HU182506B - Emitter arrangement for mosfet - Google Patents

Emitter arrangement for mosfet Download PDF

Info

Publication number
HU182506B
HU182506B HU79IE891A HUIE000891A HU182506B HU 182506 B HU182506 B HU 182506B HU 79IE891 A HU79IE891 A HU 79IE891A HU IE000891 A HUIE000891 A HU IE000891A HU 182506 B HU182506 B HU 182506B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
emitter
regions
region
conductivity
electrode
Prior art date
Application number
HU79IE891A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Lidow
Thomas Herman
Vladimir Rumennik
Original Assignee
Int Rectifier 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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26715426&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=HU182506(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Int Rectifier Corp filed Critical Int Rectifier Corp
Publication of HU182506B publication Critical patent/HU182506B/hu

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
    • H01L29/7811—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
    • H01L29/0873—Drain regions
    • H01L29/0878—Impurity concentration or distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7809—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors having both source and drain contacts on the same surface, i.e. Up-Drain VDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate

Landscapes

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

Description

Kivonat
A találmány szerinti nagyteljesítményű MOSFET nagyszámú, szorosan egymás mellett elhelyezett, sokszög alakú emittert (source) tartalmaz egy félvezetőtest egyik felületén. Egy hosszúkás vezérlő elektróda (gate) van elhelyezve a sokszög alakú emitterek között. A vezérlő elektróda két csatornával működik együtt, amelyek a szomszédos emitterekhez tartoznak és vezérlik az emitter elektródáról a csatornán át történő vezetést a füvezetőkristály átellenes felületén levő kollektor (drain) elektródához. A csatorna melletti és a szomszédos emitterek közötti vezetőtartomány viszonylag nagy vezetőképességű a csatornának az emittereket tartalmazó felszíne közelében. A sokszög alakú emitterek előnyösen hatszögletűek, úgyhogy a szomszédos emitterek közötti távolságok viszonylag állandóak az eszköz egész felületén. Mindegyik sokszög alakú tartomány egy viszonylag mély központi résszel és egy sekély külső résszel rendelkezik. A sekély külső rész általában egy gyűrű alakú emitter tartomány alatt helyezkedik el. A mély központi rész egy alumínium elektróda alatt van kialakítva, és elegendően mély ahhoz, hogy az alumíniumrészecskék ne hatoljanak át rajta teljesen.
gjl
-1182506
1825)6
A találmány tárgya emitter elrendezés MOSFET számára, pontosabban a találmány olyan új szerkezetre vonatkozik MOSFET eszköz számára, amely lehetővé teszi a nagyteljesítményű alkalmazást viszonylag nagy zárófeszültség és különösen alacsony áteresztőirányú ellenállás mellett.
A bipoláris tranzisztor fő előnye a MOSFET-tel szemben, hogy a bipoláris tranzisztor áteresztőirányú ellenállása a vezető réteg területegységére számítva igen alacsony. A MOSFET tranzisztornak számos előnye van a bipoláris tranzisztorral szemben, így a nagyon nagy kapcsolási sebesség, az igen nagy erősítése és a kisebbségi töltéshordozókon alapuló eszközök által mutatott másodlagos karakterisztika letörés hiánya. Azonban, mivel a MOSFET tranzisztornak nagy az áteresztőirányú ellenállása,' használata korlátozott nagyteljesítményű kapcsolóként.
A találmánnyal olyan új nagyteljesítményű MOSFET eszközt hozunk létre, amelynek kicsi az áteresztőirányú ellenállása, úgy hogy az eszköz a kapcsolótípusú alkalmazásoknál versenyképessé válik a bipoláris eszközökkel, és egyidejűleg megtartja valamennyi előnyét is azokkal szemben. Részletesebben, a találmány szerint az eszköz területegységenkénti áteresztőirányú ellenállása legalább felére csökken, összehasonlítva a korábbi MOSFET típusú eszközök legkisebb felületegységenkénti ellenállásával.
A találmány egyik kiviteli alakjánál két emitter (source) van elhelyezve egy félvezető lemez ugyanazon felületén, egymástól oldalirányban. A vezérlő elektróda (gate) egy hagyományos oxidrétegen a két emitter között helyezkedik el. Két p-típusú vezetőcsatorna van a vezérlő elektróda alatt kialakítva, és a csatornákat egymástól egy n-típusú réteg választja el. Az egyes emitterekből kiinduló áram átfolyhat a hozzá tartozó csatornán (a csatornát meghatározó inverziós réteg keletkezése után), úgyhogy többségi töltéshordozók haladhatnak át az elválasztórétegen, és a félvezető lemezen vagy chip-en a kollektor (órain) felé. A kollektor a félvezető ellentétes felületén vagy az emitter elektródától oldalirányban levő felületen lehet kialakítani. Ez az elrendezés a D—MOS eszköz kívánatos gyártástechnológiájával készíthető, ami lehetővé teszi a különböző elektródák és csatornák pontos kialakítását, valamint különlegesen rövid csatornahosszak alkalmazását. Ezt a megoldást korábban MOSFET jel-típusú készülékhez írták le, de a javasolt szerkezet nem egyezik meg az általánosan használt jel-MOSFET szerkezetével.
Az eszköz alapvetően egy n(-) szubsztráton van kialakítva, amelynek viszonylag nagy a fajlagos ellenállása, ami ahhoz szükséges, hogy biztosítsuk az eszköz nagy zárófeszültségét. Például egy 400 Voltos eszköz számára az n(-) tartomány fajlagos ellenállása kb. 20 Ohmos. Azonban ugyanez a nagy fajlagos ellenállás okozza a MOSFET eszköz nagy áteresztőirányú ellenállását, amikor azt teljesítménykapcsolóként használják.
A találmány szerint úgy találtuk, hogy a központi kristálytartornány felső részében, amelybe a két inverziós réteg áramot táplál be a kollektorhoz vezető úton, a központi tartomány közvetlenül a vezérlő elektróda oxidrétege alatt viszonylag kis fajlagos ellenállású anyagból készíthető például n(+) diffúzióval a csatomatartományba, anélkül, hogy ez rontaná az eszköz zárófeszültségét.
