JP6249571B2 - 適応電荷平衡mosfet技法 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、2012年12月31日に出願した米国特許出願第13/732,284号に関連し、その優先権を主張するものである。
[0002]大部分の電子回路の重要な回路要素はトランジスタである。バイポーラ接合トランジスタ及び電界効果トランジスタなど、数多くのトランジスタファミリがある。1つの重要なトランジスタファミリは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)である。小信号用途での使用のためのMOSFET、及び他の電力用途のために設計されたものがある。一般のパワーMOSFETは、縦型又はトレンチMOSFETである。図1を参照すると、従来技術による基本的なトレンチMOSFETが示される。図示されるトレンチMOSFET100のトポロジは、一般にストライプ状セルMOSFETと呼ばれる。ストライプ状トレンチMOSFET100は、ソースコンタクト(図示せず)、複数のソース領域110、複数のゲート領域115、複数のゲート絶縁体領域120、複数のボディ領域125、ドリフト領域130、ドレイン領域135、及びドレインコンタクト(図示せず)を備える。
[0003]ボディ領域125は、ドリフト領域130の上にドレイン領域135と反対側に配置される。ソース領域110、ゲート領域115、及びゲート絶縁体領域120は、ボディ領域125内に配置される。ゲート領域115及びゲート絶縁体領域120は、実質的に平行な細長い構造体として形成される。各ゲート絶縁体領域120は、対応するゲート領域115を取り囲み、ゲート領域115を、取り囲んでいる領域110、125、130から電気的に隔離する。ゲート領域115は結合されて、デバイス100の共通ゲートを形成する。ソース領域110は、ゲート絶縁体領域120の周囲に沿った、実質的に平行な細長い構造体として形成される。ソース領域110は、ソースコンタクトによって一緒に結合されて、デバイス100の共通ソースを形成する。ソースコンタクトはまた、ソース領域110をボディ領域125に結合する。
[0004]ソース領域110及びドレイン領域135は、リン又は砒素でドープされたシリコンなどの、高濃度nドープされた(N+)半導体である。ドリフト領域130は、リン又は砒素でドープされたシリコンなどの、低濃度nドープされた(N−)半導体である。ボディ領域125は、ボロンでドープされたシリコンなどの、pドープされた(P)半導体である。ゲート領域115は、リンでドープされたポリシリコンなどの、高濃度nドープされた(N+)半導体である。ゲート絶縁体領域120は、二酸化シリコンなどの誘電体とすることができる。
[0005]ソース領域110に対するゲート領域115の電位がデバイス100の閾値電圧より増加したときは、ゲート絶縁体領域120の周囲に沿ってボディ領域125内に、導通チャネルが誘起される。その結果ストライプ状トレンチMOSFET100は、ドレイン領域135とソース領域110の間に電流を導通するようになる。したがってデバイス100は、そのオン状態となる。
[0006]ゲート領域125の電位が、閾値電圧より低減されたときは、チャネルはもはや誘起されない。結果として、ドレイン領域135とソース領域110の間に印加された電圧電位は、それらの間に電流の流れを引き起こさないようになる。したがってデバイス100はそのオフ状態となり、ボディ領域125とドレイン領域135によって形成される接合は、ソースとドレインに跨がって供給された電圧を支える。
[0007]ストライプ状トレンチMOSFET100のチャネル幅は、複数のソース領域110の幅の関数となる。それによりストライプ状トレンチMOSFET100は、大きなチャネル幅対長さの比率をもたらす。したがってストライプ状トレンチMOSFETは、パルス幅変調(PWM)電圧レギュレータにおけるスイッチング要素などの、パワーMOSFET用途に有利に利用される。
[0008]従来技術では、デバイスの性能を改善するためになされたMOSFETの数多くの変形が存在する。例えばトレンチMOSFETは、スーパージャンクション、厚酸化物を有するソースシールド、厚いゲート−ドレイン間酸化物と組み合わせたドレインへの短縮導電路、及び同様なものなどを含むように、変更することができる。
[0009]スーパージャンクションMOSFETは、所与の半無限平面接合降伏電圧に対してシリコンの限界より低いオン状態抵抗値を達成することができる。交互のp−n領域の存在は、p−n領域幅に応じてドリフト領域ドーピングを増加することを可能にする。ドリフト領域ドーピングは、降伏電圧を維持するために必要な低い横方向電界を維持するように、p及びn領域幅を減少させることによって増加することができる。しかし横方向p−n接合領域は、固有の空乏領域の存在により、達成できる導電性ドリフト領域幅を制限する。これは、主としてチャネル抵抗からなる全オン状態抵抗の減少を実現するために必要なエピタキシャルドーピングの段階的増分が大きくなる低電圧パワーMOSFET(例えば30V以下)に対する、スーパージャンクションをベースとするMOSFETデバイスの有利さを低下させる。高電圧パワーMOSFET(例えば150V以上)に対しては、複数のエピタキシャル又はトレンチリフィル技法が交互のp−n領域を製作するために用いられ、より深いp−n接合領域に対して狭いn領域幅の達成を、挑戦を要し費用のかかるものにする。
[0010]比較的低い電圧(例えば150V以下)において、縦型p−n接合リサーフェス領域の使用に関連する問題を克服し、シリコン限界より低くオン状態抵抗を低減できるようにするために、取り囲んでいるnエピタキシャル領域が使用された、シールド構造体に接続されたゲート又はソースを用いて、追加のnドーピングの横方向空乏化が達成される。しかしこのようなシールド技法に基づくデバイスは、より高い降伏電圧(例えば150V以上)を達成するために、ゲート又はソースシールド構造体と、シリコンの間に、より厚い酸化物層(例えば0.5μm以上)を必要とする。高い降伏電圧を達成するために必要な、技術的な挑戦を要するトレンチ内のより厚い酸化物は、このようなシールド技法の利用におけるかなりの障害である。さらに、低いオン状態抵抗を示すシールド技法は、デバイス静電容量、したがってトランジスタをオン及びオフに切り換えるのに必要な電荷を必然的に増加させ、結果としてスイッチング損失を増加させる。同様な欠点は、ゲート−ドレイン間の厚酸化物の技法によっても経験される。結果としてシールド技法MOSFETは、比較的低いスイッチング周波数(例えば1MHz以下)に限定される。したがって、構造体の間により薄い酸化物層を用いたときでも、デバイス静電容量の増加が最小で、且つ降伏電圧が比較的高いままで、低いオン状態抵抗を達成する、スーパージャンクション、シールド構造体、及びゲート−ドレイン間厚酸化物トランジスタに対する改良となるデバイス構造を有することが望ましい。
[0011]本技術は以下の説明、及び適応電荷補償MOSFETデバイス及び製造の方法を対象とする本技術の実施形態を示すために用いられる添付の図面を参照することによって、最もよく理解することができる。
[0012]一実施形態では、適応電荷補償MOSFETデバイスは、ドレイン領域上に配置されたドリフト領域を含む。複数のボディ領域は、ドリフト領域上にドレイン領域と反対側に配置される。複数のソース領域は、複数のボディ領域上にドリフト領域と反対側に配置され、複数のゲート構造体に隣接する。複数のフィールドプレート構造体のそれぞれは、1組のボディ領域の間に配置され、ドリフト領域内に部分的に延びる。各フィールドプレート構造体は、複数のフィールドプレート絶縁体領域、複数のフィールドプレート領域、及びフィールドリング領域を含む。複数のフィールドプレートは、複数のフィールドプレート絶縁体の間に散在する。フィールドリング領域は、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクトによって第1のフィールドプレートが複数のボディ領域及び複数のソース領域に結合されるように、複数のフィールドプレート領域と、隣接するボディ領域の組の間に配置される。他のフィールドプレートのそれぞれは、フィールドプレート絶縁体の間のギャップを通してフィールドリングに結合される。複数のゲート構造体のそれぞれは、1組のフィールドプレート積層体の間に配置される。各ゲート構造体は、複数の実質的に平行な細長いゲート領域、及び複数のゲート絶縁体領域を含む。複数の実質的に平行な細長いゲート領域は、複数のソース領域及びボディ領域を通って、部分的にドリフト領域内に延びる。複数のゲート絶縁体領域は、複数のゲート領域及び複数のソース領域、複数のボディ領域及びドリフト領域のそれぞれの1つの間に配置される。
[0013]他の実施形態では、適応電荷補償MOSFETデバイスを製造する方法は、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層上に、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層を形成するステップを含む。複数のフィールドプレート積層体トレンチは、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に形成される。フィールドリングは、フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成することによって製作される。第1のフィールドプレート絶縁体は、フィールドプレート積層体トレンチ内に第1の誘電体層を形成することによって製作される。第1のフィールドプレートは、フィールドプレート積層体トレンチ内の、第1のフィールドプレート絶縁体上に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層を形成することによって製作され、第1のフィールドプレートの一部分はフィールドリングの第1の部分に接触する。第2のフィールドプレート絶縁体は、フィールドプレート積層体トレンチ内の第1のフィールドプレート上に、第2の誘電体層を形成することによって製作される。第2のフィールドプレートは、フィールドプレート積層体トレンチ内の第2のフィールドプレート絶縁体上に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体層を形成することによって製作され、第2のフィールドプレートの一部分はフィールドリングの第2の部分に接触する。次いで複数のゲートトレンチは、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に形成される。ゲート絶縁体は、ゲートトレンチ内に誘電体層を形成することによって製作される。ゲートは、ゲートトレンチ内のゲート絶縁体上に、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層を形成することによって製作される。ボディ領域は、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層と反対側に、且つゲート絶縁体とフィールドリングの間に、第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体領域を形成することによって製作される。第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層の残りの部分はドリフト領域を形成し、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層はドレイン領域を形成することが理解される。ソース領域は、ボディ領域内にドリフト領域と反対側に、ゲート絶縁体に隣接するが、フィールドリングからはボディ領域によって分離されて、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成することによって製作される。
