DE3720156C2 - - Google Patents

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halblei­ tervorrichtung, in der ein Leistungs-Vertikal-DMOS- Transistor und zugehörige Komponenten in einem einzigen Halbleitertyp ausgebildet sind und die für Anwendungen bei relativ niedriger Spannung und hohem Strom geeignet und einfach herzustellen sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der EP 00 90 280 A2 bekannt.
Es sind kürzlich Halbleitervorrichtungen, und zwar soge­ nannte Leistungs-ICs vorgeschlagen worden, in denen ein Leistungs-Vertikal-DMOS-Transistor als ein Schalterelement für verschiedene Verbraucher dient, die in einem Fahrzeug installiert sind, und wobei andere Schaltkreiselemente, die die Treiberschaltung für dieses Schalterelement bilden, monolithisch mit diesem Schalterelement in einem einzi­ gen Chip ausgebildet sind.
Es wird zunächst auf ein bekanntes Beispiel einer Vertikal-DMOS- Vorrichtung Bezug genommen, die in Fig. 9 dargestellt ist. Der Vertikal-DMOS-Transistor 41 nach Fig. 9 ist vom n-Kanaltyp. Ein Si-Substrat 1 dieser Vorrichtung ist ein sogenanntes Epitaxialsubstrat, bestehend aus einer n⁺-Unterlage­ schicht 2 und einer n-Epitaxial-Oberschicht 3. Die Vor­ richtung enthält weiterhin einen p-Kanalbereich 4, einen n⁺-Sourcebereich 5, eine Gate-Isolieroxidschicht 6, eine polykristalline Silizium-Gateelektrode 7, einen p⁺-Kanalkontaktbereich 8, eine Sourceelektrode 9, eine Isolierzwischenschicht 11 und eine Drainelektrode 12. Ein Schutzfilm (nicht dargestellt) aus PSG od. dgl. ist auf der Sourceelektrode 9 ausgebildet. Der p⁺-Kanal­ kontaktbereich 8 ist nicht immer unverzichtbar, aber er ist nützlich, um das Potential des p-Kanalbereiches 4 zuverlässig gleich dem Potential des n⁺-Sourcebereiches 5 zu machen.
Bei diesem Vertikal-DMOS-Transistor ist ein Kanal in einem oberen Abschnitt 4 a des Kanalbereiches 4 unmittelbar unter der Gateelek­ trode 7 ausgebildet und die Epitaxialoberschicht 3 vom n-Typ dient praktisch als ein Drainbereich für den Transistor 41. Die Leitfähigkeit des im Abschnitt 4 a ausgebildeten Kanals wird durch eine Spannung gesteuert, die zwischen Gate und Source gelegt wird und dementsprechend wird der zwischen Source und Drain fließende Strom gesteuert.
Der Vertikal-DMOS-Transistor hat zusätzlich zu den Vorteilen von üblichen MOS-Transistoren die folgenden Vorteile. Sein Einschalt­ widerstand ist niedrig, und es ist einfach, die Durchbruchspannung und die Stromfestigkeit desselben zu steigern. Weiterhin ist er billig, weil zu seiner Herstellung keine Spezialverfahren benötigt wer­ den. Die Vertikal-DMOS-Transistoren werden daher als Leistungs-DMOS-Transistoren vermehrt eingesetzt werden.
Es sind zwei unterschiedliche Vertikal-DMOS-Transistorkreise vorhanden, eine offene Drainverbindung, die in Fig. 10A gezeigt ist und eine Sourcefolger-Verbindung, die in Fig. 10B gezeigt ist.
In der offenen Drainverbindung nach Fig. 10A ist eine Last 42 zwischen dem Drainanschluß D des Transistors 41 und eine Versorgungsspannung Vdd geschaltet, und der Source­ anschluß S ist mit Masse verbunden. Der Gateanschluß G des Transiostors 41 empfängt eine Ausgangsspannung eines Steuerkreises 43. Bei diesem Aufbau ist die Ausgangs­ spannung des Steuerkreises 43, die dem Gateanschluß zu­ geführt wird, stets gleich einer Spannung zwischen Gate und Source des Transistors 41. Es ist daher möglich, den durch die Last 42 fließenden Strom durch Verändern der Ausgangsspannung des Steuerkreises 43 von Massepotential bis zur Versorgungsspannung Vdd zu steuern. Man benötigt infolgedessen keine komplizierte Schaltung.
In der Sourcefolger-Verbindung nach Fig. 10B ist die Last 42 zwischen dem Sourceanschluß S des Transistors 41 und Masse (GND) geschaltet, und der Drainanschluß D ist mit der Versorgungsspannung Vdd verbunden. Bei dieser Ge­ staltung erreicht während der Einschaltzeit des Transistors 41 das Potential des Sourceanschlusses S nahezu die Versor­ gungsspannung Vdd. Es ist daher notwendig, die Spannung am Gateanschluß G höher als die Versorgungsspannung Vdd zu machen, um eine ausreichende Gate/Source-Spannung sicherzustellen. Aus diesem Grunde erfordert die Sourcefolger-Schaltung eine Gatespannungsverstärkerschaltung 44 zwischen dem Steuer­ kreis 43 und dem Gateanschluß G, die den Steuerkreis 43 unterstützt, die grundsätzlich aber die Ausgangsspannung über die Versorgungsspannung Vdd nicht steigern kann.
Die Gatespannungsverstärkerschaltung 44 kann beispiels­ weise die Form einer Ladungspumpenschaltung haben, be­ stehend in Kombination aus einem Oszillator, einem Kondensator und einer Diode.
Die Sourcefolger-Schaltung ist, wie ersichtlich, nach­ teilig, weil sie eine komplizierte periphere Schaltung benötigt. Sie ist jedoch insofern vorteilhaft, als sie bei Verwendung zur Steuerung einer in einem Fahrzeug an­ geordneten Last eine einfache Verdrahtung erlaubt, indem der Fahrzeugkörper als Masse verwendet wird.
Es ist möglich, den Vertikal-DMOS-Transistor 41 und seine periphere Schal­ tung, wie beispielsweise den Steuerkreis 43 und die Ver­ stärkerschaltung 44 in einem monolithischen Leistungs-IC zu integrieren. Eine solche Integration macht es mög­ lich, die Größe der Vorrichtung und die Verpackungs­ kosten zu vermindern und eine Verbesserung im Betriebs­ verhalten und eine weitere Kostenverminderung durch Be­ seitigung von Leitungen zwischen Bauelementen zu erzie­ len und neue Funktionen zu entwickeln.