Pontosabban a találmány szerint a csatorna a vezérlő elektróda oxidrétege alatt egy felső résszel, továbbá a kollektor felé terjedő alsó résszel rendelkezik. Az alsó rész nagy fajlagos ellenállású, ami a nagy zárófeszültséghez szükséges, és mélysége az eszköz kívánt zárófeszültségétöl függ. így például egy 400 Voltos eszköznél az alsó n(-) tartomány mélysége kb. 35 gm, míg egy 90 Voltos eszköznél ez a mélység kb. 8gm; más mélységeket is lehet alkalmazni az eszköz kívánt zárófeszültségétől függően a szükséges vastagabb kiürítéses réteg biztosításához, ami megakadályozza az átütéseket zárófeszültség fennállása esetén. A közös csatorna felső részét jól vezető n(+) anyagból készítjük kb.
3-6 gm mélységben. Úgy találtuk, hogy ez nem csökkenti az eszköz zárófeszültséggel szemben tanúsított ellenállóképességét. Azonban ez a megoldás az eszköz területegységenkénti áteresztőirányú ellenállását egy kettesnél nagyobb tényezővel csökkenti. Az így nyert eszköz versenyképessé válik a szokásos nagyteljesítményű bipoláris kapcsolóeszközökkel, mivel megtartja a MOSFET eszközök valamennyi előnyét a bipoláris eszközökkel szemben, és most már az áteresztőirányú ellenállása is viszonylag kicsivé válik, ami eddig a bipoláris eszközök fő előnye volt.
A találmánnyal tehát olyan új nagyteljesítményű MOSFET eszközt hozunk létre, amelynek alacsony az áteresztőirányú ellenállása, az eszköz kialakításában igen nagy tömörség érhető el, továbbá az eszköz viszonylag egyszerű maszkokkal gyártható. Ezenkívül az eszköz kapacitása viszonylag kicsi.
Az egyes külön-külön elhelyezett emitterek a találmány egy előnyös kiviteli alakjánál sokszög alakúak, mégpedig előnyösen hatszögűek, ami biztosítja az állandó elhelyezési távolságot a félvezetőtömb felületén elhelyezett emitterek fő hosszirányában. Igen nagyszámú kisméretű hatszögletű emitter alakítható ki a félvezetőtömb ugyanazon felületén egy adott eszköz számára. Például hatezerhatszáz hatszögletű emitterzóna hozható létre egy kb.
2,5 x 3,6 mm nagyságú chipfelületen és ezzel kb. 0,6 m effektív csatornaszélesség valósítható meg, ami biztosítja az eszköz igen nagy áramkapacitását.
A szomszédos emitterek közötti térben poliszilícium vezérlő elektróda vagy bármely más vezérlő elektróda szerkezet alakítható ki, amely az eszköz felületén hosszúkás vezérlő elektróda nyúlványokkal érintkezik, ami biztosítja a jó érintkezést az eszköz egész felületén.
Valamennyi sokszögű emitter tartomány egy vezetőréteggel érintkezik, amely az egyes sokszögletű emitterekkel az emittertartományt fedő szigetelőrétegben kialakított nyílásokon át van összekötve, amely nyílások a szokásos D—MOS fotolitografikus technikával készíthetők. Ezután egy emitter érintkező felületet alakítunk ki az emitterkivezetés számára, és egy vezérlő elektróda érintkezőfelületet a hosszúkás vezérlő elektróda nyúlványok számára, továbbá egy kollektor érintkezőfelületet a félvezetőeszköz másik felületén.
-3182506
Sok ilyen eszköz valósítható meg egyetlen félvezető lemezen, és az egyes elemek bemetszéssel vagy bármely más megfelelő módszerrel különíthetők el egymástól.
A találmány egy másik jellemzője szerint a p-típusú tartomány, amely a vezérlő elektróda oxidrétege alatti csatornát alkotja, egy viszonylag mélyen diffundált réteggel rendelkezik az emitter alatt, úgyhogy a p-típusú diffúziós tartomány nagy görbületi sugárral rendelkezik az n(-) epitaxiális rétegben, amely az eszköz alapját képező testet alkotja. Ez a mélyebb diffúzió vagy mélyebb réteg javítja a feszültséggrandienst az eszköz szélén, és így lehetővé teszi az eszköz használatát nagyobb zárófeszültségek esetén is.
A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példák és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az
1. ábra a találmány szerint készült nagyteljesítményű MOSFET chip felülnézete, amely elsősorban a két emitter és a vezérlő elektróda fémezési mintáját szemlélteti, a
2. ábra az 1. ábra 2—2 vonala mentén vett keresztmetszet, a
3. ábra a 2. ábrához hasonló keresztmetszet, amely az 1. és 2. ábra szerinti chip gyártási folyamatának kezdő lépését mutatja, különösen a p(+) érintkező implantálását és a diffúziót, a
4. ábra a gyártási folyamat második lépését mutatja, az n(+) implantációt és a diffúáót, az
5. ábra az 1. és a 2. ábra szerinti chip gyártási folyamatának egy további lépése, a csatorna implantáció és a diffúzió, a
6. ábra a gyártási folyamat egy további lépése, az emitter kialakítása és a diffúzió; ez megelőzi az utolsó lépést, a vezérlő elektróda oxidjának kivágását a fémezési lépés számára, amelynek eredményeként létrejön a 2. ábra szerinti eszköz, a
7. ábra a találmány egy második kiviteli alakjánál a fémezési minta felülnézete, a
8. ábra a 7. ábra 8—8 vonala mentén vett keresztmetszet, a
8a. ábra a 2. ábrához hasonlóan egy módosított emitter-érintkező elrendezést mutat, a
9. ábra a 2. ábra szerinti eszköz áteresztőirányú áramkarakterisztikája, ahol az oxidréteg alatti tartomány n(-) anyagból van, a
10. ábra a 2. ábra szerinti eszköz karakterisztikája, amely eszköznél az oxidréteg alatti tartomány jó vezetőképességű n(+) anyagból van, a
11. ábra egy félvezető lemezen kialakított eszköz felülnézete a félvezető lemez megmaradó részéről való leválasztás előtt, a
12. ábra a vezérlőelektróda egy nagyított részlete, amely a vezérlő elektróda érintkezők és az emitter sokszögek viszonyát mutatja a vezérlő elektróda környezetében, a
13. ábra az emitter tartomány egy kis részének részlete az eszköz gyártási folyamatának egy fázisában, a
14. ábra a 13. ábra 14-14 vonala mentén vett keresztmetszet, és a
15. ábra a 14. ábrához hasonlóan vett metszet, amely egy poliszih'cium vezérlő elektróda, egy emitter elektróda, egy kollektorelektróda kialakítását 5 mutatja a félvezető lemezen.
