NL7907472A - MOSFET HIGH POWER UNIT. - Google Patents
MOSFET HIGH POWER UNIT. Download PDFInfo
- Publication number
- NL7907472A NL7907472A NL7907472A NL7907472A NL7907472A NL 7907472 A NL7907472 A NL 7907472A NL 7907472 A NL7907472 A NL 7907472A NL 7907472 A NL7907472 A NL 7907472A NL 7907472 A NL7907472 A NL 7907472A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- region
- source
- channels
- unit
- electrode
- Prior art date
Links
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 14
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000007575 Calluna vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical group [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 229940125810 compound 20 Drugs 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- JAXFJECJQZDFJS-XHEPKHHKSA-N gtpl8555 Chemical compound OC(=O)C[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N1CCC[C@@H]1C(=O)N[C@H](B1O[C@@]2(C)[C@H]3C[C@H](C3(C)C)C[C@H]2O1)CCC1=CC=C(F)C=C1 JAXFJECJQZDFJS-XHEPKHHKSA-N 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7811—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
- H01L29/08—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
- H01L29/0878—Impurity concentration or distribution
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7809—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors having both source and drain contacts on the same surface, i.e. Up-Drain VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- 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
- H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
- H01L2224/0601—Structure
- H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
- H01L29/08—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
Landscapes
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
* -1-* -1-
T93^1T/EL/M/vLT93 ^ 1T / EL / M / vL
Aanvraagster: International Bectifier Corporation 9220 Sunset Boulevard LOS ANGELAS, Californië Verenigde Staten van AmerikaApplicant: International Bectifier Corporation 9220 Sunset Boulevard LOS ANGELAS, California United States of America
Korte aanduiding: MOSFET eenheid voor hoog vermogenShort designation: MOSFET unit for high power
De uitvinding heeft betrekking op een MOSFET eenheid en in het bijzonder op een nieuwe struktuur voor een MOSFET eenheid voor gebruik in hoog vermogen toepassingen met een relatief hoge keerspanning en met een zeer lage aan-weerstand.The invention relates to a MOSFET unit and in particular to a new structure for a MOSFET unit for use in high power applications with a relatively high reverse voltage and with a very low on-resistance.
5 Het grootste voordeel van de bipolaire transistor ten opzichte van de MOSFET transistor is, dat de bipolaire transistor een zeer lage aan-weerstand per eenheid geleidend gebied heeft. De MOSFET transistor heeft een groot aantal voordelen ten opzichte van de. bipolaire transistor, zoals een zeer hoge sehakelsnelheid, een zeer hoge versterkingsfactar en het 10 niet optreden van de secundaire doorslageigenschappen, zoals bij een eenheid met minderheidsladingsdragers. Omdat de MOSFET transistor echter een hoge aan-weerstand heeft is haar gebruik in hoog vermogen schakelt oepas-singen beperkt geweest.The greatest advantage of the bipolar transistor over the MOSFET transistor is that the bipolar transistor has a very low on-resistance per unit conductive area. The MOSFET transistor has many advantages over the. bipolar transistor, such as a very high switching speed, a very high gain factor and the non-occurrence of the secondary breakdown properties, such as in a unit with minority charge carriers. However, because the MOSFET transistor has a high on resistance, its use in high power switching applications has been limited.
De uitvinding verschaft een nieuwe MOSFET eenheid voor hoog vermo-15 gen met een lage voorwaartse weerstand, zodat de eenheid, beter met bipolaire eenheden in een schakeltoepassing kan concurreren, terwijl de vele voordelen van de MOSFET ten opzichte van de bipolaire eenheid behouden blijven. In het bijzonder is volgens de uitvinding de voorwaartse weerstand per oppervlakte-eenheid van de eenheid met tenminste een factor 20 twee ten opzichte van de begrenzende weerstand per oppervlakte-eenheid van een bekende MOSFET eenheid verlaagd.The invention provides a new high power MOSFET unit with a low forward resistance so that the unit can better compete with bipolar units in a switching application while retaining the many advantages of the MOSFET over the bipolar unit. In particular, according to the invention, the forward resistance per unit area of the unit is reduced by at least a factor of two relative to the limiting resistance per unit area of a known MOSFET unit.
Si een bepaalde uitvoeringsvorm zijn op hetzelfde oppervlak van een halfgeleiderschijf twee bronelektroden aangebracht, die in de lengterichting van elkaar zijn gescheiden. Een op een bekende oxyde voor een 25 stuurelektrode aangebrachte stuurelektrode is tussen de bronnen opgencmen.In a particular embodiment, two source electrodes are arranged on the same surface of a semiconductor wafer, which are longitudinally separated from one another. A control electrode applied to a known oxide for a control electrode is included between the sources.
Onder de stuurelektrode zijn twee geleidingskanalen van de p-soort opgencmen, die door een volumineus gebied van de n-soort van elkaar gescheiden zijn. Vanaf elke bronelektrode kan een stroom door het resp. kanaal (na de vorming van de het kanaal definiërende omkeer laag) vloeien, zodat meer-30 derheidsladingsdragers via het volumineuze gebied en over de schijf naar de afvoerelektrode kunnen vloeien. De afvoerelektrode kan zich aan het «Below the control electrode are two p-type conduction channels which are separated from each other by a bulky region of the n-type. From each source electrode, a current through the resp. channel (after the formation of the reversal layer defining the channel), so that majority charge carriers can flow through the bulky region and over the disk to the drain. The drain electrode can adhere to the «
LL
79074 7279074 72
if Aif A
-2- tegenover gelegen oppervlak van de schijf of op. een in lengterichting verschoven oppervlaktegebied vanaf de bronelektrode bevinden. Deze configuratie wordt verkregen door gebruik van de gewenste fabricagetechnieken van de D-MOS eenheid, waarbij een nauwkeurige plaatsing van de verschil-5 lende elektroden en kanalen en het gebruik van zeer kleine.kanaallengten mogelijk is. Hoewel de eenheid met de hiervoor gegeven opstelling eerder voor een MOSIET eenheid van de. signaalsoort beschreven kan zijn is de struktuur niet gelijk aan die van de doorgaans gebruikte signaal MOSPET.-2- opposite surface of the disc or on. be a longitudinally offset surface area from the source electrode. This configuration is achieved using the desired manufacturing techniques of the D-MOS unit, allowing precise placement of the various electrodes and channels and the use of very small channel lengths. Although the unit with the above setup is rather for a MOSITE unit of the. signal type, the structure is not the same as that of the commonly used signal MOSPET.
De eenheid wordt in principe gevormd in een n(-) substraat, dat de 10'. relatief hoge soortelijke weerstand heeft., wat noodzakelijk is ter verkrijging van de. gewenste omkeerspanning van.de eenheid.. Voor,bij voorbeeld • een ^00 V eenheid zal het n(-) gebied, een soortelijke .weerstand van onge veer 0,2 Λm hebben. Deze. zelfde hoge soortelijke weerstand maakt de aanweer stand van de MOSFET.. eenheid, indien gebruikt als vermogenschakelaar, 15 'echter relatief hoog.The unit is basically formed in an n (-) substrate, which is the 10 '. has relatively high resistivity, which is necessary to obtain the. desired reverse voltage of the unit. For, for example, a ^ 00 V unit, the n (-) region will have a resistivity of approximately 0.2 µm. This one. however, the same high resistivity makes the resistance of the MOSFET unit, when used as a circuit breaker, 15 'relatively high.
De uitvinding berust op het inzicht dat in het bovenste gedeelte van het centrale volumineuze gebied, waarnaar de twee omkeerlagen in de geleidingswegstroom naar de afvoerelektrode voeren,., het., centrale gebied onmiddellijk beneden het stuurelektrode-oxyde uit een materiaal met een 20 relatief lage soortelijke weerstand, kan bestaan, dat bijvoorbeeld door een n(+) diffusie in dat kanaalgebied gevormd, kan zijn., zonder de omkeer-spanning van de eenheid te beïnvloeden.The invention is based on the insight that in the upper part of the central bulky region, to which the two reversing layers lead in the conductive path current to the drain electrode, the central region immediately below the control oxide of a material having a relatively low resistivity, which may be formed, for example, by an n (+) diffusion in that channel region, without affecting the reversing voltage of the unit.
Volgens de uitvinding zal dit gemeenschappelijk kanaal, een bovenste gedeelte beneden.het stuurelektrode-oxyde en een onderste volumineus ge-25 deelte in de richting van de afvoerelektrode hebben. Het onderste gedeelte heeft de hoogste soortelijke weerstand, ter verkrijging van de hoge keer-spanning en heeft een van de gewenste keerspanning van de eenheid afhankelijke diepte. Zo kan voor een UOO V - eenheid- het onderste n(-) gebied een diepte van ongeveer 35 yum hebben,, terwijl het bij een 90 V eenheid 30 een diepte van ongeveer 8 ^um hebben. Andere diepten, kunnen, afhankelijk van de gewenste keerspanning van de eenheid gekozen warden ter verkrijging van het noodzakelijke dikkere verarmingsgebied, dat vereist is voor de voorkoming van de doorslag onder keerspanningcondities. Het bovenste gedeelte van het gemeenschappelijke, kanaal is tot een diepte vanaf ongeveer 35 3 ^um tot ongeveer 6 ^um sterk, geleidend (n+) gemaakt. Het is gebleken, dat dit geen invloed heeft op de keerspanning· van de eenheid. Het verlaagt echter de aan-weerstand per oppervlakte-eenheid van de eenheid met meer 790 7 4 72 #· * -3- dan een factor twee. De resulterende eenheid wordt concurrerend met "bekende bipolaire schakeleenheden voor hoog vermogen,. daar het alle voordelen van de MOSFET eenheid ten opzichte van een bipolaire eenheid heeft behouden maar nu een. relatief lage voorwaartse weerstand, heeft, hetgeen het 5 belangrijke kenmerkende voordeel van een bipolaire eenheid was.According to the invention, this common channel will have an upper portion below the control oxide and a lower bulky portion toward the drain. The lower portion has the highest resistivity to obtain the high reverse voltage and has a depth dependent on the desired reverse voltage of the unit. For example, for a UOO V unit, the bottom n (-) region may have a depth of about 35 µm, while with a 90 V unit 30, it may have a depth of about 8 µm. Other depths may be selected depending on the desired unit reverse voltage to provide the necessary thicker depletion region required to prevent breakdown under reverse voltage conditions. The upper portion of the common channel is made conductive (n +) to a depth of from about 35 µm to about 6 µm strong. It has been found that this does not affect the reverse voltage of the unit. However, it decreases the on-resistance per unit area of the unit by more 790 7 4 72 # · * -3- than a factor of two. The resulting unit becomes competitive with "known high power bipolar switching units, as it has retained all the advantages of the MOSFET unit over a bipolar unit but now has a relatively low forward resistance, which gives the important characteristic advantage of a bipolar unit.