In einem Leistungs-IC ist jedoch die elektrische Isola­ tion problematisch. Obgleich bei einer Sourcefolger- Schaltung, bei der das Potential des Substrates auf die Versorgungsspannung festgelegt ist, eine Isolation nicht immer erforderlich ist, ist doch eine Isolation zwischen dem Transistor 41 und anderen integrierten Komponenten wich­ tig, wenn der Transistor 41 in der Schaltung mit offenem Drain verwendet wird. Bei der Schaltung mit offenem Drain schwankt das Potential des Substrats, das als Drainbereich des Transistors 41 verwendet zwischen Massepotential und Versorgungsspannung Vdd in großem Umfang.
Die am meisten gebräuchliche Isolationstechnik ist die PN-Übergangsisolation, die in Sperrichtung vorgespannte pn-Übergänge verwendet. Es ist beispielsweise mög­ lich, Komponenten von einem Vertikal-DMOS-Transistor zu trennen, indem man sie in einem Wannenbereich vom p-Typ ausbildet, der in der n-Oberschicht 3 von Fig. 9 ausgebildet ist und über einen in Sperrichtung vorgespannten pn-Übergang zwischen dem p-Wellenbereich und der n-Oberschicht mit Masse verbunden ist. Ein solcher einfacher Aufbau ist jedoch hinsicht­ lich der Anwendbarkeit beschränkt, weil es nicht möglich ist, einen komplizierten CMOS- oder einen bipolaren Tran­ sistor in dem p-Wannenbereich auszubilden.
Eine bekannte integrierte Schaltung, die in Fig. 11 dar­ gestellt und in "Electronic Design", 21. 2. 1985, Seite 193 beschrieben ist, erzielt eine Isolation durch Verwendung eines Drei­ schichtensubstrats 45, einer Isolations-Diffusionswand 51 und einer vergrabenen n-Schicht 52. Das Dreischich­ tensubstrat 45 vom npn-Typ wird durch Ausbilden einer Zwischenschicht 47 vom p-Typ und einer Deckschicht vom n-Typ auf einem Originalsubstrat vom n-Typ durch zwei unterschiedliche epitaxiale Aufwachsverfahren herge­ stellt. Die p-Isolationsdiffusionswand 51, die die p-Zwischenschicht 47 erreicht, ist um einen Vertikal-DMOS-Transistor 49 ausgebildet.
Die vergrabene n-Schicht 52 ist unter dem Drainbereich vom n-Typ des Transistors 49 ausgebildet, so daß der Drainbe­ reich mit der n-Unterschicht 46 verbunden ist. Auf diese Weise sind ein n-MOS 53, ein p-MOS 54, ein bipolarer Transistor 55 und andere Schaltkreiselemente von dem Vertikal- DMOS-Transistor 49 und der n-Unterschicht 46 durch die p-Schicht 47 die p-Wahl 51 getrennt, so daß elektrische Isolation durch Verbinden der p-Schicht 47 und der p-Wand 51 mit Masse erzielt werden kann. Dieser bekannte Aufbau ist so­ wohl für die Schaltung mit offenem Drain als für die Sourcefolger-Schaltung verwendbar. Dieser bekannte Aufbau kann die Flexibilität beim Entwurf verschiedener Transistoren 53-55 steigern, die in der n-Deckschicht 48 ausgebildet sind, weil die Verunreinigungskonzentration der n-Epitaxial-Deckschicht 48 unabhängig von der Kon­ zentration der n-Unterschicht 46 gesteuert werden kann.
Bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 11 wird jedoch das kostenaufwendige Epitaxial-Aufwachsverfahren zweimal erforderlich, und darüber hinaus muß die vergrabene n-Schicht 52 zwischen den beiden epitaxialen Aufwachs­ schritten ausgebildet werden. Außerdem ist eine lange Wärmebehandlung erforderlich, um die Isolations-Diffu­ sionswand 51 in die Schicht 47 einzudiffundieren. Die bekannte Vorrichtung nach Fig. 11 ist wegen dieses kom­ plizierten, zeitaufwendigen und teuren Herstellungs­ verfahrens nachteilig.
Ein weiteres bekanntes Beispiel ist in Fig. 12 gezeigt. Eine integrierte Schaltung nach Fig. 12 verwendet einen Lateral-DMOS-Transistor 56, bei welchem ein n⁺-Drainkontaktbereich in der Oberfläche eines n-Drainbereiches ausgebildet ist und eine Drainelektrode auf der Oberseite anstelle auf der Unterseite ausgebil­ det ist. Es ist einfach, die Durchbruchspannung eines Lateral- DMOS-Transistors wie bei einem Vertikal-DMOS-Transistor zu steigern, jedoch ist der Einschaltwiderstand des Lateral-DMOS-Transistors das Zwei- oder Mehrfache jenes des Vertikal-DMOS-Transistors.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 12 ist die Isolation rela­ tiv einfach, weil das Substrat nicht als Drain verwendet wird. Diese Vorrichtung trennt den Lateral-DMOS-Transistor 56 von nMOS-Transistor 53, pMOS-Transistor 54, Bipolartransistoren 55 und 59 und dem Verbindungs-FET 60 durch Verwendung eines p-Substrats 57 und Ausbildung von p-Isolations-Diffusionswänden 51 in einer n-Oberflächenschicht 58.
Der Aufbau nach Fig. 12 ist im wesentlichen ähnlich jenem eines Dipolar-IC, so daß die Integration des Lateral- DMOS-Transistors 56 und anderer Schaltkreiskomponenten relativ einfach ist, und die Flexibilität des IC-Designs ist hoch. Die Vorrichtung nach Fig. 12 ist jedoch für Hochstromanwendungen nicht brauchbar, weil der hohe Einschaltwiderstand des Lateral-DMOS-Transistors 56 eine Vergrößerung der Fläche der Vorrichtung und somit eine Vergrößerung der Herstellungskosten nach sich zieht.
Bei den ersten und zweiten bekannten Beispielen nach den Fig. 11 und 12 ist eine Isolation erforderlich, weil sie dazu bestimmt sind, die Schaltung mit offenem Drain zu verwenden. Im Gegensatz dazu benötigt das dritte Bei­ spiel nach Fig. 13 keine Isolation, weil sein Leistungs- MOS-Transistor nur in der Sourcefolger-Schaltung ver­ wendet wird. Die Sourcefolger-Schaltung erfordert je­ doch die Gatespannungsverstärkerschaltung 44 nach Fig. 10B. Dieses Erfordernis ist nicht so nachteilig, wenn es möglich ist, die Verstärkerschaltung 44, den Steuerkreis 43 und den Vertikal-DMOS-Transistor in einem monolithischen Leistungs-IC zu integrieren.
