DE3689931T2 - Schnell schaltende laterale Transistoren mit isoliertem Gate. - Google Patents

Schnell schaltende laterale Transistoren mit isoliertem Gate.

Info

Publication number
DE3689931T2
DE3689931T2 DE19863689931 DE3689931T DE3689931T2 DE 3689931 T2 DE3689931 T2 DE 3689931T2 DE 19863689931 DE19863689931 DE 19863689931 DE 3689931 T DE3689931 T DE 3689931T DE 3689931 T2 DE3689931 T2 DE 3689931T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
region
anode
conductivity type
drain
adjacent
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19863689931
Other languages
English (en)
Other versions
DE3689931D1 (de
Inventor
Sel Colak
Vladimir Rumennik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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 Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE3689931D1 publication Critical patent/DE3689931D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3689931T2 publication Critical patent/DE3689931T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor 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
    • H01L29/08Semiconductor 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
    • H01L29/083Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
    • H01L29/0834Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41716Cathode or anode electrodes for thyristors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor 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
    • H01L29/10Semiconductor 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
    • H01L29/107Substrate region of field-effect devices
    • H01L29/1075Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors
    • H01L29/1079Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/1083Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate with an inactive supplementary region, e.g. for preventing punch-through, improving capacity effect or leakage current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem lateralen Isolierschicht-Feldeffekttransistor mit einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps, einer epitaxialen Oberflächenschicht eines zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps auf einer ersten Hauptoberfläche des Substrats, einer an die Oberfläche angrenzenden Kanalzone des ersten Leitungstyps in der Epitaxialschicht, die mit dieser Schicht einen pn-Übergang bildet, einem an die Oberfläche angrenzenden Sourcebereich des zweiten Leitungstyps in der Kanalzone, einem an die Oberfläche angrenzenden Drainbereich des zweiten Leitungstyps in der Epitaxialschicht, der von der Kanalzone durch einen Driftbereich getrennt ist, einer Isolierschicht auf der epitaxialen Oberflächenschicht, die mindestens den zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich liegenden Teil der Kanalzone bedeckt, einer Gateelektrode auf der Isolierschicht über dem Teil der Kanalzone, die von der Oberflächenschicht elektrisch isoliert ist, einem an die Oberfläche angrenzenden Anodenbereich des ersten Leitungstyps, der neben dem Drainbereich in der Epitaxialschicht liegt und mit dem Drainbereich gekoppelt ist, und einer mit dem Anodenbereich verbundenen Anodenelektrode, wobei eine Elektrode zum Kontaktieren des Substrats vorhanden ist.
  • Eine solche Anordnung ist in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 111803 beschrieben.
  • MOS-Anordnungen sind den Fachleuten allgemein bekannt, und ein typischer lateraler Hochspannungs-DMOS-Transistor nach dem Stand der Technik ist in Fig. 1 des US-Patents Nr. 4,300,150 dargestellt. Diese Anordnung beinhaltet ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps (p), eine epitaxiale Oberflächenschicht eines zweiten Leitungstyps (n) auf einer Hauptoberfläche des Substrats, eine an die Oberfläche angrenzende Kanalzone des ersten Leitungstyps in der Epitaxialschicht, einen an die Oberfläche angrenzenden Sourcebereich des zweiten Leitungstyps in der Kanalzone und einen an die Oberfläche angrenzenden Drainbereich des zweiten Leitungstyps in der Epitaxialschicht, die von der Kanalzone getrennt ist. Eine Isolierschicht befindet sich auf der Epitaxialschicht und bedeckt mindestens den zwischen Source und Drain liegenden Teil der Kanalzone. Eine Gateelektrode befindet sich auf der Isolierschicht über dem zwischen Source und Drain liegenden Teil der Kanalzone und ist elektrisch von der Epitaxialschicht durch die Isolierschicht (als Gateoxid bezeichnet) isoliert, während die Source- und Drainelektroden mit dem Source- bzw. Drainbereich des Transistors verbunden sind. Solche Hochspannungs-DMOS-Transistoren nach dem Stand der Technik haben in der Regel eine relativ dicke Epitaxialschicht in der Größenordnung von etwa 25-30 Mikrometer für eine Durchbruchspannung von etwa 250 V.
