JPH06283598A - 深トレンチ装置に接合ブレークダウン安定性を与える構成体 - Google Patents

深トレンチ装置に接合ブレークダウン安定性を与える構成体

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JPH06283598A
JPH06283598A JP5325062A JP32506293A JPH06283598A JP H06283598 A JPH06283598 A JP H06283598A JP 5325062 A JP5325062 A JP 5325062A JP 32506293 A JP32506293 A JP 32506293A JP H06283598 A JPH06283598 A JP H06283598A
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JP
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junction
region
deep trench
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dopant material
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JP5325062A
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Viren C Patel
シー． パテル バイレン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面現象に起因する接合ブレークダウン電圧
不安定性を最小とするか又は取除く深トレンチ構成体を
提供する。 【構成】 本発明は、従来技術における接合ブレークダ
ウン電圧不安定性に対処する接合装置において使用する
改良した深トレンチ構成体を提供している。主要な即ち
冶金学的接合が、深トレンチに隣接して軽度にドープし
た層を付加することによって、表面誘電体から離れてバ
ルクのシリコン内へ移動する。分離型構成体に適した好
適実施例では、このドープした層を深トレンチの側壁に
隣接して配置させる。非分離型構成体に適した第二の好
適実施例においては、このドープした層をトレンチの側
壁及び床の両方に隣接して配置させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大略、分離等のために
ディープトレンチ即ち深トレンチを使用する装置に関す
るものであって、更に詳細には、深トレンチ装置に対し
て接合ブレークダウン安定性を与える構成体に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】深トレンチ構成体は、高速接合装置にお
いて使用される場合に改良された集積度及び性能を与え
るので魅力的なものである。深トレンチ構成体は、回路
条件に応じて分離型装置及び非分離型装置の両方におい
て使用することが可能である。分離型及び非分離型の深
トレンチ構成体を使用する典型的な装置は、トランジス
タ、ダイオード及びその他の多数の接合装置等がある。
【０００３】深トレンチ構成体は、プレーナー構成体よ
りもより高い接合ブレークダウン電圧を有している。然
しながら、一度接合ブレークダウンが発生すると、深ト
レンチ構成体は、プレーナー接合構成体と同一の接合ブ
レークダウン電圧不安定性問題を発生する。この不安定
性は、しばしば「ウォークアウト」と呼称されるもので
あるが、酸化物でパッシベートした接合がアバランシェ
ブレークダウンを発生する条件に露呈される場合に発生
する。この現象は、プレーナー構成体と深トレンチ構成
体の両方において発生し、且つ時間に従属性のものであ
って、そのブレークダウン電圧は、存在するアバランシ
ェ電流の量及び接合を介して電流が流れる時間と共に増
加する。
【０００４】接合ブレークダウン電圧不安定性は表面効
果によって発生される。深トレンチ構成体においては、