Bei dem dritten Beispiel nach Fig. 13 sind ein Vertikal-DMOS-Transistor 41 und ein CMOS-Transistor 61 in einem einzigen Substrat ausgebildet. Der CMOS-Transistor 61 enthält einen n-MOS-Transistor, der in einer p-Insel in einer n-Oberflächenschicht 3 des Substrats ausgebildet ist und einen pMOS-Transistor, der direkt in der n-Oberflächenschicht 3 ausgebildet ist. Der nMOS-Transistor enthält einen n⁺-Sourcebereich 28, einen n⁺-Drainbereich 29 und eine Gateelektrode 32. Der pMOS-Transistor enthält einen p⁺-Sourcebereich 35, einen p⁺-Drainbereich 36 und eine Gateelektrode 37. Das Potential des Substrats 1 ist auf der Versorgungsspannung gehalten, weil der Vertikal-DMOS-Transistor 41 in der Sourcefolger-Schaltung verwendet wird. Der Vertikal-DMOS-Transistor und der CMOS-Transistor 61 können daher unabhängig voneinander be­ trieben werden.
Ein solcher einfacher Aufbau des dritten bekannten Bei­ spiels kann jedoch eine gegenseitige Störung zwischen dem Vertikal-DMOS-Transistor 41 und dem CMOS-Transistor 61 in einem dynamischen und einem Übergangszustand nicht sicher verhindern, so daß diese Vorrichtung zur Erzeugung von Fehlfunktionen neigt, wie in den Fig. 14-16 dargestellt.
In einem in Fig. 14 dargestellten Beispiel werden Leistungs-ICs zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors M verwendet. Wenn ein Leistungs-IC 62 und ein MOS-Transistor 65 eingeschaltet sind und ein Leistungs-IC 63 und ein MOS-Transistor 64 ausgeschaltet sind, dann fließt ein Strom in einer Richtung, der durch die Pfeile I₁ und I₂ in Fig. 14 dargestellt ist, und der Gleichstrommotor M wird angetrieben.
Wenn der MOS-Transistor 65 zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeschaltet wird, dann fließt ein Strom weiterhin in einer Richtung von I₃ für eine kurze Zeit nach dem genannten Augenblick. Dieser Strom I₃ fließt in die Sourceelektrode des Vertikal-DMOS-Transistors 41 des Leistungs-IC 63. Wenn in diesem Falle die Vorrichtung nach Fig. 13 als Leistungs-ICs verwendet wird, dann werden Löcher 66 von der Sourceelektrode 9 in die n-Oberflächenschicht 3 über den p⁺-Kanalkontaktbereich 8 und den p-Kanalbereich 4 injiziert, wie in Fig. 15 gezeigt, und die Löcher 66 neigen dazu, eine Verriege­ lung des CMOS-Transistors 61 auf folgende Weise hervorzurufen.
Ein Teil der injizierten Löcher 66 erreicht den p-Wannenbereich 27 durch Diffusion in die n-Oberflächen­ schicht 3, und fließt durch einenp⁺-Wannenkontaktbereich 67 und einen geerdeten Anschluß ab. Wenn die Löcher 66 durch einen Basiswiderstand 69 eines parasitären npn-Transistors 68 fließen, der in dem p-Wannenbereich 27 ausgebildet ist, dann wird das Basispotential des para­ sitären npn-Transistors 68 über das Massepotential hinaus gesteigert, während andererseits das Potential des n⁺-Sourcebereiches 28 auf Massepotential gehalten ist. Der parasitäre npn-Transistor 68 wird daher einge­ schaltet, wenn dieses Basispotential gleich oder größer einem vorbestimmten Pegel (0,6 V) wird. Im Einschalt­ zustand des Transistors 68 werden Elektronen vom Masse­ anschluß GND in die n-Oberflächenschicht 3 über den n⁺-Soucebereich 28 und den p-Wannenbereich 27 injiziert. Die injizierten Elektronen fließen durch die n-Ober­ flächenschicht 3 und einen n⁺-Substrat-Konzentration 71 und fließen durch den mit der Versorgungsspannung Vdd verbundenen Anschluß ab.
In diesem Falle fließen die Elektronen durch einen Basiswiderstand 73 eines parasitäten pnp-Transistors 72, der in der n-Oberflächenschicht 3 ausgebildet ist. Hierbei vermindern die Elektronen das Basispotential des parasitären pnp-Transistors, so daß der Transistor 72 ebenfalls eingeschaltet wird.
Der parasitäre Transistor 72 ermöglicht es im einge­ schalteten Zustand, daß Löcher vom Stromversorgungsan­ schluß in den p-Wannenbereich 27 über den p⁺-Sourcebereich 35 und die n-Oberflächenschicht 3 fließen. Auf diese Wei­ se fällt der CMOS-Transistor 61 in einen Verriegelungszustand, in welchem die zwei parasitären Transistoren 68 und 72 eine positive Rückkopplung füreinander erzeugen, so daß der Strom vergrößert und ein Kurzschlußkreis zwischen dem Stromversorgunganschluß und dem Masseanschluß erzeugt wird. Dieser Verriegelungszustand bleibt solange erhal­ ten, bis die Stromversorgung abgeschaltet wird.
