JP2007505505A - パワー半導体装置およびそのための方法 - Google Patents
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- H01L21/823475—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type interconnection or wiring or contact manufacturing related aspects
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- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823481—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type isolation region manufacturing related aspects, e.g. to avoid interaction of isolation region with adjacent structure
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- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823487—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of vertical transistor structures, i.e. with channel vertical to the substrate surface
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
- H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
- H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
- H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49838—Geometry or layout
- H01L23/49844—Geometry or layout for devices being provided for in H01L29/00
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
- H01L23/64—Impedance arrangements
- H01L23/66—High-frequency adaptations
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L24/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
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- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/50—Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
- H01L29/0661—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body specially adapted for altering the breakdown voltage by removing semiconductor material at, or in the neighbourhood of, a reverse biased junction, e.g. by bevelling, moat etching, depletion etching
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
- H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
- H01L29/41741—Source or drain electrodes for field effect devices for vertical or pseudo-vertical devices
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
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- H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
- H01L29/4238—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66681—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/66719—With a step of forming an insulating sidewall spacer
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- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/66727—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the source electrode
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7811—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
- H01L29/7817—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors structurally associated with at least one other device
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
- H01L21/28123—Lithography-related aspects, e.g. sub-lithography lengths; Isolation-related aspects, e.g. to solve problems arising at the crossing with the side of the device isolation; Planarisation aspects
- H01L21/2815—Lithography-related aspects, e.g. sub-lithography lengths; Isolation-related aspects, e.g. to solve problems arising at the crossing with the side of the device isolation; Planarisation aspects part or whole of the electrode is a sidewall spacer or made by a similar technique, e.g. transformation under mask, plating