Az új MOSFET eszköz találmány szerinti első kiviteli alakját az 1-2. ábra mutatja, ahol az szilícium egy kristályból (vagy más alkalmas anyagból) 10 álló 20 chip látható az elektródákkal, amelyek a 21 szerpentin alakjában vannak kiképezve, ami jól látható az 1. ábrán, annak érdekében, hogy növekedjék az eszköz áramvezető tartománya. Más geometriai alakok is használhatók. Az ábrázolt eszköz zárófeszültsége kb. 400 Volt, és áteresztöirányú ellenállása kisebb, mint kb. 0,4 Ohm, 50 cm csatornaszélesség mellett. 90-400 Volt zárófeszültséggel rendelkező eszközöket készítettünk. A 40 Voltos esz2θ közök 30 Amperes impulzusáram szállítására képesek. A 90 Voltos eszköz áteresztőirányú ellenállása kb. 0,1 Ohm, 50 cm csatomaszélesség mellett, és a szállított impulzusáram kb. 100 Amper is lehet. Nagyobb és kisebb feszültségű eszközök szintén 25 készíthetők megfelelő változó csatornaszélességgel.
A jelenleg ismert MOSFET eszközök a fent említettnél sokkal nagyobb áteresztőirányú ellenállással rendelkezik. Például egy az általunk javasolt eszközhöz hasonló, de ismert módon gyártott 400 Voltos 30 MOSFET áteresztőirányú ellenállása jóval nagyobb, mint 1,5 Ohm, szemben a találmány szerinti eszköz kb. 0,4 Ohmnál kisebb áteresztőirányú ellenállásával. Ezenkívül a találmány szerinti MOSFET kapcsolóeszköz rendelkezik a MOSFET eszközök valamennyi 35 kívánt előnyével, mivel többségi töltéshordozókkal működik. Ezek az előnyök magukban foglalják a nagy kapcsolási sebességet, a nagy erősítést és a kisebbségi töltéshordozókkal működő eszközöknél mutatkozó másodlagos karakterisztika letörés hiá40 nyát·
Az 1. és 2. ábra szerinti eszköz két 22, 23 emitter elektródával rendelkezik, amelyeket a 24 vezérlő elektróda választ el egymástól. A 24 vezérlő elektróda a félvezetőtömb felületéhez van rögzítve, de 45 attól a szilícium-dioxidból álló 25 oxidréteg választja el. A 24 vezérlő elektróda 25 oxidrétege által képzett 21 szerpentin 50 cm hosszú és 667 kanyarulattal rendelkezik, amit az 1. ábrán egyszerűsítve tüntettünk fel. Más csatornaszélességek is alkalmazha50 tók. A 22 és 23 emitter elektródák oldalirányban terjedhetnek ki, amint azt az ábrákon feltüntettük, és az így keletkező lemezek elősegítik a kiürítéses tartomány szétterjedését zárófeszültség mellett. A 22 és 23 emitter elektródák mindegyike áramot 55 szolgáltat egy közös 26 kollektor elektróda felé, amely a félvezető lemez alsó részére van rögzítve. Az eszköz viszonylagos méreteit, különösen vastagságát, az áttekinthetőség kedvéért erősen torzítva ábrázoltuk a 2. ábrán. A szilíciumból álló 20 chip 60 (vagy lemez) egy n(+) szubsztráton van kialakítva, amelynek vastagsága kb. 0,36 mm. A szubsztráton egy n(—) epitaxiális réteg van elhelyezve, amelynek vastagsága és fajlagos ellenállása a kívánt zárófeszültségtől függ. Valamennyi réteg-átmenet ebben az epi65 taxiális rétegben van kialakítva, amelynek viszonylag
-4182506 nagy fajlagos ellenállása lehet. A leírt kiviteli alaknál az epitaxiális réteg vastagsága kb. 35 μτη, fajlagos ellenállása pedig kb. 20 Ohmcm. Egy 90 Voltos eszköz számára az epitaxiális réteg kb. 10 pm vastag lehet, fajlagos ellenállása pedig kb. 2,5 Ohmcm. Egy 50 cm-es csatomaszélesség is alkalmazható az eszköz kívánt áramkapacitásának biztosítására.
A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál egy hosszúkás szerpentin alakú p(+) vezetőtartomány van kialakítva mindegyik 22 és 23 emitter elektróda alatt, amely így az 1. ábrán feltüntetett 21 szerpentin körül helyezkedik el. Ezeket a p(+) tartományokat a 2. ábrán a p(+) típusú, 30, illetve 31 tartományok jelölik, és ezek hasonlóak, mint az ismert megoldásoknál, kivéve azt, hogy a p(+) tartomány maximális mélysége sokkal nagyobb annak érdekében, hogy nagy görbületi sugarat hozzunk létre. Ez lehetővé teszi, hogy az eszköz ellenálljon nagy zárófeszültségeknek is. Például a 30 és 31 tartományok mélysége kb. 4 μηι (2. ábra X méret), illetve kb. 3 μτη. (2. ábra Y méret).
D—MOS gyártási technológia alkalmazásával két n(+) típusú 32 és 33 tartományt alakítunk ki a 22, illetve 23 emitter elektródák alatt, és a p(+) típusú 30, 31 tartományokkal az n-típusú 34, illetve 35 csatornákat hozzuk létre. A 34 és 35 csatornák a 24 vezérlő elektróda 25 oxidréteg alatt helyezkednek el, és a 24 vezérlő elektródán alkalmazott megfelelő előfeszültség hatására lehetővé válik a vezetés a 23 és a 22 emitter elektródákról az inverziós rétegen át a 24 vezérlő elektróda alatt elhelyezkedő központi tartományba, és azután a 26 kollektor elektródájához. A 34 és 35 csatornák hosszúsága kb. 1 μτη.
Korábban szükségesnek tartották, hogy a 34 és 35 csatornák közötti (és a 30 és 31 tartományok közötti) központi n(—) tartomány nagy fajlagos ellenállású legyen, hogy biztosítsa az eszköz ellenállóképességét nagy zárófeszültségekkel szemben. Azonban a viszonylag nagy vezetőképességű n(-) anyag lényeges tényező az eszköz nagy áteresztőirányú ellenállásához.
A jelen találmány egy lényeges jellemzőjével összhangban ennek a központi tartománynak egy lényeges része viszonylag jó vezető és az n(+) típusú 40 tartományból áll, amely közvetlenül a 24 vezérlő elektróda 25 oxidrétege alatt helyezkedik el. A 40 tartomány mélysége kb. 4 μτη és kb. 3-6gm-ig terjedhet. Bár ennek pontos vezetőképessége nem ismert, és a mélységgel változik, vezetőképessége mégis nagy az alatt levő n(—) tartományéhoz képest. Pontosabban az n(+) típusú 40 tartomány olyan nagy vezetőképességgel rendelkezik, amelyet a teljes ionimplantációs dózis határoz meg, ami kb. 1 x 1012—1 x 10*4 foszfor atom/cm2 50 kV feszültségen, amelyet 1150 °-C-1250 °C-on 30—240 perc időtartam folyamán végrehajtott diffúzió követ. Úgy találtuk, hogy ennek a 40 tartománynak diffúzióval vagy más művelettel nagy vezetőképességű n(+) anyaggá való alakításával az eszköz jellemzői lényegesen javulnak, és az eszköz áteresztőirányú ellenállása egy kettőnél nagyobb tényezővel csökken. Ezenkívül megállapítható, hogy a nagy vezetőképességű 40 tartomány nem csökkenti az eszköz zárófeszültségét. Ennek megfelelően a 24 vezérlő elektróda 25 oxidrétege alatti és a 34 és 35 csatornák közötti tartomány nagyobb vezetőképességűvé alakításával a kész nagyteljesítményű kapcsolóeszköz áteresztőirányú ellenállása lényegesen csökken így a MOSFET eszköz ebből a szempontból versenykepessé válik egy megfelelő bipoláris eszközzel, és egyidejűleg megmarad a MOSFET többségi töltéshordozókkal való működésének valamennyi előnye.
