SE456291B - Vertikal mosfet-anordning innefattande en over kollektoromradet belegen skermelektrod for minimering av miller- kapacitansen och stromfortrengningen - Google Patents

Vertikal mosfet-anordning innefattande en over kollektoromradet belegen skermelektrod for minimering av miller- kapacitansen och stromfortrengningen

Info

Publication number
SE456291B
SE456291B SE8100148A SE8100148A SE456291B SE 456291 B SE456291 B SE 456291B SE 8100148 A SE8100148 A SE 8100148A SE 8100148 A SE8100148 A SE 8100148A SE 456291 B SE456291 B SE 456291B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
collector
electrode
emitter
area
collector area
Prior art date
Application number
SE8100148A
Other languages
English (en)
Other versions
SE8100148L (sv
Inventor
A M Goodman
R U Martinelli
Original Assignee
Rca Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rca Corp filed Critical Rca Corp
Publication of SE8100148L publication Critical patent/SE8100148L/sv
Publication of SE456291B publication Critical patent/SE456291B/sv

Links

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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5222—Capacitive arrangements or effects of, or between wiring layers
    • 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
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

456 291 10 15 20 25 30 35 40 strömförträngningen i en vertikal MOSFET-anordning. Skärmen är belägen i närheten av styret och ligger över den del av kollektor- omrädet som ligger intill anordningens kanalområde.
Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till den bifogade ritningen, i vilken fíg. 1 visar ett snitt genom en känd VDMOS-anordning och fig. 2 ett snitt genom en VDMOS-anordning ~ enligt föreliggande uppfinning.
En konventionell VDMOS-anordning 10 visas i fig. 1 och inne- fattar ett i huvudsak plant substrat 12 med första och andra mot- stående ytor (44 resp. 16) samt angränsande emitter-, kropps- och kollektoromràden (18, 20 resp. 22) av alternerande ledningstyp.
Kollektoromrádet 22 uppvisar typiskt ett relativt högkonduktivt parti 24 intill den andra ytan 16 och ett utskjutande kollektor- parti 26 av material med lägre konduktivitet, vilket parti sträc- ker sig till den första ytan 14. Vid en typisk uppbyggnad sträcker sig ett par kroppspartier 20, åtskilda av det utskjutande kollek- torpartiet 26, in i substratet från den första ytan 14 och bildar ett par PN-övergångar 23 mellan kroppen och kollektorn. Ett mot- svarande par emitterområden 18 sträcker sig in i substratet från den första ytan 14 inom gränserna för kroppsområdet 20. Emitter- områdena är med avseende på det däremellan liggande kollektorom- rådet belägna så att de definierar ett par kanalpartier 28 vid varje kroppsområdes 20 första yta.
En kollektorelektrod 30 är anordnad över den andra ytan 16 och kontaktar kollektorområdets 24 relativt högkonduktiva del.
En emitterelektrod 32 på den första ytan kontaktar varje emitter- område 18 och kroppsområde 20 vid en relativt kanalpartiet 28 förskjuten plats. Ett styre 34 är anordnat på den första ytan över såväl kanalpartiparen 28 som det mellan kanalpartierna ut- skjutande kollektoromrádet 26. Styret 34 utgöres typiskt av en på substratytan 14 anordnad oxid 36 och en över oxiden belägen elektrod Q8.
I fig. 2 illustreras en VDMOS-anordning enligt föreliggande uppfinning. I det inre är halvledaranordningens SO uppbyggnad i huvudsak densamma som beskrivits med hänvisning till den tidigare kända anordningen 10, och följaktligen används samma hänvisníngs- beteckningar för liknande halvledarområden. I anordningen 50 in- går vidare en kollektorelektrod 30, som kontaktar det relativt högkonduktiva kollektorområdet 24 vid den andra ytan 16, samt en emitterelektrod 32, som kontaktar vartdera emitter- och kropps- 10 15 20 25 30 35 40 3 456 291 området (18 resp. 22) på den första ytan 14. En styrelektrod 52 är placerad över vartdera kanalomràdet 28 och är av en oxid S4 isolerad från den första ytan.
Vid föreliggande uppfinning är en isolerad skärmelektrod 56 belägen över den första ytan så att den ligger över det utdragna kollektoromrádets 26 parti invid kanalpartierna 28. Vid den före- dragna uppbyggnaden ligger en kant hos vardera styrelektroden S8 direkt ovanför kropps/kollektor-övergången 23, och skärmelektro- den 56 ligger i närheten av denna kant men är isolerad därifrån.
Skärmelektroden S6 är isolerad från den första ytan 14 medelst samma oxid 54 som används för isolering av styrelektroderna 52, men det är icke nödvändigt att skärm- och styrelektroderna är be- lägna på ett enda, kontinuerligt oxidskikt. Vid en typisk anord- ning S0 av detta slag är kanallängden av storleksordningen 5 pm, oxidens 54 tjocklek approximativt 100 nm samt mellanrummet mellan styr- och skärmelektroderna så att det ligger inom det approxima- tiva området 100 nm till S um.