De uitvinding verschaft een nieuwe MOSFET eenheid voor hoog vermogen met een lage voorwaartse weerstand, waarbij toch een zeer hoge pak-kingsdichtheid en met relatief eenvoudige maskers verkregen kan worden.The invention provides a new high power MOSFET unit with a low forward resistance, yet a very high packing density and relatively simple masks can be obtained.
De eenheid heeft verder een relatief lage capaeiteitswaarde.The unit also has a relatively low capacity value.
10 Elk van de afzonderlijk, volgens een bij voorkeur gewenste uitvoe ringsvorm, gescheiden brongebieden is veelhoekig en bij voorkeur zeshoekig ter verzekering van een constante scheiding langs de grootste lengten van de over het oppervlak van het lichaam geplaatste bronelektroden. Een zeer groot aantal kleine zeshoekige bronelementen.kunnen in hetzelfde opper-15 vlak van het half geleider lichaam, van een bepaalde eenheid gevormd worden.Each of the separate source regions separated according to a preferred embodiment is polygonal and preferably hexagonal to ensure constant separation along the greatest lengths of the source electrodes placed over the surface of the body. A very large number of small hexagonal source elements can be formed in the same surface of the semiconductor body of a given unit.
Er kunnen bijvoorbeeld 6600 zeshoekige brongebieden in een schijfopper-vlak met afmetingen van ongeveer 2,56 mm bij 3,58 hei gevormd worden ter verkrijging van een effectieve kanaalbreedte van ongeveer 563 mm, zodat de eenheid een zeer hoge strocm kan voeren.For example, 6600 hexagonal source regions can be formed in a disc surface with dimensions of about 2.56 mm by 3.58 heather to obtain an effective channel width of about 563 mm, so that the unit can carry a very high current.
20 De ruimte tussen de naast elkaar liggende bronelektroden kan een polysilicium stuurelektrode of elke andere stuurelektrodestruktuur hebben, waarbij door middel van gestrekte stuurelektrodecontactvingers over het oppervlak van de eenheid contact met de stuurelektrodestruktuur gemaakt wordt, hetgeen een zeer goed contact over het gehele oppervlak van de een-25 heid verzekert.The space between the adjacent source electrodes may have a polysilicon control electrode or any other control structure, whereby contact electrodes are contacted across the surface of the unit by means of stretched control contact fingers, providing very good contact over the entire surface of the unit. -25 assures.
Ei Tc van de veelhoekige brongebieden is geleidend met een uniform geleidende laag verbonden, welke via openingen in een isolatielaag over de brongebieden met de afzonderlijke bronnen in verbinding staat, waarbij de openingen door middel van bekende D-MOS fotolithografische technieken 30 gevormd kan worden. Dan wordt een verbindingsgebied van de brongeleidings-weg voor de brongeleider en in een verbindingsgebied vaneb stuurgeleidings-weg voor de verlengde stuurelektrodevingers gevormd en wordt een afvoer-verbindingsgebied op het tegenovergelegen oppervlak van.de halfgeleider-eenheid gevormd.Ei Tc of the polygonal source regions is conductively connected to a uniformly conductive layer, which communicates via openings in an insulating layer over the source regions with the individual sources, the openings being formed by known D-MOS photolithographic techniques. Then, a connection region of the source conductor path for the source conductor and a connection region of the control conductor path for the elongated electrode fingers are formed, and a drain connection region is formed on the opposite surface of the semiconductor unit.
35 Op een enkelvoudige halfgeleiderschijf kan een aantal van derge lijke eenheden gevormd worden en de individuele elementen kunnen door krassen of een andere geschikte werkwijze van elkaar gescheiden worden.A number of such units may be formed on a single semiconductor wafer and the individual elements may be separated from each other by scratching or some other suitable method.
79074 72 % + -h-79074 72% + -h-
Volgens een ander kenmerk, van de uitvinding heeft het gebied van de p-soort, dat het kanaal, onder het stuurelektrode-oxyde vormt, een relatief diep gediffundeert gebied onder de bron, zodat het gediffundeerde gebied van de p-soort een grote kromtestraal in de r(-) epitaxiale laag, 5 dat het lichaam van de eenheid vormt, heeft. Deze diepere diffusie of diepere verbinding bleek de spanningsgradient aan de rand, van de eenheid te verbeteren en maakt dus het gebruik van de eenheid met hogere keer-spanningen mogelijk.According to another feature of the invention, the region of the p-type, which forms the channel, under the gate oxide, has a relatively deeply diffused region below the source, so that the p-type diffused region has a large radius of curvature in the r (-) epitaxial layer 5 which forms the body of the unit. This deeper diffusion or deeper connection has been found to improve the edge voltage gradient of the unit and thus allows the use of the unit with higher reverse voltages.
De uitvinding -wordt toegelicht aan de hand van de tekening: 10 Fig. 1 is een bovenaanzicht van een MOSFET schijf voor hoog vermo gen volgens de uitvinding en zij toont in het bijzonder de metalen, patronen van de twee bronelektroden.en.de stuurelektrode; fig. 2 is een dwarsdoorsnede langs de lijn 2-2 in fig. 1; fig. 3 is een met fig. 2 overeenkomende, dwarsdoorsnede, welke de 15 eerste stap van de fabrikage van de schijf volgens fig. 1 en 2 toont en in het bijzonder de stap toont van de inbrenging en de diffusie van. het p(+) contact; fig. k toont de tweede stap in het f abrikageproces en wel de stap van de inbrenging en diffusie van het n(+); 20 fig. 5 toont een volgende stap in het fabrikageproces van de schijf volgens de figuren 1 en 2 en wel de stap van. de inbrenging en diffusie van het kanaal; fig. 6 toont een volgende stap in het f abrikageproces en wel de stap van de vooraf zetting en diffusie van de bronelektrode. Dit gaat voor-25 af aan de laatste stap, waarbij het stuurelektrode-oxyde voor de metalli-seringsstap, welke de eenheid van fig. 2 geeft, wordt afgesneden; fig. 7 is een bovenaanzicht van het metaalpatroon van een tweede uitvoeringsvorm; fig. 8 is een· dwarsdoorsnede langs de lijn 8-8 in fig. 7; 30 fig. 8a is een met fig. 2 overeenkomend aanzicht en toont een gewij- - zigde opstelling van, het broncontact; fig. 9 toont de vorm van de voorwaartse stroamkarakteristieken van een eenheid zoals volgens fig. 2, waarbij het gebied 1*0 beneden het oxyde n(-) is; 35 fig. 10 toont de vorm van de karakteristiek van aan een die van fig.2 identieke eenheid, waarbij het gebied 1*0 een hoge n(+) geleidbaarheid heeft; 790 74 72 * * -5- fig. 11 is een bovenaanzicht van een compleet element qp een halfgeleider schi jf voorafgaand aan de scheiding van het element van het restant van de schijf; fig. 12 is een vergroot detail van.de geleidingsweg van de stuur-5 elektrode als illustratie van de relatie van het stuurelektrodecontact en de bronveelhoeken in het gebied, van de geleidingsveg van de stuurelektrode; fig. 13 is -een gedetailleerd bovenaanzicht van een klein gedeelte van het brongebied tijdens een stap van het fabrikageproces van de eenheid; fig. Hf- is een dwarsdoorsnede langs de lijn lit—14 in fig. 13; en 10 fig. 15 komt overeen met fig. 1^ en toont de toevoeging van een stuurelektrode van polysilicium, bronelektrodemiddelen. en een afvoerelek-trode aan de schijf.The invention is elucidated on the basis of the drawing: FIG. 1 is a plan view of a high power MOSFET disk according to the invention, showing in particular the metal cartridges of the two source electrodes and the control electrode; Figure 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in Figure 1; FIG. 3 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 showing the first step of manufacturing the disk of FIGS. 1 and 2, and particularly showing the insertion and diffusion step of. the p (+) contact; Fig. k shows the second step in the manufacturing process, namely the step of introducing and diffusing the n (+); Fig. 5 shows a next step in the manufacturing process of the disc according to Figs. 1 and 2, namely the step of. the insertion and diffusion of the channel; Fig. 6 shows a next step in the manufacturing process, namely the step of pre-setting and diffusing the source electrode. This precedes the last step, where the control oxide for the metalization step, which gives the unit of Figure 2, is cut off; Fig. 7 is a top view of the metal cartridge of a second embodiment; FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 in FIG. 7; FIG. 8a is a view similar to FIG. 2 showing a modified arrangement of the source contact; FIG. 9 shows the shape of the forward flow characteristics of a unit as in FIG. 2, wherein the region 1 * 0 below the oxide is n (-); Fig. 10 shows the shape of the characteristic of a unit identical to that of Fig. 2, the region 1 * 0 having a high n (+) conductivity; 790 74 72 * * -5- Fig. 11 is a plan view of a complete element qp a semiconductor wafer prior to separation of the element from the remainder of the disk; Fig. 12 is an enlarged detail of the guide path of the control electrode illustrating the relationship of the control contact and the source polygons in the region of the control wipe of the control electrode; FIG. 13 is a detailed top plan view of a small portion of the source region during a step of the unit manufacturing process; FIG. Hf- is a cross-sectional view along the line lit-14 in FIG. 13; and FIG. 15 corresponds to FIG. 1 ^ and shows the addition of a control electrode of polysilicon, source electrode means. and a drain electrode on the disk.