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/0401—Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/04042—Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
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- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
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- H01L2224/0613—Square or rectangular array
- H01L2224/06134—Square or rectangular array covering only portions of the surface to be connected
- H01L2224/06136—Covering only the central area of the surface to be connected, i.e. central arrangements
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
- H01L2224/83193—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
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- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
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- H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
- H01L23/4824—Pads with extended contours, e.g. grid structure, branch structure, finger structure
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- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
- H01L29/0873—Drain regions
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- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
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- H01L2924/19041—Component type being a capacitor
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Abstract
Description
本出願は、ここにリファレンスとして組み込まれる2004年1月10日出願の米国仮出願番号60/535,956、および2004年1月10日出願の米国仮出願番号60/535,955に基づいて優先権を主張する。
図面に関し、いくつかの図を通して、同一の参照番号は対応する要素を示す。最初に、無線周波数(RF)パワー・トランジスタ集積回路(IC)装置またはダイ90の平面図が示される。本発明に従った装置ダイおよびそのためのパッケージングは、先行技術におけるRFパワー・トランジスタと比較した場合、より高い降伏電圧、改善された直線性、より良好な熱管理、より低いRdson、より高い出力インピーダンス、より低い出力容量、および拡大された周波数応答が期待される。RFパワー・トランジスタのある実施例では、ダイ90は、p型の<100>シリコン半導体ダイまたは基板から製作される。ここに記述された本発明の多様な側面は、500MHz以上の周波数で動作し、かつ、5ワット以上の電力出力を有するRFパワー・トランジスタ装置において特に有用である。これらのレベルで動作する装置は、電気的および熱的な考察の両方について説明しなければならない。さらに、パッケージおよび装置は、電気的および熱的な性能を併せ持つ無線周波数システムになり、ある意味では、その装置は全ての動作状態を通して丈夫であり、かつ信頼性が高くなる。本明細書は、RFパワー・トランジスタの特定の例を示すものであるが、当業者は、他のタイプの半導体装置内でも本発明のある機能を使用することができることを理解するであろう。
上述のような無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・ダイのための半導体パッケージは、いくつかの機能を十分に行なわなければならない。最初に、それは電力用トランジスタ・ダイを収容し、これによって、ダイの性能および信頼性に影響を与える外的環境からの有害要因に対しダイを分離する。例えば、湿度は腐食を生成し、多くの場合装置を故障させるので、しばしば問題となる。次に、電力用トランジスタは相当量の熱を発生する。従って、本発明のパワー・トランジスタ・パッケージは、ダイから熱を放出する熱伝導体になるように設計される。熱を有効に除去する能力は、装置性能に対して非常に影響を与える。低温で動作するトランジスタは、高温で動作する装置よりも信頼性が高く、かつ性能特性が良い。最後に、パワー・トランジスタは、典型的には、増幅回路を形成するためにプリント回路基板またはモジュールに結合される。半導体パッケージは、パワー・トランジスタ・ダイをプリント回路基板に結合する電気的なリードまたは接触を有する。パッケージ自体が、寄生抵抗、寄生インダクタンス、および寄生容量を有すると、パワー・トランジスタの性能を非常に低下させる可能性がある。
LDMOS、それは今日、RF増幅に最も広く使用されている先行技術の電力用トランジスタの一タイプであるが、ヒートシンクを通って、電気的なソース接触でもある装置の底面から熱を引き出す。n型およびp型にドープした領域下の大量の熱は、エピタキシャルおよびバルク・シリコン層を通して輸送しなければならないので、本発明の好適な実施例におけるように、熱の放散は、熱エネルギーがソース接触を通って装置の上面から引き出される場合ほど効率的ではない。本発明では、装置を垂直に配置することにより、図41で示されるように、熱はダイの上面のオーム接触711〜715を通って主に放散される。これらのオーム接触は、金属825(図39)に対応し、ダイのシリコンと接触する、より大きな水平ソース相互接続826からバイアを通って下方へ延びる。
Claims (138)
- 半導体ダイと、
前記ダイ中に形成された活性領域と、
前記活性領域を囲む誘電性プラットフォームと、
を含むことを特徴とする半導体装置。 - 前記ダイは、前記活性領域が位置するところにエピタキシャル層を含み、
前記ダイは、前記活性領域の下の高濃度ドープ領域を含み、
前記誘電性プラットフォームは、前記エピタキシャル層を通り前記高濃度ドープ領域へ延びている、
ことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 前記エピタキシャル層は前記ダイの上部表面に位置し、前記誘電性プラットフォームは、
垂直構造のマトリックスを画定する複数の空洞を有する領域を含み、前記構造は誘電材料であり、内側の構造は前記活性領域の外部部分と境界を形成する誘電材料の内壁を有している、