Az 1. és 2. ábrák fenti leírásában feltételeztük, hogy a 34 és 35 csatornák p(+) típusú anyagból vannak, és ennek megfelelően n-típusú vezetést végeznek, létrehozva egy többségi töltéshordozós vezetést végző csatornát a 22 és 23 emitter elektródáktól a központi 40 tartományig, egy megfelelő vezérlő feszültség alkalmazása mellett. Belátható azonban, hogy ezek a vezetési típusok felcserélhetők, úgyhogy az eszköz p-típusú csatornával is működhet, és nemcsak az itt leírt n-csatomával.
Egy olyan eljárást, amellyel az 1. és 2. ábrán látható készülékek létrehozhatók, a 3-6. ábrák szemléltetik. A 3. ábra szerint a 20 chip n(+) anyag, amelynek tetején egy n(-) epitaxiális réteg van kialakítva. A 20 chipen egy vastag 50 oxidréteg, abban pedig az 51 és 52 ablakok vannak kialakítva. Az 51 és 52 ablakokat bóratomokkal sugározzák be egy ionimplantáló berendezésben: és ezzel p(+) tartományokat alakítunk ki. Ezután az implantált bőr atomokat mélyebbre diffundáltatjuk az alaplemezbe, létrehozva a lekerekített p(+) koncentrációjú tartományt, amelyet a 3. ábra mutat, és amelynek mélysége kb. 4 μτη. A diffúzió folyamán vékony 53 és 54 oxidrétegek keletkeznek az 51 és 52 ablakokon.
A 4. ábrán látható, hogy a 61 és 62 ablakok vannak vágva az 50 oxidrétegbe, és n(+) implantációt hajtunk végre az n(+) típusú 63 és 64 tartományok létrehozására az n(—) epitaxiális rétegben. Ezt az n(+) implantációt foszfor atomok besugárzásával hajthatjuk végre. Ezután az implantált tartományokat egy diffúziós lépésnek vetjük alá, amelynek hatására a 63 és 64 tartományok kiterjednek és kb.
3,5 μτη mélységűvé válnak olyan koncentrációval, amelyet az 1 x 10*2—1 x 10*4 foszfor atom/cm2 implantációs dózis határoz meg, és amelyet 30-240 perc ideig 1150—1250°C hőmérsékleten végzett diffúzió követ. Amint később látni fogjuk, a 63 és 64 tartományok alkotják azt az új n(+) tartományt, amely lényegesen csökkenti az eszköz áteresztőirányú ellenállását.
Megjegyezzük, hogy az n(+) típusú 63 és 64 tartományok szükség esetén epitaxiális úton is kialakíthatók és ekkor nincs szükség diffúzióra. Hasonlóképpen az itt leírt eszköz bármely kívánatos eljárással gyártható, ami nyilvánvaló az ezen a területen jártas szakemberek számára.
Az eljárás következő lépését az 5. ábra mutatja. Ez a lépés a csatorna implantáció és diffúzió, amelynek során a p(+) típusú 71 és 72 tartományokat alakítjuk ki ugyanazon a 61 és 62 ablakokon át, amelyeket az n(+) típusú 63 és 64 tartományok implantációjára használtuk. A 71 és 72 tartományokat bőr 5 x 10*3—5 x 10’4 atom/cm2 dózisban való besugárzásával, majd ezt követően 30-120 perc ideig 1150—1250 °C hőmérsékleten végzett diffúzióval hozzuk létre.
-5182506
Ezután, amint a 6. ábrán látható, lépéseket teszünk az emitter kialakítására és a 32 és 33 tartományok bediffundáltatására. Ezt a szokásos nem kritikus foszfor diffúzióval hajtjuk végre, amikor is a diffúzió a 61 és 62 ablakokon át történik, úgyhogy az emitter 32 és 33 tartományai automatikusan egyvonalba kerülnek a többi előre készített tartománnyal. A félvezető lemezt kemencébe helyezzük és hordozó gázban szuszpendált POCl3-nak tesszük ki 10—15 percig, 850—1000 °C-os hőmérsékleten.
Ezzel a lépéssel kialakul a 2. ábra szerinti alapvető rétegelrendezés rövid p(+) tartományokkal, amelyek az 50 oxidréteg alatt helyezkednek el, és a kész eszközben a vezető csatornát képezik, továbbá egy n(+) tartomány, amely kitölti a 34 és 35 csatornák közötti, valamint a 30 és 31 tartományok közötti teret. A gyártási folyamat azután a 6. ábra szerinti lépéssel folytatódik a 2. ábrán feltüntetett eszközön, amikor is a chip felületén kialakított oxidfelületeket megfelelő módon eltávolítjuk, és kialakítjuk a 22, 23 emitter elektródák és a 24 vezérlő elektróda fémezési mintáit az eszköz villamos érintkezőinek létrehozásához. A 26 kollektor elektródát a következő fémezési művelettel hozzuk létre. Ezután az egész eszközt egy megfelelő passziváló bevonattal láthaljuk el, és kivezetéseket csatlakoztatunk a 22 és 23 emitter elektródához és a 24 vezérlő elektródához. Az eszközt ezután egy megfelelő védelmet biztosító házba szereljük, a kollektor elektródát a házhoz vagy más vezető anyagból készült támaszhoz rögzítjük, amely ezután kollektor kivezetésként szolgál.
Az 1. és 2. ábrán feltüntetett eszköz az emitter tartományok és a vezérlő elektróda tartományok számára szerpentin alakú elrendezéssel van ellátva, és az alaplemeznek az emitter, elektródákkal ellentétes oldalán a kollektor van kialakítva. Más elrendezések is használhatók. A 7. és 8. ábra egy egyszerű planár konfigurációt mutat, amely egy egyszerű négyszögletes elrendezés, amely egy gyűrű alakú első 81 emitter elektróda és egy központi 82 emitter elektróda között elhelyezett gyűrű alakú 80 vezérlő elektródával rendelkezik. A 8. ábrán látható eszköz egy szilícium egykristályból álló p(-) típusú 83 alaplemezen van kialakítva, amely egy eltemetett n(+) típusú 84 tartománnyal rendelkezik, amely csökkenti az oldalirányban elhelyezett és a 81 emitter elektródát körülvevő 85 kollektor elektródához vezető különböző áramutak oldalirányi ellenállását.
A gyűrű alakú n(+) típusú 86 tartomány a 8. ábra szerint van kialakítva. A találmány szerint a gyűrű alakú 86 tartomány sokkal nagyobb vezetőképességű, mint az epitaxiális n(—) típusú 87 tartomány, amely az eszköz összes rétegét tartalmazza. A gyűrű alakú 86 tartomány a 80 vezérlő elektróda 88 oxidrétege alatti tartományból indul, és annak a két vezető csatornának a végeihez csatlakozik, amelyek a gyűrű alakú p(+) típusú 89 tartomány és a központi, p(+) típusú 91 tartomány között vannak kialakítva, amelyek a gyűrű alakú 81 emitter elektróda illetve a központi 82 emitter elektróda alatt helyezkednek el.
Szintén megjegyezzük, a 8. ábrával kapcsolatosan, hogy a p(+) típusú gyűrű alakú 89 tartomány külső 90 kerülete nagy sugárral rendelkezik, ami elősegíti 6 az eszköz ellenállóképességét nagy zárófeszültségekkel szemben.