De figuren 1 en 2 tonen een eerste uitvoeringsvorm van de nieuwe MOSFET eenheid en tonen een schijf van monokristallijn silicium 20 (of 15 enig ander geschikt materiaal) waarbij de elektroden van de eenheid de slingerweg 21, het best getoont in fig. 1, volgen teneinde het stroamvoe-rende gebied van de eenheid te vergroten. Ook andere geometrische vormen kunnen gebruikt worden. De getoonde eenheid heeft een keer spanning van ongeveer koo 7 en een aan-weerstand lager dan ongeveer 0,hiL met een kanaal-20 breedte van 50 cm. Er zijn eenheden met keer spanningen van 90 7 tot it00 V gemaakt. De kOO 7 eenheden waren in staat pulsstrcmen van 30 A te voeren.Figures 1 and 2 show a first embodiment of the new MOSFET unit and show a monocrystalline silicon disk 20 (or any other suitable material) with the electrodes of the unit following the winding path 21 best shown in Figure 1 in order to increase the lattice feeding area of the unit. Other geometric shapes can also be used. The unit shown has a one time voltage of about coo 7 and an on-resistance lower than about 0 hi with a channel width of 50 cm. Units with reverse voltages from 90 7 to it00 V have been made. The COO 7 units were capable of carrying 30 A pulse currents.
De 90 V eenheden toonden een voorwaartse weerstand van ongeveer 0,111 met een kanaalbreedte van 50 cm en konden pulsstromen. tot ongeveer 100 A voeren. Eenheden met hogere en lagere keerspanningen kunnen ook met ver-25 schillende kanaalbreedten gemaakt worden.The 90 V units showed a forward resistance of about 0.111 with a channel width of 50 cm and were capable of pulse currents. to about 100 A. Units with higher and lower reverse voltages can also be made with different channel widths.
De bekende M0SFET eenheden hebben een veel hogere aan-weerstand dan de voor ^noemde. Een met de hierna beschreven vergelijkbare U-00 7 M0SFET, die echter met bekende technieken is verkregen, zou doorgaans een grotere aan-weer stand hebben dan 1,5X1 in. vergelijking met een aan-weer stand van 30 minder dan 0,^X1 in een volgens de uitvinding verkregen eenheid. Bovendien heeft de M0SFET schakeleenheid volgens de uitvinding alle gewenste voordelen van de M0SFET eenheid, daar het als een eenheid met meerderheids-ladingsdragers werkt. Deze voordelen omvatten een hoge schakelsnelheid een hoge versterkingsfactor en de vermijding van secundaire doorslageigen-35 schappen, zoals die bij eenheden met minderheidsladingsdragers aanwezig zijn.The known MOSFET units have a much higher on-resistance than the aforementioned. However, a comparable U-007 M0SFET described below, but obtained with known techniques, would typically have a greater on-resistance than 1.5X1 in. compared to an on-resistance of less than 0.14 X 1 in a unit obtained according to the invention. In addition, the M0SFET switching unit according to the invention has all the desired advantages of the M0SFET unit, as it operates as a unit with majority charge carriers. These advantages include a high switching speed, a high amplification factor and the avoidance of secondary breakdown properties, such as those present in units with minority charge carriers.
De eenheid volgens de figuren 1 en 2 heeft twee bronelektroden 22 790 7472 -6- en 23 die door middel van een gemetalliseerde stuurelektrode 2h gescheiden zijn, welke laatste door middel van een silicfumdioxydelaag 25 gescheiden op het oppervlak van de halfgeleidereenheid is aangebracht. De door het stuurelektrode-oxyde 2k gevolgde slingerweg heeft een lengte van 50 cm 5 en heeft 667 golvingen, maar is in fig. 1 vereenvoudigd weergegeven. Ook andere kanaalbreedten kunnen worden gebruikt. De bronelektroden 22 en 23 kunnen, zoals getoond, lateraal uitgebreid worden, om als veldplaten te dienen voor de spreiding van het.tijdens de keerspanningscondities gevormde verarmingsgebied. Elk van. de bronelektroden. 22 en.. 23 voert stroom naar 10 een gemeenschappelijke afvoerelek.trode 26,. die op de bodem van de schijf is aangebracht. De relatieve afmetingen van de eenheid, in het bijzonder de dikte, zijn ten behoeve van de duidelijkheid in fig. 2 sterk overdreven. De siliciumschijf 20 wordt op een n(+) substraat gevormd, welk substraat een dikte van. ongeveer 358 ƒ urn kan hebben. Op het substraat 20 is 15 een n(-) epitaxiale laag aangebracht, die een.van de gewenste keerspanning afhankelijke dikte en soortelijke weerstand zal hebben. Alle verbindingen worden in deze epitaxiale laag gemaakt, welke laag een relatief hoge soortelijke weerstand kan hebben. In. de betreffende uitvoering heeft de epitaxiale laag een, dikte van ongeveer. 35 yum en een soortelijke weer-20 stand van ongeveer 0,2Hm. Voor een 90 V eenheid zou de epitaxiale laag 20 een dikte van ongeveer 10 ^um en een soortelijke weerstand van ongeveer 0,025Hm hebben. Een kanaalbreedte van 50 cm wordt eveneens gebruikt om de gewenste stroomcapaciteit van de eenheid te-verkrijgen. .The unit of Figures 1 and 2 has two source electrodes 22 790 7472-6 and 23 which are separated by a metallized control electrode 2h, the latter being deposited separately on the surface of the semiconductor unit by means of a silica layer 25. The winding path followed by the control electrode oxide 2k has a length of 50 cm and has 667 undulations, but is shown in simplified form in Fig. 1. Other channel widths can also be used. The source electrodes 22 and 23 can, as shown, be extended laterally to serve as field plates for spreading the depletion region formed during the reverse voltage conditions. Each of. the source electrodes. 22 and .. 23 supplies power to a common drain electrode 26 ,. placed on the bottom of the disc. The relative dimensions of the unit, in particular the thickness, are greatly exaggerated in Fig. 2. The silicon disk 20 is formed on an n (+) substrate, which substrate has a thickness of. about 358 urn. An n (-) epitaxial layer is provided on the substrate 20, which thickness will have a thickness and specific resistance which depends on the desired reverse voltage. All connections are made in this epitaxial layer, which layer can have a relatively high resistivity. In. the particular embodiment, the epitaxial layer has a thickness of approximately. 35 yum and a resistivity of about 0.2 µm. For a 90 V unit, the epitaxial layer 20 would have a thickness of about 10 µm and a resistivity of about 0.025 µm. A channel width of 50 cm is also used to obtain the desired flow capacity of the unit. .
In een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm bevindt zich een 25 slingervormig p(+) geleidingsgebied. onder elk van. de bronelektroden 22 en 239 die zich dus rond. de in.fig. 1 getoonde slingerweg uitstrekt. Deze p(+) gebieden worden, in fig. 2 als.de p(+) gebieden 30 resp. 31 getoond en zijn gelijk aan die van de bekende uitvoering met dit verschil, dat de maximale diepte van het p(+) gebied sterk vergroot is teneinde een grote 30 kromtestraal, te vormen. Hierdoor is de eenheid bestand tegen hogere keer-spanningen. De diepte van de gebieden 30 en 31 bedraagt bij voorkeur ongeveer k yum volgens de dimensie X in fig. 2 en ongeveer 3 ^um volgens de dimensie Y in fig. 2.In a preferred embodiment, there is a pendulum-shaped p (+) guide region. under each of. the source electrodes 22 and 239 thus round. the in.fig. 1 shown winding way. These p (+) regions are shown in FIG. 2 as the p (+) regions 30 and 20, respectively. 31 and are similar to those of the prior art except that the maximum depth of the p (+) region is greatly increased to form a large radius of curvature. This makes the unit resistant to higher reverse voltages. The depth of the regions 30 and 31 is preferably about kum according to the dimension X in Figure 2 and about 3 µm according to the dimension Y in Figure 2.
Door middel van het gebruik van. D-M0S fabrikagetechnieken worden 35 twee n(+) gebieden 32 en 33 beneden de bronelektroden 22 resp. 23 gevormd, die met de p(+) gebieden 30 en 31 de kanaalgebieden 3^· resp. 35 van de n-soort bepalen. De kanaalgebieden 3^ en 35 bevinden zich onder het stuurelektrode-oxyde 25 en kunnen door middel van de juiste toepassing 7907472 *· * -7- van een instelsignaal aan.de stuurelectrode 2k geïnverteerd worden teneinde geleiding vanaf de bron 22 en de bron 23 via de omkeerlagen in het centrale gebied beneden de stuurelektrode 2k naar. de afvoerelektrode 26 mogelijk te maken. De kanalen 3^ en 35 kunnen, elk een lengte van onge-5 veer 1 yum hebben.Through the use of. D-M0S manufacturing techniques, two n (+) regions 32 and 33 are located below the source electrodes 22, respectively. 23, which with the p (+) regions 30 and 31 form the channel regions 3, resp. Determine 35 of the n-type. The channel regions 3 and 35 are located below the control oxide 25 and can be inverted by appropriate application of a setting signal to the control electrode 2k to conduct from source 22 and source 23 via the reversal layers in the central region below the control electrode 2k to. allow the drain electrode 26. Channels 3 and 35 may each be about 1 µm in length.
Het werd vroeger noodzakelijk geacht, dat. het centrale n(-) gebied tussen de kanalen 3k en 35 (en tussen de p(+) gebieden 30 en 31) een hoge soortelijke weerstand zou moeten hebben.teneinde de eenheid bestand te maken tegen hoge keer spanning en, Hefn(-) materiaal, met de relatief hoge 10 soortelijke weerstand draagt echter ook sterk, bij aan de hoge voorwaartse aan-weerstand van de eenheid.It used to be deemed necessary, that. the central n (-) region between the channels 3k and 35 (and between the p (+) regions 30 and 31) should have a high resistivity in order to make the unit resistant to high times voltage and, Hefn (-) however, material, with the relatively high resistivity also contributes strongly, to the unit's high forward on-resistance.