ことを特徴とする請求項2記載の装置。 - 前記空洞の上部部分は誘電材料のプラグで充填され、前記空洞の低位部分は実質的に空気で満たされている、
ことを特徴とする請求項3記載の装置。 - 前記誘電性プラットフォームは、さらに、前記空洞の底部部分に隣接した前記高濃度ドープ領域中、かつ前記活性領域を橋絡する前記内壁上の前記誘電材料に結合された誘電材料を含むことを特徴とする請求項4記載の装置。
- 前記誘電材料は、二酸化ケイ素であることを特徴とする請求項5記載の装置。
- 前記活性領域はトランジスタ・セルのアレイを含み、各セルはソース領域、ゲート領域、および、ドレイン領域を有し、前記ドレインは共通に結合されていることを特徴とする請求項3記載の装置。
- 前記セルの前記ゲート領域へ結合された金属ゲート相互接続であって、前記ゲート相互接続は前記誘電性プラットフォームを覆う、金属ゲート相互接続と、
前記セルの前記ソース領域へ結合される金属ソース相互接続であって、前記ソース相互接続は前記ダイの前記上部表面上に位置する、金属ソース相互接続と、
前記セルの前記ドレイン領域に結合される金属ドレイン相互接続であって、前記ドレイン相互接続は前記ダイの下部表面上に位置する、金属ドレイン相互接続と、
をさらに含むことを特徴とする請求項7記載の装置。 - 前記ソース相互接続は、
前記活性領域を覆う全体に平坦なソース金属化層と、
金属ポストの低位端で前記セルの前記ソース領域に結合される金属ポストであって、前記ポストの上部部分は前記金属化層に結合され、それにより前記セルの前記ソース領域のすべてを電気的に並列に接続する、金属ポストと、
を含むことを特徴とする請求項8記載の装置。 - 前記ソース金属化層に結合された外部ソース・リードと、
前記ゲート相互接続に結合された外部ゲート・リードと、
前記ドレイン相互接続に結合された外部ドレイン・リードと、を含む前記ダイのためのパッケージをさらに含む装置において、
電流は前記装置を通って前記ソース・リードから前記ドレイン・リードへ実質的に垂直に流れることを特徴とする請求項9記載の装置。 - 前記ダイおよびパッケージは、500MHzを越える周波数で動作し、5ワットの電力を超える放散を行なう無線周波数(RF)電力トランジスタを提供するために構成されることを特徴とする請求項10記載の装置。
- 各セルの前記ゲート領域は、前記ソース領域を囲み、前記ダイの前記上部表面上の導電性経路は、前記ゲートの全てを前記ゲート相互接続にともに平行に結合することを特徴とする請求項10記載の装置。
- ゲート対ドレイン容量を低減させるために、前記セルの前記ゲート領域に隣接する前記ダイの前記上部表面上の接地遮蔽板、をさらに含むことを特徴とする請求項12記載の装置。
- 前記接地遮蔽板は、ゲート対ドレイン容量を低減させるために、少なくとも前記ゲート相互接続およびそれへの導電性経路の下にさらに位置することを特徴とする請求項13記載の装置。
- 前記ソース領域は接地電位にあり、前記誘電性プラットフォームに隣接した前記プレートの一部は前記ソース領域に電気的に結合される前記ダイ中の半導体領域に結合されることを特徴とする請求項13記載の装置。
- ゲート電極は、前記ソース領域とドレイン領域との間の前記ダイ中のチャネル領域を覆い、前記ゲート電極は水平部分および垂直部分を有する少なくとも1つのポリシリコン層から形成され、前記垂直部分は前記導電性経路に結合されることを特徴とする請求項12記載の装置。
- 前記ゲート電極は、2つのポリシリコン層を含むことを特徴とする請求項16記載の装置。
- 前記チャネル領域の長さは、前記ポリシリコン層の少なくとも1つの前記水平部分の幅によって画定されることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 前記チャネル領域は、実質的に一定のドーピング濃度を有することを特徴とする請求項16記載の装置。
- 前記エピタキシャル層は、前記装置を通る電流のフローを促進させるために前記高濃度ドープ領域よりより高濃度にドープされる領域を含むことを特徴とする請求項2記載の装置。
- 前記ソース・リードは、前記ダイの周囲より小さなペデスタルを含み、前記ゲート相互接続が前記ペデスタルから横方向に延びるように、前記ソース相互接続は前記ペデスタル上に積載されることを特徴とする請求項10記載の装置。
- 前記ダイのための前記パッケージは前記部材の内部部分から外部部分へ横方向に延びる導体を具備する上面を有するペデスタルに隣接した非導電性部材を含み、前記ゲート相互接続は前記導体の内部部分に結合され、前記ゲート・リードは前記導体の外部部分に結合され、かつ前記ソース・リードから延び、前記ドレイン・リードは前記ドレイン相互接続に結合され、かつ前記ソース・リードから延び、ここで外部電気接続はワイヤ・ボンドなしに前記ダイへ施されることを特徴とする請求項21記載の装置。
- 前記非導電性部材は前記ペデスタルを囲み、前記ドレイン・リードは第1および第2部分からなり、前記第1部分は前記ドレイン相互接続および横に延びる脚に結合された内部表面を有し、前記第2部分は前記非導電性部材および前記ソース・リードから延びる外部部分に接続された内部部分を有し、前記第1部分の前記外部部分は前記第2部分の前記内部部分に電気的に接続され、キャップは前記ドレイン・リードの少なくとも前記第2部分に接続されたリムを有することを特徴とする請求項22記載の装置。
- 前記ダイの前記下部表面は周辺支持フレームを画定する空洞を有し、前記パッケージは、前記ダイに対して気密シールを提供するために、前記非導電性部材上の分離リング、前記ドレイン相互接続と連絡する前記ドレイン・リードの内部部分の前記形状に実質的に一致する前記リングの内壁、前記分離リングの上部部分に固定される前記ドレイン・リードの上部部分を、さらに有することを特徴とする請求項22記載の装置。
- 各セルの前記ソースおよびゲート領域は、寸法的に長方形であり、前記金属ポストは前記セルからの熱の放散を促進するために長方形であることを特徴とする請求項9記載の装置。
- 前記活性領域は、前記セルからの熱の放散を促進させるために伸張された長方形であることを特徴とする請求項7記載の装置。
- 前記ダイは、前記セルからの熱放散を促進させるために電気的に相互に絶縁された複数の活性領域のバンクを含むことを特徴とする請求項7記載の装置。
- トランジスタ・セルのアレイを収容する活性領域を含むダイであって、各セルはソース領域、ゲート領域、および、ドレイン領域を含み、前記ドレイン領域は共に共通して結合され、前記ダイの上部表面上の金属ゲート相互接続は前記セルの前記ゲート領域に結合され、前記ダイの上部表面上の金属ソース相互接続は前記セルの前記ソース領域に結合され、前記ダイの底部表面の金属ドレイン相互接続は前記セルの前記共通ドレインに結合された、ダイと、
前記セルの前記ソース領域、前記ゲート領域、および、前記ドレイン領域への電気接続を形成するためのパッケージであって、前記パッケージはヒートシンクとして作用し前記ソース相互接続に結合される外部ソース・リード、ヒートシンクとして作用し前記ゲート相互接続に結合される外部ゲート・リード、ヒートシンクとして作用し前記ドレイン相互接続に結合される外部ドレイン・リードを含む、パッケージと、から構成され、
前記ダイおよび前記パッケージは、前記装置が500MHzを超える周波数で動作し、かつ、5ワットを超える電力を放散できるように構成されていることを特徴とする無線周波数(RF)半導体装置。 - 前記ソース・リード、前記ゲート・リード、および、前記ドレイン・リードは、セルラー基地送受信局用送信機のプリント回路板に結合されることを特徴とする請求項28記載の装置。
