JP2009502041A - Drain extended MOSFETS with diode clamp - Google Patents
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Abstract
上側の拡張されたドレインMOSドライバ・トランジスタ(T2)が提供される。このトランジスタ内では、拡張されたドレイン(108、156)が、第2の埋められた層(130)によって第1の埋められた層(120)から分離される。なお、内部又は外部のダイオード(148)が、第1の埋められた層(120)と拡張されたドレイン(108、156)の間にカップルされて、降伏電圧を増大させる。
【選択図】図3AAn upper extended drain MOS driver transistor (T2) is provided. Within this transistor, the extended drains (108, 156) are separated from the first buried layer (120) by a second buried layer (130). Note that an internal or external diode (148) is coupled between the first buried layer (120) and the extended drains (108, 156) to increase the breakdown voltage.
[Selection] Figure 3A
Description
本発明は全体的に半導体素子に関連し、より詳細には、拡張されたドレインのMOSトランジスタ素子、及び、その製造方法に関連する。 The present invention relates generally to semiconductor devices, and more particularly to extended drain MOS transistor devices and methods of manufacturing the same.
パワー半導体製品は、高電力スイッチングへの応用のために、しばしば、横方向拡散(lateral diffused)MOS(LDMOS)素子、又は、低減表面電界(REduced SURface Field:RESURF)トランジスタのような、N又はPのチャンネルのドレイン拡張されたメタル・オキサイド半導体(DEMOS)トランジスタ素子を用いて製造される。DEMOS素子は、有利に、短チャンネル作動に、高電流ハンドリング能力、比較的低いドレインからソースへのオン状態抵抗(Rdson)、及び、電圧破壊故障(voltage breakdown failure)を被ること無く高阻止電圧へ耐久する能力、を組み合わせる。破壊電圧は、一般的に、ゲートとソースが一緒にショートされた状態(BVdss)での、ドレインからソースへの破壊電圧として測定される(ここで、DEMOS素子の設計は、しばしば、破壊電圧BVdssとRdsonの間のトレードオフを伴う)。動作上の利点に加えて、DEMOS素子製造は、比較的、CMOSプロセス・フローへの組み立てが容易であり、ロジック、低電力アナログ、又は、他の回路においても、単一の集積回路(IC)内で製造されるべきような素子での使用を促進する。 Power semiconductor products are often N or P, such as lateral diffused MOS (LDMOS) devices or reduced surface field (RESURF) transistors, for high power switching applications. Channel drain extended metal oxide semiconductor (DEMOS) transistor device. DEMOS devices advantageously have short channel operation, high current handling capability, relatively low drain-to-source on-state resistance (Rdson), and high blocking voltage without suffering voltage breakdown failure. Combine the ability to endure. The breakdown voltage is generally measured as the breakdown voltage from the drain to the source with the gate and source shorted together (BVdss) (where DEMOS device designs are often referred to as breakdown voltage BVdss). And a trade-off between Rdson). In addition to operational advantages, DEMOS device manufacturing is relatively easy to assemble into a CMOS process flow and can be a single integrated circuit (IC), whether in logic, low power analog, or other circuits. Facilitates use in devices that are to be manufactured in-house.
Nチャンネルドレイン拡張されたトランジスタ(DENMOS)は、しばしば、n井戸内に形成されたp井戸(時として、pボディーと呼ばれる)を伴うn井戸で形成される、非対称な(asymmetrical)素子である。p井戸内にn型のソースが形成される。ここで、p井戸は、ソースと拡張されたn型ドレインの間にp型のチャンネル領域を提供する。拡張されたドレインは、一般的に、n井戸内に注入されたn型のドレイン、及び、チャンネル領域とドレインの間に拡張しているn井戸内のドリフト領域を含む。ドレイン側の上への低n型のドーピングは、高い阻止電圧能力を持つ大きな空乏層(depletion layer)を提供する。ここで、p井戸は、一般的に、p型のバックゲート接続によって、ソースに接続されて、p井戸がフローティングすることを防ぎ、これによって、素子スレッシュホールド電圧(Vt)を安定化する。素子ドレイン領域は、チャンネルから間隔を空けられ(例えば拡張され(extended))、その間のn型半導体材料内にドリフト領域又はドレイン拡張を提供する。作動において、ドレインとチャンネルの間隔(spacing)は、電界を拡げ(spread out)、それによって、素子の降伏電圧定格を増加させる(高BVdss)。しかし、ドレイン拡張は、ドレインからソースへの電流パスの抵抗(Rdson)を増加させることによって、DEMOS素子の設計は、しばしば、高降伏電圧BVdssと低Rdsonの間のトレードオフを伴う。 N-channel drain extended transistors (DENMOS) are asymmetric devices often formed of n-wells with p-wells (sometimes called p-bodies) formed in n-wells. An n-type source is formed in the p-well. Here, the p-well provides a p-type channel region between the source and the extended n-type drain. The extended drain generally includes an n-type drain implanted into the n-well and a drift region in the n-well extending between the channel region and the drain. Low n-type doping on the drain side provides a large depletion layer with high blocking voltage capability. Here, the p-well is generally connected to the source by a p-type back gate connection to prevent the p-well from floating, thereby stabilizing the element threshold voltage (Vt). The device drain region is spaced (eg, extended) from the channel and provides a drift region or drain extension in the n-type semiconductor material therebetween. In operation, drain-channel spacing spreads out the electric field, thereby increasing the breakdown voltage rating of the device (high BVdss). However, because drain extension increases the resistance (Rdson) of the current path from drain to source, DEMOS device designs often involve a trade-off between high breakdown voltage BVdss and low Rdson.
DEMOS素子は、高阻止電圧、及び、高電流運搬能力、を必要とする、パワー・スイッチング・アプリケーション、特に、ソレノイド又は他の誘導性の負荷が駆動されるべき場合のために広く用いられてきた。1つの共通の構成において、2つ或いは4つのnチャンネルDEMOS素子が、ハーフ又はフルの「Hブリッジ」回路として配置され(arranged)、負荷を駆動する。ハーフHブリッジ配置において、負荷が、2つのトランジスタの間の中間ノードから接地にカップルされた状態で、2つのDEMOSトランジスタが、供給電圧VCCと接地の間に直列にカップルされる。この構成で、中間ノードと接地の間のトランジスタは、「下側(low-side)」トランジスタと呼ばれ、他のトランジスタは、「上側(high-side)」トランジスタと呼ばれる。ここで、これらのトランジスタは、交互に起動されて、負荷に電流を提供する。フルのHブリッジ・ドライバ回路において、負荷が、2つの中間ノードの間にカップルされた状態で、2つの上側ドライバ及び2つの下側ドライバが提供される。 DEMOS devices have been widely used for power switching applications that require high blocking voltages and high current carrying capabilities, especially when solenoids or other inductive loads are to be driven. . In one common configuration, two or four n-channel DEMOS elements are arranged as half or full “H-bridge” circuits to drive the load. In a half H bridge arrangement, two DEMOS transistors are coupled in series between supply voltage VCC and ground, with the load coupled to ground from an intermediate node between the two transistors. In this configuration, the transistors between the intermediate node and ground are referred to as “low-side” transistors, and the other transistors are referred to as “high-side” transistors. Here, these transistors are activated alternately to provide current to the load. In a full H-bridge driver circuit, two upper drivers and two lower drivers are provided with the load coupled between two intermediate nodes.