  • Es hat sich gezeigt, daß die Durchbrucheigenschaften von Hochspannungs- Halbleiteranordnungen durch Verwendung des RESURF ("REduced SURface Field")- Verfahrens, das in "High Voltage Thin Layer Devices (RESURF Devices)" in International Electronic Devices Meeting Technical Digest, Dezember 1979, Seiten 238-240, Appels et al., und im US-Patent Nr. 4,292,642 beschrieben ist, verbessert werden können. Im wesentlichen werden die verbesserten Durchbrucheigenschaften von RESURF-Anordnungen durch Verwendung dünnerer, aber stärker dotierter Epitaxialschichten zur Reduzierung der Oberflächenfelder erzielt. Außerdem wurden Oberflächen- und vergrabene Bereiche ohne direkte äußere Anschlüsse zur Umverteilung von Oberflächenfeldern in MOS-Anordnungen verwendet, beispielsweise in US-Patent Nr. 4,300,150 und Japanese Kokai Nr. 45074-81.
  • Das RESURF-Verfahren wurde auf laterale doppeldiffundierte MOS- Transistoren angewandt, wie in "Lateral DMOS Power Transistor Design" in IEEE Electron Device Letters, Band EDL-1, Seiten 51-53, April 1980 von Colak et al. berichtet, und es ergab sich eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften der Anordnung. Bei Hochspannungs-DMOS-Anordnungen wird gewöhnlich ein Kompromiß zwischen der Durchbruchspannung und dem Durchlaßwiderstand mit dem Ziel geschlossen, den Durchbruchspannungspegel zu erhöhen und gleichzeitig einen relativ geringen Durchlaßwiderstand aufrechtzuerhalten. Mit dem RESURF-Verfahren und unter der Annahme einer konstanten Durchbruchspannung zu Bezugszwecken kann eine Verbesserung (z. B. Verringerung) des Durchlaßwiderstands um etwa den Faktor 3 bei einer Anordnung erreicht werden, die dieselbe Fläche wie eine herkömmliche DMOS- Anordnung (mit dicker Epitaxialschicht) einnimmt. Dennoch wäre eine weitere Verbesserung der Durchlaßwiderstandseigenschaften solcher Anordnungen äußerst wünschenswert, insbesondere bei Hochspannungs-Leistungshalbleiteranordnungen, bei denen der Durchlaßwiderstand ein wichtiger Parameter ist. Im Idealfall sollte eine solche Verbesserung ohne eine erhebliche Verschlechterung der Durchbruchspannung oder der Schalteigenschaften erreicht werden.
  • Im Bestreben, leistungsfähigere Leistungsschaltelemente zu schaffen, wurde in jüngster Zeit eine neue Art von Anordnung entwickelt: der laterale Isolierschichttransistor (nachstehend LIGT genannt), auch als lateraler Isolierschichtgleichrichter bezeichnet. Der LIGT ist im wesentlichen eine Abwandlung der LDMOS-Struktur der oben beschriebenen allgemeinen Art, bei dem ein Anodenbereich in der Nähe des Drainbereichs implantiert wird. Im LIGT wird der Strom im Durchlaßzustand vom Elektronen-Löcher-Plasma geleitet. Die Elektronen werden aus der Anreicherungszone unter dem Gate und die Löcher von der Anode injiziert, was zu einer Leitfähigkeitsmodulation des Driftbereichs führt. Der Strom wird ähnlich wie bei einer PIN-Diode vom Rekombinationsvorgang beherrscht. Mit dem Ansteigen des Stroms strömen einige der von der Anode injizierten Löcher durch das Substrat und spannen den Übergang von Epitaxialschicht zu Substrat in Durchlaßrichtung vor. Das Substrat wird teilweise leitfähigkeitsmoduliert und trägt auch zum Rekombinationsstrom bei. Bei einem hohen Stromwert können die von der Anode injizierten Löcher durch den Kanalwiderstand strömen und spannen den doppeldiffundierten Übergang in Durchlaßrichtung vor, was zu einem Latchup führt.
  • Beim LIGT wird durch Hinzufügen des Anodenbereichs der Vorgang der Stromleitung im Driftbereich der Anordnung verändert. Im Durchlaßzustand wird der Strom zunächst wie bei LDMOS-Transistoren von den Majoritätsträgern geleitet. Die Elektronen strömen vom Sourcebereich durch den mit Gate versehenen Inversionsbereich, durch den Driftbereich (der am meisten zum Durchlaßwiderstand beiträgt) und dann zum Drain. Wenn der Drainstrom einen Wert erreicht, der hoch genug ist, um den Drain-Übergang in Durchlaßrichtung vorzuspannen, beginnt der Drain, Löcher in den Driftbereich zu injizieren, wodurch sich ein neutrales Plasma bildet. Die Dichte dieser injizierten Minoritätsträger ist höher als der Dotierungsgrad der Fremdatome im Driftbereich. Die injizierten Ladungsträger modulieren den Widerstand des Driftbereichs und verringern so den Gesamt-Durchlaßwiderstand. Die injizierten Minoritätsträger können sowohl in das Substrat als auch zur Kanalzone strömen.