主要な即ち冶金学的な接合は表面で終端する。酸化物で
パッシベーションした表面は接合ブレークダウン電圧不
安定性を発生する。何故ならば、そのような表面は側壁
の誘電体（この場合は、酸化物）内に電荷をトラップす
るからである。ブレークダウン電圧の上昇は、該誘電体
内への電荷の注入に起因するものであり、且つその電荷
の一部はその後に酸化物内にトラップされることとな
る。
【０００５】酸化物内に電荷がトラップされる結果とし
て、電界が減少し且つ接合ブレークダウン電圧が増加し
てトラップされた正電荷を補償する。接合ブレークダウ
ンが発生する冶金学的接合において高い電界が存在す
る。これらの電界は電荷のいくらかがトラップされてい
る酸化物内に電荷を注入するのに充分なエネルギを発生
する。このことは表面電界に影響を与え、そのことは接
合ブレークダウン電圧を不安定なものとさせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、表面現象に起因する接合ブレークダウン電圧不
安定性を最小とするか又は取除く深トレンチ構成体を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、接合装置にお
いて使用するものであって従来技術の接合ブレークダウ
ン電圧不安定性問題に対処する改良した深トレンチ構成
体を提供するものである。主要な即ち冶金学的な接合
が、深トレンチに隣接して軽度にドープした層を付加す
ることによって、表面誘電体から離れてバルクのシリコ
ン内へ移動する。分離型構成体に適した好適実施例で
は、そのドープした層を深トレンチの側壁に隣接して配
置させる。非分離型構成体に適した第二の好適実施例で
は、そのドープした層をトレンチの床及び側壁の両方に
隣接して配置させる。
【０００８】
【実施例】図１を参照すると、従来技術に基づく深トレ
ンチ分離構成体１０が示されている。Ｐ+ 領域１２が主
要な即ち冶金学的接合であるＰ+ Ｎ接合１５によってＮ
領域１４から分離されている。誘電体である酸化物層１
８で被覆された深トレンチ１６は、点２２においてＰ+
Ｎ接合１５と合流する。酸化物でパッシベーションした
接合は、アバランシェブレークダウンに露呈されると、
ある時間にわたり接合ブレークダウン電圧不安定を発生
するので、Ｐ+ Ｎ接合１５が点２２において表面で終端
しているという事実は、接合ブレークダウン電圧不安定
性が発生することを意味している。接合ブレークダウン
電圧は、アバランシェ電流の値及び接合を介して電流が
流れる時間量と共に増加する。
【０００９】ブレークダウン電圧不安定性における増加
は、酸化物誘電体内への電荷の注入に起因するものであ
り、且つ該電荷の一部はその後に酸化物内にトラップさ
れる。キャリアが酸化物内にトラップされる結果とし
て、電界が減少し且つ接合ブレークダウン電圧は、その
トラップした正電荷を補償するために増加する。接合ブ
レークダウン電圧が深トレンチ構成体において増加する
場合であっても、アバランシェブレークダウンが一度発
生すると、「ウォークアウト」がいまだに発生する。従
って、トレンチ１６の側壁上でＰ+ Ｎ接合１５が表面２
０と合流することは望ましいことではない。
【００１０】本発明は従来の深トレンチ構成に内在する
この接合ブレークダウン電圧不安定性に対処するもので
ある。図２は本発明に基づいて構成されたトランジスタ
構成体３０を示している。シリコン表面３８の下側にお
いて、Ｐ+ ベース領域３２がバッファとして作用するＰ
- 領域３４を有しており、それはＰ+ Ｎ接合４２をバル
クのシリコン領域４６の方へ向かった方向で側壁４０の
表面から離れる方向へシフトさせている。Ｐ- 領域３４
を使用することにより、Ｐ+ Ｎ接合が表面３８から分離
される。本発明は、酸化物と金属接合界面において高い
電界が発生しないようにＰ+ Ｎ接合４２を位置決めして
いる。更に、この構成体によって形成されるＰ+ Ｎ接合
４２の円筒状及び／又は球状の曲率は、Ｎ領域内の空乏
領域３６が最大とされるようなものである。このことは
空乏領域３６がピンチされピンチされた区域において時
期尚早な接合ブレークダウンが発生するような円筒状及
び／又は球状の接合が存在する従来のプレーナー接合と
は異なっている。
【００１１】トレンチ４８の側壁４０に隣接してＰ- 領
域３４を付加しているので、Ｐ- Ｎ接合３７は、Ｐ+ Ｎ
接合４２から離れた点４４において表面酸化物と合流し
ている。ここにおいては、Ｐ+ Ｎ接合４２におけるより
も電界はより低くなっている。このような低い電界は、
不安定性を発生させるような酸化物内における電荷の注
入及びトラップを発生させるのに充分なエネルギを発生
させるものではない。従って、この装置は従来技術にお
けるよりもより一層安定なブレークダウン電圧を有して
いる。Ｐ+ Ｎ接合４２と比較して、Ｐ- Ｎ接合４４が存
在することは、著しく電荷の蓄積を減少させ、従って接
合の安定性に事実上影響を与えることはない。
【００１２】図３は本発明の第二の好適実施例に基づい
て構成された非分離型の深トレンチ構成体を示してい
る。この実施例は、分離が問題とはならない場合に使用
することが可能である。Ｐ- 層７４は側壁８０及び床８
１に隣接して、トレンチ８８の側壁８０と床８１の両方
の周りに巻付けられている。その結果、二次的なＰ- Ｎ
接合７７は酸化物８９で被覆された表面７８上で終端す
ることはない。電界は発生されず、且つ電荷が酸化物誘
電体内に注入され且つその中にトラップされることを懸
念する必要性はない。このことは、接合ブレークダウン
電圧不安定性即ち「ウォークアウト」を除去する効果を
有している。
【００１３】不所望の表面効果によって発生される深ト
レンチ接合ブレークダウン電圧不安定性問題に対処する
ために、本発明は、主要な即ち冶金学的な接合（Ｐ+
Ｎ）を、例えばＰ- 等の軽度にドープした層をトレンチ
壁へ設けることによって、誘電体で被覆した表面から離
れる方向でバルクのシリコン内へ入る方向に移動させ
る。その結果、二次的接合（Ｐ- Ｎ）は、電界が主要な
接合におけるものよりも低い主要な接合（Ｐ+ Ｎ）から
離れた表面誘電体と合流する。この強度の低い電界は、
酸化物内へ電荷を注入し且つトラップするのに充分なエ
ネルギを発生するものではない。ところで、接合ブレー
クダウン電圧不安定性即ち「ウォークアウト」を発生す
るのはこの酸化物内に注入され且つトラップされる電荷
である。
【００１４】以上、本発明を特に第一及び第二の好適実
施例に基づいて説明したが、本発明は、これら具体例に
のみ限定されるべきものではなく、本発明の技術的範囲
を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿
論である。
【００１５】本明細書に説明した深トレンチ構成体は、
接合ブレークダウン電圧不安定性が発生するダイオード
構成体及びトランジスタ構成体に使用するのに適してい
る。ダイオード適用例の幾つかの例としては、例えばＩ
ＭＰＡＴＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴダイオードな
どがある。尚、本発明を使用することが可能なその他の
ダイオード適用例が存在することは当業者に明らかであ
る。
【００１６】更に、トランジスタの場合には、ベース領
域又はコレクタ領域のいずれかに対して使用するドーパ
ントの導電型は固定されるものではない。説明の便宜
上、好適実施例においては、Ｐ導電型のベースとＮ導電
型のコレクタとを使用していた。然しながら、それと反
対の導電型のものを使用することも可能である。又、ト
ランジスタはＮＰＮ型又はＰＮＰ型のいずれとすること
も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術に基づく深トレンチ構成体を示した
概略図。
【図２】 本発明の第一の好適実施例に基づいて構成さ
れた深トレンチ分離構成体を示した概略図。
【図３】 本発明の第二の好適実施例に基づいて構成さ
れた非分離型の深トレンチ構成体を示した概略図。
【符号の説明】
３０ トランジスタ構成体 ３２ Ｐ+ ベース領域 ３４ Ｐ- 領域 ３７ Ｐ- Ｎ接合 ３８ シリコン表面 ４０ 側壁 ４２ Ｐ+ Ｎ接合 ４６ バルクシリコン領域

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 接合ブレークダウン安定性を与える深ト
    レンチトランジスタ構成体において、 バッファチャンネルを具備するベース領域、 前記バッファチャンネルによって取囲まれたコレクタ領
    域、 前記ベース領域と前記コレクタ領域とを接続するベース
    ・コレクタ接合、 少なくとも二個の側壁及び一個の床を具備する深トレン
    チ、 を有することを特徴とする構成体。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記バッファチャン
    ネルが前記側壁に隣接して位置されていることを特徴と
    する構成体。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記バッファチャン
    ネルが前記ベース領域から離れる方向で前記コレクタ領
    域へ向かう方向に前記ベース・コレクタ接合の曲率半径
    を形成することを特徴とする構成体。
  4. 【請求項４】 請求項３において、前記ベース領域の周
    辺部が前記バッファチャンネルの上に位置していること
    を特徴とする構成体。
  5. 【請求項５】 請求項４において、前記ベース領域が第
    一導電型のドーパント物質から構成されており、前記コ
    レクタ領域が第二導電型のドーパント物質から構成され
    ており、且つ前記第一導電型のドーパント物質と前記第
    二導電型のドーパント物質とが反対極性の導電型である
    ことを特徴とする構成体。
  6. 【請求項６】 請求項５において、前記バッファチャン
    ネルが第一導電型のドーパント物質から構成されている
    が、前記ベース領域の濃度よりも低い濃度であることを
    特徴とする構成体。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記深トレンチトラ
    ンジスタ構成体が分離型構成に適したものであることを
    特徴とする構成体。
  8. 【請求項８】 請求項６において、前記深トレンチトラ
    ンジスタ構成体が非分離型構成に適したものであること
    を特徴とする構成体。
  9. 【請求項９】 請求項８において、前記バッファチャン
    ネルが前記トレンチの側壁及び床に隣接していることを
    特徴とする構成体。
  10. 【請求項１０】 請求項１において、前記トランジスタ
    構成体がマイクロ波パワートランジスタに使用するのに
    適したものであることを特徴とする構成体。
  11. 【請求項１１】 深トレンチダイオード構成体におい
    て、 バッファチャンネルを具備する第一極性領域、 前記第一極性領域と反対の極性であり前記バッファチャ
    ンネルによって取り囲まれた第二極性領域、 前記第一極性領域と第二極性領域とを接続するダイオー
    ド接合、 少なくとも二個の側壁と一個の床とを具備する深トレン
    チ、 を有することを特徴とする構成体。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において、前記バッファチ
    ャンネルが前記側壁に隣接して位置されていることを特
    徴とする構成体。
  13. 【請求項１３】 請求項１２において、前記バッファチ
    ャンネルが、前記第一極性領域から離れる方向で且つ前
    記第二極性領域へ向かう方向に前記ダイオード接合の曲
    率半径を形成することを特徴とする構成体。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において、前記第一極性領
    域の周辺部が前記バッファチャンネルの上に位置してい
    ることを特徴とする構成体。
  15. 【請求項１５】 請求項１４において、前記第一極性領
    域が第一導電型のドーパント物質から構成されており、
    前記第二極性領域が第二導電型のドーパント物質から構
    成されており、且つ第一導電型のドーパント物質と第二
    導電型のドーパント物質とが反対の極性の導電型である
    ことを特徴とする構成体。
  16. 【請求項１６】 請求項１５において、前記バッファチ
    ャンネルが第一導電型のドーパント物質から構成されて
    いるが、前記第一極性領域の濃度よりも低い濃度である
    ことを特徴とする構成体。
  17. 【請求項１７】 請求項１６において、前記深トレンチ
    ダイオード構成体が分離型構成に適したものであること
    を特徴とする構成体。
  18. 【請求項１８】 請求項１６において、前記深トレンチ
    ダイオード構成体が非分離型構成に適したものであるこ
    とを特徴とする構成体。
  19. 【請求項１９】 請求項１８において、前記バッファチ
    ャンネルが前記トレンチの側壁及び床に隣接しているこ
    とを特徴とする構成体。
  20. 【請求項２０】 請求項１１において、前記深トレンチ
    ダイオード構成体がＩＭＰＡＴＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＭＯ
    ＳＦＥＴダイオードに使用するのに適したものであるこ
    とを特徴とする構成体。
JP5325062A 1992-12-22 1993-12-22 深トレンチ装置に接合ブレークダウン安定性を与える構成体 Pending JPH06283598A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US995582 1992-12-22
US07/995,582 US6040617A (en) 1992-12-22 1992-12-22 Structure to provide junction breakdown stability for deep trench devices

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JPH06283598A true JPH06283598A (ja) 1994-10-07

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ID=25541962

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JP5325062A Pending JPH06283598A (ja) 1992-12-22 1993-12-22 深トレンチ装置に接合ブレークダウン安定性を与える構成体

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EP (1) EP0604194A3 (ja)
JP (1) JPH06283598A (ja)

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EP0604194A3 (en) 1995-03-08

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