- 前記活性領域を囲む誘電性プラットフォームをさらに含み、前記ゲート相互接続は前記誘電性プラットフォーム上に位置することを特徴とする請求項28記載の装置。
- 前記ソース相互接続は、
前記活性領域を覆うほぼ平坦なソース金属化層と、
金属ポストの低部端で前記セルの前記ソース領域へ結合される金属ポストであって、前記ポストの上部部分は前記金属化層に結合される金属ポストと、
を含むことを特徴とする請求項28記載の装置。 - 前記ダイは前記活性領域が位置するエピタキシャル層を含み、前記ダイは前記エピタキシャル層の下に高濃度ドープ領域をさらに含み、前記誘電性プラットフォームは前記エピタキシャル層を通って前記高濃度ドープ領域へ広がり、前記装置中のプレーナ破壊を引き起こすために前記活性領域の外部境界用の終端を提供することを特徴とする請求項28記載の装置。
- 前記誘電体プラットフォームは、10ミクロンより幅が広く、4ミクロンより深いことを特徴とする請求項32記載の装置。
- 前記誘電性プラットフォームは、全ダイ領域の10パーセントを超えて占有することを特徴とする請求項33記載の装置。
- 前記誘電体プラットフォームは、二酸化ケイ素の垂直構造のマトリックスを含むことを特徴とする請求項34記載の装置。
- 前記垂直構造は、空洞、充填された前記空洞の上部部分、および、実質的に空気で満たされた前記空洞の低部部分によって分離されることを特徴とする請求項35記載の装置。
- 外部周囲を有する半導体ダイと、
金属外部リードと、
第1リードの表面上のペデスタルと、
前記ペデスタルに隣接した非導電性部材と、から成り、
前記ダイは前記ペデスタルに搭載され、その結果前記ダイの前記周囲が前記ペデスタルから延び、前記非導電性部材の一部を覆うことを特徴とする半導体装置。 - 複数のMOSFETトランジスタ・セルを有する前記ダイ中に活性領域であって、各セルはゲート領域、ドレイン領域、および、ソース領域を有する、活性領域と、
前記ダイの上部表面上で、前記活性領域を覆う導電性ソース相互接続と、
前記ダイの前記上部表面上で、前記ソース相互接続を囲む導電性ゲート相互接続と、
前記ダイの低部表面の導電性ドレイン相互接続と、からさらに成り、
前記ペデスタルは前記ソース相互接続に接続されることを特徴とする請求項37記載の装置。 - 前記非導電性部材は前記ペデスタルを囲み、その表面上に導体を具備し、前記導体の内部部分は前記ゲート相互接続に接続され、前記装置はさらに、
前記導体の外部部分に接続された第2金属リードと、
前記ドレイン相互接続に接続された第3金属リードと、
を含むことを特徴とする請求項38記載の装置。 - 前記ダイおよびリードは、前記装置が500MHzを超える周波数で動作し、かつ、5ワットを超える電力を放散できるように構成されていることを特徴とする請求項39記載の装置。
- 半導体ダイ上に形成された複数のトランジスタ・セルを有する半導体ダイと、
各セルは与えられたタイプの第1導電性領域を有し、
各セルは、前記第1導電性領域に結合された低部部分を有し、かつ前記第1導電性領域からほぼ垂直に上昇するポストの形をしたオーム接触を含み、
前記トランジスタ・セルのすべてを実質的にカバーする金属化層と、
前記金属化層に結合された前記オーム接触の上部部分と、
前記金属化層に結合され、前記セルの前記第1導電性領域に外部電気的接触を提供する金属リードと、
を含むことを特徴とする半導体装置。 - 各セルは、ゲート領域、ドレイン領域、および、ソース領域を有し、前記オーム接触は、前記ソース領域に電気的に接続され、前記セルの前記ソースを共に並列に接続するための前記金属化層へ併合されることを特徴とする請求項41記載の装置。
- 複数のトランジスタ・セルを含む活性領域を有する半導体ダイであって、各セルはソース領域、ゲート領域、および、ドレイン領域を含む、半導体ダイと、
前記セルの前記ゲート領域へ結合された導電性ゲート相互接続であって、前記ゲート相互接続は前記ダイの周囲に隣接して位置する、導電性ゲート相互接続と、
ゲート対ドレイン容量を低減させるための前記ゲート相互接続と前記ドレイン領域との間の接地遮蔽板と、
を含むことを特徴とする半導体装置。 - 前記セルの前記ゲート領域は前記ダイの中央部分に位置し、導電性経路は各ゲート領域から外方向へ前記ゲート相互接続に延びるとともに前記接地遮蔽板は前記導電性経路の下に位置していることを特徴とする請求項43記載の装置。
- 前記ソースおよびドレイン領域は、前記ダイの上部表面上のエピタキシャル層中に形成され、前記セルは前記エピタキシャル層の下の高濃度ドープ領域によって少なくとも一部分が形成された共通ドレインを共有することを特徴とする請求項44記載の装置。
- メッシュ状に接続された複数のトランジスタ・セルと、
各セルはソース領域、ゲート領域、および、ドレイン領域を有し、
前記ソース領域は前記ダイの第1表面に隣接して位置し、
前記セルの前記ドレイン領域は前記ダイの反対表面に隣接して位置し、
前記ゲート領域は前記ダイの第1表面に隣接して位置し、
制御信号を前記ゲート領域へ提供するために、前記セルの前記ゲート領域から外方向に放射状に延びる導電性経路と、
ゲート対ドレイン容量を減少させるために、前記ゲート導電性経路と前記ドレイン領域との間に実質的に位置する接地遮蔽板と、
を含むことを特徴とする半導体装置。 - 前記セルの前記ゲート領域は前記セルの中央部分に位置し、前記導電性経路は各ゲート領域から外方向へ前記セルを囲む導電性ゲート相互接続に延びるとともに前記接地遮蔽板は前記ゲート相互接続の下に位置することを特徴とする請求項46記載の装置。
- 前記ソースおよびドレイン領域は、前記ダイの上部表面上のエピタキシャル層中に形成され、前記セルは前記エピタキシャル層の下の高濃度ドープ領域によって少なくとも一部分が形成された共通ドレインを共有することを特徴とする請求項47記載の装置。
- 上部表面および底部表面を有する半導体ダイと、
誘電材料から形成された垂直構造のマトリックスからなる誘電性プラットフォームであって、前記誘電性プラットフォームの内壁は誘電材料で形成され前記ダイ中の活性領域を囲む、誘電性プラットフォームと、
を含むことを特徴とする半導体装置。 - 前記垂直の構造は、空洞、誘電材料で充填された前記空洞の上部部分、および、空気で実質的に満たされている前記空洞の内部の底部部分、によって分離されることを特徴とする請求項49記載の装置。
- 前記ダイは活性領域を有し、前記誘電性プラットフォームは前記活性領域を囲むことを特徴とする請求項50記載の装置。
- 前記誘電性プラットフォームは、前記活性領域に隣接した誘電性の内壁を与え、前記装置中のプレーナ破壊を引き起こすことを特徴とする請求項51記載の装置。
- 金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)装置におけるゲート対ドレイン容量を減少させる方法において、
半導体ダイの上部表面にゲート領域を形成する段階と、
前記ダイの低部表面にドレイン領域を形成する段階と、
少なくとも前記ゲート領域を囲む誘電性プラットフォームを形成する段階と、
前記誘電性プラットフォーム上に導電性ゲート相互接続を形成する段階と、から構成され、
前記誘電性プラットフォームは前記ゲート相互接続を前記ドレイン領域から分離し、ゲート対ドレイン容量を減少させる役割を果たすことを特徴とする方法。 - 前記ダイの中央部分に位置する前記ゲート領域、および、導電性経路は、前記ゲート領域から外方向に前記ゲート相互接続に延びるとともに接地遮蔽板は前記導電性経路の下に位置していることを特徴とする請求項53記載の方法。