作動において、上側DEMOSは、供給電圧とカップルしたドレイン、及び、負荷にカップルされたソースを持つ。「オン」状態において、上側ドライバは、供給電源から負荷に電流を伝導する。ここで、ソースは、本質的に、供給電圧に引き上げられる(pulled up)。一般的に、DEMOS素子は、pドープされたシリコン基板を有し、エピタキシャル・シリコン層が基板の上(over)に形成されたウェーハで製造される。ここで、基板は、接地され、トランジスタのソース、ドレイン、及び、チャンネル(例えば、n井戸とp井戸を含む)が、エピタキシャル・シリコン内に形成される。従って、p井戸と基板の間のパンチ・スルー電流を防ぐために、上側DEMOS素子に対するオン状態において、ソースを包囲するp井戸を、接地された、下にある(underlying)p型基板から分離することが望ましい。n井戸は、p井戸の下に拡張し得るが、n井戸は、一般的に、軽くドープされるだけであり、それ故、ソースから基板へのオン状態パンチ・スルー電流に対して、適切な障壁を提供しない。それ故、n井戸を基板から分離するために、そしてそれ故、上側DEMOSドライバにおいてp井戸から基板への、オン状態パンチ・スルー電流を禁止するために、エピタキシャル・シリコン層を形成する前に、重くドープされたn埋め込みされた層(例えばNBL)が、しばしば、基板内に形成される。 In operation, the upper DEMOS has a drain coupled to the supply voltage and a source coupled to the load. In the “on” state, the upper driver conducts current from the power supply to the load. Here, the source is essentially pulled up to the supply voltage. In general, DEMOS devices are manufactured with a wafer having a p-doped silicon substrate and an epitaxial silicon layer formed over the substrate. Here, the substrate is grounded and the source, drain and channel of the transistor (eg, including n-well and p-well) are formed in the epitaxial silicon. Therefore, in order to prevent punch-through current between the p-well and the substrate, the p-well surrounding the source is isolated from the grounded and underlying p-type substrate in the on state for the upper DEMOS device. Is desirable. The n-well can extend below the p-well, but the n-well is generally only lightly doped and is therefore suitable for on-state punch-through current from the source to the substrate. Does not provide a barrier. Therefore, prior to forming the epitaxial silicon layer to isolate the n-well from the substrate, and therefore to inhibit the on-state punch-through current from the p-well to the substrate in the upper DEMOS driver, A heavily doped n-buried layer (eg, NBL) is often formed in the substrate.
n埋め込み層は、オン状態パンチ・スルー電流を防ぐために作動するが、NBLは、上側DEMOSドライバの、オフ状態の降伏電圧定格を制限する。「オフ」状態において、上側ドライバは、本質的に、接地に引き上げられる(pulled)一方、下側ドライバが、導電する。ここで、上側DEMOSに亘るドレインからソースへの電圧は、本質的に、供給電圧VCCである。高電圧スイッチング・アプリケーションにおいて、p井戸の下のn埋め込みされた層の存在は、素子のドレインからソースへの降伏を制限する。何故なら、n埋め込みされた層は、VCCでドレインに結ばれる(tied to)からである。この状態で、ソースは、オフ状態でロー(low)であるのでp井戸は接地にあり、供給電圧VCCは、p井戸の底部とn埋め込みされた層の間に、及び、p井戸のチャンネル側とドレインの間に、延在するn井戸部分に亘って、本質的に(essentially)降下される(dropped)。更に、誘導性の負荷を駆動しているときに上側ドライバがシャットオフされるにつれて、トランジエントのドレインからソースへの電圧が、供給電圧レベルVCCを超えて増加し得る。 The n-buried layer operates to prevent on-state punch through current, but NBL limits the off-state breakdown voltage rating of the upper DEMOS driver. In the “off” state, the upper driver is essentially pulled to ground while the lower driver conducts. Here, the drain-to-source voltage across the upper DEMOS is essentially the supply voltage VCC. In high voltage switching applications, the presence of the n buried layer under the p well limits the breakdown of the device from drain to source. This is because the n buried layer is tied to the drain at VCC. In this state, the source is low in the off state so that the p-well is at ground, and the supply voltage VCC is between the bottom of the p-well and the n-buried layer and on the channel side of the p-well. Between the drain and the drain, essentially dropped over the extended n-well portion. Further, as the upper driver is shut off when driving an inductive load, the transient drain-to-source voltage can increase above the supply voltage level VCC.
これらの状況において、ドレインの、p井戸からの横方向(lateral)の間隔空け(spacing)が調整されて、p井戸からドレインへの降伏(breakdown)を回避し得る。しかし、p井戸の底部とn埋め込みされた層の間の垂直の間隔空けは、増加させることが、より困難である。1つのアプローチは、エピタキシャル・シリコン層の厚さを増加させることである。しかし、これは、プロセスの複雑さ、特に、n埋め込みされた層をドレインに接続するための深い拡散の形成における観点でコストがかかる。従って、改善されたDEMOSドライバ及び製造方法であって、当該製造方法によって、エピタキシャル・シリコン厚さを増加させること無しに、そして、素子性能を犠牲にすること無しに、増加された電圧降伏耐性能力が実現できる製造方法のための必要性が存在する。 In these situations, the lateral spacing of the drain from the p-well can be adjusted to avoid breakdown from the p-well to the drain. However, the vertical spacing between the bottom of the p-well and the n-buried layer is more difficult to increase. One approach is to increase the thickness of the epitaxial silicon layer. However, this is costly in terms of process complexity, especially in terms of forming a deep diffusion to connect the n-buried layer to the drain. Accordingly, an improved DEMOS driver and method of manufacture, which provides increased voltage breakdown capability without increasing epitaxial silicon thickness and sacrificing device performance. There is a need for a manufacturing method that can be realized.