[0014]本技術の実施形態は例として、限定ではなく添付の図面の図に示され、類似の参照番号は同様な要素を示す。
従来技術による基本的なトレンチMOSFETの断面斜視図である。 本技術の一実施形態による、適応電荷平衡MOSFETの断面斜視図である。 本技術の一実施形態による、図2Aのフィールドプレート構造体の拡大図である。 本技術の実施形態による、例示の適応電荷平衡MOSFETデバイスの、ハーフセル構造のシミュレーションプロット、及びドーピングプロファイルを示す図である。 100Vでの例示の適応電荷平衡MOSFETデバイスに対するシミュレーション電位輪郭プロットを示す図である。 降伏時の例示の適応電荷平衡MOSFETデバイスに対するシミュレーション電位輪郭プロットを示す図である。 本技術の実施形態による、例示の適応電荷平衡MOSFETデバイスのシミュレーションIV曲線を示す図である。 従来のシールドデバイスに対する電界輪郭のシミュレーションを示す図である。 フィールドプレートを有する適応電荷平衡MOSFET、及び従来のスーパージャンクションデバイスの降伏IVのシミュレーション比較を示す図である。 フィールドプレートを有する適応電荷平衡MOSFET、及び従来のスーパージャンクションデバイスの降伏IVのシミュレーション比較を示す図である。 本技術の一実施形態による、適応電荷平衡MOSFETを製作する方法のフロー図である。 本技術の一実施形態による、適応電荷平衡MOSFETを製作する方法のフロー図である。 本技術の一実施形態による、適応電荷平衡MOSFETを製作する方法のフロー図である。 本技術の一実施形態による、適応電荷平衡MOSFETを製作する方法のフロー図である。 本技術の一実施形態による、適応電荷平衡MOSFETを製作する方法のフロー図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の一実施形態による、製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階のブロック図である。 本技術の他の実施形態による、適応電荷平衡MOSFETの断面斜視図である。
[0015]次に、添付の図面にその例が示される本技術の実施形態を詳しく参照する。本技術についてこれらの実施形態に関連して述べられるが、それらは本発明をこれらの実施形態に限定するものではないことが理解されるであろう。これに対して本発明は、添付の「特許請求の範囲」によって定義される本発明の範囲に含まれ得る、代替形態、変更形態、及び等価なものを包含するものである。さらに以下の本技術の詳細な説明では、本技術の十分な理解をもたらすために、数多くの特定の詳細が記述される。しかし本技術は、これらの特定の詳細がなくても実施され得ることが理解される。他の場合には、本技術の態様が不必要に不明瞭にならないように、よく知られた方法、手順、構成要素、及び回路については詳しく述べられない。
[0016]本出願では、離接語の使用は、接続語を含むものである。定冠詞又は不定冠詞の使用は基数を表すものではない。特に、「the」対象物又は「a」対象物への言及はまた、このような対象物の可能な複数の1つを意味する。また本明細書で用いられる専門語及び用語は説明のためのものであり、限定するものと考えられるべきでないことが理解されるべきである。
[0017]図に示される構造体は、原寸に比例していないことが理解される。図は、本技術の実施形態を例示するためのものである。構造体は絶対的又は相対的共に、異なる寸法を有することができ、規則的又は不規則的な端部、境界、及び/又は同様な特性、特徴、性質、及び/又はパラメータを有し得ることが理解される。
[0018]次に図2Aを参照すると、本技術の一実施形態による適応電荷平衡金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)が示される。MOSFETは、複数のソース領域210、複数のゲート領域215、複数のゲート絶縁体領域220、複数のボディ領域225、ドリフト領域230、ドレイン領域235、複数のフィールドプレート積層体240〜280を含む。MOSFETはまた、ゲートコンタクト、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクト、ドレインコンタクト、封止層及び同様なものなどの、1つ又は複数の他の構造体を含み、これらは本技術の実施形態をより良く図示するためにこの図には示されない。
[0019]ソース領域210、ゲート領域215、ゲート絶縁体領域220、ボディ領域225、及びフィールドプレート積層体240〜280は、ドリフト領域230上にドレイン領域235と反対側に配置される。ゲート領域215及びゲート絶縁体領域220は、実質的に平行な細長い構造体として形成される。各ゲート絶縁体領域215は、対応するゲート領域220を取り囲み、ゲート領域220を、取り囲んでいるソース215、ボディ225、及びドリフト領域230から電気的に隔離する。ゲート領域220は相互接続され(図示せず)、複数のストライプ状セルを形成する。各ゲート領域215及び取り囲んでいるゲート絶縁体領域220の組み合わせは、本明細書の以下ではゲート構造体と呼ばれる。ゲート構造体215、220は、ボディ領域225を貫いて延び、部分的にドリフト領域230内に延びることができる。実質的に平行な細長い構造体として形成されるフィールドプレート積層体240〜280は、ゲート構造体215、220の間に配置される。フィールドプレート積層体240〜280は、ボディ領域225を貫いて配置され、ゲート構造体215、220より深く、部分的にドリフト領域230内に延びる。フィールドプレート積層体240〜280の各組の間の領域210〜225は、本明細書の以下では、積層体間メサ領域と呼ばれる。ソース領域220は、ゲート絶縁体領域220の周囲に沿って形成され、ボディ領域225によってフィールドプレート積層体240〜280から分離される。ボディ領域225はまた、ゲート絶縁体領域220の周囲に沿って、ドリフト領域230からソース領域210を分離する。ソース領域210をドリフト領域230から分離するボディ領域225の部分は、デバイスのソースからドレインへのチャネルを形成する。
[0020]各フィールドプレート積層体240〜280は、複数のフィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270によって互いに分離された、複数のフィールドプレート領域245、255、265、275を含む。フィールドプレート領域245、255、265、275及びフィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270の組は、1つ又は複数のフィールドリング280によって取り囲まれる。各フィールドプレート積層体では、フィールドプレート領域245、255、265、275は、いくつかの領域ではフィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270によってフィールドリング280から横方向に分離され、他の領域ではフィールドリング280に接続される。しかし各フィールドプレート領域245、255、265、275は、フィールドリング280と、又は複数のフィールドリングのそれぞれの1つとオーミック接触し、フィールドプレート領域245、255、265、275は1つ又は複数のフィールドリング280に接続される。フィールドプレート領域245、255、265、275及びフィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270の組が図示のように単一のフィールドリング280によって取り囲まれている場合は、フィールドリング280は、フィールドプレート245、255、265、275と、取り囲んでいるボディ領域225及びドリフト領域230との間に配置される。フィールドプレート領域245、255、265、275及びフィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270の組が、複数のフィールドリング280によって取り囲まれている場合は、各フィールドリング280は、対応するフィールドプレート245、255、265、275と、取り囲んでいるボディ領域240、250、260、270及びドリフト領域230との間に配置される。