Volgens de uitvinding is een groot gedeelte van dit centraal geleidende gebied, relatief sterk geleidend en bestaat uit een n(+) gebied kO onmiddellijk beneden het stuurelektrode-ozyde 25· Het n(+) gebied 1*0 heeft 15 een diepte van ongeveer 1* yum en kan tussen ongeveer 3 yin en ongeveer 6 yum liggen. Hoewel de exacte geleidbaarheid niet bekend is en met de diepte varieert is deze relatief hoog ten opzichte van het n(-) gebied daaronder. Het gebied 1*0 heeft een hoge geleidbaarheid,, dat. door een to-tale ionen-implantatiedosering van ongeveer 1 x 10 D tot 1 x 10 fosfor- O _ 20 atcmen/m bij 50 kV gevolgd door een diffusie bij 1150 C tot 1250 C gedurende 30 min tot 21*0 min bepaald wordt. .Het is gebleken,, dat door dit gebied ko door middel van een diffusie of andere bewerking tot sterk geleidend n(+) materiaal te maken de eigenschappen van de eenheid sterk warden verbeterd en de voorwaartse aan-weerstand. van de eenheid met een 25 factor groter dan .twee verminderd wordt. Het is verder gebleken, dat de aanbrenging van het sterk geleidende gebied 1*0 de keerspanningeigenschap-pen van de. eenheid niet beïnvloeden. Door het gebied beneden het stuur-elektrode-oxyde 25 en tussen de kanalen 3k en 35 sterker geleidend te maken wordt de voorwaartse aan-weer stand. van de uiteindelijke schakeleen-30 heid voor hoog vermogen sterk verminderd en wordt de M0SFET eenheid meer concurrerend met een overeenkomstige eenheid van de verbindings-soart, terwijl alle voordelen van de werking van de meerderheidsladingsdragers van de M0SFST behouden blijven.According to the invention, a large part of this centrally conducting region is relatively highly conducting and consists of an n (+) region kO immediately below the control electrode 25 · The n (+) region 1 * 0 has a depth of approximately 1 * yum and can be between about 3 yin and about 6 yum. Although the exact conductivity is unknown and varies with depth, it is relatively high relative to the n (-) region below. The region 1 * 0 has a high conductivity, that. is determined by a total ion implantation dosage of about 1 x 10 D to 1 x 10 phosphorus O-20 atmospheres / m at 50 kV followed by a diffusion at 1150 C to 1250 C for 30 min to 21 * 0 min. It has been found that by making this region ko into a highly conductive n (+) material by diffusion or other processing, the properties of the unit are greatly improved and the forward on-resistance. of the unit is reduced by a factor of more than two. It has further been found that the application of the highly conductive region 1 * 0 has the reverse voltage properties of the. not affect unit. By making the region below the control electrode oxide 25 and between the channels 3k and 35 more conductive, the forward resistance is achieved. of the final high power switching unit is greatly reduced and the M0SFET unit becomes more competitive with a corresponding connection soart unit, while retaining all of the benefits of the operation of the majority charge carriers of the M0SFST.
In de beschrijving bij de figuren 1 en 2 is aangenomen, dat de ge-35 leidingskanalen 3k en 35 uit p(+) materiaal bestaan en dienovereenkomstig naar een geleiding van de n-soort zijn geïnverteerd ter verkrijging van een geleidingskanaal voor meerderheidsladingsdragers vanaf de bronnen 22 790 7472 -8- en 23 naar het centrale gebied.Λθ door toepassing van. een geschikte stuur-elektrodespanning. Het is echter duidelijk, dat. al deze geleidingssoorten omgekeerd kunnen -warden, zodat de eenheid als een eenheid met een p-kanaal in plaats van met een, zoals beschreven, n-kanaal kan werken.In the description of Figures 1 and 2, it is assumed that the conduction channels 3k and 35 are of p (+) material and are accordingly inverted to an n-type conduction to obtain a conduction channel for majority charge carriers from the sources 22 790 7472 -8- and 23 to the central area.Λθ using. a suitable control electrode voltage. It is clear, however. all these types of conductivity can be reversed, so that the unit can operate as a unit with a p-channel instead of an n-channel as described.
5 Een werkwijze volgens welke de eenheid van de figuren 1 en 2 ver kregen kan worden wordt aan de hand van de figuren 3 t/m 6 toegelicht. Volgens fig. 3 bestaat de basisschijf 20 uit n(+) materiaal met een daarop epitaxiaal.aangebracht n(-) gebied. Op de sehijf 20 is een dikke oxy&e-laag 50 met daarin openingen 51 en 52 gevormd. De openingen 51 en 52 wor-10 den blootgesteld aan een straal boriumatamen. in een ionenimplantatie-in-richting ter vorming van p(+) gebieden. Daarna.worden de ingebrachte bo-riumatomen gedwongen dieper in de schijf te diffunderen ter vorming van het ronde p(+) concentratiegebied in fig. 3, dat een diepte van ongeveer k ^um kan hebben. Tijdens deze diffusiebewerking groeien ondiepe oxydela-15 gen 53 en 5^· voor de openingen 51 en 52.A method according to which the unit of Figures 1 and 2 can be obtained is explained with reference to Figures 3 to 6. According to FIG. 3, the base disk 20 consists of n (+) material with an epitaxially arranged n (-) region. A thick oxygen layer 50 with openings 51 and 52 is formed on the disk 20. The openings 51 and 52 are exposed to a jet of boron atoms. in an ion implanter to form p (+) regions. Thereafter, the introduced boron atoms are forced to diffuse deeper into the disk to form the round p (+) concentration region in Figure 3, which may have a depth of about 1 µm. During this diffusion operation, shallow oxidants 15 and 53 grow in front of openings 51 and 52.
Volgens fig. k worden in de oxydelaag 50 openingen 61 en 62 gesneden en vindt een implantatie van n(+) plaats voor de inbrenging van de n(+) gebieden 63 en 6k in de n(-) epitaxiale laag. Deze n(+) implantatie kan met een fosforstraal worden uitgevoerd. Daarna worden de geïmplanteer-20 de gebieden onderworpen aan een diffusiestap om de gebieden 63 en 6k te dwingen zich uit te bereiden en te verdiepen tot een diepte van ongeveer 3-1/2 ,um met een concentratie bepaald door een implantatiedosering van 1 x 10 tot 1 x 10 . fosforatamen/m gevolgd door een indrijving gedurende 30 min tot ^ uren bij 1150°C tot 1250°C. Zoals later zal blijken, geven 25 de gebieden 63 en 6k het nieuwe n(+) gebied, dat de aan-weerstand van de eenheid belangrijk verlaagt.Referring to FIG. K, apertures 61 and 62 are cut into the oxide layer 50 and an implantation of n (+) is performed to introduce the n (+) regions 63 and 6k into the n (-) epitaxial layer. This n (+) implantation can be performed with a phosphor beam. Then, the implanted areas are subjected to a diffusion step to force the areas 63 and 6k to expand and deepen to a depth of about 3-1 / 2 µm at a concentration determined by an implantation dose of 1 x 10 up to 1 x 10. phosphorus samples / m followed by driving at 1150 ° C to 1250 ° C for 30 min to 1 hr. As will be seen later, regions 63 and 6k give the new n (+) region, which significantly decreases the on-resistance of the unit.
Het zij opgemerkt, dat de n(+) gebieden 63 en 6b indien gewenst epitaxiaal aangebracht kunnen worden en niet gediffundeerd behoeven te worden. Evenzo kan de besebreven resulterende eenheid door middel van elk 30 ander gewenst en bekend proces gefabriceerd- worden.It should be noted that the n (+) regions 63 and 6b can be epitaxially disposed if desired and need not be diffused. Likewise, the described resulting unit can be fabricated by any other desired and known process.
De volgende stap van het proces wordt in fig. 5 getoond en betreft de implantatie en diffusiestap van het kanaal., waarbij via dezelfde openingen 61 en 62, die werden gebruikt voor n(+) implantatie voor de gebieden 63 en 6b, de p(+) gebieden 71 en 72 worden gevormd.. De p(+) gebieden 35 71 en 72 worden door middel van implantatie met een. boriumstraal tot een yr- *l8* 2 dosering van ongeveer 5 x 10 tot 5 x 10 atomen/m gevormd gevolgd door een diffusie-indrijving gedurende 30 tot 120 min bij 1150°C tot 1250°C.The next step of the process is shown in Fig. 5 and concerns the implantation and diffusion step of the channel, whereby through the same openings 61 and 62 that were used for n (+) implantation for the areas 63 and 6b, the p ( +) regions 71 and 72 are formed. The p (+) regions 71 and 72 are formed by implantation with a. boron jet formed to a yr- * 18 * 2 dose of about 5 x 10 to 5 x 10 atoms / m followed by diffusion driving for 30 to 120 min at 1150 ° C to 1250 ° C.
790 7472 ê β· * -9-790 7472 ê β * -9-
Daarna -warden, zoals getoond in fig. 6, stappen uitgevoerd voor de voor aanbrenging van de bronelektrode en de diffusie van.de 'bronge'bieden 32 en 33. Dit wordt door middel van een bekende en niet-kritische fosfor-diffusiestap uitgevoerd, waarbij de diffusie zich via de openingen 61 en 5 62 voortplant, zodat de brongebieden 32 en 33 automatisch relatief ten opzichte van'de andere voorgevormde gebieden op. een lijn worden gebracht.Thereafter, as shown in FIG. 6, steps were taken for source electrode application and diffusion of the "source" regions 32 and 33. This is accomplished by a known and non-critical phosphor diffusion step, wherein the diffusion propagates through the openings 61 and 62 so that the source regions 32 and 33 automatically rise relative to the other preformed regions. be aligned.
De schijf wordt in een oven geplaatst en blootgesteld aan.POCl^ met een draaggas gedurende 10 min tot 50 min en bij een temperatuur van 850°C tot 1000°C.The disc is placed in an oven and exposed to POCl 4 with a carrier gas for 10 min to 50 min and at a temperature of 850 ° C to 1000 ° C.