本発明は、n又はpチャンネルのドレイン拡張されたMOS(DEMOS)トランジスタ及び製造方法であって、当該製造方法において、拡張されたドレインが、第1の埋め込まれた層から分離され、内部又は外部ダイオードによって、そこにカップルされる製造方法に関連する。本発明は、より厚いエピタキシャル・シリコン層を要求すること無しに、及び、Rdsonに不利に影響を与えること無しに、上側ドライバ及び他のDEMOS素子の増大された降伏電圧オペレーションを容易にすることによって、現存する製造プロセス・フローへの最小の変更で、増加されたドライバ作動電圧が実現され得る。第1の埋められた層は、エピタキシャル成長の前に形成された、反対の導電性タイプの第2の埋められた層によって、拡張されたドレインから分離され得る。ダイオードは、アノードから第1の埋められた層への接続、及び、カソードから拡張されたドレインへの接続(相互接続層又は金属化層に形成される)を伴って、エピタキシャル層内で別個(separately)に形成され得る。或いは、外部接続が、外部ダイオードを、第1の埋められた層と拡張されたドレインの間でカップリングするために形成され得る、 The present invention is an n- or p-channel drain extended MOS (DEMOS) transistor and method of manufacture, wherein the extended drain is separated from the first buried layer and is internal or external. Related to the manufacturing method coupled there by the diode. The present invention facilitates increased breakdown voltage operation of upper drivers and other DEMOS devices without requiring a thicker epitaxial silicon layer and without adversely affecting Rdson. With minimal changes to existing manufacturing process flows, increased driver operating voltages can be realized. The first buried layer can be separated from the extended drain by a second buried layer of opposite conductivity type formed prior to epitaxial growth. The diodes are separated in the epitaxial layer with a connection from the anode to the first buried layer and a connection from the cathode to the extended drain (formed in the interconnect or metallization layer) ( separately). Alternatively, an external connection can be formed to couple an external diode between the first buried layer and the extended drain.
本発明は、改善されたDEMOSトランジスタ、及び、そのための製造方法を提供する。これらにより、エピタキシャル・シリコン厚さを増加させること無しに、高い降伏電圧定格が実現され得る。ここで、埋められた層は、拡張されたドレインにカップルされたダイオードである。本発明に対するトランジスタ及び方法は、次のような応用に限定されないが、本発明は、フル又はハーフ・ブリッジ回路における、上側ドライバ・トランジスタでのアプリケーションにおける特定の有用性を見出す。pドープされた領域が、nドープされた領域で置換されること、及び、その逆によって、PMOSによる実施もまた可能であるが、以後、本発明の種々の特徴が、NMOSドライバ・トランジスタの文脈で説明され、記述される。更に、以下の模範的素子が、シリコン基板及びその上にあるエピタキシャル・シリコン層を有する半導体本体(body)を用いて形成される一方、標準半導体ウェーハ、SOIウェーハ等を含むがこれに限定されない、他の半導体本体が使用され得る。ここで、全てのそのような修正実施は、本発明及びその請求項の範囲内に入るものとして考えられる。 The present invention provides an improved DEMOS transistor and a manufacturing method therefor. These allow high breakdown voltage ratings to be achieved without increasing the epitaxial silicon thickness. Here, the buried layer is a diode coupled to the extended drain. The transistors and methods for the present invention are not limited to the following applications, but the present invention finds particular utility in applications with upper driver transistors in full or half bridge circuits. Since p-doped regions can be replaced with n-doped regions, and vice versa, PMOS implementations are also possible, but various features of the invention will be described in the context of NMOS driver transistors hereinafter. Explained and described in In addition, the following exemplary devices are formed using a semiconductor body having a silicon substrate and an epitaxial silicon layer thereon, including but not limited to standard semiconductor wafers, SOI wafers, etc. Other semiconductor bodies can be used. Here, all such modified implementations are considered to be within the scope of the present invention and its claims.
図1は、DC電源VCCによって電源供給される、フルのHブリッジ・ドライバ半導体素子102を示す。この中で、本発明の種々の特徴が実施され得る。図6Eを参照して、以下に示され、説明されるように、半導体素子102は、4つのドライバ・トランジスタTT4、及び、電源,ゲート信号,及び,負荷端子,のための接続、及び、上側ドライバT2及び/又はT3のための外部ダイオードのための接続、をオプショナルに提供し得る外部接続、を有する単一IC102aとして構築され得る。図6Fは、ドレイン、ソース、ゲート、バック・ゲート、及び、オプショナルのアノード接続のための外部接続を有するIC内に提供される、単一の上側ドライバを有する、他のあり得る素子102bを示す。或いは、本発明は、その中に何らかの数の要素(components)を有する他の集積回路内に採用され得る。ここでは、高い降伏電圧の拡張されたドレインのMOSトランジスタが望ましい。
FIG. 1 shows a full H-bridge
図1に示されるように、模範的素子102は、中間ノードN1及びN2の間にカップルされた負荷をドライブするためにHブリッジ内でカップルされた、対応するソースS1−S4、ドレインD1−D4、及び、ゲートG1−G4をそれぞれ有する、4つのnチャンネル・ドレイン拡張されたMOS(DEMOS)素子T1−T4を含む。トランジスタT1−T4は、負荷が、2つの組の中間ノードの間にカップルされることによって、「H形状」回路を形成する、下側及び上側ドライバの2つの組(T1&T2、及び、T4&T3)として配置される(arranged)。半ブリッジ・ドライバ回路は、負荷の右手ノードn2が接地にカップルされるような形で、トランジスタT1及びT2を用いて実施され得る(ここで、T3及びT4は削除され得る)。1つの例において、自動車、ポータブルな電子機器等での応用では、供給電圧VCCは、バッテリー源の正の端子であり得、接地はバッテリーの負の端子であり得る。
As shown in FIG. 1,