Eine solche Verriegelung des CMOS-Transistors ist speziell im Falle des Leistungs-IC nach Fig. 13 ein ernstes Problem. Zu­ nächst ermöglicht der VDMOS-Transistor 41 des Leistungs-IC eine Stromdichte, die einige Male höher ist als jene eines Ausgangstransistors (Lateral-MOSFET) eines Standard- CMOS-IC. Die Stromdichte, die in den p⁺-Kanalkontaktbe­ reich 8 fließt, kann hoch werden, und die Konzentration der in die n-Oberflächenschicht 3 injizierten Löcher kann leicht hoch werden. Aus diesem Grunde wird bei der integrierten CMOS-Schaltung nach Fig. 13 sehr viel leichter ein Verriegelungszustand erzeugt. Außerdem, ob­ gleich der Standard-CMOS-IC es ermöglicht, eine Strom­ welle durch Einschaltung eines Widerstandes in Serie mit dem Ausgang und durch Steigerung der Ausgangsimpedanz zu begrenzen, ist eine solche Maßnahme bei einem Leistungs-IC nicht möglich, weil der Einschaltwiderstand dadurch zu stark vergrößert wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Halbleitervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die einfach herstellbar ist, bei der der Vertikal-MOS-Transistor einen geringen Einschaltwiderstand aufweist und bei der die Gefahr von Fehlfunktionen der weiteren Schaltkreis­ komponente gering ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein entsprechender Vertikal-MOS-Transistor, bei dem jedoch keine Zenerdiode vorgesehen ist, ist für sich aus IEEE J. of Sol. St. Circ., SC-11, No. 4, 1976 S. 472-477, bekannt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Halb­ leitervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Äquivalenzschaltung der Vorrichtung nach der ersten Ausführungsform beim Betrieb einer Last;
Fig. 3A-3C Schnittansichten von Teilen von Halbleitervorrichtungen zur Erläuterung der Betriebs­ weise der ersten Ausführungsform;
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil der Halb­ leitervorrichtung nach der ersten Ausführungsform zur Erläuterung der Wirkung einer Zenerdiode;
Fig. 5 ein Äquivalenzschaltbild des Aufbaus nach Fig. 4;
Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch eine Halbleitervorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8A-8J Schnittdarstellungen eines Beispiels für ein Herstellungsverfahren für die Vorrichtung nach der dritten Ausführungsform;
Fig. 9 einen Vertikalschnitt durch einen MOS-Transistor einer bekannten Halbleitervorrichtung;
Fig. 10A und 10B Schaltungen unterschiedlicher Verbindungen zum Betreiben einer Last unter Verwendung eines Vertikal-MOS-Transistors nach Fig. 9;
Fig. 11 einen Vertikalschnitt durch eine inte­ grierte Halbleiterschaltung bekannter Art;
Fig. 12 einen Vertikalschnitt durch eine integrierte Schaltung einer anderen bekannten Art;
Fig. 13 einen Vertikalschnitt durch eine weitere bekannte Halbleiterschaltung;
Fig. 14 eine Schaltung eines Motorantriebs­ kreises unter Verwendung des bekannten Leistungs-IC;
Fig. 15 einen Vertikalschnitt durch den bekann­ ten Leistungs-IC zur Erläuterung der Verriegelung eines CMOS-Transistors und
Fig. 16 ein Äquivalenz-Schaltbild des in Fig. 15 dargestellten Aufbaus.
Die erste Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert.
Eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung besteht gemäß Fig. 1 aus einem epitaxialen Si-Substrat 1 mit einer Halbleiterunterlageschicht (Originalsubstrat) 2 vom n⁺-Typ und einer Halbleiter-Deckschicht auf der Un­ terlageschicht 2 vom n-Typ, die epitaxial aufgewachsen ist. Bei dieser Ausführungsform sind wenigstens eine Vertikal-DMOS-Vorrichtung 10 und wenigstens eine CMOS-Vor­ richtung 30 (komplementärer Metalloxidhalbleiter) mono­ lithisch in dem Epitaxialsubstrat 1 ausgebildet.
Der Vertikal-DMOS-Transistor 10 besteht aus einem Halbleiterkanalbereich 4 vom p-Typ, der in der Epitaxial-Deckschicht 3 des Substrats 1 ausgebildet ist und einem Halbleiter-Source-Bereich 5 vom n⁺-Typ, der in dem Kanalbereich 4 ausgebildet ist. Eine polykristalline Silizium-Gateelektrode 7 ist über dem Kanalbereich 4 ausgebildet, und diese ist von dem Kanalbereich 4 durch eine Gate-Isolieroxidschicht 6 isoliert. Der Kanalbe­ reich 4 und der Sourcebereich 5 können durch Einleitung von Verunreinigungen in die Epitaxial-Deckschicht 3 des Substrats 1 unter Verwendung der polykristallinen Silizium-Gateelektrode 7 als Maske, die zuvor auf der Gateoxidschicht 6 ausgebildet worden ist, erzeugt werden.
Weiterhin ist ein Halbleiterkanalkontaktbereich 8 vom p⁺-Typ ausgebildet, der von dem Sourcebereich 5 umgeben und mit einer Sourceelektrode 9 in Kontakt ist. Die Sourceelektrode 9 ist von der Gateelektrode 6 durch eine Isolierzwischenschicht 11 getrennt. Eine Drainelektrode 12 ist auf der Unterseite der Unterlageschicht 2 des Substrats 1 ausgebildet.
Der CMOS-Transistor 30 besteht aus einem pMOS-Transistor, der direkt auf der n-Deckschicht 3 des Substrats ausgebildet ist und einem nMOS-Transistor, der in einer p-Insel 27 in der Deckschicht 3 ausgebildet ist. Der nMOS-Transistor besteht aus einem n⁺-Sourcebereich 28 und einem n⁺-Drainbereich 29, die beide in der p-Insel 27 ausgebildet sind. Der nMOS-Transistor enthält ferner eine Gateelektrode 32, die von der Halb­ leiteroberfläche von einer Gate-Isolieroxidschicht 31 isoliert ist, eine Sourceelektrode 33 und eine Drain­ elektrode 34. Der pMOS-Transistor besteht aus einem p⁺-Sourcebereich 35 und einem p⁺-Drainbereich 36, die beide in der n-Deckschicht 3 ausgebildet sind. Der pMOS-Transistor enthält ferner eine Gateelektrode 37, die durch die Gate-Isolierschicht 31 isoliert ist, eine Sourceelek­ trode 38 und eine Drainelektrode 39.
Die Epitaxial-Deckschicht 3 dieser Ausführungsform ist leicht dünner als die bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 9. Bei dem Vertikal-DMOS-Transistor 10 dieser Ausführungsform ist ein Zenerbereich 13 vom p-Typ in dem p-Kanalbereich 4 ausge­ bildet. Dieser p-Zenerbereich 13 ist tief und erreicht die n⁺-Unterlageschicht 3 des Substrats 1. Ein pn-Über­ gang zwischen dem p-Zenerbereich 13 und der n⁺-Unter­ lageschicht 12 bildet eine Zenerdiode 14 für die Regelung einer Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Vertikal-DMOS-Transistors 10.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der p-Zenerbereich 13 vom p-Kanalbereich 4 aus dem folgenden Grunde getrennt ausgebildet. Eine Oberflächenverunreinigungs-Konzentra­ tion des p-Kanalbereichs 4 ist ein bedeutsamer Faktor bei der Bestimmung einer Schwellenspannung des Vertikal-DMOS-Transistors 10. Es wäre daher schwierig, die Schwellenspannung und eine Zenerspannung unabhängig voneinander zu steuern, wenn die Zenerdiode 14 direkt in dem p-Kanalbereich 4 ausge­ bildet würde. Der getrennte Zenerbereich 13 macht es möglich, die Schwellenspannung und die Zenerspannung unabhängig voneinander festzulegen. Bei dieser Ausfüh­ rungsform muß die Zenerspannung niedriger sein als die Source-Drain-Durchbruchspannung des Vertikal-DMOS-Transistors 10.