  • Zwar bietet der LIGT mehrere bedeutende Vorteile, unter anderem hohe Stromführungsfähigkeit, geringer Durchlaßwiderstand und hohe Durchbruchspannung, jedoch litten diese Anordnungen bisher unter einem erheblichen Nachteil. Im LIGT wird der Ausschaltvorgang von der Rekombination von Minoritätsträgern bestimmt, und da kein Kontakt für die Ableitung von Elektronen vorhanden ist, ist die Ausschaltzeit relativ lang. In der Regel liegen die Ausschaltzeiten zwischen 3 und 10 Mikrosekunden, während die Einschaltzeiten weit weniger als 1 Mikrosekunde betragen. Dieser Nachteil wird von Jayaraman, Rumennik et al. in "Comparison of High Voltage Devices for Power Integrated Circuits", International Electron Devices Meeting, Seiten 258-261, Dezember 1984, beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung hat daher zur Aufgabe, eine laterale Isolierschichttransistor-Anordnung mit hoher Stromführungsfähigkeit, geringem Durchlaßwiderstand und hoher Durchbruchspannung zu schaffen, die mit der Fertigung von Bipolar- und MOS-Steuerschaltkreisen kompatibel ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine LIGT-Anordnung mit den genannten Vorteilen zu schaffen, die außerdem Schnellschalteigenschaften aufweist.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Halbleiteranordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden, an die Oberfläche angrenzenden Drain- und Anodenbereiche voneinander getrennt sind und daß der Anodenbereich in einem an die Oberfläche angrenzenden stark dotierten Bereich des zweiten Leitungstyps angeordnet ist.
  • Durch Schaffung eines Anodenbereichs wie oben beschrieben und durch entsprechende Kontaktierung sowohl des Anoden- als auch des Drainbeteichs mit einer gemeinsamen Anoden-Drainelektrode erhält man eine LIGT-Anordnung, die die Vorteile früherer Anordnungen beibehält und außerdem Schnellschalteigenschaften aufweist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Halbleiteranordnung mit einem lateralen Isolierschichttransistor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
  • Fig. 2 einen Querschnitt durch eine LIGT-Anordnung mit einer abgewandelten Ausführungsform der Anordnung der Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt einen schnell schaltenden lateralen Isolierschichttransistor, der für Hochspannungsanwendungen geeignet ist. Es ist zu beachten, daß die Figuren nicht maßstabsgetreu sind; insbesondere sind die vertikalen Maße zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Außerdem sind Halbleiterbereiche des gleichen Leitungstyps allgemein in gleicher Richtung schraffiert.
  • In Fig. 1 hat eine laterale Anordnung 2 ein Halbleitersubstrat 10 eines ersten Leitungstyps, hier p, mit einer epitaxialen Oberflächenschicht 12 eines zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps, hier n, auf einer ersten Hauptoberfläche 11 des Substrats. Eine an die Oberfläche angrenzende Kanalzone 16 des ersten Leitungstyps befindet sich in der Epitaxialschicht und bildet mit dieser einen pn-Übergang 17. Ein an die Oberfläche angrenzender Sourcebereich 14 des zweiten Leitungstyps befindet sich in der Kanalzone 16, und ein an die Oberfläche angrenzender Drainbereich 20, ebenfalls des zweiten Leitungstyps, befindet sich in der Epitaxialschicht 12 an einer von der Kanalzone 16 getrennten Stelle. Die Kanalzone 16 hat einen an die Oberfläche angrenzenden Teil 18, der sich zwischen dem Source- und dem Drainbereich befindet und den Kanal der Anordnung bildet. Eine Isolierschicht 22 befindet sich auf der Epitaxial-Oberflächenschicht 12 und bedeckt mindestens den Teil der Kanalzone 16, der sich zwischen dem Source- und dem Drainbereich des Transistors befindet. Die Isolierschicht 22 ist als abgestufte Schicht dargestellt und besteht aus Siliziumdioxid, es können jedoch auch andere Konfigurationen und Isolierstoffe verwendet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Eine Gateelektrode 24 (Anschluß G) befindet sich auf der Isolierschicht 22 über dem Kanal 18, und die Sourceelektrode 26 und die Drainelektrode 28 stellen die elektrische Verbindung zum Source- und Drainbereich des Transistors her. Eine Substratelektrode 29 (Anschluß SS) stellt eine elektrische Verbindung zur zweiten Hauptoberfläche 13 auf der Unterseite des Substrats her. Anordnungen dieser allgemeinen Art (wie oben beschrieben) sind den Fachleuten bekannt und werden daher nicht mehr näher beschrieben.