図1のHブリッジの左側において、下側ドライバT1及び上側ドライバT2は、供給電源VCCと接地の間に直列にカップルされ、他の組T4及びT3は同様に接続される。上側ドライバ・トランジスタT2は、VCCにカップルされたドレインD2、及び、中間ノードN1及び負荷とカップルされたソースS2、を有する。下側トランジスタT1は、ノードN1にカップルされたドレインD1、及び、接地にカップルされたソースS1を有する。トランジスタT1及びT2の間のノードN1は、負荷の第1の端子にカップルされ、他の負荷端子N2は、他のトランジスタの組T3及びT4にカップルされる。ここで、負荷は、一般的に、素子102の組ではない。上側及び下側トランジスタ・ゲートG1−G4は、交代的(aletrnating)なやり方で、負荷をドライブするように制御される。トランジスタT2及びT4が、オンのときに、電流は、上側トランジスタT2及び負荷を通じて、第1の方向(図1の右に)に流れる。そして、トランジスタT3及びT1の双方がオンのときに、電流は、負荷及び下側トランジスタT1を通じて、第2の反対の方向に流れる。
On the left side of the H-bridge in FIG. 1, the lower driver T1 and the upper driver T2 are coupled in series between the power supply VCC and ground, and the other sets T4 and T3 are similarly connected. Upper driver transistor T2 has a drain D2 coupled to VCC and a source S2 coupled to an intermediate node N1 and a load. Lower transistor T1 has a drain D1 coupled to node N1 and a source S1 coupled to ground. The node N1 between the transistors T1 and T2 is coupled to the first terminal of the load, and the other load terminal N2 is coupled to the other transistor sets T3 and T4. Here, the load is generally not a set of
図1のHブリッジのような応用における、従来的なDEMOSトランジスタの1つあるいはそれより多い課題を理解するために、図2A、及び、図2Bは、従来的な上側DEMOSトランジスタ3を有する半導体素子2を示す。ここで、図2Bは、オフ状態における、上側ドライバ3のドリフト領域における、等ポテンシャルの電圧ラインを示す(その降伏電圧制限を説明するための)。本発明の、あり得る利点の理解を促進するために、従来的な上側ドライバ・トランジスタ3が、以下、Hブリッジ・ドライバ回路の文脈で、簡略的に説明される。ここで、DEMOSトランジスタ3は、図1のHブリッジ回路におけるT2のような、フル又はハーフ・ブリッジ・ドライバ回路構成で、負荷をドライブするためにカップルされ得る。
In order to understand one or more of the problems of conventional DEMOS transistors in applications such as the H-bridge of FIG. 1, FIGS. 2A and 2B show a semiconductor device having a conventional
図2Aに示されるように、素子2は、pドープされたシリコン基板4(その上にエピタキシャル・シリコン層6が形成される)を含む。n埋め込みされた層(NBL)20は、上側素子3の下にあり、部分的に、エピタキシャル・シリコン6の中に延在する、基板4内に配置される。n井戸8は、n型ドーパントで、n埋め込みされた層20の上のエピタキシャル・シリコン6内に注入され、そして、n井戸8内にp井戸又はp本体(body)18が形成される。フィールド・オキサイド(FOX)隔離された構造34は、下側及び上側トランジスタ1と3のトランジスタ素子端子の間のエピタキシャル・シリコン6の上側部分内に形成される。p型バック・ゲート52及びn型ソース54が、p井戸18内に形成され、n型ドレイン56が、n井戸8内に形成される。ゲート構造は、ゲート・オキサイド40とゲート電極42を含むp井戸18のチャンネル部分の上に形成される。ここで、従来的上側DENMOSトランジスタ3のゲートG2、ソースS2、及び、ドレインD2は、説明の目的のために、上述の図1のようにハーフ又はフルのHブリッジを形成するように、符号付け(labeled)される。
As shown in FIG. 2A,
そのようなドライバのアプリケーションにおいて、上側素子56は供給電圧VCCに接続され、ソース54は、中間ノードN1において負荷に接続される。上側トランジスタ3がオンのときに、ソース54とドレイン56の双方が、供給電圧VCCにあるか、又は、その近傍にある。ここで、n埋め込みされた層20は、p井戸18と接地されたp型基板4の間でパンチ・スルー電流が流れることを防ぐことを助ける(ここで、n埋め込みされた層20は、ドレイン56に(例えばVCCに)結ばれる(tied to))。しかし、上側トランジスタ3がオフのときに、ソース54は、下側トランジスタを「介して」、本質的に(essentially)、接地に引き上げられる(pulled to)ことによって、上側DENMOS3に亘るドレインからソース電圧は、本質的に、供給電圧VCCである。更に、オン状態からオフ状態へのスイッチング時に、負荷が誘導性の場合に、上側ドライバ3は、VCCより大きい、トランジエントなドレインからソースへの電圧を経験し得る。図2Bは、オフ状態において、上側トランジスタ3のn井戸8のドリフト領域における等ポテンシャル電圧線を示す。そのような高い、ドレインからソースへの電圧レベルにおいて、領域21及び22(ここにおいて、等ポテンシャル線の間隔が密になっている)において高い電界が生成される。ここで、上側ドライバ3は、降伏レベルの、ほんの少し下のVdsで、図2Bに示される。
In such driver applications, the
発明者は、少なくとも部分的に、n井戸8の下(beneath)に配置されたn埋め込みされた層20に起因して、これらの領域21及び22が、上側ドライバのオフ状態における、より高い供給電圧で降伏しやすい(susceptable)ことを理解した。ここで、説明された従来的DENMOS3の降伏電圧BVdssは、比較的低い。従って、n埋め込みされた層20が、p井戸18から基板4へのオン状態のパンチ・スルー電流を禁止する一方、上側ドライバ3のオフ状態の降伏電圧BVdssが、NBL20の存在によって制限される。この点で、発明者は、ドレイン・ポテンシャル(VCC)におけるn埋め込みされた層20の存在が、高いドレインからソースへの電圧レベル、特に、図2Cの領域21及び22における、図2Cの等ポテンシャル線の密状態(crowding)に寄与することを理解した。設計変更無しの場合、オフ状態又はトランジエント電圧降伏のリスク無しには、供給電圧VCCは増加させられ得ない。1つのアプローチは、改善された降伏電圧性能のために、n井戸8のドーパント密度を低減することである。しかし、このアプローチは、Rdsonを増加させることによって、オン状態ドライブ電流に不利に影響を与える。他のアプローチは、エピタキシャル・シリコン層6の厚さを増加させることである。しかし、上述のように、より厚いエピタキシャル層6を製造することは、プロセスの複雑さを引き起こし、一定の量を越えては、実現可能ではないかもしれない。
The inventor has found that these
本発明は、Rdson又はエピタキシャル・シリコン層の厚さを増加させること無しに、改善された降伏電圧定格を容易にするDEMOSトランジスタを与える。このようにして、本発明は、図1のようなフル又はハーフのHブリッジ構成を含むがこれに限定されない、より高い供給電圧を必要とする新しいアプリケーションにおける、そのような素子の使用を容易にする一方、現存する製造プロセス・フローの大きな変更無しに、ドレイン拡張されたMOS素子におけるRdsonとBVdssの間の通常のトレードオフを回避又は緩和する。図3A−3Cは、図1のHブリッジ・ドライバ素子102における、模範的なDENMOS上側ドライバ・トランジスタT2を示す。ここで、n埋め込みされた層120は、素子の拡張されたドレインから、p埋め込みされた層130によって分離される。そして、n埋め込みされた層120とドレイオンの間で、ダイオード148がカップルされて、エピタキシャルの厚さを増加させる必要性無しに、降伏電圧を増加させる。シリコン基板及びその上に配置されるエピタキシャル・シリコン層を有する半導体本体に形成されるDENMOS上側ドライバの文脈で説明されるが、例えば、PMOS実装、他の半導体本体(body)構造を用いて製造される素子、他のドレイン拡張されたMOSトランジスタ(例えば、RESURF素子等)、及び/又は、上側ドライバ・アプリケーションで採用されないトランジスタ、のような、本発明の範囲内での、他の実装が可能である。更に、後述のように、ダイオード148が、素子102内に組み込まれ得るか、或いは、外部に存在し得る。