Anordningen S0 kan tillverkas under användning av inom halv- ledarindustrin allmänt kända metoder. En tillverkningsmetod för en konventionell VDMOS-anordning beskrives exempelvis i ameri- kanska patentskriften 4 055 884. För erhållande av en konstruk- tion i enlighet med föreliggande uppfinning erfordras dessutom alstríng av mönstret för skärmelektroden 56 jämte bildandet av denna elektrod, vilket kan ske på i stort sett samma sätt som vid tillverkning av en konventionell styrelektrod.
Det bör observeras att den beskrivna VDMOS-anordningen 50, innefattande ett par kropps- och emitteromràden, representerar en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. Även en an- ordning innefattande ett gemensamt kropps- och emitteromráde skul- le kunna användas. Trots att ritningen visar halvledaromràden av speciell ledningstyp (en N-kanalanordning) erhålles vidare en fun- gerande anordning (av P-kanaltyp) om samtliga angivna ledningsty- per omkastas.
Det inses även att VDMOS-anordningen S0 kan ingå i en större anordning. Denna större anordning kan exempelvis innefatta ett flertal delar, vilka var och en uppvisar det i fig. 2 illustrera- de tvärsnittet. Denna av ett flertal delar bestående anordning kan utgöras av en konstruktion med in i varandra inskjutande par- tier eller av en konstruktion av meandertyp, såsom är välkänt inom halvledartekniken. 456 291 10 15 20 25 30 35 40 Den vertikala VDMOS-anordningen 50 är speciellt lämpad för drift vid hög effekt och hög frekvens, och den kan vara av anrik- nings- eller bristtyp. Vid typiska driftvillkor för exempelvis en N-kanalanordning av anríkningstyp är emitterelektroden 32 jordad, under det att kollektorelektroden 16 ligger vid 400 volt.och styr- elektroden 52 oscillerar mellan 0 och 30 volt vid en frekvens av storleksordningen 100 Mz. Skärmelektroden 56 hâlles vid i huvud- sak konstant, positiv förspänning, av liknande men oftast större storlek än styrets förspänning. Vid föreliggande exempel skall skärmelektroden hållas inom spänningsomrâdet 30-60 volt.
Strömflödet 60 inom anordningen är i huvudsak vertikalt (dvs vinkelrätt mot huvudytorna 14 och 16) men uppvisar även en horisontell komponent. Laddningsbärare flyter väsentligen horison- tellt fràn emitterområdena 18, genom kanalpartierna 28 och till det utdragna kollektorområdet 26 samt därefter í huvudsak verti- kalt genom kollektoromràdet 22 till kollektorelektroden 30.
Skärmelektroden 56 förbättrar anordningens 50 prestanda avse- värt. Såsom nämnts tidigare överlappar styrelektroden 38 i en kon- ventionell anordning 10 det utdragna kollektorområdet 26 på den första ytan 14,.vilket under drift ger upphov till en icke önskad Miller-kapacitans. Vid den enligt föreliggande uppfinning utförda anordningen 50 minimeras Miller-kapacitansen eftersom styrelektro- derna S8 i huvudsak är belägna endast ovanför kanalpartierna 28.
Visserligen är skärmelektroden 56 belägen så att den överlappar den utdragna kollektorn 26, men den hàlles vid konstant spänning (i stället för vid styrets 34 vanligen oscillerande spänning) och bidrar därför inte till Miller-kapacitansen.
Skärmelektroden 56 minimerar dessutom strömförträngningen och höjer nivån på den rymdladdningsbegränsade ström som kan upp- rätthållas i det utdragna kollektorområdet 26. Strömförträngningen med åtföljande intensifiering av det elektriska fältet härrör från övergången från horisontellt strömflöde ( i kanalerna 28) till vertikalt strömflöde (i kollektorområdet 26). Den är kraftigast i de områden där PN-övergångarna 23 träffar den första ytan 14.
Den rymdladdningsbegränsade strömmen i den utdragna kollektorn 26 är en funktion av antalet majorítetsbärare i området.
Under drift av anordningen 50 medför skärmelektrodens 56 närvaro ovanför den utdragna kollektorn 26 alstring av ett kon- stant elektrostatiskt fält vid kollektorns yta 14. Detta fält attraherar majoritetsbärare till omrâdet, vilket medför höjd led- å? 10 456 291 ningsförmäga och främjande av den rymdladdningsbegränsade ström- men vid kollektorns yta 14. Skärmelektroden minskar strömförträng- ningen i den utdragna kollektorn i sådan grad att den alstrar ett elektrostatiskt fält som är större än det fält som förorsakas av den oscillerande styrelektrodspänningen. _ Uppfinníngen har således beskrivits under hänvisning till vertikala VDMOS-anordningar. Emellertid är uppfinningen ej så be- gränsad, utan det inses att den även kan tillämpas vid vertikala VMOS-anordningar och vid plana MOS-anordningar. Vid VMOS- och MOS-anordningar kommer skärmelektroden även att ligga ovanför den del av det utdragna kollektoromràdet som gränsar till kropps- omràdets kanalparti. Även här begränsas därigenom Mi1ler-kapaci- tansen och strömförträngningen, under det att en höjning sker av den rymdladdningsbegränsade strömmens nivå i kollektoromràdet.