  • Die RESURF-Verfahren, wie sie im eingangs erwähnten Artikel von Colak et al. beschrieben sind, können zur Verbesserung des Durchlaßwiderstands und/oder der Durchbruchspannung in Anordnungen dieser Art verwendet werden. Durch eine wesentliche Verringerung der Dicke der Epitaxialschicht bis auf etwa 3 bis 15 Mikrometer und gleichzeitige Erhöhung des Dotierungsgrads in der Epitaxialschicht, um einen akzeptablen Durchlaßwiderstandswert beizubehalten, kann eine wesentliche Verbesserung der Hochspannungs-Durchbrucheigenschaften erreicht werden. Somit kann die bisher beschriebene Anordnung ebenso eine RESURF-MOS-Anordnung sein, unter der Annahme, daß die Dicke und die spezifischen Widerstandswerte für die Epitaxialschicht 12 entsprechend gewählt werden. Nach dem RESURF-Verfahren sollte das Produkt aus Dotierungskonzentration und Dicke der Epitaxialschicht (Nepi¥xdepi) in der Regel etwa 2 · 10¹² Atome/cm² sein. Mit diesem Verfahren kann bei einer Anordnung, die dieselbe Fläche wie eine herkömmliche Anordnung einnimmt, der Durchlaßwiderstand etwa um den Faktor 3 verringert und gleichzeitig die gleiche Durchbruchspannung aufrechterhalten werden.
  • Wie in der Veröffentlichung von Jayaraman, Rumennik et al. in International Electron Devices Meeting (IEDM), Dezember 1984, Seiten 258-261 beschrieben, erhält man die Grundstruktur des lateralen Isolierschichttransistors durch Abwandlung der MOS-Struktur der zuvor beschriebenen Art, indem innerhalb des Drainbereichs ein Anodenbereich des ersten Leitungstyps hinzugefügt wird. Eine typische LIGT-Anordnung nach dem Stand der Technik ist in Fig. 1(b) des Artikels von Jayaraman, Rumennik et al. dargestellt. Wie bereits erwähnt, bieten LIGT-Anordnungen dieser Art mehrere bedeutende Vorteile, jedoch leiden sie unter dem großen Nachteil einer relativen langen Ausschaltzeit (3-10 us). Um diesen Nachteil auszugleichen, enthält die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zusätzlich einen an die Oberfläche angrenzenden Anodenbereich 21 des ersten Leitungstyps, hier p, in der Epitaxialschicht.
  • In der Struktur der Fig. 1 ist der Anodenbereich 21 beispielsweise ein stark dotierter p-Bereich mit einer Dotierungskonzentration von etwa 10²&sup0; Atomen/cm³ und einer Dicke von etwa 1 um. Andere Teile der Struktur der Anordnung sind nach herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von lateralen MOS- und RESURF-Transistoren wie zum Beispiel den im Golak-US-Patent Nr. 4,300,150, durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet, dargestellten, konfiguriert und dotiert.
  • In einer ersten Ausführungsform der Erfindung befindet sich der p- Anodenbereich 21 der Anordnung 2 in einem an die Oberfläche angrenzenden nleitenden Bereich 23 mit einer Dotierungskonzentration von etwa 10¹&sup7;-10¹&sup8; Atomen/cm³ und einer Dicke von etwa 1,5 um. Der Drainbereich 20 aus n-leitendem Material ist dann neben dem Anodenbereich, aber nicht in direktem Kontakt mit diesem, angeordnet.
  • Der Drainbereich 20 ist mit dem Anodenbereich 21 über ein Widerstandselement 30 verbunden, das aus Polysilizium oder einem anderen geeigneten Widerstandswerkstoff bestehen kann. Ein Teil der Isolierschicht 22 befindet sich unter dem Widerstandselement 30, wie in Fig. 1 gezeigt, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem Widerstandselement und dem an die Oberfläche angrenzenden stark dotierten Bereich 23 oder der Epitaxial-Oberflächenschicht 12 zu verhindern. Der Aufbau der Anordnung wird durch Schaffung einer Anoden-Drainelektrode 28 auf dem Widerstandselement 30 komplettiert. Ein Teil der Anoden-Drainelektrode 28 befindet sich direkt über dem Anodenbereich 21, so daß die Anoden-Drainelektrode im wesentlich direkt mit dem Anodenbereich über die Dicke des Widerstandselements 30 (stark vergrößert in Fig. 1 dargestellt) oder direkt über ein Fenster im Widerstandswerkstoff verbunden ist. Außerdem ist die Anoden-Drainelektrode mit dem Drainbereich 20 durch den Reihenwiderstand des Widerstandselements 30, der entsprechend gewählt werden kann, um den gewünschten Widerstandswert zu erreichen, über nahezu seine gesamte Länge widerstandsgekoppelt.
  • Eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung der Fig. 1 zeigt
  • Fig. 2. Die an die Oberfläche angrenzenden Strukturen der Anordnung der Fig. 2 entsprechen der Anordnung der Fig. 1. Die Anordnung der Fig. 2 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform dadurch, daß sie zusätzlich mit einer ersten vergrabenen Schicht 32 des p-Leitungstyps und mit einem Dotierungsgrad von etwa 5 · 10¹&sup6; Atomen/cm³ an der ersten Hauptoberfläche 11 des Substrats 10 und unter dem Sourcebereich und der Kanalzone versehen ist. Eine zweite vergrabene Schicht des n-Leitungstyps und mit einem Dotierungsgrad von etwa 10¹&sup7; Atomen/cm³ befindet sich ebenfalls an der ersten Hauptoberfläche 11 und unter dem Anodenbereich 21 und dem Drainbereich 20. Die Dicke der vergrabenen Schichten 32 und 34 kann etwa zwischen 1 und 5 um liegen.