- 前記ソースおよびドレイン領域は、前記ダイの上部表面上のエピタキシャル層中に形成され、前記ドレインは前記エピタキシャル層の下の高濃度ドープ領域によって少なくとも一部分が形成されることを特徴とする請求項54記載の方法
- 金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)装置におけるゲート対ドレイン容量を減少させる方法において、
半導体ダイの上部表面にゲート領域を形成する段階と、
前記ダイの低部表面にドレイン領域を形成する段階と、
少なくとも前記ゲート領域を囲む誘電性プラットフォームを形成する段階と、
前記誘電性プラットフォーム上に金属ゲート相互接続を形成する段階と、
前記ダイの前記上部表面を覆い、前記ゲート領域を前記ゲート相互接続に結合する導電性経路を形成する段階と、
ゲート対ドレイン容量を減少させるために、前記導電性経路と前記ドレイン領域との間に接地遮蔽板を挿入する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ゲート領域は、前記ダイの中央部分に位置し、前記導電性経路は前記ゲート領域から外方向へ前記導電性ゲート相互接続に延びるとともに、前記接地遮蔽板はゲート相互接続の下に位置することを特徴とする請求項56記載の方法。
- 前記ソースおよびドレイン領域は、前記ダイの上部表面上のエピタキシャル層中に形成され、前記セルは前記エピタキシャル層の下の高濃度ドープ領域によって少なくとも一部分が形成された共通ドレインを共有することを特徴とする請求項57記載の装置。
- プレーナ破壊を半導体装置に誘引する方法において、
エピタキシャル層を半導体ダイ中の高濃度ドープ領域に形成する段階と、
前記エピタキシャル層にゲートおよびソース領域を形成する段階と、
少なくともドレイン領域の一部として前記高濃度ドープ領域を使用する段階と、
活性領域を囲み、かつ前記エピタキシャル層を通って前記高濃度ドープ領域へ延びる誘電性プラットフォームを形成する段階と、
含むことを特徴とする方法。 - 前記誘電性プラットフォームは、空洞、誘電材料で充填された前記空洞の上部部分、および、空気で実質的に満たされている前記空洞の内部の底部部分、によって分離されることを特徴とする請求項59記載の方法。
- 前記ダイは活性領域を有し、前記誘電性プラットフォームは前記活性領域を囲むことを特徴とする請求項60記載の方法。
- 前記誘電性プラットフォームは、前記活性領域に隣接した誘電性の内壁を与え、前記装置中にプレーナ破壊を引き起こすことを特徴とする請求項61記載の方法。
- 半導体装置から熱転送を増加させる方法において、
半導体ダイの表面に活性領域のバンクを形成する段階と、
各活性領域に、複数のトランジスタ・セルを形成する段階と、を含み、
前記トランジスタ・セルによって発生した熱の除去は、前記活性領域の分離されたバンクによって促進されることを特徴とする方法。 - 各セルは与えられたタイプの第1導電性領域を具備し、前記方法はさらに、
前記第1導電性領域に結合された低部部分を有し、かつ前記第1導電性領域からほぼ垂直に上昇するポストの形をしたオーム接触を形成する段階と、
前記トランジスタ・セルのすべてを実質的にカバーする金属化層形成する段階と、
前記オーム接触の上部部分を前記金属化層に結合する段階と、
金属リードを前記金属化層に結合し、前記セルの前記第1導電性領域に外部電気的接触を提供する段階と、
を含むことを特徴とする請求項63記載の方法。 - 各セルは、ゲート領域、ドレイン領域、および、ソース領域を有し、前記オーム接触は、前記ソース領域に電気的に接続され、前記セルの前記ソースを共に並列に接続するために、前記金属化層へ併合されることを特徴とする請求項64記載の方法。
- 無線周波数(RF)パワー・トランジスタにおいて、
各セルが第1電極、制御電極および第2電極を有する複数の網目状トランジスタ・セルであって、各トランジスタ・セルはチャネル領域中にほぼ一定のドーピング濃度を有している、複数の網目状トランジスタ・セルと、
前記RFパワー・トランジスタの第1主表面を覆い、前記網目状トランジスタ・セルの複数の第1電極へ結合する第1電極相互接続領域と、
前記RFパワー・トランジスタの前記第1主表面を覆い、前記複数の網目状トランジスタ・セルの前記制御電極へ結合する制御電極相互接続領域と、
前記RFパワー・トランジスタの第2主表面を覆い、前記複数の網目状トランジスタ・セルの前記第2電極に結合する第2電極相互接続領域と、
を含むことを特徴とする無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。 - 前記複数の網目状トランジスタ・セルの各トランジスタ・セルのチャネル長は、堆積したポリシリコンの少なくとも1つの層の厚さによって決定されることを特徴とする請求項66記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記RFパワー・トランジスタの電圧破壊メカニズムは、プレーナ破壊であることを特徴とする請求項66記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 第1タイプの基板と、
前記基板を覆う第2タイプの高濃度ドープ領域と、
前記高濃度ドープ領域を覆う前記第2タイプのエピタキシャル層であって、前記複数の網目状トランジスタ・セルは前記エピタキシャル層の活性領域中に形成される、エピタキシャル層と、
を含むことを特徴とする請求項66記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。 - 前記第1電極相互接続領域は、前記RFパワー・トランジスタの前記活性領域を覆うことを特徴とする請求項69記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記エピタキシャル層に隣接する誘電性プラットフォームであって、前記誘電体プラットフォームは前記RFパワー・トランジスタの前記活性領域の境界を画定する、誘電性プラットフォームをさらに含むことを特徴とする請求項69記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記誘電性プラットフォームは、前記高濃度ドープ領域へ延びることを特徴とする請求項71記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記誘電体プラットフォームは、10ミクロンより幅が広く、かつ4ミクロンより深いことを特徴とする請求項71記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記制御電極相互接続領域は、前記誘電体プラットフォームを覆うことを特徴とする請求項71記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記エピタキシャル層中に形成され、前記誘電体プラットフォームに隣接する前記第1タイプの導電性領域を含み、前記導電性領域は前記RFパワー・トランジスタの前記第1電極相互接続領域に結合されることを特徴とする請求項71記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記複数のトランジスタの各トランジスタは、
前記エピタキシャル層に形成された第1タイプの第1領域と、
前記第1領域に形成された第2タイプのソース領域と、
前記ソース領域、前記第1領域、および、前記エピタキシャル層の一部分を覆うゲート酸化層であって、各トランジスタ・セルのチャネル領域は前記第1領域中の前記ゲート酸化層の下ある、ゲート酸化層と、
前記ゲート酸化層を覆う第1ポリシリコン層と、
前記第1ポリシリコン層のドレインの横にある前記ポリシリコン層に隣接した第1保護層と、
