Implantierung gemäß den Abbildungen der 15A und 15B ausgeführt wird.
Das P+ Source-Gebiet 243 und der P+ Drain-Kontaktbereich 240 können zum
Beispiel zu dem gleichen Zeitpunkt gebildet werden, zu dem die P+
Implantierung gemäß den Abbildungen
der 16A und 16B ausgeführt wird.
In der Abbildung aus 24 ist zwar ein lateraler P-Kanal-DMOS-Transistor
dargestellt, wobei ein lateraler N-Kanal-DMOS-Transistor jedoch ebenso
realisiert werden kann, indem alle P-Bereiche durch N-Bereiche ersetzt
werden und vice versa. Die vorstehend beschriebenen Strukturen können zwar
unter Verwendung des vorstehend beschriebenen BiCMOS-Verfahrens
hergestellt werden, wobei für
die Herstellung dieser Strukturen aber auch andere Wafer-Fertigungsverfahren
eingesetzt werden können.
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Die
Abbildung aus 25 zeigt eine Querschnittsansicht
eines Ausführungsbeispiels
einer lateralen DMOS-Transistorstruktur.
Eine epitaxiale Schicht, in diesem Fall eine N– epitaxiale Schicht, befindet
sich über
einer Substratschicht 10. Eine P-Typ eingebettete Schicht 250 und 251 erstreckt
sich aufwärts
von der Substratschicht-/Epitaxialschicht-Begrenzung 191.
Ein P-Typ Isolationssinkergebiet 252 und 253 erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht abwärts,
so dass es die P-dotierte eingebettete Schicht 250 und 251 berührt, so
dass die kombinierte Struktur aus Isolationssinker und P– dotierter
eingebetteter Schicht um ein isoliertes Gebiet 254 der
epitaxialen Schicht von anderen Abschnitten 255 der epitaxialen
Schicht erstreckt. Eine Feldoxidschicht 256, 257 und 258 ist
oberhalb der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht angeordnet. In der Abbildung aus 25 bildet die Feldoxidschicht zwei Abschnitte:
den Abschnitt 256 und 258, der sich um die äußere Begrenzung
des P-Sinkergebiets 252 und 253 erstreckt, so
dass ein aktiver Bereich 258 definiert wird, und den Abschnitt 257,
der in dem aktiven Bereich 258 angeordnet ist. Ein N-dotierter
Feldimplantierungsbereich 259 und 261 ist unterhalb
des Feldoxidabschnitts 256 und 258 angeordnet,
wo der Feldoxidabschnitt 256 und 258 das N– dotierte
Silizium der epitaxialen Schicht überlagert. In ähnlicher
Weise ist ein N-dotierter Feldimplantierungsbereich 260 unterhalb
des Feldoxidabschnitts 257 angeordnet, wo der Feldoxidabschnitt 257 unter dem
N-dotierten Silizium des isolierten Gebiets 254 in dem
aktiven Bereich liegt.
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Eine
dem Gebiet der eingebetteten Schicht 21C ähnliche
N+ eingebettete Schicht 262 und ein dem Sinkergebiet 61C ähnliches
N+ Sinkergebiet 263 sind in dem isolierten Gebiet 254 angeordnet. Ein
N+ Drain-Kontaktbereich 264 wird in der oberen Oberfläche des
isolierten Gebiets 254 über
dem N+ Sinkergebiet 263 angeordnet, und ein leicht dotierter Drain-Bereich 265 wird
ebenfalls in der oberen Oberfläche
des isolierten Gebiets 254 angeordnet, wobei sich der leicht
dotierte Drain-Bereich zwischen einem Drift-Gebiet 254A und
dem Drain-Kontaktbereich 264 befindet. Ein P-dotierter
Silizium-Body-Bereich 266 wird in dem isolierten Bereich 254 angeordnet,
so dass er sich von der oberen Oberfläche des isolierten Gebiets 254 in
das isolierte Gebiet 254 erstreckt. Ein N+ Source-Gebiet 267 erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
des P-Body-Gebiets 266 abwärts in das P-Body-Gebiet 266,
so dass ein Kanalbereich 268 des P-Body-Gebiets 266 das
Source-Gebiet 267 von dem Drift-Gebiet 254A trennt.
Ein Body-Kontaktbereich 269 ist
ebenfalls zumindest teilweise in dem P-Body-Gebiet 266 angeordnet,
so dass sich der Body-Kontaktbereich 269 von
der oberen Oberfläche des
Body-Gebiets 266 abwärts
in das Body-Gebiet 266 erstreckt, und so dass der P+ Body-Kontaktbereich 269 das
N+ Source-Gebiet 267 berührt. In dem Ausführungsbeispiel
aus der Abbildung aus 25 erstreckt sich der P+ Body-Kontaktbereich 269 von dem
P-Body-Gebiet 269 und
in das P-Sinkergebiet 253. In ähnlicher Weise berührt das
P-Body-Gebiet 266 das P-Sinkergebiet 253.
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Eine
dünne Gate-Oxidschicht,
welche die Abschnitte 270 und 272 und den Abschnitt 271 umfasst,
wird übe
der oberen Oberfläche
der epitaxialen Schicht in dem aktiven Bereich 258 angeordnet.
Der Gate-Oxidabschnitt 270 und 272 ist über der
oberen Oberfläche
des P-Sinkergebiets 252 und 253 angeordnet. Der
Abschnitt 271 erstreckt sich von einer Position über dem
N+ Source-Gebiet 267 über
den Kanalbereich 268 des P-Body-Gebiets 266, über das Drift-Gebiet 254A, über das
leicht dotierte Drain-Gebiet 265 und über einen Abschnitt des Drain-Kontaktbereichs 264.