  • Erfindungsgemäße laterale Gatetransistoren der oben beschriebenen Art können auf einem p-Substrat mit einem Dotierungsgrad von etwa 5,0 · 10¹&sup4; Atomen/cm³ hergestellt werden, auf das eine n-Epitaxialschicht mit einer Dicke von etwa 7 um und einem Dotierungsgrad von etwa 3,0 · 10¹&sup5; Atomen/cm³ aufgewachsen wird. Source, Kanal, Anode, Drain und der an die Oberfläche angrenzende Bereich (in den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2) werden in diesem Fall durch herkömmliche Implantations- und Diffusionsverfahren hergestellt. Der Dotierungsgrad der n-Bereiche kann typischerweise etwa 10²&sup0; Atome/cm³ und der der p-Bereiche etwa 10¹&sup8; Atome/cm³ betragen. Der Aufbau der Anordnung wird danach durch konventionelle Herstellung der Isolierschicht 22 aus Siliziumdioxid oder einem entsprechenden Dielektrikum, des Widerstandselements 30 aus Polysilizium oder ähnlichem und den Source-, Gate-, Substrat- und Anoden-Drainelektroden komplettiert.
  • Bezüglich des Betriebs werden die erfindungsgemäßen LIGT-Anordnungen im wesentlichen auf die gleiche Weise angeschlossen und betrieben wie LDMOST-Anordnungen nach dem Stand der Technik. Allgemeine Betriebseigenschaften des LIGT sind ausführlich in der oben erwähnten Veröffentlichung von Jayaraman, Rumennik et al. beschrieben. Die Anordnungen der vorliegenden Erfindung wurden entwickelt, um die eingangs erwähnten Vorteile von LIGT-Anordnungen für eine Struktur zu nutzen, die außerdem eine relativ kurze Ausschaltzeit aufweist. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung durch mehrere einzigartige Konfigurationen des Anoden-, Drain- und Anoden-Drainelektrodenteils der Anordnungen erreicht. Bei LIGT-Anordnungen nach dem Stand der Technik, beispielsweise den in Fig. 1b des Artikels von Jayaraman, Rumennik et al. gezeigten Anordnungen, wird der Ausschaltvorgang durch die Rekombination von Minoritätsträgern bestimmt, da keine Kontaktbahn für die Ableitung von Minoritätsträgern aus dem Driftbereich vorhanden ist. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem durch Umstrukturierung des Drain-Anodenteils der Anordnung in zwei Bereiche und danach durch Kopplung dieser beiden Bereiche mit der Anoden-Drainelektrode gelöst. Auf diese Weise lassen sich die Minoritätsträger wesentlich rascher entfernen, und die Ausschaltzeiten werden daher wesentlich verkürzt.
  • Die Ausführungsform der Fig. 1 verwendet das Widerstandselement 30 zum Koppeln des Drainbereichs 20 mit dem Anodenbereich 21 und der Anoden- Drainelektrode 28. Bei dieser Ausführungsform fließt bei niedrigen Stromwerten der Sourcestrom größtenteils in den Drainbereich 20, dann durch den Widerstand des Widerstandsbereichs 30 (in der Regel etwa 1-5 Ohm) und dann in die Anoden-Drainelektrode 28. Sobald der Strom ansteigt, liefert der Anodenbereich 21 aufgrund eines Anstiegs der Gatespannung genügend Ladungsträger zur Leitfähigkeitsmodulation der Epitaxialschicht, und der größte Teil des Stroms fließt in den Anodenbereich und danach im wesentlichen direkt zur Anoden-Drainelektrode 28. Der Anteil der aus dem Drain- und Anodenbereich in die Drainelektrode fließenden Ströme kann durch Wahl des Widerstandswerts des Widerstandselements 30 sowie des Abstands zwischen dem Anoden- und Drainbereich und des spezifischen Widerstands der Epitaxialschicht gesteuert werden. Die Ausschaltzeiten werden erheblich verbessert, indem eine Bahn für die Ableitung von Minoritätsträgern durch den Drainbereich zur Verfügung gestellt wird - eine Betriebsweise, die bei den Konfigurationen nach dem Stand der Technik nicht möglich ist.
  • Schließlich können die Hochspannungs-Durchbrucheigenschaften der Anordnung durch die Aufnahme der oben beschriebenen vergrabenen Schichten 32 und 34, wie in der Ausführungsform der Fig. 2 dargestellt, weiter verbessert werden. In dieser Struktur ist die vergrabene Schicht 32 p-leitend und dient zur Verbesserung der Durchbruchspannungseigenschaften, während die vergrabene Schicht 34 n-leitend ist und dazu dient, einen Durchschlag zu verhindern. Der Dotierungsgrad der vergrabenen Schicht 32 ist etwa 5 · 10¹&sup6; Atome/cm³ und der der vergrabenen Schicht 34 etwa 10¹&sup7; Atome/cm³.
  • Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung imstande sind, alle Vorteile von LIGT-Anordnungen nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise hohe Stromführungsfähigkeit, geringer Durchlaßwiderstand und hohe Durchbruchspannung, zu bieten und gleichzeitig den wichtigsten Nachteil früherer Strukturen, nämlich die solchen Anordnungen innewohnende relativ lange Ausschaltzeit, zu beseitigen.