前記第1ポリシリコン層上で、かつ前記保護層を覆う第2ポリシリコン層であって、前記第2ポリシリコン層は前記制御電極相互接続領域に結合する、第2ポリシリコン層と、
を含むことを特徴とする請求項67記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。 - 前記第1領域に隣接し、各トランジスタ・セルの抵抗を低下させる前記第2タイプの第2領域をさらに含むことを特徴とする請求項76記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 接地に結合された少なくとも1つの導電層を含むプレートであって、ゲート対ドレイン容量を減少させるための前記プレートは前記第1保護層に隣接することを特徴とする請求項76記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記第1保護層に隣接する前記エピタキシャル層を覆う少なくとも1つの導電層をさらに含み、前記少なくとも1つの導電層は前記第2ポリシリコン層に結合し、前記少なくとも1つの導電層は前記制御電極相互接続領域と各トランジスタ・セルの各ゲートとの間の抵抗を減少させることを特徴とする請求項76記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記基板は、薄くされていることを特徴とする請求項69記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記基板中に空洞をさらに含み、前記空洞は前記RFパワー・トランジスタの前記活性領域に対応して前記高濃度ドープ領域を露出することを特徴とする請求項69記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記基板中に形成された空洞をさらに含み、前記空洞は前記RFパワー・トランジスタの前記活性領域に対応して前記高濃度ドープ領域を露出すること特徴とする請求項69記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 前記RFパワー・トランジスタの周囲に形成された前記基板を含む支持構造をさらに含むこと特徴とする請求項82記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ。
- 第1電極相互接続領域、制御電極相互接続領域、および、第2電極相互接続領域を有するRFパワー・トランジスタの熱抵抗を減少する方法において、
前記活性領域がほぼエピタキシャル層および前記高濃度ドープ領域の厚さとなるように、前記RFパワー・トランジスタの活性領域に対応する高濃度ドープ領域を露出する空洞を形成するために基板をエッチングする段階と、
前記高濃度ドープ領域を覆う導電層を堆積し、前記第2電極相互接続領域を形成する段階と、
含むことを特徴とする方法。 - 前記RFパワー・トランジスタをダイの周囲の前記基板を含む支持構造で強化する段階をさらに含むことを特徴とする請求項84記載の方法。
- RFパワー・トランジスタのゲート対ドレイン容量を減少させる方法は、ドレインを覆う接地に結合し、前記RFパワー・トランジスタのゲートに隣接する導電層を形成する段階からなることを特徴とする方法。
- RFパワー・トランジスタのブレークダウン電圧を増加させる方法は、誘電性プラットフォームをエピタキシャル層の終端として用いて前記RFパワー・トランジスタ中のプレーナ破壊を誘引し、前記エピタキシャル層中の等電位線を実質的に維持する段階からなり、前記誘電体プラットフォームは少なくとも広さ10μmおよび少なくとも深さ4μmであることを特徴とする方法。
- 前記誘電性プラットフォームをダイ周囲にリング形状に形成することにより前記RFパワー・トランジスタの活性領域を画定する段階をさらに含み、前記活性領域は前記リング形状内部の前記エピタキシャル層の一部であり、前記RFパワー・トランジスタは前記活性領域内に形成されることを特徴とする請求項87記載の方法。
- RFパワー・トランジスタの網目状トランジスタ・セルのゲートを形成する方法において、
エピタキシャル層を覆うゲート酸化層を堆積する段階と、
前記ゲート酸化層を覆う第1ポリシリコン層を堆積する段階であって、前記第1ポリシリコン層は水平要素、および、垂直要素を有する、段階と、
前記第1ポリシリコン層上に第2ポリシリコン層を堆積する段階であって、前記第2ポリシリコン層は水平要素、および、垂直要素を有する、段階と、
前記第1および第2ポリシリコン層をエッチングし、その結果前記網目状トランジスタ・セルのゲートは前記第1と第2ポリシリコン層からなり、ゲート長さはほぼ前記第1と第2ポリシリコン層を結合した厚さとなる、段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1および第2ポリシリコン層をエッチングする段階は、
前記第2ポリシリコン層の表面を酸化する段階と、
前記第2ポリシリコン層を覆う保護層を堆積する段階と、
前記保護層に異方性エッチングを行なって側壁スペーサを残す段階と、
前記第2ポリシリコン層の前記表面を酸化する段階と、
前記側壁スペーサを除去する段階と、
前記側壁スペーサの下に横たわる酸化層を除去する段階と、
前記第1および第2ポリシリコン層に異方性エッチングを行なう段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項89記載の方法。 - 第1電極相互接続領域、制御電極相互接続領域、および、第2電極相互接続領域を有するパワー・トランジスタにおいて、
第1タイプの基板と、
前記基板を覆う第2タイプの高濃度ドープ領域と、
前記高濃度ドープ領域を覆う前記第2タイプのエピタキシャル層と、
前記エピタキシャル層の活性領域内に形成された複数のトランジスタ・セルであって、各トランジスタ・セルは前記第1電極相互接続領域、前記制御電極相互接続領域、および、前記第2電極相互接続領域へそれぞれ結合された第1電極、制御電極、および、第2電極を有する、複数のトランジスタ・セルと、
前記活性領域を拘束する誘電性プラットフォームであって、前記誘電体プラットフォームは前記エピタキシャル層の表面から前記高濃度ドープ領域に延びている、誘電性プラットフォームと、
を含むことを特徴とするパワー・トランジスタ。 - 前記RFパワー・トランジスタの破壊メカニズムは、プレーナ破壊であることを特徴とする請求項91記載のパワー・トランジスタ。
- 前記活性領域中の等電位線は、実質的に、平坦であり、かつ前記誘電性プラットフォームで終了することを特徴とする請求項92記載のパワー・トランジスタ。
- 前記制御電極相互接続領域は、前記誘電体プラットフォームを覆って形成されることを特徴とする請求項93記載のパワー・トランジスタ。
- 前記誘電性プラットフォームは、10ミクロンより幅が広く、かつ4ミクロンより深いことを特徴とする請求項94記載のパワー・トランジスタ。
- 前記基板中に形成され、前記高濃度ドープ領域の表面を露出する空洞と、
前記高濃度ドープ領域の前記表面を覆う前記第2電極相互接続領域をさらに含むことを特徴とする請求項91記載のパワー・トランジスタ。 - 前記第1電極相互接続領域は、前記活性領域を覆うことを特徴とする請求項91記載のパワー・トランジスタ。
- 各トランジスタ・セルは、
前記エピタキシャル層中に形成された前記第1タイプの第1領域と、
前記第1領域中の前記第2タイプの第2領域と、
前記第1領域、前記第2領域、および、前記エピタキシャル層の一部を覆うゲート酸化層と、
前記ゲート酸化層を覆う第1ポリシリコン層と、