[0021]次に、本技術の一実施形態による、図2Aのフィールドプレート構造体の拡大図である図2Bを参照する。やはり各フィールドプレート積層体240〜280は、複数のフィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270によって互いに分離された、複数のフィールドプレート領域245、255、265、275を含む。フィールドプレート領域245、255、265、275及びフィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270の組は、フィールドリング280によって取り囲まれる。各フィールドプレート積層体において、フィールドプレート領域245、255、265、275は、いくつかの領域ではフィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270によってフィールドリング280から横方向に分離され、他の領域ではフィールドリング280に接続される。上部フィールドプレート領域275は対応するフィールドプレート絶縁体領域270によって取り囲まれているように示されるが、代替として、いくつかの実装形態では対応するフィールドプレート絶縁体領域270は上面まで延びないので、上部フィールドプレート領域275はフィールドリング280に接続され得ることが理解される。例示的実施形態では、上部フィールドプレート及びフィールドプレート絶縁体領域は、ボディ領域225を貫いて、ゲート構造体215、220の深さを超えて、ドリフト領域230内に延びることができる。フィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270の厚さ(図に示されるように縦方向)は、ドリフト領域230を通して実質的に等しいステップで低くなる電界電位を達成するように選択することができる。フィールドプレート領域245、255、265、275、フィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270、それらの間のギャップ、及び/又は同様なものの1つ又は複数の他の寸法は、同様に1つ又は複数の特定の設計基準を達成するように変更され得る。やはり図2A及び図2Bに示される構造体は、原寸に比例していないことが理解される。
[0022]一実装形態では図2Aに示されるように、フィールドプレート領域245、255、265、275は、ボロンでドープされたポリシリコンなどの、pドープされた(P)半導体とすることができる。各積層体の1つ又は複数のフィールドリングは、ボロンでドープされたシリコンなどの、pドープされた(P)半導体とすることができる。フィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270は、二酸化シリコンなどの誘電体とすることができる。ソース領域210及びドレイン領域235は、リン又は砒素でドープされたシリコンなどの、高濃度nドープされた(+N)半導体とすることができる。ボディ領域225は、ボロンでドープされたシリコンなどの、pドープされた(P)半導体とすることができる。フィールドリング280及びフィールドプレート領域240、250、260、270は、ボディ領域225より高濃度にドープされる。ゲート領域220は、リン又は砒素でドープされたポリシリコンなどの、高濃度nドープされた(N+)半導体とすることができる。ゲート絶縁体領域220は、二酸化シリコンなどの誘電体とすることができる。ドリフト領域235は、リン又は砒素でドープされたシリコンなどの、低濃度nドープされた(N−)半導体とすることができる。
[0023]他の実装形態ではフィールドプレート領域は、リン又は砒素でドープされたポリシリコンなどの、nドープされた(N)半導体とすることができる。各積層体の1つ又は複数のフィールドリングは、リン又は砒素でドープされたシリコンなどの、nドープされた(N)半導体とすることができる。フィールドプレート絶縁体領域は、二酸化シリコンなどの誘電体とすることができる。ソース領域及びドレイン領域は、ボロンでドープされたシリコンなどの、高濃度pドープされた(+P)半導体とすることができる。ボディ領域は、リン又は砒素でドープされたシリコンなどの、nドープされた(N)半導体とすることができる。フィールドリング及びフィールドプレート領域は、ボディ領域より高濃度にドープされる。ゲート領域は、ボロンでドープされたポリシリコンなどの、高濃度pドープされた(P+)半導体とすることができる。ゲート絶縁体領域は、二酸化シリコンなどの誘電体とすることができる。ドリフト領域は、ボロンでドープされたシリコンなどの、低濃度pドープされた(P−)半導体とすることができる。
[0024]デバイスの降伏電圧は、積層体内のフィールドプレート240、250、260、270の数、及びフィールドプレート積層体の深さに依存する。降伏電圧はまた、フィールドプレート積層体の間のメサの幅Wmesa、並びにソース、ボディ、及びドリフト領域210、225、230のドーピングプロファイル、並びに半導体材料自体(例えばシリコン、ガリウム砒素)にも依存する。n型ドープされたドリフト領域230の場合は、薄い、より高濃度にドープされたp型フィールドリング領域280は、中濃度p型ドープされたボディ領域225に接続される。p型ドープされたフィールドリング領域280のドーピングレベルは、印加ドレイン電圧がボディ−ドリフト領域降伏電圧に比べて十分低いときに、自由電荷キャリアが空乏化されるように選ばれる。p型フィールドリング280は、ドレインからフィールドプレート積層体底部への低い電圧から開始して、ソース210からドリフト領域230までの深さに沿って、滑らかに段階的に変化する、好ましくは直線的に増加する電位を達成するように適合される。
[0025]フィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270によって、フィールドリング280及びボディ領域225から横方向に分離された、フィールドプレート領域245、255、265、275の厚さWFPは、MOSFETデバイスの所与の降伏電圧に対して、ボディ領域225において、実質的に小さな電界ピークを達成するように、フィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270の厚さTinsulatorを考慮して選択される。フィールドプレート絶縁体領域240、250、260、270の厚さTinsulatorはまた、比較的低いデバイスオン抵抗RDS−on、及びボディ領域225内の低い電界を維持しながら、デバイスの所与の降伏電圧を達成するように、フィールドプレート245、255、265、275の数を左右する。ボディ領域225とオーミック接触する、又はフィールドリング280を通してドリフト領域230とショットキー接触する、フィールドプレート領域245、255、265、275の厚さTfp−cは、フィールドプレート領域245、255、265、275が、コンタクトのエリアにおいてボディ領域225の電位レベルにフロートすることができるのに、十分なコンタクトエリアとなるように選択される。さらにソース領域210の電位は、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクト(図示せず)を通して、ボディ領域225、上部フィールドプレート275、フィールドリング280に結合されることが理解される。
[0026]オフ状態では、ドレイン電圧が、ゲート構造体215、220に最も近いボディ領域225のソースからドレインへのチャネルを空乏化するのに必要なピンチオフ電圧を超えて増加されるのに従って、電位は、チャネルのソース側からドレイン側に増加する空乏領域の長さにわたって低下する。チャネルに沿った電位降下プロファイルに応じて、フィールドプレート積層体内の隣接するフィールドプレート領域245、255、265、275は、ソース210及びドレイン領域235に対するそれらの位置に応じて異なる電位にフロートする。
[0027]次に図3を参照すると、本技術の実施形態による、例示の適応電荷平衡MOSFETデバイスのハーフセル構造及びドーピングプロファイルが示される。次に図4及び図5を参照すると、それぞれ100V及び降伏電圧における、例示の適応電荷平衡MOSFETデバイスに対する電位輪郭プロットが示される。ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクトに結合された第1のフィールドプレートは、ソース及びボディ領域の電位にある。後続のフィールドプレート領域は、ドレイン領域に最も近いフィールドプレート領域が最も高い電位にフロートするように、徐々により高い電位にフロートする。フィールドプレート領域がボディ領域における電位より小さな電位にフロートするのに従って、それらはボディ領域を空乏化し始める。ソース電位にある第1のフィールドプレートはボディ領域電荷を空乏化し、空乏領域が第2のフィールドプレートに達するのに従って、第2のフィールドプレートは、フィールドプレート積層体のない従来のMOSFETの空乏化されていないボディ領域の電位(例えばドレイン電位)より小さな電圧にフロートする。次いで第2のフィールドプレートのより小さな電位は、空乏領域が次のフィールドプレートに達する点まで、ボディ領域を空乏化するのを助け、これはフィールドプレート積層体のない従来のMOSFETのドレイン電位より小さな電圧にフロートする。この空乏化の拡大、及び連続的に増加する電位にフィールドプレートがフロートするプロセスは、ボディ領域全体が空乏化されるまで継続する。ボディ領域全体が空乏化された後は、電位のさらなる増加は、必ずしも、高い電界及び構造体の降伏に繋がるように空乏領域をさらに増加させることはない。
[0028]フィールドプレートがボディ領域の電位により近い電圧にフロートするのに従って、フィールドプレートとボディ領域を分離しているフィールドプレート絶縁体領域における電界は、薄い絶縁体の場合はより小さくなることが理解される。これと対照的に従来のシールド型のゲート又はソースデバイスでは、シールドプレートはゲート又はソース電位にあり、したがってずっと大きな電位差にあるので、フィールドプレート積層体と同じ領域内で小さな電界を達成するためには厚い絶縁体が必要になる。言い換えれば、従来のデバイスでのシールディングと、本実施形態でのフィールドプレートの間の大きな電位差により、従来のデバイスのゲート構造体の間のメサの深さを増加させることと共に、より高い降伏電圧を達成するためにはより厚い絶縁体が必要になる。しかし本技術の実施形態では、上述のようにフィールドプレートとメサ領域の間の電位差が小さいので、より薄い絶縁体領域、及びより深いメサ領域によって、より高い降伏電圧を達成することができる。またフィールドプレートとボディ領域の間のより小さな電位差により、従来のシールドデバイスと比べてフィールドプレート構造体を有するデバイスの場合は、デバイス電荷又は静電容量は小さいことが理解されるべきである。
[0029]次に図6を参照すると、本技術の実施形態による、例示の適応電荷平衡MOSFETデバイスのIV曲線が示される。図示のように、フィールドプレート積層体を用いて達成される降伏電圧は、所与の絶縁体厚さ、トレンチ深さ、及びボディ領域ドーピングプロファイルに対して比較的大きい。次に図7を参照すると、従来のシールドデバイスの場合の電界輪郭は、酸化物厚さが薄いことにより、降伏がトレンチ底部の最も近くで起きることを実証している。低い降伏電圧はまた、酸化物−シリコン境界面において形成されるホール反転層の結果であることが理解される。反転電圧は、酸化物厚さ、及びゲート構造体の間のメサ内のドーピングプロファイルの関数である。本技術の実施形態におけるソースからドレインへのチャネルに沿って連続的により高い電位にフロートする複数のフィールドプレートと共に、薄いpドープされたボディ領域は、反転層形成を回避する助けとなり、結果として、より高い降伏電圧を生じる。