Claims (3)

1. Halbleiteranordnung mit einem lateralen Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate mit einem Substrat eines ersten Leitungstyps, einer epitaxialen Oberflächenschicht eines zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps auf einer ersten Hauptoberfläche des Substrats, einer an die Oberfläche angrenzenden Kanalzone des ersten Leitungstyps in der Epitaxialschicht, die mit dieser einen pn-Übergang bildet, einem an die Oberfläche angrenzenden Sourcebereich des zweiten Leitungstyps in der Kanalzone, einem an die Oberfläche angrenzenden Drainbereich des zweiten Leitungstyps in der Epitaxialschicht, der durch einen Driftbereich von der Kanalzone getrennt ist, einer Isolierschicht auf der Epitaxialschicht, die mindestens den zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich liegenden Teil der Kanalzone bedeckt, einer Gatelektrode auf der Isolierschicht über dem Kanalzonenteil, die von der Oberflächenschicht elektrisch isoliert ist, einem an die Oberfläche angrenzenden Anodenbereich des ersten Leitungstyps in der Epitaxialschicht neben dem Drainbereich und mit diesem gekoppelt, einer mit dem Anodenbereich verbundenen Anodenelektrode, einer zum Kontaktieren des Substrats vorhandenen Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander angeordneten, an die Oberfläche angrenzenden Drain- und Anodenbereiche voneinander getrennt sind und daß der Anodenbereich in einem stark dotierten, an die Oberfläche angrenzenden Bereich des zweiten Leitungstyps liegt.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenbereich mit dem Drainbereich über ein Widerstandselement gekoppelt ist.
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste vergrabene Schicht des ersten Leitungstyps an der ersten Hauptoberfläche des Substrats und unter dem Sourcebereich und der Kanalzone angeordnet ist und daß eine zweite vergrabene Schicht des zweiten Leitungstyps an der ersten Hauptoberfläche des Substrats und unter dem Anoden- und Drainbereich angeordnet ist.
DE19863689931 1985-11-27 1986-11-24 Schnell schaltende laterale Transistoren mit isoliertem Gate. Expired - Fee Related DE3689931T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80278185A 1985-11-27 1985-11-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3689931D1 DE3689931D1 (de) 1994-07-28
DE3689931T2 true DE3689931T2 (de) 1995-02-02