A 8. ábra szerinti n(+) típusú 95 tartomány jó érintkezést biztosít a 85 kollektor elektródával. A 85 kollektor elektróda oldalirányban viszonylag nagy távolságban van elhelyezve a 81 emitter elektródától (kb. 90/zm-nél nagyobb távolságban). A 85 kollektor elektródát egy p(+) típusú szigetelő, diffúziós 96 tartomány veszi körül, ami elszigeteli az eszközt az ugyanazon a chipen vagy lemezen kialakított többi eszköztől.
A 8. ábra szerinti elrendezésben a 81 és 82 emitter elektródáktól kiinduló áram áthalad a 87 epitaxiális tartomány szélességében a 86 tartományon. Az áram ezután oldalirányban kifelé folyik, majd eléri a 85 kollektor elektródát. Mint a 2. ábra szerinti kiviteli alaknál is, az eszköz ellenállását nagymértékben csökkenti a viszonylag nagy vezetőképességű 86 tartomány.
A találmány kivitelezésével kapcsolatosan meg kell jegyezni, hogy bármilyen típusú érintkezőanyag használható az emitter és a vezérlő elektróda érintkezők elkészítéséhez. Például alumínium alkalmazható az emitter elektródákhoz, míg poliszilícium a
8. ábra szerinti 80 vezérlő elektródához, vagy a 2. ábra szerinti 24 vezérlő elektródához.
Számos más geometria is használható a találmány szerinti eszköz gyártásánál, beleértve egyenes, párhuzamos emitter elemekből álló párok sokaságát megfelelően elhelyezett vezérlő elektródákkal stb.
A 22 és 23 emitter elektródákat külön elektródaként ábrázoltuk, és külön kivezetésekhez csatlakoztathatók. Látható, hogy a 22 és 23 emitter elektródák közvetlenül csatlakoztathatók, mint ahogy a 8a. ábrán fel van tüntetve, ahol az egyes elemeket a 2. ábrához hasonló jelölésekkel láttuk el. A 8a. ábrán azonban a 101 vezérlő elektróda egy poliszilícium réteg (alumínium helyett), amely a 25 oxidréteg tetején van elhelyezve. A 101 vezérlő elektródát a 102 oxidréteg borítja, és a 103 vezetőréteg köti össze a 22 és 23 emitter elektródákat. így egyetlen emitter kivezetés keletkezik, amely el van szigetelve a 101 vezérlő elektródától. A 101 vezérlő elektródához a félvezető lemez egyik szélén van kialakítva a csatlakozás.
A 9. és 10. ábra a nyitóirányú I áramot mutatja a nyitóirányú U feszültség függvényében, a vezérlő feszültséggel paraméterezve, két olyan eszköznél, amelyeknél a 40 tartomány különböző vezetőképességű. A 9. ábrán a vizsgált eszköz egy olyan 40 tartománnyal rendelkezik, amelynek fajlagos ellenállása megegyezik az epitaxiális réteg n(-) anyagáéval. így az áteresztőirányú ellenállás jellegzetesen nagy a különböző vezérlő feszültségeknél.
A találmány szerinti eszközben, amely n(+) anyagból készült 40 tartománnyal rendelkezik, nagymértékben csökken az áteresztőirányú ellenállása, ahogy az a 10. ábrán látható, valamennyi vezérlő feszültségnél, még mielőtt fellép az elektronok sebességtelítettsége.
Az emitterek sokszög alakú elrendezése a találmány szerint a legjobban a 13., 14. és 15. ábrákon látható, amelyeket a továbbiakban írunk le.
Először a 13. és 14. ábrára utalunk, amelyek az eszközt a vezérlő elektróda, az emitter és a kollek-613 tor elektródák alkalmazása előtt mutatják. A gyártási eljárás bármilyen lehet, beleértve a D—MOS gyártástechnológiát, és az ionimplantációs technikát is, amelyet a fentiekben már leírtunk a rétegek alakításával és az elektródák elhelyezésével kapcsolatban, mint előnyös módszert.
A készüléket N-csatornás eszközként írjuk le. Belátható azonban, hogy a találmány P-csatornás eszközökhöz és kiürítéses üzemű eszközökhöz is alkalmazható.
A 13. és 14. ábra szerinti eszköz az egyik felületén több, sokszögű emitter tartománnyal rendelkezik, ahol ezek a sokszögű tartományok előnyösen hatszögletűek. Más alakokat, így például négyszög alakú tartományokat is lehetett volna használni, de a hatszögű alak az egymással szomszédos emitter tartományok között jobban biztosítja az egyenletes, egyforma távolságokat.
A 13. és 14. ábráknál a hatszögletű emitter tartományokat egy félvezető alaptestben vagy félvezető lemezen alakítottuk ki, amely egykristályos szilíciumból álló N-típusú 120 alaplemez lehet, amelyen egy vékony N(—) típusú epitaxiális 121 tartomány van kialakítva, amint az a legjobban a 14. ábrán látható. Valamennyi réteg az epitaxiális 121 tartományban van kialakítva. Megfelelő maszkok használatával több P-típusú tartomány, így például a 13. és
14. ábrán látható 122 és 123 tartományok alakíthatók ki a félvezető 120 alaplemez egyik felületén, ahol ezek a tartományok általában sokszög alakú, előnyösen hatszögletű elrendezésűek.
Nagyszámú ilyen sokszögletű tartományt alakítunk ki. Például egy 2,5 x 3,6 mm nagyságú felülettel rendelkező eszközön kb. 6600 sokszögletű tartományt hozunk létre, és ezzel kb. 0,6 m teljes csatornaszélességet valósítunk meg. A sokszögletű tartományok mindegyike kb. 0,025 mm szélességű lehet vagy ennél kisebb, a sokszög két átellenes oldalára merőlegesen mérve. A tartományokat egymástól kb. 0,015 mm távolság választja el, merőlegesen mérve az egymással szomszédos sokszögletű tartományok egyenes oldalai között.
A P(+) típusú 122 és 123 tartományok d mélysége előnyösen kb. 5 μηι, ami biztosítja a kedvező karakterisztikát. A P tartományok mindegyike külső peremtartományokkal rendelkezik, amelyeket a rajzon a P típusú 122 illetve 123 tartományok 124 és 125 peremrészek szemléltetnek, amelyek mélysége kb. 1,5 pm. Ennek a távolságnak az eszköz kapacitásának csökkentése érdekében a lehető legkisebbnek kell lennie.
A sokszögletű tartományok, köztük a 122 és 123 tartományok, az N(+) típusú sokszögletű, gyűrű alakú 126, illetve 127 tartománnyal van ellátva. A 124 és 125 peremrészek a 126, illetve 127 tartományok alatt vannak elhelyezve. Az N(+) típusú 126 és 127 tartományok együttműködnek egy viszonylag jól vezető N(+) típusú 128 tartománnyal, amely az N(+) tartomány, amely a szomszédos P-típusú sokszögek között helyezkedik el, meghatározva a különböző csatornákat az emitterek és a kollektor között, amit a későbbiekben még részletesebben ismertetünk.