Eine Polysilizium-Gate-Schicht 273 ist über dem Gate-Oxidabschnitt 271 angeordnet,
so dass sich die Polysilizium-Gate-Schicht 273 von einer
Position über
das N+ Source-Gebiet 267, über den Kanalbereich 268, über das
Drift-Gebiet 254A und
an eine Position über
dem N– leicht
dotierten Drain-Gebiet 265 erstreckt. Ein erster Abschnitt 274 und 276 einer
dicken Isolationsschicht aus einem Isolationsmaterial wie etwa BPSG
erstreckt sich über den
Feldoxidabschnitt 256 und 258, über das Gate-Oxid über dem
Sinker-Gebiet 252 und 253 sowie über das
Feldoxid. Ein zweiter Abschnitt 275 des Isolationsmaterials
erstreckt sich über
die Polysilizium-Gate-Schicht 273 und über den
Gate-Oxid-Abschnitt 271. Als Folge dessen werden zwei Öffnungen 277 und 278 in
den Gate-Oxid- und dicken Oxidschichten gebildet, wobei die Öffnung 277 über dem P+
Body-Kontaktbereich 269 und dem N+ Source-Gebiet 267 ausgebildet
wird, wobei die Öffnung 278 über den
N+ Drain-Kontaktbereich 264 ausgebildet
wird.
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Eine
Source-Elektrode 279, die aus einem leitfähigen Material
wie etwa Aluminium besteht, erstreckt sich über den dicken Isolierschichtabschnitt 276,
so dass sie durch die Öffnung 277 in
Kontakt mit dem P+ Source-Kontaktbereich 269 und dem N+ Source-Gebiet 267 gelangt.
In ähnlicher
Weise erstreckt sich eine Drain-Elektrode 280 aus dem leitfähigen Material über den
dicken Isolierschichtabschnitt 274, so dass sie durch die Öffnung 278 in Kontakt
mit den N+ Drain-Kontaktbereich 264 gelangt. Eine Gate-Elektrode
kann mit der Polysilizium-Gate-Schicht 273 verbunden
werden, wobei eine derartige Gate-Elektrode in der Ebene aus 25 jedoch nicht vorhanden ist.
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Im
Einsatz arbeitet die laterale DMOS-Struktur aus der Abbildung aus 25, indem der Stromfluss zwischen dem Source-Gebiet 267 und
dem Drain-Kontaktbereich 264 geregelt wird. Eine Spannung
an der Polysilizium-Gate-Schicht 273 kann die Gestaltung
eines Kanals in dem Kanalbereich 268 des P-Body-Gebiets 266 bewirken.
Danach kann Strom von der Source-Elektrode 279,
durch das N+ Source-Gebiet 267, durch den Kanal in dem
Kanalbereich 268 des P-Body-Gebiets 266, durch
das Drift-Gebiet 254A, durch das leicht dotierte Drain-Gebiet 265,
durch den N+ Drain-Kontaktbereich 264 und zu der Drain-Elektrode 280 fließen. Strom
kann auch in die entgegengesetzte Richtung von der Drain-Elektrode 280 zu
der Source-Elektrode 279 fließen. Die N+ eingebettete Schicht 262,
die sich so erstreckt, dass sich eine obere Oberfläche 281 der N+
eingebetteten Schicht 262 im Wesentlichen parallel zu einer
unteren Oberfläche 282 des
leicht dotierten Drain-Gebiets 265 und des Drain-Kontaktbereichs 264 über einen
wesentlichen lateralen Abstand erstreckt, dient zur Reduzierung
des Source-Drain-Widerstands,
wenn der Transistor eingeschaltet ist und sich im leitenden Zustand
befindet. Bei der Struktur aus der Abbildung aus 25 dient der P+ Body-Kontaktbereich 269 zur
elektrischen Verbindung des Source-Gebiets 267 mit der
Substratschicht 10 über
das Sinkergebiet 253 und das Gebiet der eingebetteten Schicht 251.
Als Folge dessen kann in bestimmten Ausführungsbeispielen auf die Source-Elektrode 279 und
die Öffnung 277 verzichtet werden.
In diesem Ausführungsbeispielen
wird die Spannung an dem N+ Source-Gebiet im Wesentlichen auf der Spannung
der Substratschicht gehalten.
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Die
Abbildung aus 26 zeigt eine Querschnittsansicht
eines zweiten Ausführungsbeispiels einer
lateralen DMOS-Transistorstruktur.
Obwohl die Struktur aus der Abbildung aus 26 der
Struktur aus 25 ähnlich ist, erstreckt sich
der P+ Body-Kontaktbereich 269 nicht aus dem P-Body-Gebiet 266 und
berührt
das Sinkergebiet 253 nicht. Der P+ Body-Kontaktbereich 269 berührt das
N+ Source-Gebiet 267 nicht, hingegen wird der P+ Body-Kontaktbereich 269 vollständig in
dem P-Body-Gebiet 266 gehalten. In bestimmten Ausführungsbeispielen
wird ein Bereich 300 einer Feldoxidschicht auf der oberen Oberfläche des
isolierten Bereichs 254 zwischen dem Sinkergebiet 253 und
dem P-Body-Gebiet 266 angeordnet.
Ein N-dotierter Feldimplantierungsbereich 301 kann unter
dem Feldoxidbereich 300 angeordnet werden, und eine Schicht 302 aus
einem dicken isolierenden Material wie etwa BPSG kann über der
Oberseite des Feldoxidbereichs 300 angeordnet werden. Die
Source-Elektrode 277 ist
somit nicht über
den P+ Body-Kontaktbereich 269, das Sinkergebiet 253 und
die P eingebettete Schicht 251 mit dem P-Substrat 10 verbunden.
Die Substratschicht 10 und die Source-Elektrode 277 können somit
auf verschiedenen Spannungen gehalten werden. In bestimmten Ausführungsbeispielen
kann ein elektrischer Zugang zu dem Sinkergebiet 253 bereitgestellt werden.
In diesen Ausführungsbeispielen
kann sich eine Substratelektrode 303 über die BPSG-Schicht 276 erstrecken
und einen Kontakt mit der oberen Oberfläche des Sinkergebiets 253 durch
die Öffnung 304 in
der Gate-Oxidschicht und der BPSG-Schicht zwischen dem Feldoxidabschnitt 258 und
dem Feldoxidabschnitt 300 herstellen.