Claims (2)

456 291 g ¿ Patentkrav
1. Vertikal MOSFET-anordning (50), i vilken ingår ett halvledarsubstrat (12) med en första huvudyta (14); i substra- tet vid denna yta belägna, inbördes åtskilda emitter- och kollektoromráden (18, 22) av en första ledningstyo; ett i substratet (12) beläget kroppsomràde (20) av den'andra led- ningstypen och försett med ett kanalparti (28) mellan emitter- och kollektoromràdena (18, 22) vid nämnda yta (14); en över kanalpartiet (28) belägen styrelektrod (52); en emitterelekt- rod (32), som kontaktar emitter- och kroppsomradena (18, 20); samt en kollektorelektrod (30), som är placerad på halvledar- substratets (12) motsatta andra huvudyta (16) och kontaktar kollektoromrádet (22), k ä n n e t e c k n a d av att en skärmelektrod (56) är belägen över kollektoromrádet (22) vid den första huvudytan (14) i och för minimering av Miller-kapa- oitansen och strömförträngningen.
2. Anordning enligt kravet 1 och innefattande en VDMOS- -transistor, varvid substratet (12) är i huvudsak plant och försett med första och andra, motsatta huvudytor (14, 16), och varvid kollektoromràdet (22) är anordnat över den andra ytan (16) och innefattar ett utskjutande kollektorparti (28) som sträcker sig till den första ytan (14), k ä n n e t e c k n a d av att skärmelektroden (55) är belägen vid den första ytan (14) ovanpå det utdragna kollektorpartiet (26). 3, Anordning enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att ett oxidskikt (54) är beläget under skärmelektroden (56).
SE8100148A 1980-02-22 1981-01-13 Vertikal mosfet-anordning innefattande en over kollektoromradet belegen skermelektrod for minimering av miller- kapacitansen och stromfortrengningen SE456291B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12371580A 1980-02-22 1980-02-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE8100148L SE8100148L (sv) 1981-08-23
SE456291B true SE456291B (sv) 1988-09-19

Family

ID=22410424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8100148A SE456291B (sv) 1980-02-22 1981-01-13 Vertikal mosfet-anordning innefattande en over kollektoromradet belegen skermelektrod for minimering av miller- kapacitansen och stromfortrengningen