Family

ID=25184664

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863650606 Expired - Fee Related DE3650606T2 (de) 1985-11-27 1986-11-24 Schnellschaltender, lateraler Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode
DE19863689931 Expired - Fee Related DE3689931T2 (de) 1985-11-27 1986-11-24 Schnell schaltende laterale Transistoren mit isoliertem Gate.

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863650606 Expired - Fee Related DE3650606T2 (de) 1985-11-27 1986-11-24 Schnellschaltender, lateraler Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode

Country Status (4)

Country Link
EP (2) EP0228107B1 (de)
JP (1) JPH0732249B2 (de)
CA (1) CA1252225A (de)
DE (2) DE3650606T2 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380569A (ja) * 1986-09-24 1988-04-11 Fuji Electric Co Ltd 伝導度変調型横型mos−fet
JPS63173365A (ja) * 1986-11-26 1988-07-16 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ラテラル形絶縁ゲート半導体装置とその製法
JPS6459947A (en) * 1987-08-31 1989-03-07 Toshiba Corp Semiconductor device
JPH0680832B2 (ja) * 1987-09-30 1994-10-12 日本電気株式会社 半導体装置
US4926074A (en) * 1987-10-30 1990-05-15 North American Philips Corporation Semiconductor switch with parallel lateral double diffused MOS transistor and lateral insulated gate transistor
US4939566A (en) * 1987-10-30 1990-07-03 North American Philips Corporation Semiconductor switch with parallel DMOS and IGT
JP2728453B2 (ja) * 1988-09-14 1998-03-18 株式会社日立製作所 出力回路
JP2901621B2 (ja) * 1988-10-19 1999-06-07 株式会社日立製作所 導電変調型mosデバイス
DE68926384T2 (de) * 1988-11-29 1996-10-10 Toshiba Kawasaki Kk Lateraler Leitfähigkeitsmodulations-MOSFET
US5017992A (en) * 1989-03-29 1991-05-21 Asea Brown Boveri Ltd. High blocking-capacity semiconductor component
US5027177A (en) * 1989-07-24 1991-06-25 Hughes Aircraft Company Floating base lateral bipolar phototransistor with field effect gate voltage control
US5378912A (en) * 1993-11-10 1995-01-03 Philips Electronics North America Corporation Lateral semiconductor-on-insulator (SOI) semiconductor device having a lateral drift region
DE19538090A1 (de) * 1995-10-13 1997-04-17 Asea Brown Boveri Leistungshalbleiterelement
JP3918209B2 (ja) * 1996-09-11 2007-05-23 株式会社デンソー 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ及びその製造方法
WO2001075979A1 (de) 2000-03-31 2001-10-11 Ihp Gmbh-Innovations For High Performance Microelectronics Cmos-kompatibler lateraler dmos-transistor und verfahren zur herstellung eines derartigen transistors
DE10057611C2 (de) * 2000-11-21 2002-10-24 Infineon Technologies Ag Laterales Halbleiterbauelement
GB2374456A (en) * 2000-12-09 2002-10-16 Esm Ltd High-voltage metal oxide semiconductor device and method of forming the device
JP2006287250A (ja) * 2006-05-29 2006-10-19 Rohm Co Ltd 二重拡散型mosfetおよびこれを用いた半導体装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2706031A1 (de) * 1977-02-12 1978-08-17 Engl Walter L Prof Dr Rer Nat Integrierte schaltung mit einem thyristor
JPS55128870A (en) * 1979-03-26 1980-10-06 Semiconductor Res Found Electrostatic induction thyristor and semiconductor device
US4300150A (en) * 1980-06-16 1981-11-10 North American Philips Corporation Lateral double-diffused MOS transistor device
EP0273030A3 (de) * 1982-12-13 1988-09-21 General Electric Company Laterale Gleichrichter mit isoliertem Gate
DE3370410D1 (en) * 1982-12-27 1987-04-23 Philips Nv Lateral dmos transistor device having an injector region
GB2173037A (en) * 1985-03-29 1986-10-01 Philips Electronic Associated Semiconductor devices employing conductivity modulation