In der Deckschicht 3 des Substrats 1 ist bei dieser Aus­ führungsform weiterhin ein Halbleiter-Schutzringbereich 15 vom p-Typ ausgebildet. Dieser Schutzringbereich 15 liegt zwischen dem Vertikal-DMOS-Transistor 10 und dem CMOS-Transistor 30 und umgibt den Vertikal-DMOS-Transistor 10. Der Schutzringbereich 15 erstreckt sich tief und erreicht die n⁺-Unterlageschicht 2 des Sub­ strats 1.
Der p-Schutzringbereich 15 wird gleichzeitig mit dem Diffusionsschritt zur Ausbildung des p-Zenerbereichs 13 hergestellt. Ein flacherer Unterbereich 15 a des Schutz­ ringbereichs 15 wird durch den Diffusionsschritt zur Ausbildung des p-Kanalbereichs 4 hergestellt. Eine zwei­ te Zenerdiode 16 wird durch den Übergang zwischen dem p-Schutzringbereich 15 und der n⁺-Unterlageschicht 2 des Substrats 1 gebildet. Die Zenerspannung der zweiten Ze­ nerdiode 16 ist gleich der der ersten Zenerdiode 14. Ein p⁺-Halbleiterkontaktbereich 17 ist in dem Schutzringbe­ reich 15 ausgebildet. Der Schutzring-Kontaktbereich 17 ist mit einer Schutzringelektrode 18 in Berührung, die geerdet ist.
Fig. 2 zeigt eine Äquivalenzschaltung der integrierten Vorrichtung nach Fig. 1 zusammen mit einer Last. In Fig. 1 ist der Vertikal-DMOS-Transistor 10 mit der Last 42 in einer Sourcefolger-Schaltung nach Fig. 10B verbunden.
Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen den Betrieb der integrier­ ten Vorrichtung nach Fig. 1 im Vergleich mit der konven­ tionellen Vorrichtung.
Fig. 3A zeigt die konventionelle Vorrichtung nach Fig. 13. Wenn ein Strom von der Last fließt, dann werden Löcher 66 in die n-Epitaxial-Deckschicht 3 injiziert und dann in die n⁺-Unterlageschicht 2, wie Fig. 3A zeigt. Bei der konventionellen Vorrichtung nach Fig. 3A diffun­ dieren die injizierten Löcher 66 in die n-Deckschicht 3 und erreichen sehr einfach den CMOS-Transistor 30, so daß das Risiko einer Verriegelung des CMOS-Transistors groß ist, wie unter Be­ zugnahme auf Fig. 15 erläutert worden ist.
Bei dem Beispiel nach Fig. 3B, das den Zenerbereich 13 nach der vorliegenden Erfindung aufweist, werden die meisten Löcher 66 in die n⁺-Unterlageschicht 2 anstelle in die n-Deckschicht 3 aus den folgenden Gründen inji­ ziert. Zunächst hat die vorhandene Gestalt der p-Be­ reiche 4 und 13 einen breiten Boden, dessen Fläche sehr viel größer ist als die Fläche der Seiten. Weiterhin ist die Distanz vom p⁺-Kanalkontaktbereich 8 zur genann­ ten Seitenfläche des Kanalbereiches 4 groß, und der Wi­ derstand, der dazwischen vorhanden ist, ist ebenfalls groß.
Die n⁺-Unterlageschicht 2 hat eine Elektronenkonzentra­ tion, die mit Abstand größer als jene der n-Deckschicht 3 ist. Die Löcher 66, die in die n⁺-Unterlageschicht injiziert werden, rekombinieren daher sogleich mit diesen vielen Elektronen und verschwinden. Auf diese Weise kann der Zenerbereich 13 der vorliegenden Erfin­ dung die Anzahl der Löcher, die den CMOS-Transistor 30 erreichen, im Vergleich zu der bekannten Vorrichtung sehr stark vermindern und daher das Risiko einer Verriegelung des CMOS-Transistors 30 herabsetzen.
Wie Fig. 30 zeigt, verhindert der Schutzbereich 15 fast vollständig, daß die Löcher 66 den CMOS-Transistor 30 erreichen. Obgleich die Anzahl der Löcher, die in die n-Deckschicht 3 injiziert werden, vom Zenerbereich 13 vermindert wird, fließt doch ein Teil der Löcher 66 in die n-Deckschicht 3 und bewegt sich gegen den CMOS-Transistor 30. Diese Löcher 66 werden jedoch von dem p-Schutzringbereich 15 aufgefan­ gen, der zwischen dem Vertikal-DMOS-Transistor 10 und dem CMOS-Transistor 30 eingefügt ist. Die Löcher 66 werden von dem Schutzringbereich 15 absorbiert und fließen durch die geerdeten Schutzring­ elektrode 18 ab.
Um den genannten Effekt zu erzielen, ist es wichtig, einen Kontakt zwischen dem Schutzringbereich 15 und der n⁺-Unterlageschicht 2 herzustellen. Dieses Erfordernis wird bei dieser Ausführungsform durch Ausbildung des p-Schutzringbereiches 15 und des p-Zenerbereiches 13 gleichzeitig mittels desselben Diffusionsschrittes erzielt, ohne daß die Anzahl der Schritte im Her­ stellungsprozeß vergrößert wird.
Die erste Zenerdiode 14, die in dem Vertikal-DMOS-Transistor 10 ausgebildet ist, hat weiterhin die Funktion, diesen Transistor gegen Stoß­ wellen zu schützen, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 erläutert wird.
Wie in der Ersatzschaltung nach Fig. 5 dargestellt, ist die Diode 14 parallel an Source und Drain des Transistors 10 angeschlossen. Wenn der Transistor 10 zum Schalten einer induktiven Last verwendet wird, dann fließt zum Zeitpunkt des Ausschaltens eine Strom­ spitze zwischen Drain und Source des Transistors, wie dies bei Schaltvorgängen an induk­ tiven Lasten häufig auftritt.
Bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 9 hätte eine solche Stromspitze einen Duchbruch an oder nahe den Abschnitten 75 in Fig. 9 zur Folge. Dementsprechend würde der Strom an oder nahe den Abschnitten 75 konzentriert und der Vertikal-DMOS-Transistor 41 konventioneller Art würde durch Überhitzung in relativ kurzer Zeit zerstört.