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS56131961A (sv)
DE (1) DE3105693A1 (sv)
FR (1) FR2476914B1 (sv)
GB (1) GB2070331B (sv)
IT (1) IT1135091B (sv)
PL (1) PL136606B1 (sv)
SE (1) SE456291B (sv)
YU (1) YU41520B (sv)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57141964A (en) * 1981-02-26 1982-09-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Insulated gate type field effect transistor
DE3210353A1 (de) * 1982-03-20 1983-09-22 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Monolithisch integrierte darlingtonschaltung
US4577208A (en) * 1982-09-23 1986-03-18 Eaton Corporation Bidirectional power FET with integral avalanche protection
EP0205639A1 (en) * 1985-06-25 1986-12-30 Eaton Corporation Bidirectional power fet with substrate referenced shield
EP0207178A1 (en) * 1985-06-25 1987-01-07 Eaton Corporation Bidirectional power fet with field shaping
EP0119400B1 (en) * 1983-02-17 1987-08-05 Nissan Motor Co., Ltd. A vertical-type mosfet and method of fabricating the same
EP0205640A1 (en) * 1985-06-25 1986-12-30 Eaton Corporation Lateral bidirectional shielded notch fet
SG165138A1 (en) * 2000-07-12 2010-10-28 Inst Of Microelectronics A semiconductor device
JP5362955B2 (ja) * 2003-01-21 2013-12-11 ノース−ウエスト ユニヴァーシティ 高速スイッチング絶縁ゲート型パワー半導体デバイス
US7276747B2 (en) * 2005-04-25 2007-10-02 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Semiconductor device having screening electrode and method
CN102569386B (zh) * 2010-12-17 2015-02-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 具有屏蔽栅的vdmos器件及其制备方法
CN102569385B (zh) * 2010-12-17 2015-04-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 具有屏蔽栅的vdmos结构及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1132810A (en) * 1966-03-30 1968-11-06 Matsushita Electronics Corp Field-effect transistor having insulated gates
GB1316555A (sv) * 1969-08-12 1973-05-09
US3845495A (en) * 1971-09-23 1974-10-29 Signetics Corp High voltage, high frequency double diffused metal oxide semiconductor device
GB1423449A (en) * 1973-07-27 1976-02-04 Standard Telephones Cables Ltd Semiconductor device
JPS52106688A (en) * 1976-03-05 1977-09-07 Nec Corp Field-effect transistor

Also Published As

Publication number Publication date
PL136606B1 (en) 1986-03-31
SE8100148L (sv) 1981-08-23
FR2476914B1 (fr) 1985-10-18
DE3105693A1 (de) 1981-11-26
YU41520B (en) 1987-08-31
JPH0213830B2 (sv) 1990-04-05
GB2070331A (en) 1981-09-03
PL229786A1 (sv) 1981-09-18
FR2476914A1 (fr) 1981-08-28
DE3105693C2 (sv) 1992-12-10
IT1135091B (it) 1986-08-20
GB2070331B (en) 1984-05-23
JPS56131961A (en) 1981-10-15
YU42481A (en) 1983-06-30
IT8119216A0 (it) 1981-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10192978B2 (en) Semiconductor apparatus
US4455565A (en) Vertical MOSFET with an aligned gate electrode and aligned drain shield electrode
SE461490B (sv) Mos-transistor utbildad paa ett isolerande underlag
US8816410B2 (en) Semiconductor device
JP2004297086A (ja) 高スイッチングスピードのための横方向パワーｍｏｓｆｅｔ
KR100276414B1 (ko) 절연 게이트형 반도체 장치
US20070228490A1 (en) Charge balance techniques for power devices
SE456291B (sv) Vertikal mosfet-anordning innefattande en over kollektoromradet belegen skermelektrod for minimering av miller- kapacitansen och stromfortrengningen
CN110890327B (zh) 沟槽mosfet接触件
JPH04146674A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH0135508B2 (sv)
SE457303B (sv) Halvledaranordning samt foerfarande foer framstaellning av densamma
CN110828567A (zh) 半导体装置
US20170179266A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device
US10957773B1 (en) Semiconductor device
US4543596A (en) Insulated-gate field-effect transistor (IGFET) with injector zone
JPS63266882A (ja) 縦型絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ
US11043554B2 (en) Semiconductor device
JPH09275212A (ja) 電圧駆動型半導体装置
JP3749191B2 (ja) 高耐圧半導体装置
WO2023071308A1 (zh) 一种半导体器件及集成电路
US10256331B2 (en) Insulated gate turn-off device having low capacitance and low saturation current
JP6678615B2 (ja) 半導体装置
JP5312889B2 (ja) 半導体装置
US11600692B2 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8100148-9

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8100148-9

Format of ref document f/p: F