The present invention provides a DEMOS transistor that facilitates an improved breakdown voltage rating without increasing the thickness of the Rdson or epitaxial silicon layer. In this way, the present invention facilitates the use of such devices in new applications that require higher supply voltages, including but not limited to full or half H-bridge configurations as in FIG. While avoiding or mitigating the normal trade-off between Rdson and BVdss in drain-extended MOS devices without significant changes in existing manufacturing process flow. 3A-3C illustrate an exemplary DENMOS upper driver transistor T2 in the H-
図3Aに説明されるように、素子102は、pドープされたシリコン基板104、及び、基板104の上に形成されたエピタキシャル・シリコン層106を備える半導体本体内に形成される。エピタキシャル・シリコン106の形成前に、その上側ドライバ領域になる予定の部分(prospective)の下の基板104内に、n埋め込みされた層(NBL)120が形成(例えば、注入又は拡散されて)され、そして、p埋め込みされた層(PBL)130が、上側ドライバ領域のn埋め込みされた層の上に形成される(例えば、注入)ことによって、p埋め込みされた層130が、n埋め込みされた層120とその上にある上側DENMOSトランジスタT2の間に配置される。ここで、p埋め込みされた層130の注入されたp型ドーパントのいくつかは、そのエピタキシャル成長中に、及び/又は、熱エネルギーが素子102に加えられる後続の製造プロセス・ステップ中に、上に向かって、エピタキシャル・シリコン106内に拡散し得る。更に、p埋め込みされた層130が、そのような熱処理中に、n埋め込みされた層120のn型ドーパントの上向きの拡散を防ぎ、又は、禁止し得る。
As illustrated in FIG. 3A, the
トランジスタT2は、エピタキシャル・シリコン106内に、n型ドーパント(例えば、砒素、燐、等)で注入されたn井戸108、及び、n井戸108内に形成されたp井戸又はp本体118をも備え、トランジスタ・ソース、ドレイン、及び、バック・ゲート端末の間に、エピタキシャル・シリコン106の上側部分内にフィールド・オキサイド(FOX)構造134が形成される。例えば、バック・ゲートが、直接、ソースに接続され得るような、他の実装も可能である。ここでは、分離構造は、浅い溝(trench)分離(STI:shallow trench isolation)技術、蒸着されたオキサイド等を用いて形成される。ここで、反対導電性型の第2の埋められた層(例えばPBL130)によってDEMOSから分離された第1の埋められた層(例えばNBL120)を有する、その間にカップルされたダイオード(例えば、ダイオード148)を伴う、そのような代替的実装の全ては、本発明及び添付の請求項の範囲内に入るものと解釈される。
Transistor T2 also includes an n-well 108 implanted with an n-type dopant (eg, arsenic, phosphorous, etc.) in
トランジスタT2は、p井戸118内に形成されたp型バック・ゲート152及びn型ソース154、及び、n井戸内に形成されたn型ドレイン156、を含む。ここで、ドレイン150とp井戸118の間のn井戸108の一部は、ドレイン拡張又は(or)ドリフト領域を与える。従って、トランジスタT3は、n井戸108のドリフト領域とドレイン56を備える、拡張されたドレインを含む。作動において、バック・ゲート152は、上に配置される(overlying)金属化層(不図示)において、ソース154にカップルされ得るが、必ずしもその必要は無い。あり得る、代替的な実装において、バックゲート152のソース154への直接接続のために、バックゲート152とソース154の間のフィールド・オキサイド(FOX)構造134は削除され得る。ゲート・オキサイド140とゲート電極142を含むゲート構造は、p井戸118のチャンネル部分の上に、及び、n井戸108のドリフト領域の部分の上に形成される。そこでは、ゲート電極142の部分が、更に、模範的トランジスタT2内のn井戸108のドレイン拡張又はドリフト領域の上で、フィールド・オキサイド構造134の上を拡張する。
Transistor T2 includes a p-type back
ハーフ又はフルのHブリッジ負荷ドライバ構成において、ドレイン156は、内部又は外部ダイオード148のカソードと共に、供給電圧VCCに接続される。そして、ソース154は、図1の中間ノードN1において負荷にカップルされる。上側DENMOSトランジスタT2のオン状態において、ソース154は、供給電圧VCCの近傍に引っ張られる(pulled to)。ここで、n埋め込みされた層120は、p井戸118と接地されたp型基板104の間にパンチ・スルー電流が流れることを防ぐことを助ける。オフ状態において、供給電圧VCCの大部分は、ドレイン156とソース154の間に現れる。しかし、従来的な上側ドライバ(その中で、n埋め込みされた層(例えば、図2AのNBL20)が、ドレインにカップルされる)とは異なって、p埋め込みされた層130によって、模範的素子102内のn埋め込みされた層20が、拡張されたドレインから分離される(例えば、ドレイン156及びn井戸108のドリフト領域から分離される)。ここで、ダイオード148は、n埋め込みされた層120と拡張されたドレインの間でカップルされる。従って、n埋め込みされた層120のオフ状態電圧ポテンシャルは、VCCより低い。
In a half or full H-bridge load driver configuration, drain 156 is connected to supply voltage VCC along with the cathode of internal or
下側n埋め込み層ポテンシャル、及び、介在(intervening)p埋め込み層の存在は、従来的な上側ドライバの電界プロファイルに比して、オフ状態での、素子における、大きく異なった電界プロファイルをもたらした。図3Bは、電圧降伏を持たない、上述の図2Bの電圧より約60%高い、高いドレインからソースへの電圧における上側素子T2を示す。ここで、n埋め込みされた層120は、ドレイン156に比して、より低い電圧にある。ここで、供給電圧の一部は、ダイオード148に亘って(across)現れる。この例では、模範的上側DENMOSトランジスタT2の設計パラメータ(例えば、寸法、ドーパント濃度、等)は、本質的に、図2Aの従来的素子3と同じであるが、p埋め込みされた層130及びダイオード148が追加されている。従って、p埋め込みされた層130、及び、n埋め込みされた層120のダイオード・カップリングの追加、及び、拡張されたドレインは、オフ状態電圧降伏を被ること無しに、より高い供給電圧VCCにおける作動を容易にする。ここで、BVdssは、エピタキシャル・シリコン厚さを増加させることこと無しに、そして、Rdsonを変更すること無しに、十分に増加される。
The presence of the lower n buried layer potential and the intervening p buried layer resulted in a significantly different field profile in the device in the off state compared to the field profile of a conventional upper driver. FIG. 3B shows the upper element T2 at a high drain-to-source voltage that is about 60% higher than the voltage of FIG. 2B above without voltage breakdown. Here, the n-buried
図3Cは、それぞれ、図2Aの従来的な上側DENMOS3、及び、図3Aの模範的上側DENMOSトランジスタT2に対する、ドレイン電流(Id).vs.ドレインからソースへの電圧(Vds)曲線162及び164を説明するグラフ160を与える。グラフ160に見られるように、図3AのトランジスタT3は、より高い電圧において、降伏無しに、安全に作動され得る。ここで、対応するBVdss164は、図2Aの従来的な上側DENMOS3のBVdss162より、60%以上大きい。従って、n埋め込みされた層120の、拡張されたドレイン156、108からの分離、及び、その間でのダイオード148のカップリングは、十分に、より高い、降伏電圧を与え、エピタキシャル・シリコン層106の厚さを増加させること無しに、そして、Rdsonに対する大きな不利なインパクト無しに、より高い供給電圧VCCでの使用を可能にする。