[0030]しかしフィールドプレート領域の隣のメサにおける、n型ドリフト領域の反転を回避するために注意が払われるべきである。フィールドプレートの隣のメサエリアのドリフト領域における反転層の形成の場合は、デバイスの降伏電圧は、連続した薄いp型フィールドリングを有するデバイスより低くなる。さらに、連続した薄いp型フィールドリングにおける電荷は、フィールドプレート構造体の全体としての降伏電圧強化へのスーパージャンクションダイオードの寄与を調整するように変化させることができ、したがって本技術の実施形態によるデバイス内の電界を微調整する方法をもたらす。
[0031]フィールドプレート領域は、p型フィールドリング及びボディ領域とオーミック接触するべきである。フィールドプレートがメサ内のドリフト領域に結合される場合は、フィールドプレートは、メサ内に高いドーピングプロファイルがある場合でも、高い降伏電圧を有するようにデバイスを調整できるようにするために、ショットキー接触するべきである。
[0032]次に図7を参照すると、図6に示される適応電荷平衡MOSFETデバイスと同様なトレンチ深さ及び酸化物厚さを有するデバイスに対する、従来のスーパージャンクションデバイスの電界輪郭が示される。次に図8A及び図8Bを参照すると、フィールドプレートを有する適応電荷平衡MOSFETの降伏IVが、従来のスーパージャンクションデバイスと定性的に比較される。
[0033]次に図9A〜図9Eを参照すると、本技術の一実施形態による、適応電荷平衡MOSFETを製作する方法が示される。製作の方法は図10A〜図10Mを参照してさらに説明され、それらの図は製作時の電荷平衡MOSFETの様々な段階を示す。やはり図10A〜図10Mに示される構造体は、原寸に比例していないことが理解される。
[0034]プロセスは、洗浄、堆積、ドーピング、エッチング、及び/又は同様なものなどの、半導体ウェハに対する様々な初期プロセスにより、302で開始する。ウェハは、第1の濃度において第1のタイプのドーパントでドープされた第1の基板半導体層402とすることができる。一実装形態では第1の基板半導体層は、リンで高濃度ドープされた(N+)シリコンとすることができる。
[0035]304で、第1の基板半導体層402上に、第2の濃度において第1のタイプのドーパントでドープされた第2の基板半導体層404が形成される。一実装形態では第2の基板半導体層は、第1の基板半導体層上にエピタキシャル気相成長することができる。エピタキシャル気相成長されたシリコンは、リン又は砒素などの所望の不純物を反応チャンバ内に導入することによってドープすることができる。一実装形態では、エピタキシャル気相成長された第2の基板半導体層は、リンで低濃度ドープされた(N−)シリコンとすることができる。
[0036]306で、ドープされた第2の基板半導体層404上に、ハードマスク層406が堆積される。一実装形態ではハードマスク層406は、窒化シリコン又は同様なものとすることができる。308で、ハードマスク層406上にフィールドプレートトレンチマスク408が形成される。フィールドプレートトレンチマスク408は、フォトレジストを堆積し、レジストを任意のよく知られたリソグラフィプロセスによってパターニングすることによって形成することができる。一実装形態では、フィールドプレートマスク408は、複数の長手方向に平行な開口(例えばストライプ状)を有する。
[0037]310で、ハードマスク406の部分、及びフィールドプレートトレンチマスク408によって露出された第2の基板半導体層404の一部分がエッチングされる。ハードマスク408及び第2の基板半導体層404は、1つ又は複数のよく知られた等方性エッチング方法によってエッチングすることができる。複数のフィールドプレート積層体トレンチ410は、トレンチ410の間に配置されたフィールドプレート間メサを有して形成される。一実装形態では、フィールドプレート積層体トレンチ410は、およそDの深さ、およそWの幅を有し、およそSだけ互いに相隔てられる。312で、フィールドプレート積層体トレンチマスク408は、適切なレジスト剥離液又はレジストアッシングプロセスを利用して除去される。
[0038]次に図10Bを参照すると、314で、複数のフィールドプレートトレンチ410に沿って、第2の基板半導体層404内に、フィールドリング414が形成される。フィールドリング414は、第3の濃度において第2のタイプのドーパントでドープされる。一実装形態では、複数のフィールドプレート積層体トレンチ410の側壁及び床部に沿ってフィールドプレートリング414を形成するように、よく知られたイオン注入プロセスを利用してある角度で第2のタイプのドーパントが注入される。ハードマスク406は、フィールドプレート積層体トレンチ410の間のメサの残りにおける注入を防止する。一実装形態では、およそWringの幅を有するフィールドリング414を形成するように、フィールドプレート積層体トレンチ410の側壁及び床部に沿ってボロンがイオン注入される。
[0039]次に図9B及び図10Cを参照すると、316で、複数のフィールドプレート積層体トレンチ410内に、第1のフィールドプレート誘電体層416が形成される。誘電体は、複数のフィールドプレート積層体トレンチ410の側壁及び床部に沿って、第2の基板半導体層404を酸化することによって形成することができる。一実装形態では誘電体層418は、厚さTinsulatorを有する酸化シリコンとすることができる。318で、複数のフィールドプレート積層体トレンチ410内の第1のフィールドプレート誘電体層416上に、第1のフィールドプレート半導体層418が形成される。第1のフィールドプレート半導体層418は、第4の濃度において第2のタイプのドーパントでドープされる。一実装形態では、第1のフィールドプレート半導体層418は、ボロンでドープされたポリシリコンを共形的に堆積することによって形成することができる。
[0040]次に図10Dを参照すると、320で、第1のフィールドプレート半導体層418は、複数のフィールドプレート積層体トレンチ410内にエッチバックされて、フィールドプレートの第1の部分420を形成する。フィールドプレートの第1の部分420は、厚さTfp−ncを有する。第1のフィールドプレート半導体層418は、任意のよく知られた選択的エッチングプロセスによってエッチバックすることができる。
[0041]次に図10Eを参照すると、322で、第1のフィールドプレート誘電体層416は、複数のフィールドプレート積層体トレンチ410内にエッチバックされて、第1のフィールドプレート絶縁体422を形成する。第1のフィールドプレート誘電体層416は、任意のよく知られた選択的エッチングプロセスによってエッチバックすることができる。
[0042]次に図10Fを参照すると、324で、複数のフィールドプレート積層体トレンチ内のフィールドプレートの第1の部分420、及び第1のフィールドプレート絶縁体422上に、第2のフィールドプレート半導体層424が形成される。一実装形態では、第2のフィールドプレート半導体424は、pドープされたポリシリコンを共形的に堆積することによって形成することができる。
[0043]次に図10Gを参照すると、326で、第2のフィールドプレート半導体層424は、複数のフィールドプレートトレンチ410内にエッチバックされて、第1のフィールドプレート426の第2の部分を形成する。結果としてのフィールドプレートは厚さTfpを有する。第2のフィールドプレート半導体層424は、任意のよく知られた選択的エッチングプロセスによってエッチバックすることができる。316〜326のプロセスは、複数のフィールドプレート絶縁体422によって互いに分離された、複数のフィールドプレート426を形成するように繰り返される。
[0044]次に図9C及び図10Hを参照すると、328で、複数のフィールドプレートトレンチ内に、最終フィールドプレート誘電体層428が形成される。最終フィールドプレート誘電体層は、複数のフィールドプレート積層体トレンチ410の側壁の残りの部分に沿って、第2の基板半導体層404を酸化することによって形成することができる。一実装形態では最終誘電体層は、厚さTinsulatorを有する酸化シリコンとすることができる。330で、複数のフィールドプレート積層体トレンチ410内の最終フィールドプレート誘電体層428上に、第4の濃度において第2のタイプのドーパントでドープされた最終フィールドプレート430が形成される。最終フィールドプレート430は、半導体を共形的に堆積し、それを最終フィールドプレート430を形成するように複数のフィールドプレート積層体トレンチ410の上部までエッチバックすることによって形成することができる。各フィールドプレート積層体トレンチ410内のフィールドプレート428、430の組、及び挿入されたフィールドプレート絶縁体422、428は、フィールドリング414と共に、本明細書ではフィールドプレート積層体と呼ばれる。
[0045]次に図10Iを参照すると、332で、ハードマスク406上にゲートトレンチマスク432が形成される。ゲートトレンチマスク432は、フォトレジストを堆積し、レジストを任意のよく知られたリソグラフィプロセスによってパターニングすることによって形成することができる。一実装形態では、ゲートトレンチマスク432は、幅Wgateを有する複数の長手方向に平行な開口(例えばストライプ状)を含み、複数のフィールドプレート積層体の間に間隔を置いて、且つそれらに実質的に平行に配置される。334で、ハードマスク406、及びゲートトレンチマスク432によって露出された第2の基板半導体層404の一部分は、複数のゲートトレンチ434を形成するようにエッチングされる。ハードマスク406及び第2の基板半導体層404は、1つ又は複数のよく知られた等方性エッチング方法によってエッチングすることができる。一実装形態ではゲートトレンチは、深さDgate、及び幅Wgateを有する。336で、ゲートトレンチマスク432は、適切なレジスト剥離液又はレジストアッシングプロセスを利用して除去される。338で、ハードマスク405は、任意のよく知られた選択的エッチングプロセスを利用して除去される。