A jó vezetőképességű N(+) típusú 128 tartományokat a fentiekben leírt módon alakítjuk ki, és így igen kis értékű áteresztőirányú ellenállást érünk el.
A 13. és 14. ábrával kapcsolatosan megjegyezzük, hogy a félvezető lemez teljes felülete egy oxidréteggel, vagy szokásos oxid és nitrid réteg kombinációjával van beborítva, amelyeket a különböző rétegek kialakításához állítunk elő. Ez a réteg képezi a szigetelő 130 oxidréteget. A 130 oxidréteg sokszög alakú nyílásokkal rendelkezik, így a 131 és 132 nyílásokkal, közvetlenül a sokszög alakú 122 és 123 tartományok felett. A 131 és 132 nyílások kerülete túlnyúlik az N(+) típusú 126 és 127 tartományokon, amelyek emitter gyűrűket alkotnak, a 122, illetve a 123 tartományok felé. A 130 oxidréteg, amely megmarad a sokszög alakú nyílások kialakítása után, alkotja a félvezető eszköz vezérlő elektródájának oxidrétegét.
A vezérlő elektródákat ezután a 15. ábra szerint lehet kialakítani. A 140, 141 és 142 vezérlő elektródák egy poliszilícium rácsot alkotnak, amely befedi a 130 oxidréteget.
Ezután szilíciumoxidból álló 145, 146, és 147 fedőréteget helyezünk el a 140, 141 és 142 vezérlő elektródákból álló rács tetején, amely elszigeteli a poliszilícium vezérlő elektródát és az emitter elektródát, amelyet ezután helyezünk el a félvezető lemez teljes felső felületén. A 15. ábrán a 150 emitter elektródát egy vezetőképes réteg képezi, ami bármely alkalmas anyagból, például alumíniumból készülhet. Ezután a 151 kollektor elektródát is kialakítjuk.
A kész 15. ábra szerinti készülék egy N-csatornás eszköz, amelynél a csatornatartományok az egyes önálló emitterek és a félvezető anyag között vannak kialakítva, amely végül is megvalósítja a kapcsolatot a 151 kollektor elektródával. így egy 160 csatorna van kialakítva a 150 emitter elektródához csatlakozó 126 tartomány és N(+) típusú a 151 kollektor elektródához csatlakozó 128 tartomány között. A 160 csatorna N-típusú vezetővé válik a 140 vezérlő elektródán alkalmazott megfelelő vezérlő feszültség hatására. Hasonló módon a 161 és 162 csatornák a 150 emitter elektródára csatlakozó 126 tartomány és a környező N(+) típusú 128 tartomány között vannak kialakítva, amely 128 tartomány biztosítja az összeköttetést a 151 kollektor elektródával. így megfelelő vezérlő feszültség alkalmazásával a vezérlő elektródán (beleértve a 15. ábra szerinti 141 vezérlő elektródát) a 161 és 162 csatornák vezetővé válnak, és többségi töltéshordozókon alapuló vezetést tesznek lehetővé a 150 emitter elektródáról a 151 kollektor elektródára.
Az egyes emitterek párhuzamos vezető csatornákat képeznek, ahol például a 142 vezérlő elektróda alatti 163 és a 164 csatornák vezetést tesznek lehetővé a 127 tartománytól és egy N-típusú 170 tartománytól az N(+) típusú 128 tartományba és azután a 151 kollektor elektródára.
Megjegyezzük, hogy a 14. és 15. ábra egy P-típusú 171 tartományt is mutat, amely a félvezető lemez pereméhez csatlakozik.
-7182506
A 15. ábrán látható 150 emitter elektróda előnyösen egy alumíniumérintkező. Megjegyezzük, hogy a 150 emitter elektróda érintkezési tartománya teljesen a P-típusú 122 tartomány mélyebb része felett, azzal egyvonalban helyezkedik el. Ezért alakítjuk ki így ezt, mert a 150 emitter elektródaként használt alumínium áthatolhatatlan a P-típusú anyag igen vékony rétegén. így a találmány egyik jellemzője biztosítja, hogy a 150 emitter elektróda alapvetően a P-típusú tartomány mélyebb része felett, mégpedig a P-típusú 122 és 123 tartományok felett helyezkedik el. Ez lehetővé teszi, hogy az aktív csatornatartományokat a gyűrű alakú 124 és 125 peremrészek úgy határozzák meg, hogy a kívánt vékonyságúak legyenek annak érdekében, hogy lényegesen csökkenjen az eszköz kapacitása.
All. ábra egy komplett eszközt mutat, amelynél a 15. ábra szerinti sokszögletű emitter mintát alkalmaztuk. A 11. ábra szerinti komplett készülék a 180, 181 és 183 bemetszések között helyezkedik el, ami lehetővé teszi nagyszámú egyforma eszköz kitörését az alaplemezből, amelyek mérete 2,5 x
2,5 x 3,6 mm.
A sokszög alakú tartományok, amelyeket itt leírtunk, nagyszámú oszlopot és sort alkotnak. Például az A méret 65 oszlopot tartalmaz, amelyeket a sokszögletű tartományok alkotnak, és ez az A méret kb. 2,1 mm lehet. A kb. 3,8 mm nagyságú B méret 100 sort tartalmazhat a sokszög alakú tartományokból. A C méret, amely a 190 emitter csatlakozó és a 191 vezérlő elektróda csatlakozó között helyezkedik el, 87 sor sokszög alakú elemet tartalmaz.
A 190 emitter csatlakozó egy viszonylag nehéz fémrész, amely közvetlenül csatlakozik az alumíniumból készült 150 emitter elektródához, és kényelmes csatlakozást biztosít az emitter számára.
A 191 vezérlő elektróda csatlakozó elektromosan több 192, 193, 194 és 195 nyúlvánnyal van összekötve, amelyek szimmetrikusan helyezkednek el a sokszögletű tartományokat tartalmazó rész külső felületén és villamos érintkezést hoznak létre a poliszilícium vezérlő elektródával, ahogy azt a 12. ábra kapcsán leírjuk.
Végül az eszköz külső kerületén a P(+) típusú mély, diffúziós 171 tartomány van kialakítva, amely a 11. ábra szerinti 201 felülethez csatlakoztatható.
A 12. ábra a 191 vezérlő elektróda csatlakozó, valamint a 194 és 195 nyúlványok egy részét mutatja. Kívánatos, hogy több érintkezőt alakítsunk ki a poliszilícium vezérlő elektróda számára, annak érdekében, hogy csökkenjen az eszköz RC-időállandója. A poliszilícium vezérlő elektróda több tartománnyal, így a 210, 211,212 tartományokkal rendelkezik, amelyek kifelé helyezkednek el és érintkeznek a vezérlő elektróda 194 és 195 nyúlványaival. A poliszilícium vezérlő elektróda tartományokat az oxidrétegek kialakítása folyamán, amelyeket a 15. ábrán a 145, 146, 147 fedőrétegek jelölnék, szabadon hagyhatjuk, és nem vonjuk be a 150 emitter elektródájával. Megjegyezzük, hogy a 12. ábrán látható 220 tengely megegyezik a 11. ábrán feltüntetett 220 szimmetriatengellyel.
A találmányt egy előnyös kiviteli alak kapcsán írtuk le, de számos változat és módosítás is lehetsé8 ges, amint az nyilvánvaló az ezen a szakterületen jártas szakember számára.