3C shows the drain current (Id)... For the conventional
好ましい実装において、n埋め込みされた層120のドーパント濃度は、p埋め込みされた層130の濃度より高いことによって、n井戸108が、p井戸118とp埋め込みされた層130の間で空乏化された(depleted)ときに、オン状態パンチ・スルー電流が、p井戸118とp型基板104の間を流れることが阻止される。1つの例において、p埋め込みされた層130は、約5E15cm-3又はそれより大きい、そして、約5E17cm-3又はそれより少ないピーク・ドーパント濃度を持つ。ここで、n埋め込みされた層120は、約1E17cm-3又はそれより大きい、及び、約1E20cm-3又はそれより小さいピーク濃度を持ち、n埋め込みされた層のピーク濃度が、p埋め込みされた層130のピーク濃度より高い。
In a preferred implementation, the n-well 108 is depleted between the p-well 118 and the p-buried
本発明の他の特徴は、改善された降伏電圧性能を有する、NMOS、及び/又は、PMOSの拡張されたドレイン・トランジスタを持つ素子を製造するために使用され得る、半導体素子製造のための方法を提供する。本発明のこの特徴において、第1の伝導型の第1の埋め込まれた層が基板内に注入され、そして、第2の伝導型の第2の埋め込まれた層が、次に注入される。エピタキシャル・シリコン層が、注入された基板の上に形成される。そして、ドレイン拡張されたMOSトランジスタが、エピタキシャル・シリコン層内の第2の埋められた層の上に形成される。ここで、トランジスタの拡張されたドレインは、第1の埋められた層から分離される。本方法は、エピタキシャル層内にダイオードを形成して、第1の埋められた層を、拡張されたドレインにカップルすることを含み得るし、或いは、第1の埋められた層と拡張されたドレインへの外部接続を形成すること(その間で外部ダイオードをカップリングするために)を含み得る。 Another feature of the present invention is a method for semiconductor device fabrication that can be used to fabricate devices having NMOS and / or PMOS extended drain transistors with improved breakdown voltage performance. I will provide a. In this aspect of the invention, a first conductivity type first buried layer is implanted into the substrate and a second conductivity type second buried layer is then implanted. An epitaxial silicon layer is formed on the implanted substrate. A drain extended MOS transistor is then formed on the second buried layer in the epitaxial silicon layer. Here, the extended drain of the transistor is isolated from the first buried layer. The method may include forming a diode in the epitaxial layer and coupling the first buried layer to the extended drain, or alternatively, the first buried layer and the extended drain. Forming an external connection to (to couple an external diode therebetween).
図4は、本発明のこの特徴に従って、半導体素子及びDEMOSトランジスタを製造するための模範的方法202を示し、図5A−5Hは、内部ダイオード148が提供されるような場合の、一般的に、図4の方法202による、製造の種々の段階における模範的半導体素子102を示す。図6A−6Dは、素子102及び方法202の他の実装の製造を示す。ここで、接続は、外部ダイオード148のために提供される。p型ドーパントがn型ドーパントに対して置換された、又はその逆の、PMOS素子を形成するために本発明の他の方法が採用され得る。更に、方法202は、第1の埋められた層を、DEMOSトランジスタの拡張されたドレインにカップリングするための内部ダイオードを持つ素子を形成するため、及び/又は、第1の埋められた層と拡張されたドレインの間で外部ダイオードをカップリングするために外部的にアクセス可能な接続を有する素子を製造するために採用され得る。ここで、全てのそのような実装は、本発明と添付の請求項の範囲内に入ると解釈される。
FIG. 4 illustrates an
以下に、模範的方法202が、一連の動作又は事象として説明され、記述される一方、本発明が、そのような動作又は事象の説明された順序によって限定されないことが解釈されるべきである。例えば、いくつかの動作は、本発明に従って、ここに説明されたもの、及び/又は、ここに記載されるものから離れて、他の動作又は事象と異なった順序で、及び/又は、同時に発生し得る。更に、本発明に従った方法を実行するために説明されたステップの全てが必要な訳ではない。更に、本発明による方法は、ここに説明され、記述される素子の製造と関連して、及び、説明されていない他の素子及び構造と関連して、実行され得る。
In the following, the
方法202は、図4の204において開始する。そして、n埋め込みされた層(例えば、NBL)が、206で基板に注入され、これは、208で、オプションで拡散され得る。模範的半導体素子102において、上側素子T2に対して、ドライバ領域112にn埋め込みされた層120が提供され、そして、n埋め込みされた層120は、ダイオード領域111内の別個の(separate)n埋め込み層120aを含む、素子102内の他の部分にも、注入され得る。図5Aにおいて、素子102は、上側ドライバ領域112になる予定の場所における基板104の上側表面の部分を暴露する(expose)一方、内部ダイオード領域111になる予定の場所の一部を覆うための、シリコン基板104の部分の上に形成されたNBL注入マスク302を伴って説明される。n型ドーパント(例えば、燐、砒素等)を、基板104の暴露された部分に注入するためにマスク302が置かれた状態で、注入プロセス304が実行されることによって、ドライバ領域112(例えば、第1の導電型の第1の埋められた層)にn埋め込みされた層120が形成されるとともに、ダイオード領域111に別個のn埋め込みされた層120aが形成される。拡散アニール(不図示)は、208においてオプションで実行され得、n型ドーパントを更に基板104内にドライブし、それにより、n埋め込みされた層120、120aを、下方向に及び横方向に、初期注入された領域から外側に向けて拡張する。
The
図4の210において、第2の導電型の第2の埋められた層が注入され(例えば、素子102におけるp埋め込みされた層130)、これは、212において、オプションで拡散され得る。図5Bにおいて、マスク312が形成され、これは、上側領域112になる予定の場所において、n埋め込みされた層120の一部を暴露する。そして、注入プロセス314が実行されて、基板104の暴露された部分内にp型ドーパント(例えば、ホウ素)を提供する。図5Bに示されるように、上側領域112における模範的p埋め込みされた層130は、素子102内のn埋め込みされた層120内に配置される。なお、212において、他の拡散アニールがオプションで実行されて、注入されたp型ドーパントを横方向及び下に向かってドライブし、p埋め込みされた層130を拡張させ得る。
In 210 of FIG. 4, a second buried layer of a second conductivity type is implanted (eg, p-buried