10 Na afloop van deze stap is de in fig. 2 vereiste, basis verbindings- opstelling gevormd met korte p(+) gebieden .beneden het 0x7de 50, dat als geleidingskanaal voor de uiteindelijk verkregen eenheid dient en met een n(+) gebied, dat het gebied, tussen de kanalen 34 en 35 en tussen de p(+) gebieden. 30 en 31 opvult. Het fabrikageproces. gaat dan vanaf de stap in 15 fig. 6 door, totdat de eenheid volgens fig. 2 is verkregen, waarin de oxyde-oppervlakken aan de bovenzijde van de schijf op geschikte wijze worden afgestroopt en worden de metaalpatronen voor de contacten 22, 23 en 24 gevormd ter verkrijging van elektrische verbindingen met de eenheid. Het contact 26 van de afvoerelektrode wordt wordt in een daaropvolgende metal-20 liseringsbewerking op de eenheid aangebracht. Daarna, kan de. gehele eenheid bedekt worden met een geschikte passieve laag en worden draadeinden met de bronelektroden 22 en 23 en met de stuurelektrode 24 verbonden. De eenheid wordt dan in een geschikte beschermende behuizing geplaatst., waarbij de afvoerelektrode met de behuizing of een andere voor de afvoerelektrodever-25 binding dienende geleider is verbonden.At the end of this step, the basic connection arrangement required in Figure 2 is formed with short p (+) regions below the 0x7th 50, which serves as a guide channel for the final unit obtained, and with an n (+) region, that the area, between channels 34 and 35 and between the p (+) areas. 30 and 31. The manufacturing process. then, from the step in FIG. 6, continues until the unit of FIG. 2 is obtained, in which the oxide surfaces on the top of the disc are appropriately stripped and the metal cartridges for the contacts 22, 23 and 24 are formed to provide electrical connections to the unit. The drain contact 26 is applied to the unit in a subsequent metal-lizing operation. After that, the. entire unit are covered with a suitable passive layer and wire ends are connected to the source electrodes 22 and 23 and to the control electrode 24. The unit is then placed in a suitable protective housing, wherein the drain electrode is connected to the housing or other conductor serving for the drain connection.
De eenheid volgens de figuren 1 en 2 maakt gebruik van een slingervormige weg voor elk van de twee brongebieden en de stuurelektrodegebieden en een afvoerelektrode op het oppervlak van de schijf tegenover de bronelektroden. Ook andere opstellingen kunnen worden gebruikt. De figuren 7 30 en 8 tonen een vlakke opstelling met een eenvoudige rechthoekige vorm met een ringvormige stuurelektrode 80 tussen een eerste bronelektrode 81 met een ringvorm en een centrale bronelektrode 82. De eenheid volgens fig. 8 is opgenomen in een basisschijf van p(-) monokristallijn silicium 83 met een daarin opgenomen n(+) gebied 84 ter vermindering van de laterale weer-35 stand van de verschillende stroomwegen van de eenheid naar de lateraal verschoven afvoerelektrode 85, die de bronelektrode 81 omgeeft.The unit of Figures 1 and 2 utilizes a wobble path for each of the two source regions and the control regions and a drain on the surface of the disc opposite the source electrodes. Other arrangements can also be used. Figures 7, 30 and 8 show a flat arrangement in a simple rectangular shape with an annular control electrode 80 between a first source electrode 81 with an annular shape and a central source electrode 82. The unit of Figure 8 is contained in a base disc of p (-) monocrystalline silicon 83 having an n (+) region 84 incorporated therein to reduce the lateral resistance of the various current paths from the unit to the laterally offset drain electrode 85 surrounding source electrode 81.
Volgens fig. 8 en volgens de uitvinding is binnen de eenheid een 790 7472 ti- -10- ringvormig n(+) gebied 86 gevormd met . een veel hogere geleidbaarheid dan het n(-) epitaxiaal, aangebrachte gebied 87, dat alle, verbindingen van de eenheid bevat. Het ringvormige gebied 86 bevindt zich onder het gebied van het stuurelektrode-oxy de 88 en ligt tegen de einden van de twee ge-5 leidingskanalen, die tussen het ringvormige p(+) gebied 89 en het centrale p(+) gebied 91 onder de ringvormige bronelektrode 81 en.resp. de centrale bronelektrode 82 zijn gevormd.According to FIG. 8 and according to the invention, within the unit, a 790 7472 titular n (+) region 86 is formed with. a much higher conductivity than the n (-) epitaxially applied region 87, which contains all the compounds of the unit. The annular region 86 is located below the region of the gate electrode 88 and abuts the ends of the two conduit channels, which lie between the annular p (+) region 89 and the central p (+) region 91 below the annular source electrode 81 and resp. the central source electrode 82 are formed.
Er wordt bij fig. 8 tevens, opgemerkt, dat de buitenkant 90 van de p(+) ring 89 een grote straal heeft als bijdrage voor de. eenheid om hoge 10 keerspanningen te kunnen weerstaan.It is also noted in Fig. 8 that the outside 90 of the p (+) ring 89 has a large radius as a contribution to the. unit to withstand high 10 reversal stresses.
Ter verkrijging van een goed contact met de afvoeasLektrode 85 is in fig. 8 een n(+) gebied 95 opgenomen.. De. afvoerelektrode. 85 bevindt zich op een grote' laterale afstand van de bronelektrode 81 (meer dan ongeveer 90 ^um). Het afvoercontact 85 is omgeven door een p(+) isolatiediffusie 15 96 om de eenheid van andere eenheden op dezelfde .schijf te isoleren.In order to obtain good contact with the drain electrode 85, an n (+) region 95 is included in FIG. drain electrode. 85 is located a great lateral distance from the source electrode 81 (more than about 90 µm). The drain contact 85 is surrounded by a p (+) isolation diffusion 96 to isolate the unit from other units on the same disk.
In de opstelling volgens fig. 8 vloeit vanaf de bronnen 81 en, 82 een stroom via het epitaxiale gebied 87 door het gebied. 86. De stroom vloeit dan lateraal naar buiten en dan. naar het afvoercontact 85. In de uitvoering volgens fig. 2 is de weerstand van de eenheid, sterk verlaagd 20 door het relatief. sterk geleidend gebied 86.In the arrangement of Figure 8, current flows from the sources 81 and 82 through the epitaxial region 87 through the region. 86. The stream then flows out laterally and then. to the drain contact 85. In the embodiment according to Fig. 2, the resistance of the unit is greatly reduced by the relative. highly conductive area 86.
Voor wat betreft de toepassing der uitvinding zij vermeld, dat elk soort contactmateriaal voor de bron- en. stuurelektrodecontacten gebruikt kan worden. Zo kan bijvoorbeeld aluminium voor de bronelektrode. gebruikt worden terwijl voor de geleidende stuur elektrode 80 in fig. 8 of de gelei-25 dende stuurelektrode 2k in fig. 2 polysilicium gebruikt.kan worden.With regard to the use of the invention, it should be noted that any type of contact material for the source material. control electrode contacts can be used. For example, aluminum can be used for the source electrode. while the conductive control electrode 80 in FIG. 8 or the conductive control electrode 2k in FIG. 2 may use polysilicon.
Ter verkrijging van de eenheid volgens de uitvinding kunnen vele andere geometrische vormen gebruikt worden met inbegrip van een aantal rechte, parallelle bronelementparen met resp.. daartussen opgenomen stuur-elektroden en dergelijke.Many other geometric shapes can be used to obtain the unit of the invention, including a plurality of straight, parallel source element pairs with respective control electrodes and the like included therebetween.
30 De bronelektroden 22 en 23 zijn als gescheiden elektroden getoond, die met gescheiden draadeinden.verbonden kunnen'worden... De bronelektroden 22 en 23 kunnen ook direct verbonden worden, hetgeen getoond is in fig. 8a, waarin gelijke componenten als die in fig. 2 dezelfde verwijzings-cijfers hebben. In fig. 8a is de stuurelektrode echter een polysilicium-35 laag 101 (in plaats van aluminium),, dat .boven het stuurelektrode-oxyde 25 is aangebracht. De stuurelektrode 25 is daarna met een oxydelaag 102 bedekt en een geleidende laag 103 verbindt de twee bronelektroden 22 en 23 790 74 72 -11-.The source electrodes 22 and 23 are shown as separate electrodes, which can be connected to separate wire ends ... The source electrodes 22 and 23 can also be directly connected, as shown in Fig. 8a, in which similar components as those in Fig. 2. have the same reference numerals. In FIG. 8a, however, the control electrode is a polysilicon layer 101 (instead of aluminum) disposed above the control electrode oxide. The control electrode 25 is then covered with an oxide layer 102 and a conductive layer 103 connects the two source electrodes 22 and 23 790 74 72-11.
met elkaar ter vorming van een van., de stuur elektrode 101 geïsoleerde enkele brongeleider. Op geschikte randgedeelten van de.schijf is een verbinding met de stuurelektrode gemaakt.together to form a single source conductor insulated from the control electrode 101. Connection to the control electrode is made on suitable edge portions of the disc.
De figuren 9 en 10 tonen de krommen, die de vermindering in voor-5 waartse weerstand tonen, indien het gebied Uo sterk geleidend n(+) gemaakt is. De bij de fig. 9 behorende geteste eenheid had een gebied Uo met de n(-) geleidbaarheid van het epitaxiale gebied. Zoals getoond in fig. 9 is dévoorwaartse weerstand dus hoog voor verschillende instelspanningen van de stuurelektrode.Figures 9 and 10 show the curves showing the reduction in forward resistance if the region Uo is made highly conductive n (+). The tested unit associated with Figure 9 had a region Uo with the n (-) conductivity of the epitaxial region. Thus, as shown in Fig. 9, the forward resistance is high for different control voltage bias voltages.
10 In de eenheid volgens de uitvinding waar het gebied 40 van de n(+) geleidingssoort is, is een zeer sterke afname van de aan-weerstand opgetreden voor alle stuurelektrodespanningen voordat., de snelheidsverzadiging van de elektronen optreedt, hetgeen in fig. 10 getoond is.In the unit according to the invention where the region 40 is of the n (+) conduction type, a very strong decrease in the on-resistance has occurred for all the control voltage voltages before the velocity saturation of the electrons occurs, as shown in Fig. 10. is.
De veelhoekige vorm van de brongebieden volgens de uitvinding wordt 15 het best getoond in de figuren 13, 1¼ en 15'.The polygonal shape of the source regions according to the invention is best shown in Figures 13, 1¼ and 15 '.
In de figuren 13 en 1^· is de eenheid getoond voordat de stuurelektrode, bronelektrode en afvoerelektrode aangebracht zijn. Het fabrikage-proces kan van elke gewenste soort zijn met inbegrip van. de D-MOS fabrika-getechnieken en ionenimplantatietechnieken ter vorming van.de verbinding 20 en plaatsing van de elektroden op een zo geschikt mogelijke wijze.In Figures 13 and 11 the unit is shown before the control electrode, source electrode and drain electrode are applied. The manufacturing process can be of any type including. the D-MOS fabrication techniques and ion implantation techniques to form compound 20 and position the electrodes in the most convenient manner.