前記第1ポリシリコン層を覆い、かつ前記制御電極相互接続領域に結合する第2ポリシリコン層であって、ポリシリコンのゲート長は前記第1および第2ポリシリコン層の厚さである、第2ポリシリコン層と、
を含むことを特徴とする請求項91記載のパワー・トランジスタ。 - チャネル領域は、前記第1領域中の前記ゲート酸化層の下に横たわり、前記チャネル領域はほぼ一定のドーピング濃度を有していることを特徴とする請求項98記載のパワー・トランジスタ。
- 前記第1ポリシリコン層に隣接する前記エピタキシャル層を覆うゲート・グリッド・プレートをさらに含み、前記ゲート・グリッド・プレートは前記第1電極相互接続領域へ結合していることを特徴とする請求項99記載のパワー・トランジスタ。
- 前記誘電体プラットフォームに隣接する前記エピタキシャル層中に形成された前記第1タイプの第3領域をさらに含み、前記第3領域は前記第1電極相互接続領域に結合されることを特徴とする請求項100記載のパワー・トランジスタ。
- 前記第1領域および前記第2領域中に形成された前記第1タイプの第4領域をさらに含み、前記第1電極相互接続領域は前記第2領域および前記第4領域に結合されることを特徴とする請求項101記載のパワー・トランジスタ。
- 前記エピタキシャル層中に形成された第2タイプの第5領域をさらに含むことを特徴とする請求項102記載のパワー・トランジスタ。
- ダイの第1主表面上に第1電極相互接続領域および制御電極相互接続領域を有し、また、前記ダイの第2主表面上に第2電極相互接続領域を有するRFパワー・トランジスタのダイを収容するための無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージにおいて、
第1主表面および第2主表面を有する第1分離リングと、
前記第1分離リングの前記第1主表面に結合された第1リードであって、前記第1リードは前記第1分離リング中の開口を通して露出されるダイ・マウント・ペデスタルを有し、前記ダイ・マウント・ペデスタルの表面は前記第1分離リングの前記第2主表面と同一平面または上にある、第1リードと、
を有することを特徴とするRFパワー・トランジスタ・パッケージ。 - 無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・ダイの前記第1主表面上の前記第1電極相互接続領域に結合するダイ・マウント・ペデスタルをさらに含み、前記ダイ・マウント・ペデスタルは前記RFパワー・トランジスタ・ダイの活性領域に結合し、そこからの熱を取り除くことを特徴とする請求項104記載のRFパワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第2主表面上の前記第2電極相互接続領域に結合する第3リードをさらに含み、前記第3リードは前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第2主表面から熱を取り除くための熱経路であることを特徴とする請求項105記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記ダイ・マウント・ペデスタルの前記表面は、前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第1主表面より小さいことを特徴とする請求項104記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第1分離リングの前記第2主表面を覆う第2分離リングをさらに含むことを特徴とする請求項107記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第3リードは、前記第2分離リング中の開口を通って前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第2主表面上の前記第2電極相互接続領域に結合することを特徴とする請求項108記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 第2リードは、前記第1分離リングの前記第2主表面上に形成された相互接続に結合し、前記第2リードは前記第2分離リングの外部にあることを特徴とする請求項109記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第2分離リングの一部分は、前記RFパワー・トランジスタ・ダイの下に横たわることを特徴とする請求項110記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第1分離リングの前記第2主表面上の前記相互接続は、前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第1主表面上の前記制御電極相互接続領域に接続することを特徴とする請求項111記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記RFパワー・トランジスタ・ダイに前記第1および第3リードを電気的にかつ物理的に結合するために、はんだが使用されることを特徴とする請求項112記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記RFパワー・トランジスタ・ダイに前記第1及び第3リードを電気的にかつ物理的に結合するために、導電性エポキシ樹脂が使用されることを特徴とする請求項113記載の無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記ダイの第1主表面上の第1電極相互接続領域および制御電極相互接続領域、および、前記ダイの第2主表面上の第2電極相互接続領域を有するRFパワー・トランジスタ・ダイへ結合する低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージにおいて、前記RFパワー・トランジスタ・ダイは500メガヘルツを越える周波数で動作し、かつ5ワットを超える放散を行い、
前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第1主表面上の前記第1電極相互接続領域に取り付けられる第1リードと、
前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第1主表面上の前記制御電極相互接続領域に取り付けられる第2リードと、
前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第2主表面上の前記第2電極相互接続領域へ結合される第3リードと、
を含むことを特徴とする低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。 - 前記第1電極相互接続領域は、前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第1主表面の中心に位置し、前記制御電極相互接続領域は前記第1電極相互接続領域の回りに形成されるリングであることを特徴とする請求項115記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- ダイ・マウント・ペデスタルを有する前記第1リードと、
第1主表面および第2主表面を有する第1分離リングであって、前記第1主表面は前記第1リードに結合し、その結果前記ダイ・マウント・ペデスタルは前記第1分離リングの開口を通って露出される、第1分離リンと、
前記第1分離リング上の相互接続層と、
を含むことを特徴とする請求項116記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。 - 前記ダイ・マウント・ペデスタルの前記表面は、前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第1電極相互接続領域に等しいかまたは小さく、前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第1電極相互接続領域は、前記ダイ・マウント・ペデスタルの前記表面へ結合することを特徴とする請求項117記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第1分離リングを覆う第2分離リングをさらに含むことを特徴とする請求項118記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第2リードは、前記第1分離リングの前記第2主表面の前記相互接続層に取り付けられ、前記第2リードは、前記第2分離リングの外部にあることを特徴とする請求項119記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第3リードは、前記第2分離リングに対応する形状を有し、その結果前記第2リードの一部は、前記第3リードが前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第2電極相互接続領域に取り付けられるとき、前記非導電性のリング内に適合することを特徴とする請求項120記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第1および第3リードは、それぞれ、前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第1主表面および前記第2主表面から熱を取り除くための熱伝導経路であることを特徴とする請求項121記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記RFパワー・トランジスタ・ダイは、熱転送を増加させるために薄くされることを特徴とする請求項122記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記RFパワー・トランジスタ・ダイの前記第2主表面は、予め定める形状を有するようにエッチングされ、前記第2電極相互接続領域に取り付けるための前記第2リードの表面は予め定める形状を有するように形成されることを特徴とする請求項123記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第1および第3リードは、前記第1電極相互接続領域および前記第2電極相互接続領域にそれぞれはんだで取り付けられることを特徴とする請求項124記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第1および第3リードは、前記第1電極相互接続領域および前記第2電極相互接続領域に導電性エポキシ樹脂でそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項124記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 前記第2分離リングは、前記ダイ・マウント・ペデスタルを越えて延びる前記RFパワー・トランジスタの周囲の下に横たわる表面を含むことを特徴とする請求項125記載の低インダクタンス無線周波数(RF)パワー・トランジスタ・パッケージ。
- 低インダクタンスおよび低熱抵抗を有する無線周波数パッケージを形成する方法において、
ダイ・マウント・ペデスタルを有する第1リードを提供する段階と、
前記分離リングの第1主表面が前記第1リードの表面に結合するように前記ダイ・マウント・ペデスタル上に第1分離リングを載置する段階と、
前記第1分離リングを覆う第2分離リングを載置する段階と、
前記第1分離リングを前記第1リードに取り付ける段階と、
前記第2分離リングを前記第1分離リングに取り付ける段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 第2リードを前記第1分離リングの第2主表面上の相互接続層に取り付ける段階をさらに含み、前記第2リードは前記第2分離リングの外部にあることを特徴とする請求項128記載の低インダクタンスおよび低熱抵抗を有する無線周波数パッケージを形成する方法。
- 第3リードをRFパワー・トランジスタ・ダイの第2主表面上の第2電極相互接続領域へ整合させる段階と、
前記第3リードを前記第2電極相互接続領域へ取り付ける段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項128記載の低インダクタンスおよび低熱抵抗を有する無線周波数パッケージを形成する方法。 - 前記RFパワー・トランジスタ・ダイの第1主表面上の第1電極相互接続領域を前記ダイ・マウント・ペデスタルの前記表面へはんだ接合する段階と、
前記RFパワー・トランジスタ・ダイの第1主表面上の制御電極相互接続領域を前記第1分離リングの前記第2主表面上の前記相互接続へはんだ接合する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項129記載の低インダクタンスおよび低熱抵抗を有する無線周波数パッケージを形成する方法。 - 前記第3リードを前記第2分離リングの上部表面へはんだ接合する段階をさらに含むことを特徴とする請求項130記載の低インダクタンスおよび低熱抵抗を有する無線周波数パッケージを形成する方法。
- 第1および第2主表面を有する半導体ダイと、
前記ダイの中央部分の活性領域であって、前記活性領域はトランジスタ・セルのアレイを含み、各セルはソース領域、ゲート領域、および、ドレイン領域を有する、活性領域と、
前記ダイ中に形成され、かつ前記活性領域を囲む誘電性プラットフォームと、
前記ダイの前記第1主表面上の導電性ソース相互接続であって、前記ソース相互接続は前記セルの前記ソース領域をともに共通に接続するために複数の前記ソース領域へ結合される、導電性ソース相互接続と、
前記ダイの前記第1主表面上の導電性ゲート相互接続であって、前記ゲート相互接続は前記セルの前記ゲート領域をともに共通に接続するために複数の前記ゲート領域へ結合される、導電性ゲート相互接続と、
前記ダイの前記第2主表面上の導電性ドレイン相互接続であって、前記ドレイン相互接続は前記セルの前記ドレイン領域へ結合される、ドレイン相互接続と、
前記ソースおよびゲート領域は前記ダイ中のエピタキシャル層中に形成され、
前記誘電性プラットフォームは前記エピタキシャル層を通って延びる誘電材料の複数の支持構造によって画定され、前記構造は誘電材料によって少なくとも一部分が被覆されている、
ことを特徴とする無線周波数パワー半導体装置。 - 前記誘電性プラットフォームの前記構造は、空洞によって分離され、前記空洞の上部部分は、誘電材料のプラグによって被覆され、および、前記空洞の低部部分は、実質的に任意の材料であることを特徴とする請求項133記載の装置。
- 前記誘電性プラットフォームは、少なくとも1つの空洞を含むことを特徴とする請求項2記載の装置。
- 前記空洞は、前記エピタキシャル層とほぼ同じ平面であることを特徴とする請求項3記載の装置。
- 前記空洞は、誘電材料で充填されていることを特徴とする請求項135記載の装置。
- 前記空洞の壁は、前記トランジスタの最大電圧に耐えるために、十分な厚さの酸化層を含むことを特徴とする請求項3記載の装置。
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