図4の214のように、エピタキシャル成長プロセスが実行されて、エピタキシャル・シリコン層106を、基板104の上に成長させる。214において、如何なる、適切なエピタキシャル成長プロセシングもが採用され得る(この工程では、エピタキシャル・シリコン層106が、基板104の上側表面の上に形成される)。図5Cにおいて、エピタキシャル・シリコン層106が、プロセス322を「介して」基板104の上に形成される。なお、エピタキシャル成長プロセス322に関連する熱エネルギーは、p埋め込みされた層130のp型ドーパントの部分の上側への拡散を引き起こすことによって、p埋め込みされた層130の部分が、エピタキシャル・シリコン106内に拡張する。同様に、n埋め込みされた層120の終端(end)部分が、上側ドライバ領域112の外側で、上側に、エピタキシャル・シリコン106内に拡散し得る。そして、ダイオード領域のn埋め込みされた層120aもまた、上側に、エピタキシャル・シリコン106内に拡張する。しかし、214でのエピタキシャル・プロセス322中と、その後の双方において、p埋め込みされた層130は一般的に、上側ドライバ領域112において、n埋め込みされた層120の少なくとも一部の上向きの拡散を制限又は阻止し、n埋め込みされた層120と、後に形成される、DEMOSの拡張されたドレインの間に(例えば、図3Aにおけるドレイン156及びn井戸108)物理的障壁を提供する。
As 214 in FIG. 4, an epitaxial growth process is performed to grow the
216において、上側領域112において、n井戸がエピタキシャル・シリコン106に注入され、これは次に、218で、熱的に拡散され得る。216におけるn井戸形成の前か後かのいずれかに、深いn型拡散(例えば、シンカー(sinker))が、エピタキシャル・シリコン106に形成されて、n埋め込みされた層120への接続を提供する。図5D及び6Aにおいて、マスク324が、エピタキシャル層106の上に形成され、熱拡散アニール(不図示)と共に、n型注入326が実行され、領域111内で、n埋め込みされた層120へのn型シンカ107接続を形成する。図5E及び6Bで、上側ドライバ領域112になる予定の部分の全て又は一部を暴露するマスク332が形成され、注入334が実行されて、そこにn井戸108を形成する(例えば、図5Eにおけるn井戸108a−108c、及び、図6Bにおけるn井戸108)。素子102内に内部ダイオード148が形成されるべき場合には、図5Eに示されるように、マスク332がダイオード領域111の2つの部分を暴露し、それによって、注入218が、下に、ダイオード領域111内のn埋め込みされた層120aまで拡張する、カソードn井戸108a及び108cを形成し、また、上側ドライバ領域112にDEMOSn井戸108bをも形成し、その後に、218において、熱拡散アニーリングが採用され得る。
At 216, in the
220において、p井戸又はpベース領域118が、トランジスタn井戸108の部分内に注入される。このステップの後に、他の熱拡散アニール(不図示)が後続し得る。図5Fは、内部ダイオード148に対する場合を示す。なお、マスク342が形成されて、DEMOSn井戸108b内の、及び、n井戸108aと108cの間のダイオード領域112内の、エピタキシャル層106のp井戸領域になる予定の場所を暴露する。注入プロセス344が次に実行されて、アノードp井戸118aを形成することによって、エピタキシャル層106内に内部ダイオード148、及び、トランジスタp井戸118bを形成する。なお、n井戸108bは、p井戸118bとp埋め込みされた層130の間で、p井戸118bの下に拡張する。この構成において、n井戸180a及び108c、並びに、ダイオード領域n埋め込み層120aは、ダイオードp井戸118aを、エピタキシャル層106の残りの部分から、及び、p基板104から、隔離する役目を果たす。図6Cは、外部ダイオード148が用いられる場合を示す。なお、単一のp井戸118が、トランジスタn井戸108内に形成される(マスク342は、領域111を覆う)。本発明の範囲内で、如何なる、埋められた層120、130、及び、井戸108、118、を形成するために、注入プロセスも採用され得る。この場合、注入のいずれか、若しくは、すべてに引き続いて、又は、全く注入せずに、専用の拡散アニールがオプションで実行され得る。なお、全てのそのような修正的な注入が、本発明の範囲内に入るものとして考えられる。
At 220, a p-well or p-
図4の222において、シリコンの局所的酸化(LOCOS)、浅い溝の隔離技術(STI)、蒸着されるオキサイド等、のような、如何なる適切な技術を用いても、隔離構造134が形成される。図5Gに示されるように、模範的素子102において、それぞれ、ダイオードと上側領域111及び112の双方に対して、フィールド・オキサイド(FOX)構造134が形成される。図5Hと6Dに示されるように、素子上側表面の上に、例えば、熱酸化プロセッシングによって、薄いゲート・オキサイド140が形成される(例えば、方法202内の224において)。そして、226において、ゲート・ポリシリコン層142が、薄いゲート・オキサイド140の上に蒸着される。ゲート・オキサイド140及びポリシリコン142は、228で、パターン化されて、図5Hのp井戸118b(図6Dでのp井戸118)のチャンネル領域の上に拡張するゲート構造を形成する。
In 222 of FIG. 4, the
形成されたパターン化されたゲート構造を用いて(with)、LDD及び/又はMDD注入が実行され得、230において、パターン化されたゲート構造の横の側壁に沿って、側壁スペーサが形成される。232において、ソース及びドレイン領域154及び156が、n型ドーパントで注入される。そして、234で、バック・ゲート152がp型ドーパントで注入される。なお、n型ソース154及びドレイン156、並びに、p型バックゲート152を形成する際に、如何なる、適切なマスク及び注入プロセスも使用され得る。シリサイド、金属化(metalization)、及び、他のバックエンド(back-end)プロセッシングが、次に、236と238で、それぞれ実行されて、ゲート142、ソース154、ドレイン156、及び、DEMOSトランジスタT2のバックゲート152の上の、(内部ダイオード148(図5H)の場合には、p型アノード118a及びn型カソード118aの上の、)第1のプリ・メタル誘電(PMD)層174の中に、導電性の金属シリサイド材料172及び導電性のプラグ178(例えばタングステン等)を形成する。
With the patterned gate structure formed, LDD and / or MDD implants may be performed, and at 230, sidewall spacers are formed along the lateral sidewalls of the patterned gate structure. . At 232, source and drain
240において、更なる金属化層(不図示)が、次に形成されて、マルチ・レベルの相互接続ルーティング構造を生成する。その後に、方法202は、図4の240で終了する。内部ダイオードの場合において、n埋め込みされた層120が、n型シンカ107及び導電性コンタクト・プラグ178(シンカ107とアノード118aの上の)を通じて、アノードp井戸118aとカップルされ、導電性コンタクト・プラグ178は、次に、概略的に図5Hに示されるように、上に載せられる(overlying)金属化層で接続され得る。外部ダイオード148が使用される場合には、金属化ルーティングから、外部アノード接続が提供されて、ダイオード148を、n埋め込みされた層120に接続する。そして、図6Dに示されるように、D2から外部ドレイン接続が提供されて、ダイオード148のカソードと接続する。
At 240, an additional metallization layer (not shown) is then formed to create a multi-level interconnect routing structure. Thereafter, the
図6E及び6Fは、それぞれ、あり得る(possible)完成した、半導体素子102a及び102b(外部ダイオード148のアノード及びカソードに対する外部接続を提供する)を示す。図6Eは、本発明によって、n埋め込みされた層120(アノード)と、上側ドライバDEMOSトランジスタT2及びT3の拡張されたドレイン(カソード)のそれぞれの間でダイオード148aと148bをカップリングするための外部ダイオード接続を有する、図1のフルHブリッジ回路素子の、模範的な単一チップの実装102aを示す。図6Fは、外部ダイオード148の、n埋め込みされた層120とドレイン156の間のカップリングのための外部アノード接続を有する単一の上側ドライバ・トランジスタ(例えば、T2)を備える、他の模範的素子102bを示す。
FIGS. 6E and 6F show possible completed
本発明は、1つあるいはそれより多い実装との関係で、説明され、記述されてきたが、本発明の範囲から離れること無しに、説明された例に対して、代替、及び/又は、修正が為され得る。 Although the invention has been described and described in connection with one or more implementations, alternatives and / or modifications to the described examples may be made without departing from the scope of the invention. Can be made.
T1、T2、T3、T4 nチャンネル・ドレイン拡張されたMOS(DEMOS)素子
102 フルのHブリッジ・ドライバ半導体素子