De eenheid is beschreven als een eenheid van de H kanaal verrij-kingssoort. Het zal duidelijk zijn, dat de uitvinding ook van toepassing is voor P kanaaleenheden en die van de verarmingssoort.The unit has been described as a unit of the H channel enrichment type. It will be clear that the invention also applies to P channel units and those of the depletion type.
De eenheid volgens de figuren 13 en 1^ heeft een aantal veelhoekige 25 brongebieden op het oppervlak van. de eenheid, waarbij deze veelhoekige gebieden bij voorkeur een zeshoekige vorm hebben. Ook vierkantige vormen kunnen gebruikt warden, maar de zeskantige vorm geeft een betere uniformiteit voor de scheiding, tussen aaneenliggende brongebieden.The unit of FIGS. 13 and 11 has a number of polygonal source regions on the surface of. the unit, these polygonal regions preferably having a hexagonal shape. Square shapes can also be used, but the hexagonal shape provides better uniformity for the separation between adjacent source areas.
In fig. 13 en 1^· zijn de zeshoekige brongebieden in een halfgelei-30 der basislichaam of schijf gevormd, welke laatste een H-soort schijf 120 van monokristallijn silicium met een daarop aangebrachte dunne H-epitaxiaal gebied 121 kan zijn, hetgeen het best in fig. 1U getoond wordt. Alle verbindingen worden in het epitaxiaal gebied 121 gevormd. Door gebruikmaking van geschikte maskers worden een aantal P gebieden, zoals de gebieden 122 35 en 123 in de figuren 13 en 1^, gevormd in een oppervlak, van het gebied 121 van de halfgeleiderschijf, waarbij deze gebieden doorgaans een veelhoekige vorm en bij voorkeur een zeshoekige vorm hebben.In FIGS. 13 and 11, the hexagonal source regions are formed in a semiconductor base body or disc, the latter being an H-type monocrystalline silicon disc 120 with a thin H-epitaxial region 121 applied thereto, which is best is shown in Fig. 1U. All connections are formed in the epitaxial region 121. Using suitable masks, a number of P regions, such as regions 122, 35 and 123 in Figures 13 and 11, are formed in a surface of region 121 of the semiconductor wafer, these regions generally being a polygonal shape and preferably a have hexagonal shape.
790 7 A 72 ί \ -12-790 7 A 72 ί \ -12-
Er wordt een zeer groot aantal van dergelijke, veelhoekige gebieden gevormd. In een eenheid met bijvoorbeeld oppervlakte^afmetingen van 2,56 mm bij 3,58 mm worden ongeveer. 6600 veelhoekige gebieden gevormd ter verkrijging van een totale kanaalbreedte van ongeveer 563. inm. Elk van· de 5 veelhoekige gebieden kan, gemeten loodrecht naar twee tegenovergelegen zijden van de veelhoek, een breedte van. ongeveer 25,6 ^um of minder hebben. Indien zij loodrecht tussen aaneenliggende rechte, zijden van aaneenliggen-de veelhoekige gebieden gemeten wordt kan de onderlinge afstand een waarde hebben van ongeveer 15*36 ^um. .A very large number of such polygonal regions are formed. For example, in a unit with surface area dimensions of 2.56 mm by 3.58 mm, approx. 6600 polygonal regions formed to obtain a total channel width of about 563. inm. Each of the 5 polygonal regions, measured perpendicular to two opposite sides of the polygon, can have a width of. about 25.6 µm or less. When measured perpendicularly between contiguous straight, sides of contiguous polygonal regions, the distance between them may have a value of about 15 * 36 µm. .
10 De P+ gebieden' 122 en 123 hebben, een diepte d, die bij voorkeur ongeveer 5 ^urn bedraagt, ter· verkrijging van een sterk en betrouwbaar veld. Elk van de P gebieden heeft een uitwendig randgebied, t.w. \2b en 125 voor de P gebieden 122 resp. 123, met een diepte s van ongeveer 1,5 ƒ urn.The P + regions 122 and 123 have a depth d, which is preferably about 5 µm, to obtain a strong and reliable field. Each of the P areas has an external edge area, i.e. \ 2b and 125 for the P regions 122, respectively. 123, with a depth s of about 1.5 µm.
Deze afstand moet zo klein mogelijk. zijn ter vermindering van cte capaci-15 teitswaarde van de eenheid.This distance should be as small as possible. are to reduce the unit's capacitance value.
Elk van de veelhoekige gebieden met. inbegrip van. de veelhoekige gebieden 122 en 123 krijgen TT+ veelhoekige ringgebieden 126 resp. 127· De drempels 12l+ en 125 bevinden zich beneden, de gebieden 126 resp. 127· De 1+ gebieden 126 en 127 staan in verbinding met een relatief geleidend H+ gebied 20 128, dat het ΙΓ+ gebied is tussen aaneenliggende veelhoeken van de P soort ter vorming van de verschillende kanalen tussen de brongebieden en een afvoercontact, hetgeen later beschreven zal worden.Each of the polygonal areas with. including. the polygonal regions 122 and 123 are given TT + polygonal ring regions 126, respectively. 127 · The thresholds 12l + and 125 are located below, the areas 126 resp. 127 · The 1+ regions 126 and 127 communicate with a relatively conductive H + region 20 128, which is the ΙΓ + region between contiguous polygons of the P type to form the different channels between the source regions and a drain contact, described later will be.
De sterk geleidende N+ gebieden 128 worden gevormd op een wijze zoals beschreven in de U.S. octrooiaanvrage 951-310 en een zeer lage voor-25 waartse weerstand voor de eenheid geeft.The highly conductive N + regions 128 are formed in a manner as described in U.S. Pat. patent application 951-310 and gives a very low forward resistance to the unit.
Bij de figuren 13 en 1^ wordt opgemerkt, dat het. gehele oppervlak van.de schijf met een oxydelaag of gecombineerde bekende oxyde en nitride-lagen, die voor de vorming van de. verschillende verbindingen worden verschaft, is bedekt. Deze laag is als isolatielaag 130 getoond. De isolatie-30 laag 130 is voorzien van veelhoekig gevormde openingen zoals de openingen 131 en 132 onmiddellijk boven de veelhoekige gebieden 122 en 123. De randen van de openingen 131 en 132 vallen over de 1+ bronringen 126 en 127 voor de gebieden 122 resp. 123. De oxydestroken 130,. die na de vorming van de veelhoekig gevormde openingen achterblijven, vormen.het stuurelek-35 trode-oxyde voor de eenheid.In FIGS. 13 and 11, it is noted that the. entire surface of the disc with an oxide layer or combined known oxide and nitride layers, which are used to form the. various compounds are provided is covered. This layer is shown as insulation layer 130. The insulating layer 130 is provided with polygonal shaped openings such as the openings 131 and 132 immediately above the polygonal regions 122 and 123. The edges of the openings 131 and 132 overlap the 1+ well rings 126 and 127 for the regions 122 and 122, respectively. 123. The oxide strips 130 ,. which remain after the formation of the polygonal shaped apertures form the control electrode for the unit.
Vervolgens kunnen, zoals getoond in fig. 15, elektroden met de eenheid verbonden worden. Deze omvatten een polysiliciumrooster met poly- 790 74 72 -13- siliciumgedeelten ^0, 1^1 en ik-2, die de ozydegebieden 130 bedekken.Then, as shown in Fig. 15, electrodes can be connected to the unit. These include a polysilicon lattice with poly-790 74 72 -13-silicon portions ^ 0, 1 ^ 1 and I-2 covering the ozone regions 130.
Dan wordt een bedekking van siliciumdioxyde op. bet polysilicium-rooster 1^0 aangebracht, die in fig. 15 als de. bedekkingsgebieden 1^-5, 1 ¾6 en ihj zijn getoond en die de polysilicium. besturingselektrode en de 5 bronelektrode, die daarna over het gehele bovenoppervlak van de schijf is aangebracht, isoleren. In fig. 15 is de bronelektrode. als een geleidende laag 150 getoond* die uit elk soort materiaal, zoals, aluminium, kan bestaan. Er wordt tevens een afvoerelektrode 151-met de eenheid verbonden.Then a coating of silicon dioxide is put on. the polysilicon lattice 1 ^ 0, which is shown in FIG. 15 as the. coverage areas 1 ^ -5, 1 ¾6 and ihj are shown and representing the polysilicon. control electrode and the source electrode, which is then applied over the entire top surface of the disc. In Fig. 15 is the source electrode. shown as a conductive layer 150 * which may be of any material such as aluminum. A drain electrode 151-is also connected to the unit.
De resulterende, eenheid volgens fig. 15 is een U-kanaaleenheid, 10 waarin kanaalgebieden tussen elk van. de af zonderlijke, bronnen en het lichaam van het halfgeleidermateriaal, dat uiteindelijk naar de afvoerelektrode 151 voert, zijn gevormd. Een kanaalgebied 160 is dus gevormd tussen de bronring 126, die met de bronelektrode 150 is verbonden en het ÏÏ+ gebied 128, die uiteindelijk tot..de afvoerelektrode 151 leidt. Door het 15 aanleggen .van een geschikte, stuur spanning aan de stuur elektrode 1^0 wordt het kanaal 160 omgekeerd tot de. H geleidingssoort..Op gelijke wijze worden kanalen 161 en 162 tussen het met de. geleider 150 verbonden bronge-bied 126 en het tot de afvoerelektrode 151 leidende, omgevende N+ gebied 128 gevormd. Door het aanleggen van een geschikte stuur spanning aan de 20 polysiliciumstuurelektrode (met inbegrip van de vinger 1^-1 in fig. 15) worden de kanalen 161 en 162 geleidend voor de geleiding van meerderheidsla-dingsdragers vanaf de bronelektrode 150 naar de afvoerelektrode 151 ·The resulting unit of FIG. 15 is a U channel unit, in which channel regions between each of. the separate sources and body of the semiconductor material, which eventually leads to the drain electrode 151, are formed. Thus, a channel region 160 is formed between the source ring 126, which is connected to the source electrode 150, and the region + 128, which eventually leads to the drain electrode 151. By applying a suitable control voltage to the control electrode 1, 0, the channel 160 is inverted to the. H conductivity type. Likewise, channels 161 and 162 are interposed between the. conductor 150 connects source region 126 and forms surrounding N + region 128 leading to drain electrode 151. By applying a suitable control voltage to the polysilicon control electrode (including the finger 1 ^ -1 in Fig. 15), channels 161 and 162 become conductive for conducting majority charge carriers from source electrode 150 to drain electrode 151 ·
Elke bron vormt parallelle geleidingswegen, waarbij bij voorbeeld de kanalen 163 en 16¾ onder het stuurelektrode-element lk2 de geleiding moge-25 lijk maakt vanaf de bronring 12T en.een N bronstrook 170 naar het H+ gebied 128 en dan naar de afvoerelektrode 151.Each source forms parallel conduction paths, for example, channels 163 and 16¾ below the control element element lk2 allows conduction from the source ring 12T and an N source strip 170 to the H + region 128 and then to the drain electrode 151.