Claims (10)

  1. Szabadalmi igénypontok:
    1. Emitter elrendezés MOSFET számára, amely MOSFET alacsony áteresztőirányú ellenállással és viszonylag nagy letörési feszültséggel rendelkezik, és félvezetőanyagból készült lemezt tartalmaz, amelynek egy első felülete és egy ezzel párhuzamos második felülete van, az első felület egy első és egy második egymástól elkülönített emitter elektródával van ellátva, egy szigetelő réteg az első felületen van kialakítva az első és a második emitter elektróda között, és egy vezérlő elektróda ezen a szigetelő rétegen van kialakítva; egy kollektor elektróda a második felületen van kiképezve; egy első vezetőképesség-típusú anyagból álló első és második csatorna elválasztva közvetlenül a vezérlő elektróda szigetelőrétege alatt van elhelyezve; az első és a második csatorna átellenes végei elektromosan az első és a második emitter elektródához vannak kapcsolva; az első és a második csatorna szomszédos végei egy közös tartományhoz csatlakoznak, amely központosán van elhelyezve az említett szigetelő réteg alatt és egy második vezetőképesség-típusú anyagból készült; a második vezetőképesség-típusú anyag egy tartománya az első és a második csatorna és a közös tartomány alatt helyezkedik el, valamint az említett közös tartomány folytatását képezi, azzal jellemezve, hogy a közös tartomány (40) lényegesen nagyobb vezetőképességű, mint az alatta levő tartomány, továbbá a közös tartomány (40) és az alatta levő tartomány sorosan helyezkedik el az áram útjában az első és a második emitter elektródától (22, 23) a kollektor elektróda (26) felé. (Elsőbbsége: 1978. X. 13.)
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy két további tartomány (32, 33) van kialakítva a félvezető alaplemezben, amelyek a második vezetőképesség-típusú anyagból vannak, és az első és a második emitter elektródák (22, 23) alatt helyezkednek el, és a vezérlő elektróda (24) szigetelő oxidrétege (25) alá nyúlva érintkeznek az első, illetve a második csatorna (34, 35) szélével. (Elsőbbsége: 1978. X. 13.)
  3. 3. Az 1. igénypont szerinti elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezérlő elektróda (24) szigetelő rétege szilíciumdioxid. (Elsőbbsége:
    1978.X. 13.)
  4. 4. Az 1. igénypont szerinti elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az első és a második emitter elektróda (22, 23) és a vezérlő elektróda (24) hosszanti alakban az első felületen van kiképezve. (Elsőbbsége: 1978. X. 13.)
  5. 5. Az 1. igénypont szerinti elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az első és a második csatorna (34, 35) az első vezetőképesség-típusú anyagból álló tartományok (30, 31) felső részeit képezi, továbbá az említett tartományok (30, 31) lekerekített profillal rendelkeznek, az emitter tartomány (32, 33) külső széle alatt és attól oldalirányban. (Elsőbbsége: 1978. X. 13.)
  6. 6. Emitter elrendezés MOSFET számára, amely MOSFET adott vezetőképesség típusú anyagból álló
    -818 alaplemezt tartalmaz, amely egy első felülettel és egy azzal párhuzamos második felülettel rendelkezik, és az első felületen több egymástól egyenlő távolságban, szimmetrikusan elhelyezkedő sokszög alakú, az alaplemezzel ellentétes vezetőképesség típusú tartomány van kialakítva, azzal jellemezve, hogy az említett tartományokban (122, 123) az első felületen az alaplemezzel (120) megegyező vezetőképesség típusú sokszögletű emitter tartományok (126, 127) vannak kialakítva, egy szigetelő oxidréteg 10 (130) az említett első felületen az emitter tartományok (126, 127) között van elhelyezve, és egy vezérlő elektróda (141) van kialakítva az említett szigetelő oxidrétegen (130), az említett második felületen egy kollektor elektróda (151) van kiala- 15 kítva, továbbá egyetlen folytonos emitter elektróda (150) csatlakozik a sokszögletű emitter tartományokhoz (126, 127), továbbá egy gyűrű alakú csatorna (161, 162) az említett sokszögletű emitter tartományok (126, 127) és az alaplemezzel (120) ellen- 20 tétes vezetőképesség típusú tartományok (122, 123) külső kerülete között van elhelyezve a vezérlő elektróda (141) szigetelő oxidrétege (130) alatt, az alaplemezzel (120) ellentétes vezetőképesség típusú, egymással szomszédos tartományok (122, 123) oldalai 25 párhuzamosak a szomszédos tartományok (122, 123) megfelelő oldalaival, a párhuzamos oldalak között a vezérlő elektróda (141) szigetelő oxidrétege (130) alatt központosán kialakított közös tartományok (128) helyezkednek el, amelyek az alaplemez- 30 zel (120) megegyező képesség-típusú anyagból állnak, a közös tartományok (128) alatt azonos vezetőképesség-típusú anyagból álló alsó tartomány helyezkedik el, továbbá a közös tartományok (128) és az alsó tartomány sorosan helyezkedik el az áram útjában az emitter elektróda (150) és a kollektor elektróda (151) között. (Elsőbbsége: 1978. X. 13.)
  7. 7. A 6. igénypont szerinti elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alaplemezzel ellentétes vezetőképesség típusú tartományok (122, 123) és az emitter tartományok (126, 127) hatszögletűek. (Elsőbbsége: 1979. V. 01.)
  8. 8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a közös tartomány (128) lényegesen jobb vezetőképességű, mint az alsó tartomány. (Elsőbbsége: 1978. X. 13.)
  9. 9. A 6-8. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alaplemezzel (120) ellentétes vezetőképesség típusú tartományok (122, 123) központi része mélyebb, mint a peremrésze (124, 125), az emitter tartományok (126, 127) gyűrű alakúak, és alattuk helyezkednek el az említett peremrészek (124, 125). (Elsőbbsége: 1978. X. 13.)
  10. 10. A 6-9. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy kb. 1000 sokszögletű emitter tartomány van kialakítva, amelyek mindegyikének szélessége kb. 0,025 mm. (Elsőbbsége: 1978. X. 13.)
    8 rajz, 15 ábra
    A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 85.4008 - Zrínyi Nyomda, Budapest
HU79IE891A 1978-10-13 1979-10-11 Emitter arrangement for mosfet HU182506B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US95131078A 1978-10-13 1978-10-13
US3866279A 1979-05-14 1979-05-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HU182506B true HU182506B (en) 1984-01-30