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Die
Strukturen aus den Abbildungen der 25 und 26 können zum
Beispiel unter Verwendung des vorstehend beschriebenen BiCDMOS-Verfahrens
hergestellt werden. Zum Beispiel kann das Sinkergebiet 252 und 253 zum
gleichen Zeitpunkt gebildet werden wie das Senkergebiet 51B gemäß den Abbildungen
der 5A und 5B; zum
Beispiel kann das Gebiet der P eingebetteten Schicht 250 und 251 zum
gleichen Zeitpunkt gebildet werden wie das Gebiet 44B gemäß den Abbildungen der 4A und 4B;
zum Beispiel kann die N+ eingebettete Schicht 262 zum gleichen
Zeitpunkt gebildet werden wie das Gebiet 21C gemäß den Abbildungen
der 4A und 4B; zum
Beispiel kann das N+ Gebiet 263 zum gleichen Zeitpunkt
gebildet werden wie das Gebiet 61C gemäß den Abbildungen der 6A und 6B;
zum Beispiel kann die Feldoxidschicht 256, 257 und 258 zum
gleichen Zeitpunkt gebildet werden wie die Feldoxidschicht 100D/B, 100B und 100B/C gemäß den Abbildungen
der 10A und 10B;
zum Beispiel kann der N-dotierte Feldimplantierungsbereich 259, 260 und 261 zum
gleichen Zeitpunkt implantiert werden, wie die N-dotierten Feldbereiche
gemäß den Abbildungen der 8A und 8B gebildet
werden; zum Beispiel kann die Polysilizium-Gate-Schicht 273 zum gleichen
Zeitpunkt gebildet werden wie die Polysilizium-Schicht 100A gemäß den Abbildungen
der 11A und 11B;
zum Beispiel kann das P-Body-Gebiet 266 zum gleichen Zeitpunkt
gebildet werden wie das Gebiet 122 gemäß den Abbildungen der 12A und 12B;
zum Beispiel kann der N– leicht
dotierte Drain-Bereich 265 zum gleichen Zeitpunkt gebildet
werden wie das Gebiet 154 gemäß den Abbildungen der 13A und 13B;
zum Beispiel können
die N+ Gebiete 264 und 267 zum gleichen Zeitpunkt
gebildet werden wie das Gebiet 155 gemäß den Abbildungen der 14A und 14B;
und zum Beispiel kann der P+ Body-Kontaktbereich 269 zu
dem gleichen Zeitpunkt gebildet werden wie der Bereich 162 gemäß den Abbildungen der 16A und 16B.
In den Abbildungen der 25 und 26 sind
zwar laterale N-Kanal-DMOS-Transistorstrukturen
dargestellt, allerdings können
auch laterale P-Kanal-DMOS-Transistorstrukturen hergestellt werden,
indem die P-Typ-Strukturen durch N-Typ-Strukturen ersetzt werden
und vice versa.
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Zusätzliche
Strukturen, die unter Verwendung der vorstehend beschriebenen allgemeinen Verfahren
gestaltet werden können,
sind in den Abbildungen der 27 bis 35 dargestellt.
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Die
Abbildung aus 27 zeigt eine Querschnittsansicht
eines Abschnitts eines Wafers, wobei die Konstruktion eines lateralen
DMOS-Transistors 400, eines vertikalen DMOS-Transistors 302 und
eines vertikalen NPN-Transistors 304 veranschaulicht ist.
Die Struktur aus der Abbildung aus 27 soll die
Unterschiede zwischen der P-Body-Implantierung 308 für die DMOS-Transistoren 300 und 302 und
der P-Basis-Implantierung 310 für den NPN-Transistor 304 veranschaulichen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
aus 27 ist die P-Body-Implantierung 308 mit
den Gates bzw. Gattern 312 und 314 selbstausgerichtet.
Zur Gestaltung des P-Body 308 werden Borionen mit einer
Implantierungsenergie von etwa 60 KeV und mit einer Dosis von 0,5–1,5 E14
Ionen je cm2 implantiert.
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Nach
dem dieses Bordotierstoffe zur Gestaltung des P-Body 308 mit
den gewünschten
physikalischen und elektrischen Eigenschaften diffundiert worden
sind, wird ein Maskierungs- und
Dotierungsverfahren, das dem vorstehend in Bezug auf die Abbildung
aus 14B beschriebenen Verfahren ähnlich ist,
dazu eingesetzt, einen Oberflächenabschnitt der
epitaxialen Schicht 42 zur Bildung der P-Basis 310 freizulegen
und zu dotieren. Für
einen Hochfrequenz-NPN-Transistor (z. B. mit einer Frequenz zwischen
100 MHz und 3 GHz) sollte die P-Basis 310 flacher sein
und einen niedrigeren spezifischen Widerstand aufweisen als der
P-Body 308. Die Übergangstiefe
des P-Body 308 beträgt
in einem Ausführungsbeispiel
ungefähr
1,5–2
Mikron. Zur Gestaltung der P-Basis 310 wird eine erste
Borimplantierung mit einer Energie von ungefähr 100–150 KeV und mit einer Dosierung
von 5–9E12
Ionen je cm2 vorgenommen. Eine zweite Borimplantierung
sorgt für
die Oberflächendotierung
der P-Basis 310. Bei dieser zweiten Implantierung wird
Bor mit einer Energie von ungefähr
40 KeV und einer Dosierung von 0,5–5E14 Ionen je cm2 implantiert.
Die resultierende Oberflächendotierung
ist als die P+ Basis 318 dargestellt.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die Implantierungsparameter und der thermische Diffusionszyklus
für den
P-Body 308 nicht mit denen der beiden Implantierungen für die P-Basis 310 kompatibel.
Durch das zweistufige Verfahren zur Gestaltung der P-Basis 310/318 nach
(und praktisch unabhängig
von) dem Prozess zur Gestaltung des P-Body 308 können ein Hochleistungs-NPN-
und ein DMOS-Transistor 300/302 mit einer niedrigen Schwellenspannung
alle in einem Verfahren integriert werden.
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Der
P+ Basiskontaktbereich 320 und der P+ Body-Kontaktbereich 322 werden,
wie dies in Bezug auf die Abbildungen der 16A und 16B beschrieben ist, zu einem späteren Zeitpunkt
mit einer Implantierungsenergie von zum Beispiel 60 KeV mit einer
Dosis von ungefähr
3E15 Ionen je cm2 gebildet, so dass der
gewünschte
ohmsche Kontakt zwischen einer Aluminium-Metallschicht und der P-Basis 310 und
dem Body 308 bereitgestellt wird.
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Die
Bildung der verschiedenen Oxidbereiche, Source-Gebiete, Drain-Gebiete,
Emitter, Kollektoren, Sinker, eingebetteten Schichten und Gates aus
der Abbildung aus 27 kann unter Verwendung der
vorstehend beschriebenen zugehörigen Verfahren
vorgesehen werden. Der Hochfrequenz-NPN-Transistor 304 und
die robusten Hochgeschwindigkeits-DMOS-Transistoren 300/302 eignen
sich für
den Einsatz des Wechsels bzw. des Umschaltens von Stromversorgungen,
wobei sich der DMOS-Transistor mit niedrigem Einschaltwiderstand zur
Verwendung als ein Leistungsschalter eignet, während sich der NPN-Transistor 304 zur
Verwendung in einem Komparator und einem Fehlerverstärker eignet.
Bei einer Hochleistungs-Schaltstromversorgung kann die Einheitsverstärkungsfrequenz
des NPN-Transistors 304 durch die Auswahl der entsprechenden
Eigenschaften der P-Basis 310 im Bereich von 3 GHz liegen.
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Die
gleichen Konzepte, die in Bezug auf die Abbildung aus 27 beschrieben worden sind, können auch zur Gestaltung eines
P-Kanal-DMOS-Transistors (mit einem N-Body) und eines vertikalen
PNP-Transistors in dem gleichen Substrat verwendet werden, wobei
der N-Body und die N-Basis unabhängig
voneinander optimiert werden, um die gewünschte Leistung der entsprechenden
Transistoren zu erreichen.
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Die
Abbildung aus 28 zeigt einen Querschnitt
eines Wafer-Abschnitts, der einen vertikalen PNP-Transistor 330 aufweist,
um eine neuartige Isolationstechnik zu veranschaulichen, welche
jegliche parasitäre
Wirkung des bipolaren Transistors erheblich reduziert. Die N-Basis 332,
der N+ Basiskontakt 334, der P+ Emitter 336, der
P+ Kollektor 338, die N eingebettete Schicht 340,
die P eingebettete Schicht 342 und die P-Senke 344 können unter
Verwendung der vorstehend in Bezug auf die Abbildungen der 16B, 19 und 21 beschriebenen
Techniken gestaltet werden. In dem Ausführungsbeispiel aus der Abbildung
aus 28 werden hoch dotierte Sinker 346 ausgebildet,
die sich bis herunter zu der P eingebetteten Schicht 342 erstrecken,
so dass die Verstärkung
des parasitären
NPN-Transistors (mit P-Senke 344 als eine Basis) erheblich
gesenkt und der Kollektorwiderstand reduziert wird. P+ Sinker 346 umgeben
den PNP-Transistor 330. Die zur Gestaltung der P+ Sinker 346 verwendeten
Schritte können auch
zur Gestaltung von Zenerdioden an anderen Stellen auf dem Wafer
verwendet werden. Aufgrund der hohen erforderten Diffusionszeit
sollten diese P+ Sinker 346 verhältnismäßig frühzeitig in dem Wafer-Fertigungsverfahren
gebildet werden, wie etwa vor oder unmittelbar nach den N-Dotierungsimplantierungen
aus den Abbildungen der 6A und 6B.
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Zur
weiteren Reduzierung etwaiger Effekte des parasitären PNP-Transistors (mit
N-Epi 42 als eine Basis) werden N+ Sinker 348 gebildet,
die sich von der Oberfläche
des Wafers nach unten zu der N eingebetteten Schicht 340 erstrecken.
Derartige N+ Sinker 348 können unter Verwendung der vorstehend
in Bezug auf die Abbildungen der 6A und 6B beschriebenen
Verfahren hergestellt werden. Der N+ Sinker 348 umgibt
die P-Senke 344. Der N-Sinker 348 unterstützt ferner
die Entfernung der in die P-Senke 344 injizierten Elektronen,
wenn der Transistor in Sättigung
betrieben wird. Dies erhöht die
Schaltgeschwindigkeit des PNP-Transistors 330. Der N-Sinker 348 unterstützt ferner
die Unterdrückung
der parasitären
Wirkung des PNP-Transistors, wenn Elektronen in die P-Senke 344 und
in N-epi 42 injiziert werden, wenn dieser Übergang
jemals in die Vorwärtsrichtung
vorgespannt wird.
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Man
erhält
eine isolierte N-epi Rinne, indem die P+ Sinker 350 von
der Oberfläche
des Wafers bis herunter zu dem P-dotierten Substrat 10 erweitert werden,
so dass der PNP-Transistor 330 umgeben wird.
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Die
PNP-Struktur 330 aus der Abbildung aus 28 kann auch als ein NPN-Transistor gestaltet werden,
indem die Leitfähigkeiten
der verschiedenen Gebiete umgekehrt werden.
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Die
Struktur aus der Abbildung aus 28 kann
in dem gleichen Wafer ausgebildet werden wie die in den Abbildungen
der 16A bis 27 dargestellten
Strukturen. Der PNP-Transistor 330 kann an
Stelle des NPN-Transistors 304 aus 27 oder in
Verbindung mit dem NPN-Transistor 304 aus 27 gebildet werden.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus
der Abbildung aus 28 wird die N-Basis 332 vor
der Gestaltung eines P-Body 308 (27)
oder einer P-Basis 310 (27)
gebildet werden, da eine schmale N-Typ-Basis unter Verwendung langsam
diffundierender Arsen- oder Antimonie-Dotierstoffe gebildet werden
kann, auch bei einer Anwendung der Diffusionsschritte zur Gestaltung
des P-Body 308 und der P-Basis 310.
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Die
Abbildungen der 29A, 29B und 29C zeigen eine Querschnittsansicht eines Abschnitts
eines Wafers, wobei ein Verfahren zur Anpassung der Schwellenspannung
eines PMOS-Transistors 353 veranschaulicht
wird, ohne dass diese Schwellenspannung durch die verschiedenen Heiz-/Diffusionsschritte
beeinflusst wird, die zur Gestaltung dotierter Basis- und Body-Gebiete
auf dem gleichen Wafer eingesetzt werden. Es ist allgemein üblich, die
Schwellenspannung eines MOSFET dadurch anzupassen, dass Dotierstoffe
in den Kanalbereich vor der Gestaltung eines Gate implantiert werden.
Diese Dotierstoffe werden allerdings während folgenden Einsteuerungsschritten
diffundiert, die zur Gestaltung von Basisgebieten, Body-Gebieten
oder etwaigen anderen Gebieten, die nach der Bildung von Gates dotiert
werden, verwendet werden. Somit ist die letztendliche Schwellenanpassung
bei herkömmlichen
Verfahren zur Schwellenanpassung nur schwer regelbar.
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In
der Abbildung aus 29A wird ein Polysilizium-Gate 351 unter
Verwendung herkömmlicher Techniken über einer
Schicht Gate-Oxid 357 ausgebildet. Danach werden Feldoxidabschnitte 355 unter Verwendung
herkömmlicher
Techniken aufgewachsen. Wie dies in der Abbildung aus 29B dargestellt ist, ist eine Fotoresistschicht 360 derart
mit Mustern versehen, so dass das Gate 351 und der das Gate 351 umgebende
Bereich freigelegt werden. Danach werden Borionen unter Verwendung
herkömmlicher
Techniken implantiert, so dass eine Source 352 und Drain 354 mit
hoher Dotierung und Selbstausrichtung gebildet werden. Das Bor kann
zum Beispiel mit einer Energie von 20–60 KeV und mit einer Dosis von
ungefähr
3E15 Ionen je cm2 implantiert werden. Die
Implantierungsenergie ist ausreichend niedrig, so dass das Bor nicht
in das Polysilizium-Gate 351 penetriert. Diese Borimplantierung
zur Gestaltung der flachen Source 352 und Drain 354 wird
in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
nach etwaigen Implantierungs- und Diffusionsschritten ausgeführt, die
zur Gestaltung etwaiger Body- oder Basisgebiete für DMOS- und bipolare Transistoren
eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
wird unmittelbar vor oder unmittelbar nach diesem Schritt der Bordotierung
eine Implantierung mit hoher Energie ausgeführt, und zwar mit einer Energie,
die ungefähr
zwischen 80 bis 200 KeV liegt (abhängig von der Dicke des Gate-Oxids
und des Gate), so dass die gewünschte Dosis
von Borionen in den Oberflächenabschnitt
des Kanalbereichs 360 aus den Abbildungen der 29A und 29C implantiert
wird. Die Abbildung aus 29C zeigt
dieses Implantierungsverfahren mit hoher Energie. Die Dosierung
sollte in diesem Schritt lediglich im Bereich weniger E12 Ionen
je cm2 liegen, um eine gewünschte Schwellenwertverschiebung
zur Senkung des Schwellenwerts des PMOS-Transistors 353 zu
erzeugen. Zwar können durch
die Hochenergieimplantierung Borionen durch die Source 352 und
Drain 354 implantiert werden, allerdings beeinflusst die
niedrige Dosierung nicht wesentlich die elektrischen Eigenschaften
der Source 352 oder Drain 353.
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Da
diese Implementierung mit hoher Energie jederzeit nach der Bildung
des Gate 351 vorgenommen werden kann, können die Einsteuerungsschritte für Dotierstoffe
zur Bildung selbstausgerichteter Body-Gebiete oder Basisgebiete
vor dieser Implantierung mit hoher Energie vorgenommen werden. Folglich
beeinflussen diese vorherigen Einsteuerungsschritte die Schwellenanpassung
des PMOS-Transistors 353 nicht.
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Diese
Implantierung mit hoher Energie sollte eine niedrige Dosierung verwenden,
so dass keine weiteren Maskierungsschritte verwendet werden müssen, um
etwaige P- oder N-Typ-Gebiete anderer Transistoren in Bezug auf
die Borimplantierung zu maskieren. Vorzugsweise beeinflusst diese
Borimplantierung mit geringer Dosierung die Eigenschaften dieser
anderen Gebiete nicht wesentlich. Somit kann dieser Schritt der
Schwellenanpassung ohne jegliche weitere Maskierungsschritte ausgeführt werden
und ohne die Eigenschaften aller DMOS-, PNP- oder NPN-Transistoren
zu beeinflussen, die in dem gleichen Wafer wie der PMOS-Transistor 353 ausgebildet
sind. Für
die Diffusion der unter dem Gate 351 implantierten Ionen
ist kein spezieller Diffusionsschritt erforderlich, da alle etwaigen
Erhitzungsschritte, die für
die Fertigstellung der Fertigung des Wafers eingesetzt werden, eine
ausreichende Diffusion der Ionen unter dem Gate 351 bewirken.
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Der
N+ Body-Kontakt 356, die N eingebettete Schicht 340 und
der P+ Sinker 350 werden gemäß der vorstehenden Beschreibung
ausgebildet. Dieses Verfahren zur Schwellenanpassung kann auch zur Anpassung
des Schwellenwerts des NMOS-Transistors verwendet werden, indem
Arsen- oder Antimonie-Ionen durch ein Gate implantiert werden.
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Die
Abbildungen der 30A und 30B veranschaulichen
ein Verfahren und eine Struktur, die eine Herstellung eines Hochleistungs-5-Volt-PMOS-Transistors
und eines Hochleistungs-PMOS-Transistors
mit 12–15
Volt ermöglichen, mit
minimaler Unterscheidung zwischen diesen beiden Bausteinen bzw.
Vorrichtungen. Die in der Abbildung aus 30A unter
Verwendung der gleichen Bezugsziffern wie für die Elemente aus 29A identifizierten Elemente können unter Verwendung der vorstehend
beschriebenen Verfahren gestaltet werden. N-dotierte Feldbereiche 361 und 362 werden
unter Verwendung des in Bezug auf die Abbildungen der 8A und 8B beschriebenen
Verfahrens gestaltet. Die Kanallänge
L muss ausreichen, um die Source 352 und Drain 354 zu
trennen, so dass kein Durchbruch des Bausteins auftritt, wenn dieser
mit der vorgesehenen Betriebsspannung von zum Beispiel 5–8 Volt
oder 12–15
Volt betrieben wird.
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Die
Abbildung aus 30B zeigt einen Graphen des
Verhältnisses
zwischen der Gate-Länge
L und der Durchbruchspannung, wobei eine kennzeichnende Dotierung
von N-epi 42 angenommen wird.
Bei etwa 2,5 Mikron zeigt der Graph, dass keine signifikante Kanallängenabhängigkeit
von der Durchbruchspannung gegeben ist. Es wird angenommen, das
die Durchbruchspannung nicht durch den Durchbruch der Diode D1 begrenzt
ist, die zwischen der Source 352 und N-epi 42 ausgebildet
ist oder zwischen der Drain 354 und N-epi 42.
Ferner wird angenommen, dass das zwischen dem Gate 351 und N-epi 42 ausgebildete
Gate-Oxid ausreichend dick ist (z. B. 400 Angström 9, um die Betriebsspannung
zu unterstützen.
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In
herkömmlichen
Bausteinen bzw. Vorrichtungen wird die Gate-Länge
L gemäß einer
erforderlichen Mindestlänge
zur Unterstützung
der Betriebsspannung gestaltet, um einen PMOS- oder NMOS-Transistor mit niedrigem
Schwellenwert und niedrigem Einschaltwiderstand bereitzustellen.
Indem die Gate-Länge
L der erforderlichen Mindestlänge
entspricht, wird die Produktergiebigkeit durch Verfahrensschwankungen
reduziert, welche es bewirken, dass die Durchbruchsspannung der
MOSFETs teilweise unterhalb dem erforderlichen Mindestwert liegt.
Unter Verwendung der in Bezug auf die Abbildungen der 29A–29C dargestellten Technik kann die Schwellenspannung
(und indirekt auch der Einschaltwiderstand) des in der Abbildung
aus 30A dargestellten PMOS-Transistors
jedoch unabhängig
von der Gate-Länge
L vorgesehen werden. Somit kann die Kanallänge des PMOS-Transistors im Bereich
von ungefähr
2,5 Mikron bereitgestellt werden, um eine Durchbruchsspannung von
15 Volt (Minimum) vorzusehen, ohne dass typische Verfahrensschwankungen
dabei Anlass zur Sorge geben, wobei ferner unter Verwendung des
in den Abbildungen der 29A–29C dargestellten Verfahrens jede gewünschte Schwellenspannung
erreicht wird (sowie eine Senkung des Einschaltwiderstands).
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In
Bezug auf eine 5-Volt-PMOS-Vorrichtung entspricht die Kanallänge in dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ungefähr
2 Mikron. Diese Kanallänge
sorgt für
einen verhältnismäßig großen Spielraum für Fertigungsschwankungen
und ist von der resultierenden Schwellenspannung des PMOS-Transistors aufgrund
der Borimplantierung mit hoher Energie unabhängig. In einem Ausführungsbeispiel
beträgt
die Schwellenspannung der Transistoren mit 2,0 Mikron und 2,5 Mikron
ungefähr
0,8 Volt.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die in der Abbildung aus 29C dargestellte Schwellenanpassungsimplantierung
für die
5-Volt- und 12-Volt-PMOS-Bausteine
identisch, und obwohl beide Bausteine die gleiche Schwellenanpassung aufweisen,
verbessert die leicht schmalere Kanallänge für den 5-Volt-PMOS-Baustein
dessen Einschaltwiderstand um ungefähr 30 bis 40 Prozent im Vergleich
zu dem Einschaltwiderstand des 12-Volt-Bausteins. Dieses Verfahren
zur Realisierung höherer Durchbruchsspannungen
mit geringer Auswirkung auf eine resultierende Schwellenspannung
oder einen resultierenden Einschaltwiderstand ersetzt herkömmliche
Techniken, die tiefere Übergänge oder eine
leicht dotierte Drain-Erweiterung zur Erhöhung von Durchbruchsspannungen
verwenden. Somit können
unter Verwendung der gleichen Verfahrensschritte sowohl ein 12-Volt-PMOS- Transistor mit niedriger
Schwellenspannung als auch ein 5-Volt-PMOS-Transistor
mit niedriger Schwellenspannung gebildet werden.
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Die
Abbildung aus 31 zeigt einen Querschnitt
eines Abschnitts eines Wafers, der eine Zenerdiode aufweist, die
durch das hoch dotierte P+ Zenergebiet 270 und N-epi 42 gebildet
wird. Die Struktur aus 31 veranschaulicht
ferner, dass das P+ Zenergebiet 370 als eine untere Platte
bzw. Bodenplatte eines Kondensators 372 verwendet wird.
Das P+ Zenergebiet 370 kann unter Verwendung der gleichen
Schritte gebildet werden, die auch zur Gestaltung des P+ eingebetteten
Zeneranodenbereichs 71F aus 7A verwendet
werden. Der P+ Zenerbereich 370 wird mit einer Borimplantierung
mit einer Energie von ungefähr
80 KeV mit einer Dosis von ungefähr
0,5-3E15 Ionen je
cm2 gestaltet. Danach werden die Borionen
eingesteuert, wie dies bereits vorstehend in Bezug auf die Abbildung
aus 7A beschrieben worden ist, um eine Durchbruchspannung eines
Zener-PN-Übergangs
von ungefähr
6 bis 9 Volt zu erzeugen. Danach wird ein geeigneter P+ Kontaktbereich 374 für den P+
Zenerbereich 370 erzeugt, und zwar zum Beispiel unter Verwendung
der gleichen Implantierungsschritte, wie sie für die Gestaltung von P-Typ-Emittergebieten verwendet
werden, wie etwa den Emitter 168 aus 16B. Danach wird ein N+ Kontakt 376 gebildet,
um N-epi 42 zu berühren,
was in diesem Fall als Kathode für
die Zenerdiode fungiert. Der N+ Kontakt 376 kann unter
Verwendung der gleichen Implantierungsschritte gebildet werden,
die zur Gestaltung der N-Typ-Emittergebiete verwendet werden, wie
zum Beispiel des Emitters 170 aus 15B.
Die Metallelektrode 377 berührt den N+ Kontakt 376.
Die Zenerdiode weist eine gewünschte
umgekehrte Durchbruchspannung auf, die auf jede allgemein bekannte
Art und Weise eingesetzt werden kann.
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Nachstehend
wird die Bildung der Kondensatorstruktur aus 31 näher beschrieben.
Der Kondensator 372 umfasst ein P-Substrat 10, eine N eingebettete
Schicht 378, eine N-epi-Schicht 42,
ein tiefes P+ Zenergebiet 370, Gate-Oxid 380,
Feldoxid 382, eine leitfähige Polysiliziumschicht 384,
eine Oxidschicht 385, einen P+ Kontaktbereich 374,
einen oberen Plattenverbinder 386 und einen unteren Plattenverbinder 388.
Die N eingebettete Schicht 378 wird zu dem gleichen Zeitpunkt
erzeugt, zu dem auch die eingebetteten Schichten 21A–21C erzeugt
werden (3A, 3B, 4A und 4B).
Die in Bezug auf die Abbildungen der 7A und 7B beschriebene
P+ Zenerimplantierung wird zur Gestaltung des P+ Zenergebiets 370 verwendet.
Die in Bezug auf die Abbildungen der 16A und 16B beschriebene P+ Implantierung wird zur Gestaltung
des p+ Kontaktbereichs 374 verwendet. Das P+ Zenergebiet 370 wird
als eine untere Platte des MOS-Kondensators 372 verwendet.
Die Polysiliziumschicht 384 (in den Abbildungen der 11A–11B abgeschieden und gebildet dargestellt) bildet
die obere Platte des MOS-Kondensators 372. Die Polysiliziumschicht 384 ist
von dem tiefen P+ Zenergebiet 370 durch Gate-Oxid 380 getrennt,
das während
dem in Bezug auf die Abbildungen der 8A und 8B beschriebenen
Schritt der epitaxialen Oberflächenoxidation
gebildet wird.
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Da
Gate-Oxid 380 in dem tiefen P+ Zenergebiet 370 gebildet
wird, tritt keine erhöhte
Oxidation auf (die normalerweise auftritt, wenn Oxid auf einem stark
dotierten N-Gebiet aufgewachsen wird. Das über dem stark dotierten N-Gebiet
aufgewachsene Oxid ist für
den gleichen Oxidationszyklus für
gewöhnlich
um 60 Prozent dicker als das über
dem tiefen P+ Zenergebiet 370 aufgewachsene Oxid. Die langsamere
Oxidation des tiefen P+ Zenergebiets 370 führt zu einem
dünneren
Gate-Oxid 380,
und ein dünneres
Gate-Oxid 380 führt
bei gegebener Kondensatorfläche
zu einer höheren
Kapazität
des MOS-Kondensators 372.
In einem Ausführungsbeispiel
ist das Gate-Oxid 380 zwischen
dem P+ Zenergebiet 370 und der Polysiliziumschicht 384 ungefähr 40 nm
(400 Angström)
dick.
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Ein
Kondensator, der einen auch nur moderat stark dotierten Siliziumbereich
als Platte verwendet, weist einen hohen Spannungskoeffizienten auf, und
zwar aufgrund Schwankung der Tiefe eines in der diffundierten Platte
erzeugten Verarmungsbereichs. Bei einer Verwendung einer leicht
dotierten oder moderat dotierten Siliziumschicht als eine Platte eines
MOS-Kondensators schwankt die Kapazität je Flächeneinheit mit der Schwankung
der an den Kondensator angelegten Spannung. Dieses Merkmal gestaltet
die Verwendung eines derartigen MOS-Kondensators in einer analogen
Schaltung schwierig.
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Da
das tiefe P+ Zenergebiet 370 sehr stark dotiert ist, ist
der Spannungskoeffizient des Kondensators 372, der das
tiefe P+ Zenergebiet 370 als eine untere Platte verwendet,
sehr klein. Somit geht die an die Anschlüsse 386 und 388 des
MOS-Kondensators 372 angelegte
Spannung über
die Dicke des Gate-Oxids 380 nahezu
vollständig
verloren. Der MOS-Kondensator 372 weist somit eine hohe
Kapazität
bzw. Kapazitanz je Flächeneinheit
auf, und diese Kapazität
ist in Bezug auf die Spannung an dem Kondensator 372 verhältnismäßig unempfindlich.
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Das
sichere elektrische Feld, das an dem Gate-Oxid 380 angelegt
werden kann, ist auf ungefähr
4 Megavolt je Zentimeter für
Siliziumdioxid begrenzt. Wenn es sich bei dem Gate-Oxid 372 somit um
Siliziumdioxid mit einer Dicke von 40 nm (400 Angström) handelt,
weist der resultierende MOS-Kondensator 372 eine
Kapazität
von ungefähr 16
Volt auf. Somit entspricht die Spannungseinstufung des MOS-Kondensators 372 der
Spannungseinstufung des Gate-Oxids der in dem gleichen Substrat wie
der Kondensator 372 gebildeten MOSFETs. Diese MOSFETs weisen
die in den Abbildungen der 16A und 16B dargestellten MOSFETs auf. Aus diesen Gründen ist
der MOSFET-Kondensator 372 eine
nützliche
Komponente in analogen Schaltungen, die weitere MOSFETs aufweisen,
die auf dem gleichen Substrat ausgebildet sind. Der MOS-Kondensator 372 kann
an Stelle von Pumpen und anderen Schaltungen verwendet werden, die
in integrierten Leistungsschaltungen erforderlich sind.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
die zur Gestaltung des Zenergebiets 370 verwendete P+ Zenerimplantierung
auch zur stärkeren Dotierung
der P+ Sinkergebiete verwendet, wie etwa der in den Abbildungen
der 29A, 25 und 26 verwendeten
Sinker 350 und 252. Dies reduziert jede etwaige
parasitäre
NPN-Wirkung zwischen zwei benachbarten N-epi Rinnen bzw. Kanälen.
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Die
Abbildungen der 32, 33, 34 und 35 beziehen
sich auf Verfahren und Strukturen zur Verbesserung der Durchbruchspannung
eines NPN- oder PNP-Transistors. Dieses Verfahren zur Verbesserung
der Durchbruchspannung kann ohne jegliche weitere Verfahrensschritte
zu den vorstehend in Bezug auf die Abbildungen der 1A bis 16B verwendeten Schritten eingesetzt werden.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 16B ist der
P+ Basiskontakt 169 des NPN-Transistors verhältnismäßig dicht
an dem N-Typ-Felddotierstoff (ausgebildet gemäß der Abbildung aus 8B)
unter dem Feldoxid 100B/C aus 14B angeordnet. Dieser
N-Typ-Felddotierstoff ist in der Abbildung aus 32 als das Gebiet bzw. der Bereich 400 abgebildet.
Die nahe Anordnung des P+ Basiskontakts 169 an dem N-Typ-Felddotierstoff aus 16B erhöht das
elektrische Feld zwischen diesen beiden Bereichen und erhöht somit
die Wahrscheinlichkeit für
das Auftreten eines Durchbruchs zwischen diesen beiden Bereichen.
Dies neigt folglich dazu, BVCES zu senken (d.
h. den Durchbruch zwischen dem Kollektor und dem Emitter, wobei
die Basis mit dem Emitter kurzgeschlossen ist). Die Struktur aus 32 verbessert die vorstehenden Strukturen, indem
der ringförmige P+
Basiskontakt 402 in einem größeren Abstand L1 zu
dem N-Typ-Felddotierstoff 400 gebildet wird. Dieser Abstand
L1 stellt sicher, dass die Durchbruchspannung
zwischen dem Basiskontakt 402 und dem Kollektor 404 (oder
jedem N Sinker 406, der mit dem Kollektor verbunden ist)
oder zwischen dem Basiskontakt 402 und der Felddotierung 400 größer ist
als ein vorbestimmter Abstand, der erforderlich ist, um einen Durchbruch
auf der Betriebsspannung zu verhindern. Bei der Struktur aus 32 wird die Felddotierung 400 mit einer
Länge L2 gestaltet, die ausreicht, um eine Ausbreitung
der Verarmung zwischen dem P+ Basiskontakt 402 und dem
N Sinker 406 oder dem Kollektor 404 zu ermöglichen,
ohne dass dies zu einem Durchbruch bei der Betriebsspannung führt. Die
Kombination der Abstände
L1 und L2 führt zu einem
bipolaren Transistor mit hoher Spannung ohne nachteilige Auswirkungen
auf den Betrieb.
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Die
Abbildung aus 33 zeigt eine Modifikation
der Abbildung aus 32, wobei die N Felddotierung 400 durch
einen N-Driftbereich 410 (der gemäß der Abbildung aus 13A ausgebildet ist) ersetzt wird. Die N-Drift-Implantierung
kann auch zur Gestaltung einer leicht dotierten Drain in einem Hochspannungs-NMOS-Transistor
verwendet werden. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, wie das Drift-Gebiet 410 aus 33 unter Verwendung der N-Blanket-Implantierung
gemäß den Abbildungen der 13A und 13B erzeugt
werden kann, wie dies bereits vorstehend beschrieben worden ist.
Bei den Bausteinen aus den Abbildungen der 32 und 33 kann
die Länge
L2 der Felddotierung 400 oder des
N-Drift-Gebiets 410 variiert werden, um die gewünschte Durchbruchspannung
zu erreichen, ohne dabei den Betrieb des NPN-Transistors signifikant
zu beeinflussen. In dem ein Abstand L1 oder
L2 von 1 bis 2 Mikron bereitgestellt wird,
kann eine Durchbruchspannung von 16 bis 20 Volt oder mehr erreicht
werden.
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Die
Strukturen aus den Abbildungen der 32 und 33 sind
vollständig
mit den vorstehend in Bezug auf die Abbildungen der 1A bis 16B beschriebenen Verfahren bzw. Abläufen kompatibel,
und sie können
ohne jegliche zusätzliche Maskierungs-
oder Verfahrensschritte gestaltet werden. Diese Strukturen können somit
in Verbindung mit den verschiedenen vorstehend im Text beschriebenen
MOSFETs und bipolaren Transistoren gestaltet werden.
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Die
PNP-Transistorstrukturen aus den Abbildungen der 34 und 35 veranschaulichen
die gleichen Prinzipien, wie sie in Bezug auf die entsprechenden
Abbildungen der 32 und 33 beschrieben
worden sind. In der Abbildung aus 34 ist
der N+ Basiskontakt 412 des PNP-Transistors in einem ausgewählten Abstand
L1 räumlich
von der P Felddotierung 414 (die in den Schritten gebildet
wird, die in den 9A und 9B dargestellt
sind) getrennt, um die Durchbruchspannung zu erhöhen. Der Abstand L2 wird
so ausgewählt,
dass eine gewünschte
Durchbruchspannung zwischen dem N+ Basiskontakt 412 und
dem P+ Kollektor 416 oder dem P+ Sinker 418 vorgesehen
wird.
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In
der Abbildung aus 35 kann die N– Drift-Implantierung
in Bezug auf das N– Drift-Gebiet 410 erörterte N– Drift-Implantierung auch
so verwendet werden, dass sie das N+ Basisgebiet 412 von dem
Kollektor 416 und der Felddotierung 414 für eine erhöhte Durchbruchspannung
trennt. Die Strukturen aus den Abbildungen der 34 und 35 können in
Verbindung mit allen anderen in Bezug auf die Abbildungen der 1A bis 16B beschriebenen Strukturen und den verbleibenden
bzw. anderen in der Patentschrift beschriebenen Strukturen gebildet werden.
Unter Verwendung der Strukturen aus den Abbildungen der 32 bis 35 zur
Erhöhung
der Durchbruchspannungen der Bausteine, kann deren ehemalige Durchbruchspannung
von 16 Volt jetzt auf eine Durchbruchspannung von über 20 Volt
erhöht werden,
ohne dabei die Leistungseigenschaft der Bausteine signifikant zu
beeinträchtigen.
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Hiermit
wird ferner festgestellt, dass die P Felddotierung 414 stärker dotiert
ist als die in der Abbildung aus 32 dargestellte
N Felddotierung 400. Folglich wird durch die P Felddotierung 414 in
dem Baustein aus den Abbildungen der 33 und 35 nur
ein geringer Spannungsabfall absorbiert.
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Die
Durchbruchspannungen der Transistoren aus den Abbildungen der 33 und 35 können leicht
an die Durchbruchspannung des 16-Volt-NMOS-Transistors angeglichen
werden, der in der Abbildung aus 16A in
Abschnitt E abgebildet ist, da all diese Bausteine die gleiche N– Drift-Implantierung
verwenden, welche mit der gleichen Länge bereitgestellt werden kann.
Zum Beispiel können die
N– Drift-Gebiete
für die
verschiedenen Transistoren eine Länge von 2 bis 3 Mikron aufweisen,
um eine höhere
Durchbruchspannung als 12 Volt zu erreichen.