Opgemerkt wordt, dat de figuren 1¾ en 15 een P eindgebied 1J1 tonen, dat de rand van de schijf omsluit.It is noted that Figures 1¾ and 15 show a P end region 1J1 enclosing the edge of the disc.
Het contact 150 in fig. 15 bestaat bij voorkeur uit .aluminium. Op-30 gemerkt wordt, dat het contaetgebied. voor het contact 155 geheel over en in dezelfde lijn ligt met het diepere gedeelte van.het. P gebied 122. Dit is gedaan, omdat bleek, dat het voor de elektrode 150 gebruikte aluminium door zeer dunne gebieden van het P materiaal kan steken. Een kenmerk van de uitvinding is dus de verzekering, dat het contact 150 principieel boven 35 de diepere gedeelten van de P gebieden zoals de P gebieden 122 en 123 ligt. Hierdoor zijn de door de ringvormige drempels 12¾ en 125 bepaalde actieve kanaalgebieden zo dun als gewenst te maken teneinde de eapaciteitswaarde 79 0 7 4 72 _11*_ ï 4 van de eenheid duidelijk te verminderen.The contact 150 in Fig. 15 preferably consists of aluminum. On -30 it is noted that the contaet area. for the contact 155 completely over and in the same line with the deeper part of the. P area 122. This has been done because it has been found that the aluminum used for the electrode 150 can protrude through very thin areas of the P material. Thus, a feature of the invention is the assurance that the contact 150 is principally above 35 the deeper portions of the P regions such as the P regions 122 and 123. As a result, the active channel regions defined by the annular thresholds 12 125 and 125 can be made as thin as desired in order to clearly reduce the unit capacity value of 79 0 7 4 72 _11 * _ 4.
Fig. 11 toont een complete , eenheid.met het veelhoekige hronpatroon van fig. 15'. De complete eenheid volgens fig. 11 ligt "binnen de krasge-bieden 180, 181, 182 en 183, waarmee een aantal afzonderlijke, eenheden elk 5 met de afmetingen van 2,56 mm bij 3,58 mm van. het schijf lichaam te breken is.Fig. 11 shows a complete unit with the polygonal crown pattern of FIG. 15 '. The complete unit of FIG. 11 is "within the scratch areas 180, 181, 182, and 183, thereby breaking a number of discrete units, each measuring 2.56 mm by 3.58 mm from the disk body. is.
De beschreven ..veelhoekige gebieden worden door een aantal kolommen en rijen omsloten. De dimensie A omvat bij. voorbeeld 65 kolommen met veelhoekige gebieden en kan ongeveer 2,12 mm bedragen. De dimensie B kan 100.The described polygonal regions are enclosed by a number of columns and rows. The dimension A includes at. example 65 columns with polygonal areas and can be about 2.12 mm. The dimension B can be 100.
10 rijen met veelhoekige gebieden omvatten, en kan ongeveer.' 3,79 mm bedragen.10 rows with polygonal areas, and can be approx. " 3.79 mm.
De dimensie C tussen een bronverbindingsweg 190 en een. stuurverbindings-weg 191 kan 82 rijen met veelhoekige..elementen omvatten.The dimension C between a source connection path 190 and a. control link path 191 may comprise 82 rows of polygonal elements.
De bronelektrodeweg 190 is een.relatief zwaar metalen deel, dat direkt met de aluminium bronelektrode .150 is verbonden, en een. gemakkelijke 15 draadverbinding mogelijk. maakt met. de bronelektrode.The source electrode path 190 is a relatively heavy metal part connected directly to the aluminum source electrode 150 and one. easy 15 wire connection possible. makes with. the source electrode.
De stuurelektrodeverbindingsweg 191 is elektrisch, met een aantal uitstekende vingers 192, 193, 19¾ en I95 verbonden, die zich symmetrisch over het buitenoppervlak van het gebied met de veelhoekige gebieden uitstrekken en in elektrische verbinding staan, met de veelhoekige stuurelek-20 trode zoals aan de hand van.fig. 12 beschreven zal worden.The control electrode connection path 191 is electrically connected to a number of protruding fingers 192, 193, 19¾ and 195 which extend symmetrically over the outer surface of the area with the polygonal areas and are in electrical connection with the polygonal control electrode as on the hand of.fig. 12 will be described.
De buitenomtrek van de eenheid bevat tenslotte de P+ diepe diffu-siering 171, die, zoals getoond in fig, 11,. met een veldplaat 201. verbonden kan worden.The outer periphery of the unit finally includes the P + deep diffuse trim 171, which, as shown in FIG. 11. can be connected to a field plate 201.
Fig. 12 toont een gedeelte van de stuurelektrodeweg 191 en de stuur-25 elektrodevingers 19¾ en 195· Het is gewenst cm een aantal, verbindingen met de veelhoekige stuurelektrode te maken teneinde, de E-C tijdconstante van de eenheid te verminderen. De polysiliciumstuurelektrode heeft een aantal gebieden met de gebieden 210, 211, 212 en dergelijke, die zich naar buiten uitstrekken en in verbinding staan met de verlengingen van de stuur-30 elektrodeweg en de stuurelektrodewegelementen 19¾ en 195· De polysüicium-stuurelektrodegebieden kunnen tijdens de. vorming van de oxydebedekking ^5-^6-^7 in fig. 15 onbedekt blijven en worden door de bronelektrode 50 niet bedekt. Opgemerkt wordt, dat in fig. 12' de as. 220..de symmetrie-as 220 van fig. 11 is.Fig. 12 shows a portion of the control electrode path 191 and the control electrode fingers 19¾ and 195. It is desirable to make a number of connections to the polygonal control electrode in order to reduce the E-C time constant of the unit. The polysilicon control electrode has a number of regions with the regions 210, 211, 212 and the like, which extend outwardly and communicate with the extensions of the control electrode path and the control electrode control elements 19¾ and 195. formation of the oxide coating ^ 5- ^ 6- ^ 7 in FIG. 15 remain uncovered and are not covered by the source electrode 50. It is noted that in Fig. 12 'the shaft. 220 is the axis of symmetry 220 of FIG.
790 7 4 72790 7 4 72
Claims (15)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US95131078A | 1978-10-13 | 1978-10-13 | |
| US95131078 | 1978-10-13 | ||
| US3866279A | 1979-05-14 | 1979-05-14 | |
| US3866279 | 1979-05-14 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL7907472A true NL7907472A (en) | 1980-04-15 |
| NL175358B NL175358B (en) | 1984-05-16 |
| NL175358C NL175358C (en) | 1984-10-16 |
Family
ID=26715426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NLAANVRAGE7907472,A NL175358C (en) | 1978-10-13 | 1979-10-09 | HIGH POWER AND HIGH OPERATION FIELD EFFECT TRANSISTOR CONTAINING A DISC-SHAPED BODY OF SEMICONDUCTOR MATERIAL AND A STEERING ELECTRODUCTOR SEPARATED BY AN INSULATING LAYER OF A SURFACE OF THE DISC-BODY. |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP2622378B2 (en) |
| AR (1) | AR219006A1 (en) |
| BR (1) | BR7906338A (en) |
| CA (2) | CA1123119A (en) |
| CH (2) | CH642485A5 (en) |
| CS (1) | CS222676B2 (en) |
| DE (2) | DE2940699C2 (en) |
| DK (3) | DK157272C (en) |
| ES (1) | ES484652A1 (en) |
| FR (1) | FR2438917A1 (en) |
| GB (1) | GB2033658B (en) |
| HU (1) | HU182506B (en) |
| IL (1) | IL58128A (en) |
| IT (1) | IT1193238B (en) |
| MX (1) | MX147137A (en) |
| NL (1) | NL175358C (en) |
| PL (1) | PL123961B1 (en) |
| SE (2) | SE443682B (en) |
| SU (1) | SU1621817A3 (en) |
Families Citing this family (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4593302B1 (en) * | 1980-08-18 | 1998-02-03 | Int Rectifier Corp | Process for manufacture of high power mosfet laterally distributed high carrier density beneath the gate oxide |
| DE3040775A1 (en) * | 1980-10-29 | 1982-05-13 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | MIS-CONTROLLED SEMICONDUCTOR COMPONENT |
| US4412242A (en) | 1980-11-17 | 1983-10-25 | International Rectifier Corporation | Planar structure for high voltage semiconductor devices with gaps in glassy layer over high field regions |
| GB2111745B (en) * | 1981-12-07 | 1985-06-19 | Philips Electronic Associated | Insulated-gate field-effect transistors |
| CA1188821A (en) * | 1982-09-03 | 1985-06-11 | Patrick W. Clarke | Power mosfet integrated circuit |
| US4532534A (en) * | 1982-09-07 | 1985-07-30 | Rca Corporation | MOSFET with perimeter channel |
| DE3346286A1 (en) * | 1982-12-21 | 1984-06-28 | International Rectifier Corp., Los Angeles, Calif. | High-power metal-oxide field-effect transistor semiconductor component |
| JPS59167066A (en) * | 1983-03-14 | 1984-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | Vertical type metal oxide semiconductor field effect transistor |
| JPS6010677A (en) * | 1983-06-30 | 1985-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | Vertical mos transistor |
| JPH0247874A (en) * | 1988-08-10 | 1990-02-16 | Fuji Electric Co Ltd | Manufacture of mos semiconductor device |
| IT1247293B (en) * | 1990-05-09 | 1994-12-12 | Int Rectifier Corp | POWER TRANSISTOR DEVICE PRESENTING AN ULTRA-DEEP REGION, AT A GREATER CONCENTRATION |
| US5766966A (en) * | 1996-02-09 | 1998-06-16 | International Rectifier Corporation | Power transistor device having ultra deep increased concentration region |
| US5304831A (en) * | 1990-12-21 | 1994-04-19 | Siliconix Incorporated | Low on-resistance power MOS technology |
| US5404040A (en) * | 1990-12-21 | 1995-04-04 | Siliconix Incorporated | Structure and fabrication of power MOSFETs, including termination structures |
| IT1250233B (en) * | 1991-11-29 | 1995-04-03 | St Microelectronics Srl | PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF INTEGRATED CIRCUITS IN MOS TECHNOLOGY. |
| DE59208987D1 (en) * | 1992-08-10 | 1997-11-27 | Siemens Ag | Power MOSFET with improved avalanche strength |
| JPH06268227A (en) * | 1993-03-10 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | Insulated gate bipolar transistor |
| DE69321965T2 (en) * | 1993-12-24 | 1999-06-02 | Cons Ric Microelettronica | MOS power chip type and package assembly |
| DE69321966T2 (en) * | 1993-12-24 | 1999-06-02 | Cons Ric Microelettronica | Power semiconductor device |
| US5798287A (en) * | 1993-12-24 | 1998-08-25 | Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Method for forming a power MOS device chip |
| EP0665597A1 (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-02 | Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno - CoRiMMe | IGBT and manufacturing process therefore |
| DE69429913T2 (en) * | 1994-06-23 | 2002-10-31 | St Microelectronics Srl | Process for the production of a power component using MOS technology |
| US5817546A (en) * | 1994-06-23 | 1998-10-06 | Stmicroelectronics S.R.L. | Process of making a MOS-technology power device |
| DE69418037T2 (en) * | 1994-08-02 | 1999-08-26 | St Microelectronics Srl | Power semiconductor device made of MOS technology chips and housing structure |
| US5798554A (en) * | 1995-02-24 | 1998-08-25 | Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | MOS-technology power device integrated structure and manufacturing process thereof |
| EP0772242B1 (en) | 1995-10-30 | 2006-04-05 | STMicroelectronics S.r.l. | Single feature size MOS technology power device |
| EP0772241B1 (en) | 1995-10-30 | 2004-06-09 | STMicroelectronics S.r.l. | High density MOS technology power device |
| US6228719B1 (en) | 1995-11-06 | 2001-05-08 | Stmicroelectronics S.R.L. | MOS technology power device with low output resistance and low capacitance, and related manufacturing process |
| EP0782201B1 (en) * | 1995-12-28 | 2000-08-30 | STMicroelectronics S.r.l. | MOS-technology power device integrated structure |
| EP0961325B1 (en) | 1998-05-26 | 2008-05-07 | STMicroelectronics S.r.l. | High integration density MOS technology power device |
| EP1126527A4 (en) * | 1999-04-09 | 2007-06-13 | Shindengen Electric Mfg | High-voltage semiconductor device |
| JP4122113B2 (en) * | 1999-06-24 | 2008-07-23 | 新電元工業株式会社 | High breakdown strength field effect transistor |
| US6344379B1 (en) | 1999-10-22 | 2002-02-05 | Semiconductor Components Industries Llc | Semiconductor device with an undulating base region and method therefor |
| JP4845293B2 (en) * | 2000-08-30 | 2011-12-28 | 新電元工業株式会社 | Field effect transistor |
| JP2006295134A (en) | 2005-03-17 | 2006-10-26 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device and method for manufacture |
| US9484451B2 (en) | 2007-10-05 | 2016-11-01 | Vishay-Siliconix | MOSFET active area and edge termination area charge balance |
| US9431249B2 (en) | 2011-12-01 | 2016-08-30 | Vishay-Siliconix | Edge termination for super junction MOSFET devices |
| US9614043B2 (en) | 2012-02-09 | 2017-04-04 | Vishay-Siliconix | MOSFET termination trench |
| US9842911B2 (en) | 2012-05-30 | 2017-12-12 | Vishay-Siliconix | Adaptive charge balanced edge termination |
| US10115815B2 (en) * | 2012-12-28 | 2018-10-30 | Cree, Inc. | Transistor structures having a deep recessed P+ junction and methods for making same |
| US9530844B2 (en) | 2012-12-28 | 2016-12-27 | Cree, Inc. | Transistor structures having reduced electrical field at the gate oxide and methods for making same |
| JP5907097B2 (en) * | 2013-03-18 | 2016-04-20 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
| US9508596B2 (en) | 2014-06-20 | 2016-11-29 | Vishay-Siliconix | Processes used in fabricating a metal-insulator-semiconductor field effect transistor |
| US9887259B2 (en) | 2014-06-23 | 2018-02-06 | Vishay-Siliconix | Modulated super junction power MOSFET devices |
| US9882044B2 (en) | 2014-08-19 | 2018-01-30 | Vishay-Siliconix | Edge termination for super-junction MOSFETs |
| US10615274B2 (en) | 2017-12-21 | 2020-04-07 | Cree, Inc. | Vertical semiconductor device with improved ruggedness |
| US11489069B2 (en) | 2017-12-21 | 2022-11-01 | Wolfspeed, Inc. | Vertical semiconductor device with improved ruggedness |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4015278A (en) * | 1974-11-26 | 1977-03-29 | Fujitsu Ltd. | Field effect semiconductor device |
| JPS52106688A (en) * | 1976-03-05 | 1977-09-07 | Nec Corp | Field-effect transistor |
| JPS52132684A (en) * | 1976-04-29 | 1977-11-07 | Sony Corp | Insulating gate type field effect transistor |
| US4055884A (en) * | 1976-12-13 | 1977-11-01 | International Business Machines Corporation | Fabrication of power field effect transistors and the resulting structures |
| JPS5374385A (en) * | 1976-12-15 | 1978-07-01 | Hitachi Ltd | Manufacture of field effect semiconductor device |
| US4148047A (en) * | 1978-01-16 | 1979-04-03 | Honeywell Inc. | Semiconductor apparatus |
| JPH05185381A (en) * | 1992-01-10 | 1993-07-27 | Yuum Kogyo:Kk | Handle for edge-replaceable saw |
-
1979
- 1979-08-22 DK DK350679A patent/DK157272C/en not_active IP Right Cessation
- 1979-08-28 IL IL58128A patent/IL58128A/en unknown
- 1979-09-25 AR AR278193A patent/AR219006A1/en active
- 1979-09-28 MX MX179453A patent/MX147137A/en unknown
- 1979-09-28 CS CS796589A patent/CS222676B2/en unknown
- 1979-10-02 BR BR7906338A patent/BR7906338A/en not_active IP Right Cessation
- 1979-10-02 ES ES484652A patent/ES484652A1/en not_active Expired
- 1979-10-08 DE DE2940699A patent/DE2940699C2/en not_active Expired
- 1979-10-08 DE DE19792954481 patent/DE2954481C2/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-10-09 GB GB7935059A patent/GB2033658B/en not_active Expired
- 1979-10-09 CA CA337,182A patent/CA1123119A/en not_active Expired
- 1979-10-09 FR FR7925070A patent/FR2438917A1/en active Granted
- 1979-10-09 NL NLAANVRAGE7907472,A patent/NL175358C/en not_active IP Right Cessation
- 1979-10-11 PL PL1979218878A patent/PL123961B1/en unknown
- 1979-10-11 HU HU79IE891A patent/HU182506B/en not_active IP Right Cessation
- 1979-10-11 SU SU792835965A patent/SU1621817A3/en active
- 1979-10-11 IT IT26435/79A patent/IT1193238B/en active
- 1979-10-12 CH CH923279A patent/CH642485A5/en not_active IP Right Cessation
- 1979-10-12 CH CH7696/81A patent/CH660649A5/en not_active IP Right Cessation
- 1979-10-12 SE SE7908479A patent/SE443682B/en not_active IP Right Cessation
-
1981
- 1981-11-12 CA CA000389973A patent/CA1136291A/en not_active Expired
-
1985
- 1985-07-26 SE SE8503615A patent/SE465444B/en not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-04-28 JP JP62106158A patent/JP2622378B2/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-09-15 DK DK512488A patent/DK512488A/en not_active Application Discontinuation
- 1988-09-15 DK DK512388A patent/DK512388D0/en not_active Application Discontinuation
-
1994
- 1994-10-12 JP JP6246144A patent/JP2643095B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL7907472A (en) | MOSFET HIGH POWER UNIT. | |
| US4974059A (en) | Semiconductor high-power mosfet device | |
| US5008725A (en) | Plural polygon source pattern for MOSFET | |
| US5130767A (en) | Plural polygon source pattern for mosfet | |
| US4705759A (en) | High power MOSFET with low on-resistance and high breakdown voltage | |
| US4680853A (en) | Process for manufacture of high power MOSFET with laterally distributed high carrier density beneath the gate oxide | |
| US4593302A (en) | Process for manufacture of high power MOSFET with laterally distributed high carrier density beneath the gate oxide | |
| US4959699A (en) | High power MOSFET with low on-resistance and high breakdown voltage | |
| US5338961A (en) | High power MOSFET with low on-resistance and high breakdown voltage | |
| CN100487915C (en) | Semiconductor device having super junction structure and method for manufacturing the same | |
| US6541820B1 (en) | Low voltage planar power MOSFET with serpentine gate pattern | |
| KR100976526B1 (en) | Semiconductor device and method of making semiconductor device | |
| US5517046A (en) | High voltage lateral DMOS device with enhanced drift region | |
| US5861657A (en) | Graded concentration epitaxial substrate for semiconductor device having resurf diffusion | |
| US4219835A (en) | VMOS Mesa structure and manufacturing process | |
| US5510648A (en) | Insulated gate semiconductor device and method of fabricating | |
| US6689662B2 (en) | Method of forming a high voltage power MOSFET having low on-resistance | |
| US20010009800A1 (en) | Manufacture of trench-gate semiconductor devices | |
| US5187552A (en) | Shielded field-effect transistor devices | |
| US4612465A (en) | Lateral bidirectional notch FET with gates at non-common potentials | |
| EP1408542A2 (en) | High-speed MOS-technology power device integrated structure, and related manufacturing process | |
| US5468668A (en) | Method of forming MOS-gated semiconductor devices having mesh geometry pattern | |
| KR100750411B1 (en) | Devices with graded top oxide and graded drift region | |
| JPH0613648A (en) | Optical voltage insulator and optical voltage stack | |
| NL8502478A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR DEVICE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| V4 | Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent |
Free format text: 19991009 |