T1, T2, T3, T4 n-channel drain extended MOS (DEMOS)
Claims (14)
前記半導体本体内で、前記ソースから横方向に間隔が空けられた、第1の導電型のドレイン、
前記半導体本体内で、前記ドレインと前記ソースの間に配置された、第1の導電型のドリフト領域、
前記半導体本体内で、前記ドリフト領域と前記ソースの間で延在する、第2の導電型のチャンネル領域であって、前記ドリフト領域が、当該チャンネル領域と前記ドレインの間で延在するものであり、
前記チャンネル領域の上に配置されるゲート、
前記ソース、チャンネル領域、及び、前記ドリフト領域の下に配置された、前記第1の導電型の第1の埋められた層であって、当該第1の埋められた層が、前記ドリフト領域から、及び、前記ドレインから分離されるものであり、及び、
前記第1の埋められた層とカップルされたアノード、及び、前記ドリフト領域と前記ドレインの少なくとも1つとカップルされたカソードを有するダイオード、
を備えるドレイン拡張されたMOSトランジスタ。 A source of a first conductivity type formed in a semiconductor body;
A drain of a first conductivity type laterally spaced from the source in the semiconductor body;
A drift region of a first conductivity type disposed between the drain and the source in the semiconductor body;
A channel region of a second conductivity type that extends between the drift region and the source in the semiconductor body, wherein the drift region extends between the channel region and the drain. Yes,
A gate disposed on the channel region;
A first buried layer of the first conductivity type disposed below the source, channel region, and drift region, the first buried layer extending from the drift region; And are separated from the drain, and
A diode having an anode coupled to the first buried layer and a cathode coupled to at least one of the drift region and the drain;
A drain extended MOS transistor comprising:
を更に備える、請求項1に記載のトランジスタ。 A second buried layer of a second conductivity type disposed under the source, the channel region, and the drift region, wherein the second buried layer is the first buried layer; Separating a buried layer from the drain and the drift region, and separating the diode from the second buried layer;
The transistor of claim 1, further comprising:
請求項2に記載のトランジスタ。 The semiconductor body includes a silicon substrate and an epitaxial silicon layer formed on the silicon substrate, and the source, the drain, the channel region, and the drift region are in the epitaxial silicon layer. Disposed and at least a portion of the second buried layer is disposed within the silicon substrate;
The transistor according to claim 2.
前記第2の埋められた層が、前記第1の井戸の下に配置される、
請求項2に記載のトランジスタ。 A first well of the first conductivity type extending into the semiconductor body under the source, the drain, and the channel;
The second buried layer is disposed under the first well;
The transistor according to claim 2.
を備える請求項6に記載のトランジスタ。 A second well of the second conductivity type disposed within the first well, the second well extending under the source and the gate, the first well A portion extends between the second well and the second buried layer;
A transistor according to claim 6.
シリコン基板を準備し、
第1の導電型の第1の埋められた層を、前記シリコン基板に注入し、
第2の導電型の第2の埋められた層を、前記シリコン基板に注入し、
前記第2の埋められた層を注入した後に、前記シリコン基板の上に、エピタキシャル・シリコン層を形成し、そして、
前記エピタキシャル・シリコン層内の、前記第2の埋められた層の上に、ドレイン拡張されたMOSトランジスタを形成し、当該ドレイン拡張されたMOSトランジスタが、前記第1の埋められた層から分離された、前記第1の導電型の拡張されたドレインを含むものであり、
を含む方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Prepare a silicon substrate,
Implanting a first buried layer of a first conductivity type into the silicon substrate;
Implanting a second buried layer of a second conductivity type into the silicon substrate;
After implanting the second buried layer, forming an epitaxial silicon layer on the silicon substrate; and
A drain extended MOS transistor is formed on the second buried layer in the epitaxial silicon layer, and the drain extended MOS transistor is separated from the first buried layer. And including an extended drain of the first conductivity type,
Including methods.
請求項11に記載の方法。 Forming an external connection to the first buried layer and the extended drain to couple an external diode between the first buried layer and the extended drain; In addition,
The method of claim 11.
前記アノードを、前記第1の埋められた層にカップリングし、そして、
前記カソードを、前記拡張されたドレインにカップリングする、
ステップを更に含む、請求項11に記載の方法。 Forming a diode in the epitaxial silicon layer, the diode comprising an anode and a cathode;
Coupling the anode to the first buried layer; and
Coupling the cathode to the extended drain;
The method of claim 11, further comprising a step.
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