Bei dem Vertikal-DMOS-Transistor 10 fließt diese Stromspitze nur durch die Zenerdiode 14, deren Zenerspannung niedriger ist als die Source-Drain-Durch­ bruchspannung des Transistors 10. Der pn-Übergang zwischen dem p-Zenerbereich 14 und der n⁺-Unterlageschicht 2 ist breit und gleichförmig, so daß die Zenerdiode 14 ein großes Stromaufnahmevermögen hat und gegen Beschädigung widerstandsfähig ist. Die Grenzleistung ist daher hoch.
Der konventionelle Vertikal-DMOS-Transistor 41 kann leicht zerstört werden, wenn die Vorrichtung durch Zuführung einer hohen Spit­ zenspannung zu einem Durchbruch gebracht wird. Es ist daher notwendig, die Source-Drain-Durchbruchspannung des konventionellen Transistors 41 größer als die Spitzenspan­ nung zu machen, die sehr viel höher ist als die Versor­ gungsspannung Vdd. Die Durchbruchspannung eines MOS-Transistors und sein Einschaltwiderstand verkörpern jedoch gegensätzliche Forderungen, so daß die Durch­ bruchspannung nicht beliebig vergrößert werden kann, ohne den Einschaltwiderstand unzulässig groß zu machen.
Im Falle des Vertikal-DMOS-Transistors 10 wird eine hohe Spannungsspitze von der Zenerdiode 14 absorbiert. Der Transistor 10 braucht daher der hohen Span­ nungsspitze selbst nicht zu widerstehen, er muß ledig­ lich in der Lage sein, der Versorgungsspannung zu wider­ stehen. Die Zenerdiode 14 macht es möglich, die Durchbruchspannung des Transistors beachtlich herabzusetzen. Der Einschaltwiderstand des Transistors 10 kann daher sehr viel niedriger sein, als bei dem konventionellen Transistor 41, und es wird daher möglich, die Größe der Vorrichtung zu vermindern und den Transistor mit geringeren Kosten herzustellen.
Die Konstruktion der ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Vorteile. Zunächst beseitigt die Zenerdiode 14 großer Leistung zwischen Source und Drain des Transistors 10 die Notwendigkeit der Steigerung der Durchbruchspannung des Transistors 10, so daß der Einschaltwiderstand, die Größe und die Herstellungskosten des Transistors verringert sind. Zweitens kann der Zenerbereich 13 bei der ersten Ausführungsform die Anzahl der Löcher, die in die n-Deckschicht 3 injiziert werden, beachtlich herabsetzen, so daß die Konstruktion dieser Ausführungsform das Risiko einer Verriegelung des CMOS-Transistors 30, der im selben Substrat ausgebildet ist, herabsetzen kann. Drittens vermeidet der p-Schutzringbereich 15, daß Löcher durch ihn hindurchwandern, so daß ein Verriegeln des CMOS-Transistors 30 fast vollständig verhindert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Leistungs-IC zu realisieren, der einen CMOS-Transistor 30 und einen Vertikal-DMOS-Transistor 10 niedrigen Einschaltwiderstandes im gleichen Substrat enthält, ohne daß deren Eigenschaften im Vergleich zu diskret ausgebildeten Bauelementen verschlechtert werden und ohne daß das Risiko einer Verriegelung besteht. Dabei kann dieser Leistungs-IC mit geringeren Kosten hergestellt werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten nur dadurch, daß die Unterlageschicht des Substrats 1 aus einer n⁺-Boden­ schicht 2 und einer vergrabenen n⁺-Schicht 19 besteht. Die vergrabene n⁺-Schicht 19 ist zwischen der n⁺-Boden­ schicht 2 und der n-Deckschicht 3 des Substrats 1 ausge­ bildet. Die vergrabene n⁺-Schicht 19 der zweiten Ausfüh­ rungsform ist nur in dem Bereich angeordnet, in welchem der Transistor 10 und der Schutzringbereich 15 ausgebildet sind. Die vergrabene Schicht 19 ist nicht in dem Bereich ausgebildet, in welchem sich der CMOS-Transistor 30 befindet. In diesem Bereich ist die n-Deckschicht 3 direkt auf der Bodenschicht 2 ausgebildet.
Während die n⁺-Bodenschicht 2 durch Dotieren einer Antimon-Verunreinigung erzeugt wird, erfolgt die Ausbil­ dung der vergrabenen n⁺-Schicht 19 durch Dotierung mit Phosphorverunreinigungen. Die n⁺-Schicht 19 wächst nach außen durch Diffusion während einer Wärmebehandlung auf. Die ersten und zweiten Zenerdioden 14 und 16 werden je­ weils durch eine Verbindung der n⁺-Schicht 19 und des p-Zenerbereiches 13 bzw. des p-Schutzringbereiches 15 gebildet.
Um die Zenerspannung der Zenerdioden 14 und 16 auf einen für den praktischen Gebrauch ausreichend niedrigen Wert zu vermindern, ist es notwendig, die Verunreinigungskonzentrationen des p-Zenerbereiches und des p-Schutzringbereiches 15 ausreichend hoch zu machen und gleichzeitig die n-Deckschicht 3 dünn zu machen. Die Verringerung der Dicke der n-Deckschicht 3 im Bereich des CMOS-Transistors 30 neigt jedoch dazu, die Durchschlagsfestig­ keit des CMOS-Transistors 30 herabzusetzen, weil die p-Insel 27, die in der n-Deckschicht 3 ausgebildet ist, flacher wird und der nMOS-Transistor, der in der p-Insel 27 ausgebildet ist, gegen eine Sperrschicht-Durchbruchspannung weniger wider­ standsfähig wird. Andererseits ist der Vertikal-DMOS-Transistor 10 von dem Problem eines Sperrschicht-Durchbruchs befreit, weil der Umfang der Verunreinigung des Zenerbereichs 13 zusätz­ lich zum Umfang der Verunreingung des p-Kanalbereichs 4 die Verunreingungskonzentration ausreichend hoch im Vergleich zur p-Insel 27 macht.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die n-Deckschicht 3 des Substrats nur im Bereich des Vertikal-DMOS-Transistors 10 und des Schutzringbereichs 15 dünn und ist im Bereich des CMOS-Transistors 30 durch selektive Ausbildung der vergrabenen n⁺-Schicht 19 aus­ reichend dick gehalten.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Flexibilität beim Design von Leistungs-ICs ver­ größern, indem es möglich wird, die Eigenschaften des Vertikal-DMOS-Transistors 10 unabhängig von den Eigenschaften des CMOS-Transistors 30 festzulegen.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 7 und 8A-8J dargestellt. Die dritte Aus­ führungsform ist der zweiten Ausführungsform insofern ähnlich, als auch bei ihr die versenkte n⁺-Schicht 19 vorhanden ist. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten jedoch dadurch, daß die Verunreinigungskonzentration der n-Deckschicht 3 des Substrats 1 im Bereich des Vertikal-DMOS-Transistors 10 gegenüber der im Be­ reich des CMOS-Transistors 30 unterschiedlich ist.
Wie Fig. 7 zeigt, ist die Deckschicht des Substrats der dritten Ausführungsform in einen n-Bereich 21 und einen n--Bereich 22 unterteilt. Der n-Bereich 21 ist in dem­ jenigen Bereich ausgebildet, in welchem sich der Vertikal-DMOS-Transistor 10 und der Schutzringbereich 15 befinden. Der n--Bereich 22 ist dort ausgebildet, wo sich der CMOS-Transistor 30 befindet. Eine n-Insel 23 ist in dem n--Bereich 22 ausgebildet, und der pMOS-Transistor des CMOS-Transistors 30 ist in der n-Insel 23 aus­ gebildet.
Die Konstruktion der dritten Ausführungsform kann Flexi­ bilität beim Design eines Leistungs-ICs wetier steigern. Benötigte Charakteristika, wie beispielsweise Durch­ bruchspannungen sind bei dem Vertikal-DMOS-Transistor 10 und dem CMOS-Transistor 30 verschieden. Außerdem kann die Durchbruchspannung des CMOS-Transistors 30, der zum Planartyp eines MOS-Transistors gehört, unter­ schiedlich gegenüber der des Vertikal-DMOS-Transistors 10 bestimmt werden. Bei der dritten Ausführungsform ist es möglich, die Verunreinigungskonzentrationen des n-Bereiches 21 und der n-Insel 23 unabhängig voneinander zu wählen, so daß die besten Bedingungen sowohl für den Vertikal-DMOS-Transistor 10 und für den CMOS-Transistor 30 erhalten werden können.
Die Fig. 8A-8J zeigen ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach der dritten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 8A zeigt einen Ionenimplantationsschritt zur Aus­ bildung der vergrabenen n⁺-Schicht 19. Bei diesem Schritt werden Phosphorverunreinigungen (Dosiermenge = 1 × 10¹⁶ cm-2) durch Ionenimplantation in einen vorbestimmten Abschnitt des n⁺-Originalsubstrats 2 (Antimonkonzentra­ tion = 3 × 10¹⁸ cm-3) eingeführt.
Sodann wird, wie Fig. 8B zeigt, die n--Deckschicht 22 durch epitaxiales Aufwachsen (Phosphorkonzentration 1 × 10¹⁵ cm-3, Epitaxial-Schichtdicke 18 µm) ausgebildet.
Beim nächsten Schritt, gemäß Fig. 8C, werden Borionen (Dosismenge 1 × 10¹³ cm-2) in einer Fläche implantiert, um die p-Insel 7 auszubilden, Phosphorionen (Dosismenge 2 × 10¹² cm-2) werden in einer Fläche implantiert, um die n-Insel 23 auszubilden und Phosphorionen (Dosismenge 6 × 10¹² cm-2) werden in einer Fläche zur Ausbildung des n-Bereiches 23 implantiert.
Beim nächsten Schritt, der in Fig. 8D dargestellt ist, wird eine erste Wärmebehandlung (1200°C, 12 Stunden) ausgeführt, um die p-Insel 27, die n-Insel 23, den n-Bereich 21 und den vergrabenen n⁺-Bereich 19 auszu­ bilden.
Im Schritt nach Fig. 8E werden die Gateisolationsoxid­ schichten 6 und 31 hergestellt. Sodann werden die poly­ kristallinen Siliziumgateelektroden 7, 32 und 37 hergestellt.
Im Schritt gemäß Fig. 8F wird eine Photoresistschicht 24 selektiv ausgebildet, und anschließend werden Bor­ ionen (Dosismengen 7 × 10¹³ cm-2) implantiert, um den p-Kanalbereich 4 auszubilden, indem als Maske die Photoresistschicht 24 und ein Teil der polykristallinen Siliziumelektroden 7, 32 und 37 verwendet werden.
Im Schritt gemäß Fig. 8G wird die Photoresistschicht 24 weiterhin in einem vorbestimmten Bereich ausgebildet, und Borionen (Dosismenge 2 × 10¹⁴ cm-2) werden implan­ tiert, um den p-Zenerbereich 13 und den ü-Schutzringbe­ reich 15 unter Verwendung der Photoresistschicht 24 als Maske auszubilden.
Im Schritt gemäß Fig. 8H werden der p-Kanalbereich 4, der p-Zenerbereich 13 und der p-Schutzringbereich 15 durch eine zweite Wärmebehandlung (1120°C, 24 Stunden) hergestellt. Gleichzeitig diffundiert die vergrabene n⁺-Schicht 19 nach oben, bis sie in Berührung mit dem p-Zenerbereich 13 und dem p-Schutzringbereich 15 ge­ langt. Der Bereich 21 und die Inseln 23 und 27 werden ebenfalls aufgewachsen und durch Diffusion während der zweiten Wärmebehandlung vervollständigt.
Im Schritt 8I werden die n⁺-Bereiche 5, 28 und 29 und die p⁺-Bereiche 8, 17, 35 und 36 durch Ionenimplantation von Phosphor (Dosismenge 5 × 10¹⁵ cm-2) bzw. Ionen­ implantation von Bor (Dosismenge 5 × 10¹⁵ cm-2) und eine dritte Wärmebehandlung (1080°C, 40 min) ausgebildet.
Schließlich wird im Schritt gemäß Fig. 8J die Isolier­ zwischenschicht 11 erzeugt und dann werden Kontaktlöcher gebohrt. Anschließend werden die Elektroden 9, 18, 33, 34, 38 und 39 und Metallverbindungswege durch Vakuumauf­ dampfung von Aluminium und Musterausbildung erzeugt. Die Aluminiumelektrode 12 wird auf der gesamten Unterseite des Plättchens aufgebracht. Der abschließende Schutz­ film (nicht dargestellt) wird auf der gesamten Ober­ seite des integrierten Schaltungschips aufgebracht und sodann werden Löcher für Anschlußflecken gebohrt.
Die nachfolgende Liste zeigt als ein Beispiel die Eigen­ schaften einer integrierten Vorrichtung nach der dritten Ausführungsform, die mit dem obenbeschriebenen Verfahren unter den genannten Bedingungen hergestellt worden ist.