[0046]次に図9D及び図10Jを参照すると、340で、複数のゲートトレンチ434内に、ゲート絶縁体の第1の部分440が形成される。ゲート絶縁体の第1の部分440は、複数のゲートトレンチ434の側壁及び床部に沿って、第2の基板半導体層404を酸化することによって形成することができる。一実装形態では誘電体層は、厚さTgateを有する酸化シリコンとすることができる。342で、複数のゲートトレンチ434内にゲート層442が形成される。ゲート層442は、第5の濃度において第1のタイプのドーパントでドープされた半導体層を共形的に堆積し、次いでゲートトレンチ434の上部までエッチバックすることによって形成することができる。一実装形態ではゲート層442は、リン又は砒素でドープされたポリシリコンとすることができる。344で、複数のゲート構造体とフィールドプレート積層体の間の第2の基板半導体層404内に、且つ第1の基板半導体層402と反対側に、複数のボディ領域444が形成される。ボディ領域は、第6の濃度において第2のタイプのドーパントを、第2の基板半導体層404内に所定の深さまで注入することによって形成することができる。第1の基板半導体層440はデバイスのドレインを形成し、ボディ領域444とドレイン領域402の間の第2の基板半導体層の残りの部分は、デバイスのドリフト領域445を形成する。一実装形態では、ボディ領域は、ボロンで中濃度ドープされた(P)シリコンとすることができる。
[0047]次に図10Kを参照すると、346で、ゲート絶縁体上にソース領域マスク446が形成される。ソース領域マスク446は、フォトレジストを堆積し、レジストを任意のよく知られたリソグラフィプロセスによってパターニングすることによって形成することができる。一実装形態ではソース領域マスク446は、Wの幅を有し、ゲートトレンチ434の両側を超えて延びる複数の長手方向に平行な開口(例えばストライプ状)を含む。348で、複数のゲート構造体の両側に隣接してボディ領域444内に、ソース領域448が形成される。ソース領域448は、ボディ領域444内に所定の深さまで、第1のタイプのドーパントを注入することによって形成することができる。一実装形態ではソース領域448は、リン又は砒素で高濃度ドープされた(N+)シリコンとすることができる。350で、ソース領域マスクは、適切なレジスト剥離液又はレジストアッシングプロセスを利用して除去される。
[0048]次に図9E及び図10Lを参照すると、352で、ウェハ上に第2のゲート層452が形成される。誘電体層は、ウェハの表面を酸化することによって形成することができる。354で、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクトマスク454が形成される。ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクトマスク454は、フォトレジストを堆積し、レジストを任意のよく知られたリソグラフィプロセスによってパターニングすることによって形成することができる。356で、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクトマスク454によって露出された誘電体層は、エッチングされて、誘電体内にソース/ボディ/フィールドプレートコンタクト456を形成し、ゲート半導体層の上にゲート絶縁体の第2の部分457を形成する。358で、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクトマスク454は、適切なレジスト剥離液又はレジストアッシングプロセスを利用して除去される。
[0049]次に図10Mを参照すると、360で、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクト層460が形成される。一実装形態では、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクト層460は、スパッタリングなどの任意のよく知られた方法によって金属層を堆積することによって形成することができる。362で、ウェハの反対側にドレインコンタクト層462が形成される。やはりドレインコンタクト層462は、スパッタリングなどの任意のよく知られた方法によって金属層を堆積することによって形成することができる。364で、様々な他のプロセスを用いて製作は継続する。様々なプロセスは典型的には、エッチング、堆積、ドーピング、洗浄、アニーリング、不活性化、劈開、及び/又は同様なものを含む。
[0050]図11を参照すると、本技術の他の実施形態による適応電荷平衡MOSFETが示される。やはり図11に示される構造体は、原寸に比例していないことが理解される。電荷平衡MOSFETのフィールドプレート積層体構造はそれぞれ、複数のフィールドリング280、285、290を含む。各フィールドリング280、285、290は、対応するフィールドプレート245、255、265、275と、及び取り囲んでいるボディ領域240、250、260、270及びドリフト領域230との間に配置される。フィールドリング280、285、290は、フィールドプレート245、255、265、275から、隣接するボディ領域225又はドリフト領域230内への外方拡散によって形成することができる。
[0051]本技術の特定の実施形態の上記の記述は、実例及び説明のために述べられたものである。それらは網羅的なものではなく、又は本発明を開示された正確な形に限定するものでもなく、上記の教示に照らして多くの変更形態及び変形形態が可能であることが明らかである。実施形態は本技術の原理及びその実際の用途を最もよく説明するように、それによって他の当業者が本技術、及び企図される特定の用途に適するように様々な変更を有する様々な実施形態を、最もよく利用できるように選ばれ述べられた。本発明の範囲は、本明細書に添付の「特許請求の範囲」及びそれらと等価なものによって定義されるものである。
[0052]本明細書で述べられるすべての要素、部分、及びステップが含められることが好ましい。当業者には明らかとなるように、これらの要素、部分、及びステップのいずれも他の要素、部分、及びステップによって置き換えられる、又は全く除かれ得ることが理解されるべきである。
[0053]概して本文書は以下を開示する。適応電荷平衡MOSFETデバイスは、フィールドプレート積層体、ゲート構造体、ソース領域、ドリフト領域、及びボディ領域を含む。ゲート構造体は、ゲート絶縁体領域によって取り囲まれたゲート領域を含む。フィールドプレート積層体は、複数のフィールドプレート絶縁体領域、複数のフィールドプレート領域、及びフィールドリング領域を含む。複数のフィールドプレートは、それぞれのフィールドプレート絶縁体によって互いに分離されている。ボディ領域は、ゲート構造体、ソース領域、ドリフト領域、及びフィールドリング領域の間に配置されている。2つ以上のフィールドプレートのそれぞれは、フィールドリングに結合されている。
概念
本文書はまた、少なくとも以下の概念を開示する。
概念1。
複数のフィールドプレート絶縁体領域、
複数のフィールドプレートが複数のフィールドプレート絶縁体の間に散在する、複数のフィールドプレート領域、及び
2つ以上のフィールドプレートのそれぞれがフィールドリングに結合されたフィールドリング領域
を含むフィールドプレート積層体と、
ゲート絶縁体領域によって取り囲まれたゲート領域を含むゲート構造体と、
ソース領域と、
ドリフト領域と、
ゲート構造体、ソース領域、ドリフト領域、及びフィールドリング領域の間に配置されたボディ領域と
を備える、装置。
概念2。フィールドリング領域は複数の部分を備え、フィールドリング領域の2つ以上の部分はそれぞれ、対応するフィールドプレート領域をボディ領域の隣接する部分に結合している、概念1による装置。
概念3。
ドリフト領域は、リン又は砒素で中濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備え、
複数のボディ領域は、ボロンで中濃度ドープされたシリコンを備え、
複数のソース領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたシリコンを備え、
複数のゲート領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
複数のフィールドプレート領域は、ボロンで高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
複数のフィールドリング領域は、ボロンで高濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備える、
概念1又は2による装置。
概念4。
ドリフト領域は、ボロンで中濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備え、
複数のボディ領域は、リン又は砒素で中濃度ドープされたシリコンを備え、
複数のソース領域は、ボロンで高濃度ドープされたシリコンを備え、
複数のゲート領域は、ボロンで高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
複数のフィールドプレート領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
複数のフィールドリング領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備える、
概念1又は2による装置。
概念5。フィールドプレート積層体の深さは、ゲート構造体の深さより大きい、前記概念のいずれか1つによる装置。
概念6。フィールドプレート絶縁体領域の厚さ、及びフィールドプレート領域とフィールドリング領域の間のコンタクトエリアは、ドレイン電圧がピンチオフ電圧より大きいときに、各フィールドプレート領域が異なる電位にフロートするように選択される、前記概念のいずれか1つによる装置。
概念7。複数のフィールドプレート領域は、ドリフト領域とショットキー接触し、装置の降伏電圧をオーミック接触に比べて増加させる、前記概念のいずれか1つによる装置。
概念8。
第1のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体層を、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層上に形成するステップと、
第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、複数のフィールドプレート積層体トレンチを形成するステップと、
フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第1のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体層内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成するステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内に、第1の誘電体層を形成するステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内の第1の誘電体層上に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層を形成するステップであって、第1の半導体層の一部分は、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域の第1の部分と接触する、ステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層上に、第2の誘電体層を形成するステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内の第2の誘電体層上に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体層を形成するステップであって、第2の半導体層の一部分は、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域の第2の部分に接触する、ステップと、
第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、複数のゲートトレンチを形成するステップと、
ゲートトレンチ内に誘電体層を形成するステップと、
ゲートトレンチ内の誘電体層上に、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層を形成するステップと、
第1のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体層内に、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層と反対側に、且つゲートトレンチ内の誘電体層と、フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域の間に、第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体領域を形成するステップと、
第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体領域内に、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層と反対側に、ゲートトレンチ内の誘電体層に隣接するが、フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域からは第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体領域によって分離された、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成するステップと
を含む、方法。
概念9。
フィールドプレート積層体トレンチ内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体層上に、第3の誘電体層を形成するステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内の第3の誘電体層上に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第3の半導体層を形成するステップであって、第3の半導体層の一部分は、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域の第3の部分に接触する、ステップと
をさらに含む、概念8の方法。
概念10。
フィールドプレート積層体トレンチ内の、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第3の半導体層上に、第4の誘電体層を形成するステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内の、第4の誘電体層上に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第4の半導体層を形成するステップと
をさらに含む、概念9の方法。
概念11。フィールドプレート積層体トレンチ内に、第1の誘電体層及び第1の半導体層を形成するステップが、
フィールドプレート積層体トレンチ内に、第1の誘電体層を成長させるサブステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層の一部分を堆積するサブステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内の第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層の部分を、第1の所定の厚さまでエッチバックするサブステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内の第1の誘電体層を、フィールドプレート積層体トレンチ内の第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層の部分の第1の所定の厚さまで、エッチバックするサブステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層の他の部分を堆積するサブステップと、
フィールドプレート積層体トレンチ内の、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層の別の部分を、第2の所定の厚さまでエッチバックするサブステップであって、第2の所定の厚さの第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層の他の部分は、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域の第1の部分に接触する、サブステップと
を含む、概念8の方法。
概念12。フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成するステップが、フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、第2のタイプのドーパントを傾斜注入するサブステップを含む、概念8の方法。
概念13。フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成するステップが、
フィールドプレート積層体トレンチにおいて、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層の部分に隣接するフィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体領域を形成するサブステップと、
フィールドプレート積層体トレンチにおいて、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体層の部分に隣接するフィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体領域内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体領域を形成するサブステップと
をさらに含む、概念8の方法。
概念14。フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた半導体層内に、第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体領域を形成するサブステップ、及びフィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体領域内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体領域を形成するサブステップが、フィールドプレート積層体トレンチ内の第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層、及びフィールドプレート積層体トレンチ内の第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体層から、第2のタイプのドーパントを外方拡散させることを含む、概念13の方法。
概念15。
ドレイン領域と、
ドレイン領域上に配置されたドリフト領域と、
ドリフト領域上にドレイン領域と反対側に配置された複数のボディ領域と、
複数のボディ領域上に、ドリフト領域と反対側に配置された複数のソース領域であって、複数のソース領域、複数のボディ領域、及びドリフト領域は、複数のゲート構造体に隣接する、複数のソース領域と、
複数のゲート構造体であって、各ゲート構造体が、
複数のソース領域及び複数のボディ領域を貫いて延び、ドリフト領域内に部分的に延びる、複数の実質的に平行な細長いゲート領域、及び
複数のゲート領域と複数のソース領域、複数のボディ領域とドリフト領域のそれぞれの1つの間にそれぞれが配置された複数のゲート絶縁体領域、
を含む、複数のゲート構造体と、
複数のフィールドプレート構造体であって、各フィールドプレート構造体は、ボディ領域を貫いて、ドリフト領域に延びて配置され、各ゲート構造体は、1組のフィールドプレート構造体の間に配置され、各フィールドプレート構造体は、
複数のフィールドプレート絶縁体領域、
複数のフィールドプレート絶縁体領域の間に散在する、複数のフィールドプレート領域、及び
複数のフィールドプレート領域と隣接するドリフト領域との間に配置されたフィールドリング領域であって、1組のフィールドプレートがフィールドリング領域に結合された、フィールドリング領域
を含む、複数のフィールドプレート構造体と
を備える装置。
概念16。
ドレイン領域は、高濃度nドープされた半導体を備え、
ドリフト領域は、中濃度nドープされた半導体を備え、
複数のボディ領域は、中濃度pドープされた半導体を備え、
複数のソース領域は、高濃度nドープされた半導体を備え、
複数のフィールドプレート領域は、高濃度pドープされた半導体を備え、
複数のフィールドリング領域は、高濃度pドープされた半導体を備える、
概念15による装置。
概念17。
ドレイン領域は、高濃度pドープされた半導体を備え、
ドリフト領域は、中濃度pドープされた半導体を備え、
複数のボディ領域は、中濃度nドープされた半導体を備え、
複数のソース領域は、高濃度pドープされた半導体を備え、
複数のフィールドプレート領域は、高濃度nドープされた半導体を備え、
複数のフィールドリング領域は、高濃度nドープされた半導体を備える、
概念15による装置。
概念18。複数のフィールドリング領域のそれぞれは、それぞれ複数の部分を備え、フィールドリング領域の2つ以上の部分は、対応するフィールドプレート領域に結合される、概念15〜17のいずれか1つによる装置。
概念19。ソース領域、ボディ領域、及び複数のフィールドプレート領域の1つに配置された、ソース/ボディ/フィールドプレートコンタクトをさらに備える、概念15〜18のいずれか1つによる装置。
概念20。複数のフィールドプレート領域は、ドリフト領域とショットキー接触し、装置の降伏電圧をオーミック接触に比べて増加させる、概念16による装置。
概念21。
複数のフィールドプレート絶縁体領域、
複数のフィールドプレートが、複数のフィールドプレート絶縁体の間に散在する、複数のフィールドプレート領域、及び
2つ以上のフィールドプレートのそれぞれがフィールドリングに結合されたフィールドリング領域
を含むフィールドプレート積層体と、
ゲート絶縁体領域によって取り囲まれたゲート領域を含むゲート構造体と、
ソース領域と、
ドリフト領域と、
ゲート構造体、ソース領域、ドリフト領域、及びフィールドリング領域の間に配置されたボディ領域と
を備える金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ。
概念22。フィールドリング領域は複数の部分を備え、フィールドリング領域の2つ以上の部分はそれぞれ、対応するフィールドプレート領域を、ボディ領域の隣接する部分に結合している、概念21による金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ。
概念23。
ドリフト領域は、リン又は砒素で中濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備え、
複数のボディ領域は、ボロンで中濃度ドープされたシリコンを備え、
複数のソース領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたシリコンを備え、
複数のゲート領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
複数のフィールドプレート領域は、ボロンで高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
複数のフィールドリング領域は、ボロンで高濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備える、
概念21又は22による金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ。
概念24。
ドリフト領域は、ボロンで中濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備え、
複数のボディ領域は、リン又は砒素で中濃度ドープされたシリコンを備え、
複数のソース領域は、ボロンで高濃度ドープされたシリコンを備え、
複数のゲート領域は、ボロンで高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
複数のフィールドプレート領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
複数のフィールドリング領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備える、
概念21又は22による金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ。
概念25。フィールドプレート積層体の深さは、ゲート構造体の深さより大きい、概念21〜24のいずれか1つによる金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ。
概念26。フィールドプレート絶縁体領域の厚さ、及びフィールドプレート領域とフィールドリング領域の間のコンタクトエリアの厚さは、ドレイン電圧がピンチオフ電圧より大きいときに、各フィールドプレート領域が異なる電位にフロートするように選択される、概念21〜25のいずれか1つによる金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ。

Claims (13)

  1. 複数のフィールドプレート絶縁体領域、
    前記複数のフィールドプレート絶縁体領域の間に散在する、複数のフィールドプレート領域、及び
    複数のフィールドプレート領域が結合されたフィールドリング領域
    を含むフィールドプレート積層体と、
    ゲート絶縁体領域によって取り囲まれたゲート領域を含むゲート構造体と、
    ソース領域と、
    ドリフト領域と、
    前記ゲート構造体、前記ソース領域、前記ドリフト領域、及び前記フィールドリング領域の間に配置されたボディ領域と
    を備え、
    前記複数のフィールドプレート絶縁体領域の少なくとも一つの厚さ、及び前記複数のフィールドプレート領域の少なくとも一つと前記フィールドリング領域の間のコンタクトエリアの厚さは、ドレイン電圧がピンチオフ電圧より大きいときに、各フィールドプレート領域が異なる電位にフロートするように選択されている、装置。
  2. 記フィールドリング領域を介して、前記複数のフィールドプレート領域のそれぞれと、前記ボディ領域が結合している、請求項1に記載の装置。
  3. 前記ドリフト領域は、リン又は砒素で中濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備え、
    前記複数のボディ領域は、ボロンで中濃度ドープされたシリコンを備え、
    前記複数のソース領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたシリコンを備え、
    前記複数のゲート領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
    前記複数のフィールドプレート領域は、ボロンで高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
    前記複数のフィールドリング領域は、ボロンで高濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備える、
    請求項1に記載の装置。
  4. 前記ドリフト領域は、ボロンで中濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備え、
    前記複数のボディ領域は、リン又は砒素で中濃度ドープされたシリコンを備え、
    前記複数のソース領域は、ボロンで高濃度ドープされたシリコンを備え、
    前記複数のゲート領域は、ボロンで高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
    前記複数のフィールドプレート領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたポリシリコンを備え、
    前記複数のフィールドリング領域は、リン又は砒素で高濃度ドープされたエピタキシャルシリコンを備える、
    請求項1に記載の装置。
  5. 前記フィールドプレート積層体の深さは、前記ゲート構造体の深さより大きい、請求項1に記載の装置。
  6. 第1のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体層を、前記第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層上に形成するステップと、
    前記第1のタイプのドーパントで中濃度ドープされた前記半導体層内に、複数のフィールドプレート積層体トレンチを形成するステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、前記第1のタイプのドーパントで中濃度ドープされた前記半導体層内に、第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成するステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内に、第1の誘電体層を形成するステップであって、前記第1の誘電体層は、底部と2つの側部とを有する、ステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内の前記第1の誘電体層上に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体層を形成するステップであって、前記第1の半導体層の第1の部分は、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記半導体領域の第1の部分と接触し、前記第1の半導体層の第2の部分は、前記第1の誘電体層の前記底部及び前記2つの側部内に配置されている、ステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層上に、第2の誘電体層を形成するステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内の前記第2の誘電体層上に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体層を形成するステップであって、前記第2の半導体層の一部分は、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記半導体領域の第2の部分に接触する、ステップと、
    前記第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた前記半導体層内に、複数のゲートトレンチを形成するステップと、
    前記ゲートトレンチ内に誘電体層を形成するステップと、
    前記ゲートトレンチ内の前記誘電体層上に、前記第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体層を形成するステップと、
    前記第1のタイプのドーパントで中濃度ドープされた前記半導体層内に、前記第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記半導体層と反対側に、且つ前記ゲートトレンチ内の前記誘電体層と、前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記半導体領域の間に、前記第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた半導体領域を形成するステップと、