Also Published As

Publication number Publication date
EP0228107A2 (de) 1987-07-08
DE3689931D1 (de) 1994-07-28
EP0522670A1 (de) 1993-01-13
EP0522670B1 (de) 1997-03-26
JPH0732249B2 (ja) 1995-04-10
EP0228107B1 (de) 1994-06-22
DE3650606T2 (de) 1997-09-11
DE3650606D1 (de) 1997-04-30
JPS62131580A (ja) 1987-06-13
CA1252225A (en) 1989-04-04
EP0228107A3 (en) 1988-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68926384T2 (de) Lateraler Leitfähigkeitsmodulations-MOSFET
DE3689931T2 (de) Schnell schaltende laterale Transistoren mit isoliertem Gate.
DE69414311T2 (de) Halbleiteranordnung mit einer Bipolarfeldeffektanordnung mit isoliertem Gate
DE3856480T2 (de) MOS-Feldeffekt-Transistor mit Leitfähigkeitsmodulation
DE3122768C2 (de)
EP0566639B1 (de) Integrierte leistungsschalterstruktur
DE69938562T2 (de) Leistungshalbleiterbauelemente mit verbesserten hochfrequenzschaltung- und durchbruch-eigenschaften
DE10160118B4 (de) Halbleiterelement
DE69416950T2 (de) DMOSFET mit einem Widerstand zum Verbessern der Stromführung im Sperrbetrieb
DE69403306T2 (de) Laterales SOI-Halbleiterbauelement mit lateraler Driftregion
DE69034136T2 (de) Bipolarer transistor mit isolierter steuerelektrode
DE3686971T2 (de) Lateraler transistor mit isoliertem gate mit latch-up-festigkeit.
DE102004022455B4 (de) Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode
DE10250575B4 (de) IGBT mit monolithisch integrierter antiparalleler Diode
DE69629017T2 (de) Laterale dünnfilm-soi-anordnungen mit einem gradierten feldoxid und linearem dopierungsprofil
DE2910566A1 (de) Statische induktions-halbleitervorrichtung
DE3526826C2 (de)
EP1097482B1 (de) J-fet-halbleiteranordnung
DE69210328T2 (de) Lateraler, bipolarer Halbleitertransistor mit isolierter Steuerelektrode
DE69930715T2 (de) Elektronische Halbleiterleistung mit integrierter Diode
DE3905434C2 (de) Bipolare Halbleiterschalteinrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE4026121B4 (de) Leitfähigkeitsmodulations-MOSFET
DE68904343T2 (de) Bipolarer transistor mit isolierter steuerelektrode.
DE19744678A1 (de) Thyristor mit isoliertem Gate
EP0098496A1 (de) IGFET mit Injektorzone

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: PHILIPS ELECTRONICS N.V., EINDHOVEN, NL

8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V., EINDHOVEN, N

8339 Ceased/non-payment of the annual fee