VDMOS 10
Schwellenspannung etwa 2,0 V
Einschaltwiderstand @ (Vgs = 8 V) etwa 0,3 Ω · mm²
Zenerspannung etwa 30 V
CMOS 30
Schwellenspannung @ (n-Kanal) etwa 1,2 V
Schwellenspannung @ (p-Kanal) etwa 1,2 V
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, daß der Vertikal-MOS-Transistor in Sourcefolger-Schaltung verwendet werden kann.

Claims (15)

1. Integrierte Halbleitervorrichtung mit einem Vertikal-MOS-Transistor, bestehend aus:
  • a) einem Haslbleitersubstrat (1) aus einer hochdotierten Unterlageschicht (2, 19) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer leichtdotierten Deckschicht (3) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die auf der Unterlageschicht (2, 19) ausgebildet ist,
  • b) einem Halbleiterkanalbereich (4) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der in der Deckschicht (3) des Substrats (1) ausgebildet ist,
  • c) einem Halbleiter-Sourcebereich (5) vom ersten Leitfähigkeitstyp, der in dem Kanalbereich (4) ausgebildet ist, um einen Vertikal-MOS-Transistor mit dem Kanalbereich (4) und dem Substrat (1) zu bilden, das als Drainbereich dient, und
  • d) einer von dem Vertikal-MOS-Transistor getrennten Gruppe (30) aus Halbleiterbereichen (28, 29, 35, 36), die in dem Substrat (1) ausgebildet sind, um eine wetiere Schaltkreiskomponente zu bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • e) der Kanalbereich (4) in der Deckschicht (3) so tief ausgebildet ist, daß er mit der hochdotierten Unterlageschicht (2, 19) verbunden ist, um mit dieser eine erste Zenerdiode (14) zu bilden, und
  • f) ein Halbleiter-Schutzringbereich (15) vom zweiten Leitfähigkeitstyp in der Deckschicht (3) des Substrats (1) zwischen dem Kanalbereich (4) des MOS-Transistors und der getrennten Gruppe (30) ausgebildet ist, der sich so tief erstreckt, daß er die hochdotierte Unterlageschicht (2, 19) des Substrats (1) erreicht.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Drainelektrode (12), die mit einer Versorgungsspannungsquelle zur Zuführung einer Versorgungsspannung zum Drainbereich (1) verbunden ist, eine Sourceelektrode (9), die mit einer Last (5) verbunden ist, um diese an den Sourcebereich anzuschließen, und eine Schutzringelektrode (18), die mit Masse verbunden ist, um den Schutzringbereich (15) zu erden, aufweist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalbereich (4) einen tiefen Zenerunterbereich (13) enthält, der die hochdotierte Unterlageschicht (2, 19) des Substrats (1) erreicht, und ein flacher Umfangsunterbereich den Zenerunterbereich (13) umgibt.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzringbereich (15) einen tiefen mittleren Unterbereich enthält und daß ein flacher Umfangsunterbereich (15 a) ausgebildet ist, wobei der tiefe mittlere Unterbereich des Schutzringbereiches (15) mit der hochdotierten Unterlageschicht des Substrats verbunden ist, um mit dieser eine zweite Zenerdiode (16) zu bilden, die eine Zenerspannung hat, die im wesentlichen gleich der Zenerspannung der ersten Zenerdiode (14) ist.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen hochdotierten ersten Halbleiterkontaktbereich (8) vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der von dem Sourcebereich umgeben ist und mit der Sourceelektrode in Kontakt gesetzt ist, und daß ein hochdotierter zweiter Halbleiterkontaktbereich (17) vom zweiten Leitfähigkeitstyp in dem Schutzringbereich (15) ausgebildet und mit der Schutzringelektrode in Kontakt gesetzt ist.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Gateelektrode (7) aus polykristallinem Silizium enthält, die oberhalb des Umfangsunterbereiches des Kanalbereiches ausgebildet ist und von dem Kanalbereich durch eine Gate-Isolierschicht (6) getrennt ist.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schaltkreiskomponente ein CMOS-Transistor (30) ist, der ein erstes Paar Source- und Drain-Halbleiterbereiche (35, 36) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in der Deckschicht des Substrats ausgebildet sind, und ein zweites Paar Source- und Drain-Halbleiterbereiche (28, 29) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die in einer Halbleiterinsel (27) vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet sind, die in der Deckschicht des Substrats ausgebildet ist, aufweist.
8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlageschicht des Substrats die hochdotierte Bodenschicht (2) vom ersten Leitfähigkeitstyp und eine hochdotierte vergrabene Schicht (19) vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, die zwischen der Bodenschicht und der Deckschicht in einem ersten Bereich des Substrats, in welchem der Kanalbereich und der Schutzringbereich ausgebildet sind, angeordnet ist, und daß die getrennte Gruppe (30) in einem zweiten Bereich des Substrats ausgebildet ist, in welchem die Deckschicht direkt auf der Bodenschicht ausgebildet ist.
10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Deckschicht (3) in dem ersten Bereich kleiner als in dem zweiten Bereich ist.
11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalbereich (4) mit der vergrabenen Schicht (19) verbunden ist, um die erste Zenerdiode (14) auszubilden, und daß der Schutzringbereich (15) mit dem vergrabenen Bereich (19) verbunden ist, um eine zweite Zenerdiode (16) auszubilden.
12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schaltkreiskomponente ein CMOS-Transistor ist.
13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht einen ersten Teil (21) enthält, in welchem der Kanalbereich und der Schutzringbereich ausgebildet sind, und einen zweiten Teil (22) enthält, in welchem die getrennte Gruppe ausgebildet ist, wobei die Verunreinigungskonzentration des ersten Teils (21) der Deckschicht höher ist als die Verunreinigungskonzentration des zweiten Teils (22).
14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schaltkreiskomponente ein CMOS-Transistor ist, der ein erstes Paar Source- und Drain-Halbleiterbereiche (28, 29) vom ersten Leitfähigkeitstyp enthält, die in einer ersten Halbleiterinsel (27) vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet sind, die in dem zweiten Teil (22) der Deckschicht ausgebildet ist, und der ein zweites Paar Source- und Drain-Halbleiterbereiche (35, 36) vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthält, die in einer zweiten Halbleiterinsel (23) vom ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet sind, die in dem zweiten Teil (22) der Deckschicht ausgebildet ist und eine Verunreinigungskonzentration hat, die höher ist als die Verunreinigungskonzentration des zweiten Teils der Deckschicht.
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