    前記第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた前記半導体領域内に、前記第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた前記半導体層と反対側に、前記ゲートトレンチ内の前記誘電体層に隣接するが、前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記半導体領域からは前記第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた前記半導体領域によって分離された、前記第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成するステップと
    を含み、
    ソースとドレイン間のチャネルにおける電位降下プロファイルに応じて、前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層は、ソース領域及びドレイン領域に対するそれらの位置に応じて異なる電位にフロートされている、方法。
  7. 前記フィールドプレート積層体トレンチ内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第2の半導体層上に、第3の誘電体層を形成するステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内の前記第3の誘電体層上に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第3の半導体層を形成するステップであって、前記第3の半導体層の一部分は、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記半導体領域の第3の部分に接触する、ステップと
    をさらに含み、
    ソースとドレイン間のチャネルにおける電位降下プロファイルに応じて、前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層は、ソース領域及びドレイン領域に対するそれらの位置に応じて異なる電位にフロートされている、請求項に記載の方法。
  8. 前記フィールドプレート積層体トレンチ内の、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第3の半導体層上に、第4の誘電体層を形成するステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内の、前記第4の誘電体層上に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第4の半導体層を形成するステップと
    をさらに含む、請求項に記載の方法。
  9. 前記フィールドプレート積層体トレンチ内に、第1の誘電体層及び第1の半導体層を形成する前記ステップが、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内に、第1の誘電体層を成長させるサブステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層の一部分を堆積するサブステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内の、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層の前記部分を、第1の所定の厚さまでエッチバックするサブステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内の前記第1の誘電体層を、前記フィールドプレート積層体トレンチ内の前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層の前記部分の前記第1の所定の厚さまで、エッチバックするサブステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層の他の部分を堆積するサブステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチ内の、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層の前記他の部分を、第2の所定の厚さまでエッチバックするサブステップであって、前記第2の所定の厚さの前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層の前記他の部分は、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記半導体領域の前記第1の部分に接触する、サブステップと
    を含む、請求項に記載の方法。
  10. 前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、前記第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた前記半導体層内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成する前記ステップが、前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、前記第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた前記半導体層内に、前記第2のタイプのドーパントを傾斜注入するサブステップを含む、請求項に記載の方法。
  11. 前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、前記第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた前記半導体層内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた半導体領域を形成する前記ステップが、
    前記フィールドプレート積層体トレンチにおいて、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層の前記部分に隣接する前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、前記第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた前記半導体層内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体領域を形成するサブステップと、
    前記フィールドプレート積層体トレンチにおいて、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第2の半導体層の前記部分に隣接する前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、前記第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた前記半導体領域内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体領域を形成するサブステップと
    をさらに含む、請求項に記載の方法。
  12. 前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、前記第1のタイプのドーパントで低濃度ドープされた前記半導体層内に、前記第1のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第1の半導体領域を形成する前記サブステップ、及び前記フィールドプレート積層体トレンチの側壁に沿って、前記第2のタイプのドーパントで中濃度ドープされた前記半導体領域内に、前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた第2の半導体領域を形成する前記サブステップが、前記フィールドプレート積層体トレンチ内の前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第1の半導体層、及び前記フィールドプレート積層体トレンチ内の前記第2のタイプのドーパントで高濃度ドープされた前記第2の半導体層から、前記第2のタイプのドーパントを外方拡散させることを含む、請求項11に記載の方法。
  13. 高濃度第1タイプドープ半導体を備えるドレイン領域と、
    前記ドレイン領域上に配置されたドリフト領域であって、中濃度第1タイプドープ半導体を備えるドリフト領域と、
    前記ドリフト領域上に、ドレイン領域と反対側に配置された複数のボディ領域であって、中濃度第2タイプドープ半導体を備える複数のボディ領域と、
    前記複数のボディ領域上に、前記ドリフト領域と反対側に配置された複数のソース領域であって、前記複数のソース領域は、高濃度第1タイプドープ半導体を備え、前記複数のソース領域、前記複数のボディ領域、及び前記ドリフト領域は、複数のゲート構造体に隣接する、複数のソース領域と、
    複数のゲート構造体であって、各ゲート構造体が、
    前記複数のソース領域及び前記複数のボディ領域を貫いて延び、前記ドリフト領域内に部分的に延びる、複数の実質的に平行な細長いゲート領域、及び
    前記複数のゲート領域と前記複数のソース領域、前記複数のボディ領域と前記ドリフト領域のそれぞれの1つの間にそれぞれが配置された複数のゲート絶縁体領域、
    を含む、前記複数のゲート構造体と、
    複数のフィールドプレート構造体であって、各フィールドプレート構造体は、前記ボディ領域を貫いて、前記ドリフト領域に延びて配置され、各ゲート構造体は、1組のフィールドプレート構造体の間に配置され、各フィールドプレート構造体は、
    複数のフィールドプレート絶縁体領域、
    高濃度第2タイプドープ半導体を備え、前記複数のフィールドプレート絶縁体領域の間に散在する、複数のフィールドプレート領域、及び
    前記複数のフィールドプレート領域と前記隣接するドリフト領域との間に配置され、前記複数のフィールドプレート領域に結合された、フィールドリング領域
    を含む、複数のフィールドプレート構造体と
    を備え、
    ソースとドレイン間のチャネルにおける電位降下プロファイルに応じて、前記隣接するフィールドプレート領域は、前記ソース領域及びドレイン領域に対するそれらの位置に応じて異なる電位にフロートされている、装置。
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