Family

ID=26715426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU79IE891A HU182506B (en) 1978-10-13 1979-10-11 Emitter arrangement for mosfet

Country Status (19)

Country Link
JP (2) JP2622378B2 (hu)
AR (1) AR219006A1 (hu)
BR (1) BR7906338A (hu)
CA (2) CA1123119A (hu)
CH (2) CH660649A5 (hu)
CS (1) CS222676B2 (hu)
DE (2) DE2940699C2 (hu)
DK (3) DK157272C (hu)
ES (1) ES484652A1 (hu)
FR (1) FR2438917A1 (hu)
GB (1) GB2033658B (hu)
HU (1) HU182506B (hu)
IL (1) IL58128A (hu)
IT (1) IT1193238B (hu)
MX (1) MX147137A (hu)
NL (1) NL175358C (hu)
PL (1) PL123961B1 (hu)
SE (2) SE443682B (hu)
SU (1) SU1621817A3 (hu)

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593302B1 (en) * 1980-08-18 1998-02-03 Int Rectifier Corp Process for manufacture of high power mosfet laterally distributed high carrier density beneath the gate oxide
DE3040775A1 (de) * 1980-10-29 1982-05-13 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Mis-gesteuertes halbleiterbauelement
US4412242A (en) 1980-11-17 1983-10-25 International Rectifier Corporation Planar structure for high voltage semiconductor devices with gaps in glassy layer over high field regions
GB2111745B (en) * 1981-12-07 1985-06-19 Philips Electronic Associated Insulated-gate field-effect transistors
CA1188821A (en) * 1982-09-03 1985-06-11 Patrick W. Clarke Power mosfet integrated circuit
US4532534A (en) * 1982-09-07 1985-07-30 Rca Corporation MOSFET with perimeter channel
DE3346286A1 (de) * 1982-12-21 1984-06-28 International Rectifier Corp., Los Angeles, Calif. Hochleistungs-metalloxid-feldeffekttransistor- halbleiterbauteil
JPS59167066A (ja) * 1983-03-14 1984-09-20 Nissan Motor Co Ltd 縦形ｍｏｓｆｅｔ
JPS6010677A (ja) * 1983-06-30 1985-01-19 Nissan Motor Co Ltd 縦型ｍｏｓトランジスタ
JPH0247874A (ja) * 1988-08-10 1990-02-16 Fuji Electric Co Ltd Ｍｏｓ型半導体装置の製造方法
IT1247293B (it) * 1990-05-09 1994-12-12 Int Rectifier Corp Dispositivo transistore di potenza presentante una regione ultra-profonda, a maggior concentrazione
US5766966A (en) * 1996-02-09 1998-06-16 International Rectifier Corporation Power transistor device having ultra deep increased concentration region
US5304831A (en) * 1990-12-21 1994-04-19 Siliconix Incorporated Low on-resistance power MOS technology
US5404040A (en) * 1990-12-21 1995-04-04 Siliconix Incorporated Structure and fabrication of power MOSFETs, including termination structures
IT1250233B (it) * 1991-11-29 1995-04-03 St Microelectronics Srl Procedimento per la fabbricazione di circuiti integrati in tecnologia mos.
DE59208987D1 (de) * 1992-08-10 1997-11-27 Siemens Ag Leistungs-MOSFET mit verbesserter Avalanche-Festigkeit
JPH06268227A (ja) * 1993-03-10 1994-09-22 Hitachi Ltd 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
EP0660396B1 (en) * 1993-12-24 1998-11-04 Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno Power MOS device chip and package assembly
US5798287A (en) * 1993-12-24 1998-08-25 Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno Method for forming a power MOS device chip
EP0660402B1 (en) * 1993-12-24 1998-11-04 Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno Power semiconductor device
EP0665597A1 (en) * 1994-01-27 1995-08-02 Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno - CoRiMMe IGBT and manufacturing process therefore
US5817546A (en) * 1994-06-23 1998-10-06 Stmicroelectronics S.R.L. Process of making a MOS-technology power device
EP0689238B1 (en) * 1994-06-23 2002-02-20 STMicroelectronics S.r.l. MOS-technology power device manufacturing process
EP0697728B1 (en) * 1994-08-02 1999-04-21 STMicroelectronics S.r.l. MOS-technology power device chip and package assembly
US5798554A (en) * 1995-02-24 1998-08-25 Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno MOS-technology power device integrated structure and manufacturing process thereof
DE69534919T2 (de) * 1995-10-30 2007-01-25 Stmicroelectronics S.R.L., Agrate Brianza Leistungsvorrichtung in MOS-Technologie mit einer einzigen kritischen Größe
DE69533134T2 (de) * 1995-10-30 2005-07-07 Stmicroelectronics S.R.L., Agrate Brianza Leistungsbauteil hoher Dichte in MOS-Technologie
US6228719B1 (en) 1995-11-06 2001-05-08 Stmicroelectronics S.R.L. MOS technology power device with low output resistance and low capacitance, and related manufacturing process
EP0782201B1 (en) * 1995-12-28 2000-08-30 STMicroelectronics S.r.l. MOS-technology power device integrated structure
DE69839439D1 (de) 1998-05-26 2008-06-19 St Microelectronics Srl MOS-Technologie-Leistungsanordnung mit hoher Integrationsdichte
WO2000062345A1 (fr) 1999-04-09 2000-10-19 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Dispositif a semi-conducteur haute tension
JP4122113B2 (ja) * 1999-06-24 2008-07-23 新電元工業株式会社 高破壊耐量電界効果型トランジスタ
US6344379B1 (en) 1999-10-22 2002-02-05 Semiconductor Components Industries Llc Semiconductor device with an undulating base region and method therefor
JP4845293B2 (ja) * 2000-08-30 2011-12-28 新電元工業株式会社 電界効果トランジスタ
JP2006295134A (ja) 2005-03-17 2006-10-26 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
US9484451B2 (en) 2007-10-05 2016-11-01 Vishay-Siliconix MOSFET active area and edge termination area charge balance
US9431249B2 (en) 2011-12-01 2016-08-30 Vishay-Siliconix Edge termination for super junction MOSFET devices
US9614043B2 (en) 2012-02-09 2017-04-04 Vishay-Siliconix MOSFET termination trench
US9842911B2 (en) 2012-05-30 2017-12-12 Vishay-Siliconix Adaptive charge balanced edge termination
US9530844B2 (en) 2012-12-28 2016-12-27 Cree, Inc. Transistor structures having reduced electrical field at the gate oxide and methods for making same
US10115815B2 (en) 2012-12-28 2018-10-30 Cree, Inc. Transistor structures having a deep recessed P+ junction and methods for making same
JP5907097B2 (ja) * 2013-03-18 2016-04-20 三菱電機株式会社 半導体装置
US9508596B2 (en) 2014-06-20 2016-11-29 Vishay-Siliconix Processes used in fabricating a metal-insulator-semiconductor field effect transistor
US9887259B2 (en) 2014-06-23 2018-02-06 Vishay-Siliconix Modulated super junction power MOSFET devices
KR102098996B1 (ko) 2014-08-19 2020-04-08 비쉐이-실리코닉스 초접합 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터
US10615274B2 (en) 2017-12-21 2020-04-07 Cree, Inc. Vertical semiconductor device with improved ruggedness
US11489069B2 (en) 2017-12-21 2022-11-01 Wolfspeed, Inc. Vertical semiconductor device with improved ruggedness

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015278A (en) * 1974-11-26 1977-03-29 Fujitsu Ltd. Field effect semiconductor device
JPS52106688A (en) * 1976-03-05 1977-09-07 Nec Corp Field-effect transistor
JPS52132684A (en) * 1976-04-29 1977-11-07 Sony Corp Insulating gate type field effect transistor
US4055884A (en) * 1976-12-13 1977-11-01 International Business Machines Corporation Fabrication of power field effect transistors and the resulting structures
JPS5374385A (en) * 1976-12-15 1978-07-01 Hitachi Ltd Manufacture of field effect semiconductor device
US4148047A (en) * 1978-01-16 1979-04-03 Honeywell Inc. Semiconductor apparatus
JPH05185381A (ja) * 1992-01-10 1993-07-27 Yuum Kogyo:Kk 替刃式鋸用ハンドル

Also Published As

Publication number Publication date
AR219006A1 (es) 1980-07-15
CA1123119A (en) 1982-05-04
BR7906338A (pt) 1980-06-24
IT7926435A0 (it) 1979-10-11
NL175358B (nl) 1984-05-16
MX147137A (es) 1982-10-13
JP2622378B2 (ja) 1997-06-18
SE8503615D0 (sv) 1985-07-26
PL123961B1 (en) 1982-12-31
DK157272B (da) 1989-11-27
JP2643095B2 (ja) 1997-08-20
FR2438917A1 (fr) 1980-05-09
SE443682B (sv) 1986-03-03
CS222676B2 (en) 1983-07-29
CH660649A5 (de) 1987-05-15
DK512488D0 (da) 1988-09-15
JPS6323365A (ja) 1988-01-30
DE2954481C2 (de) 1990-12-06
DK512388D0 (da) 1988-09-15
CA1136291A (en) 1982-11-23
NL175358C (nl) 1984-10-16
SE7908479L (sv) 1980-04-14
NL7907472A (nl) 1980-04-15
SE8503615L (sv) 1985-07-26
CH642485A5 (de) 1984-04-13
DK512488A (da) 1988-09-15
IT1193238B (it) 1988-06-15
DK350679A (da) 1980-04-14
SU1621817A3 (ru) 1991-01-15
FR2438917B1 (hu) 1984-09-07
JPH07169950A (ja) 1995-07-04
DK157272C (da) 1990-04-30
IL58128A (en) 1981-12-31
GB2033658B (en) 1983-03-02
GB2033658A (en) 1980-05-21
DE2940699A1 (de) 1980-04-24
ES484652A1 (es) 1980-09-01
DE2940699C2 (de) 1986-04-03
PL218878A1 (hu) 1980-08-11
SE465444B (sv) 1991-09-09
DK512388A (da) 1988-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU182506B (en) Emitter arrangement for mosfet
US4705759A (en) High power MOSFET with low on-resistance and high breakdown voltage
US4959699A (en) High power MOSFET with low on-resistance and high breakdown voltage
US5338961A (en) High power MOSFET with low on-resistance and high breakdown voltage
US4680853A (en) Process for manufacture of high power MOSFET with laterally distributed high carrier density beneath the gate oxide
US4593302A (en) Process for manufacture of high power MOSFET with laterally distributed high carrier density beneath the gate oxide
US5731604A (en) Semiconductor device MOS gated
US5130767A (en) Plural polygon source pattern for mosfet
US5008725A (en) Plural polygon source pattern for MOSFET
JP2968222B2 (ja) 半導体装置及びシリコンウエハの調製方法
JPH04229660A (ja) 非常に深い濃度増加領域を備えたパワートランジスタデバイス
US5468668A (en) Method of forming MOS-gated semiconductor devices having mesh geometry pattern
JPH0332234B2 (hu)
US4416708A (en) Method of manufacture of high speed, high power bipolar transistor
US6064109A (en) Ballast resistance for producing varied emitter current flow along the emitter's injecting edge
US4435899A (en) Method of producing lateral transistor separated from substrate by intersecting slots filled with substrate oxide
CN114038757A (zh) Sic mosfet器件的制备方法
US5444292A (en) Integrated thin film approach to achieve high ballast levels for overlay structures
KR830001246B1 (ko) Mosfet장치
AU698654C (en) Process for manufacture of mos gated device with reduced mask count

Legal Events

Date Code Title Description
HU90 Patent valid on 900628
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee