DE19818299B4

DE19818299B4 - Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE19818299B4
Application number: DE19818299A
Authority: DE
Inventors: Jenö Dr. Tihanyi
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: DE19818299A1; WO1999056322A1

Abstract

Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor, mit einem schwach dotieren Halbleiterkörper (1) des einen Leitungstyps, auf dessen einer Oberseite eine hoch dotierte Drainzone (2) des einen oder des zum einen entgegengesetzten anderen Leitungstyps vorgesehen ist und in dessen andere, zur einen Oberseite gegenüberliegende Oberseite eine Kanalzone (4) des anderen Leitungstyps mit einer darin angeordneten hochdotierten Sourcezone (5) des einen Leitungstyps vorgesehen ist, und mit höher als der Halbleiterkörper (1) dotierten Halbleitergebieten (15, 16) des einen und des anderen Leitungstyps, die im Halbleiterkörper (1) im Bereich unterhalb von über der gegenüberliegenden Oberseite des Halbleiterkörpers (1) vorgesehenen Gateelektroden (6) von der Kanalzone (4) aus bis zu der Drainzone (2) verlaufen, wobei an die Kanalzone (4) ein höher als der Halbleiterkörper (1) dotierter Halbleiterbereich (17) des einen Leitungstyps angrenzt, und wobei dieser höher dotierte Halbleiterbereich (17) an wenigstens ein höher als der Halbleiterkörper (1) dotiertes Halbleitergebiet (16) des einen Leitungstyps angrenzt, das von der Kanalzone (4) bis...

Description

Die Erfindung betrifft einen niederohmigen Hochvolt-Feldeffekttransistor mit einem schwach dotierten Halbleiterkörper des einen Leitungstyps, auf dessen einer Oberseite eine hoch dotierte Drainzone des einen oder des zum einen entgegengesetzten anderen Leitungstyps vorgesehen ist und in dessen andere, zur einen Oberseite gegenüberliegende Oberseite eine Kanalzone des anderen Leitungstyps mit einer darin angeordneten hochdotierten Sourcezone des einen Leitungstyps vorgesehen ist, und mit höher als der Halbleiterkörper dotierten säulenförmigen Halbleitergebieten des einen und des anderen Leitungstyps, die im Halbleiterkörper im Bereich im wesentlichen unterhalb von einer über der gegenüberliegenden Oberseite des Halbleiterkörpers vorgesehenen Gateelektrode von wenigstens der Kanalzone aus bis zu der Drainzone verlaufen.
3 zeigt einen bestehenden SIPMOS-Feldeffekttransistor mit einem n^–-leitenden Silizium-Halbleiterkörper 1, auf dessen einer Oberseite eine n⁺-leitende Drainzone 2 des einen Leitungstyps vorgesehen ist, die mit einer Drainelektrode 3 aus beispielsweise Aluminium kontaktiert und mit einem Anschluß D versehen ist, an dem eine Spannung +U_D anliegt. Anstelle der n⁺-Dotierung für die Drainzone 2 kann gegebenenfalls auch eine p⁺-Dotierung verwendet werden.
In die der einen Oberseite gegenüberliegenden Oberseite des Halbleiterkörpers 1 sind p-dotierte Kanalzonen 4 eingelassen, in denen wiederum n⁺-dotierte Sourcezonen 5 angeordnet sind.
Auf der anderen Oberseite des Halbleiterkörpers 1 befinden sich Gateelektroden 6 aus n⁺-dotiertem polykristallinem Silizium, die mit einem Gateanschluß G verbunden und in eine Iso lierschicht 7 aus Siliziumdioxid eingebettet sind. Im Bereich eines Randes 8 des Feldeffekttransistors sind in die Isolierschicht 7 eine Feldplatte 9 und ein Kanal- bzw. Channel-Stopper 10 eingebettet, wobei der Channel-Stopper 10 elektrisch mit dem Halbleiterkörper 1 verbunden ist. Die Sourcezonen 5 bzw. die Kanalzonen 4 sind durch eine Metallisierung 11 aus Aluminium verbunden, die an einen geerdeten Sourceanschluß S angeschlossen ist. Diese Metallisierung 11 ist elektrisch mit der Feldplatte 9 verbunden.
Obwohl 3 eine Schnittdarstellung zeigt, sind hier zur besseren Übersichtlichkeit lediglich die Metallschichten (3 bzw. 11) schraffiert dargestellt. Auch sei angemerkt, daß die jeweiligen Leitungstypen auch umgekehrt sein können.
4 zeigt einen weiteren bestehenden niederohmigen Hochvolt-Feldeffekttransistor vom sogenannten HEXFET-Typ (hexagonaler Feldeffekttransistor; vgl. US 5 338 961 ), der sich – abgesehen von seiner hexagonalen Struktur – von dem Feldeffekttransistor von 3 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß zusätzlich im Oberflächenbereich des Halbleiterkörpers 1 noch ein n-dotierter Halbleiterbereich 12 vorgesehen ist. Solche Halbleiterbereiche 12 erstrecken sich dabei zwischen den einzelnen Kanalzonen 4.

5 zeigt einen weiteren bestehenden niederohmigen Hochvolt-Feldeffekttransistor, bei dem im Halbleiterkörper 1 unterhalb der Kanalzonen p-leitende Halbleiterbereiche 13 vorgesehen sind, die bis zu der Drainzone 2 reichen, während in Gebieten 14 zwischen diesen Bereichen 13 der Halbleiterkörper n-dotiert ist, also eine höhere Dotierung aufweist als in seinem Randbereich. Durch eine solche Streifenstruktur der Bereiche 13 bzw. Gebiete 14 wird erreicht, daß bei angelegter Sperrspannung der Halbleiterkörper von Ladungsträgern ausgeräumt ist, so daß ein solcher Feldeffekttransistor für beson ders hohe Sperrspannungen geeignet ist, jedoch im Durchlassbetrieb nur einen niedrigen Bahnwiderstand aufweist (vgl. hierzu auch beispielsweise US 5 216 275 , DE 43 09 764 C2 sowie Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte, Band 9 (1980), Nr. 4, Seiten 181 und 182).

Schließlich wurde auch schon daran gedacht, in den n^–-leitenden Halbleiterkörper 1 anstelle der p-leitenden Halbleiterbereiche 13 und der n-leitenden Halbleitergebiete 14 lediglich säulenförmige p-leitende Halbleiterbereiche 15 und n-leitende Halbleiterbereiche 16 einzubringen, wie dies in 6 gezeigt ist.

Die WO 97/29518 beschreibt ein durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement, bei dem in einer Innenzone Ausräumzonen und komplementär zu den Ausräumzonen dotierte Komplementärausräumzonen vorhanden sind.

Die EP 0 118 921 A2 beschreibt einen vertikalen MOSFET an dessen Kanalzone (Bodyzone) sich eine Driftzone und eine höher als die Driftzone dotierte Halbleiterzone anschließt.

Ausgehend von einem derartigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen niederohmigen Hochvolt Feldeffekttransistor zu schaffen, der – ähnlich wie die obenbeschriebenen bestehenden Feldeffekttransistoren – relativ einfach herstellbar ist und sich durch eine besonders hohe Spannungsfestigkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einem niederohmigen Hochvolt-Feldeffekttransistor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Kanalzone ei höher als der Halbleiterkörper dotierter Halbleiterbereich des einen Leitungstyps angrenzt.

Die vorliegende Erfindung schlägt also eine vorteilhafte Kombination von verschiedenen, bereits seit längerer Zeit be kannten Hochvolt-Feldeffekttransistoren vor, um so eine besonders hohe Spannungsfestigkeit bei niedrigem Bahnwiderstand im Durchlassbetrieb zu erreichen.

Bei diesem niederohmigen Hochvolt-Feldeffekttransistor können sich die Halbleitergebiete von der Kanalzone bis zur Drainzone erstrecken. Dabei kann wenigstens ein Halbleitergebiet des einen Leitungstyps an den höher dotierten Halbleiterbereich angrenzen.

Auch ist es möglich, daß Halbleitergebiete des anderen Leitungstyps sich von der Kanalzone bis zu der Drainzone erstrecken, während Halbleitergebiete des einen Leitungstyps sich von dem höher dotierten Halbleiterbereich bis zu der Drainzone ausdehnen.

Wie bei den eingangs erläuterten bestehenden Feldeffekttransistoren ist es auch vorteilhaft, im Randbereich eine Feldplatte vorzusehen und gegebenenfalls einen Kanal- bzw. Channel-Stopper mit dem Halbleiterkörper zu verbinden.

Besonders zweckmäßig ist, wenn zusätzlich im Randbereich des Halbleiterkörpers noch floatende säulenartige Halbleitergebiete des einen und des anderen Leitungstyps vorgesehen werden, die jeweils höher dotiert sind als der Halbleiterkörper.

Auch ist es zweckmäßig, für den einen Leitungstyp den n-Leitungstyp und für den anderen Leitungstyp den p-Leitungstyp zu verwenden. Gegebenenfalls ist aber auch der jeweils umgekehrte Leitungstyp anwendbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 und 2 Schnittbilder durch ein erstes bzw. zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen niederohmigen Hochvolt-Feldeffekttransistors und
3 bis 6 Schnittbilder durch bereits bestehende Hochvolt-Feldeffekttransistoren.
Die 4 bis 6 wurden bereits eingangs erläutert. In den 1 und 2 werden für einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in den 4 bis 6 verwendet.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen niederohmigen Hochvolt-Feldeffekttransistors, der sich von dem Feldeffekttransistor von 6 zunächst dadurch unterscheidet, daß im Oberflächenbereich des n^–-dotierten Halbleiterkörpers im Gebiet unterhalb der Gateelektroden 6 noch n⁺-leitende Halbleiterbereiche – ähnlich wie bei dem Feldeffekttransistor der 4 – vorgesehen sind, von denen aus sich die n-dotierten säulenartigen Halbleitergebiete 16 bis zu der Drainzone 2 erstrecken. Die n⁺-leitenden Halbleiterbereiche sind dabei in bevorzugter Weise zwischen jeweiligen Kanalzonen 4 des Feldeffekttransistor angeordnet.
Eine vorteilhafte Randstruktur ergibt sich für diesen Hochvolt-Feldeffekttransistor, wenn im Randbereich, etwa unterhalb der Feldplatte 9, noch floatende säulenartige p-dotierte Halbleitergebiete 18 und floatende, säulenartige n-dotierte Halbleitergebiete 19 vorgesehen werden.
2 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 1, bei dem sich der n⁺-leitende Halbleiterbereich 17 über die Kanalzone 4 hinaus erstreckt und die säulenartigen Halbleitergebiete 15, 16 unterhalb der Kanalzone angeordnet sind, wobei der Halbleiterbereich 17 mit einem der säulenartigen Halbleitergebiete 16 in Verbindung steht.

1: Halbleiterkörper
2: Drainzone
3: Drainelektrode
4: Kanalzone
5: Sourcezone
6: Gateelektrode
7: Isolierschicht
8: Rand
9: Feldplatte
10: Channel-Stopper
11: Metallisierung
12: n-leitender Halbleiterbereich
13: p-leitender Halbleiterbereich
14: n-leitendes Halbleitergebiet
15: p-leitendes Halbleitergebiet
16: n-leitendes Halbleitergebiet
17: n-leitender Halbleiterbereich
18: p-leitendes Halbleitergebiet
19: n-leitendes Halbleitergebiet
D: Drainanschluß
G: Gateanschluß
S: Sourceanschluß

Claims

Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor, mit einem schwach dotieren Halbleiterkörper (1) des einen Leitungstyps, auf dessen einer Oberseite eine hoch dotierte Drainzone (2) des einen oder des zum einen entgegengesetzten anderen Leitungstyps vorgesehen ist und in dessen andere, zur einen Oberseite gegenüberliegende Oberseite eine Kanalzone (4) des anderen Leitungstyps mit einer darin angeordneten hochdotierten Sourcezone (5) des einen Leitungstyps vorgesehen ist, und mit höher als der Halbleiterkörper (1) dotierten Halbleitergebieten (15, 16) des einen und des anderen Leitungstyps, die im Halbleiterkörper (1) im Bereich unterhalb von über der gegenüberliegenden Oberseite des Halbleiterkörpers (1) vorgesehenen Gateelektroden (6) von der Kanalzone (4) aus bis zu der Drainzone (2) verlaufen, wobei an die Kanalzone (4) ein höher als der Halbleiterkörper (1) dotierter Halbleiterbereich (17) des einen Leitungstyps angrenzt, und wobei dieser höher dotierte Halbleiterbereich (17) an wenigstens ein höher als der Halbleiterkörper (1) dotiertes Halbleitergebiet (16) des einen Leitungstyps angrenzt, das von der Kanalzone (4) bis zur Drainzone (3) verläuft.
Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitergebiete (15, 16) sich von der Kanalzone (4) bis zur Drainzone (2) erstrecken.
Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitergebiete (15) des anderen Leitungstyps sich von der Kanalzone (4) bis zur Drainzone (2) erstrecken, und daß die Halbleitergebiete (16) des einen Leitungstyps sich von dem höher dotierten Halbleiterbereich (17) bis zur Drainzone (2) erstrecken.
Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich wenigstens eine Feldplatte (9) vorgesehen ist.
Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich ein elektrisch mit dem Halbleiterkörper (1) verbundener Channel-Stopper (10) vorgesehen ist.
Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich floatende säulenartige Halbleitergebiete (18, 19) des einen und des anderen Leitungstyps, die höher dotiert sind als der Halbleiterkörper (1) in diesem vorgesehen sind.
Niederohmiger Hochvolt-Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Leitungstyp der n-Leitungstyp und der andere Leitungstyp der p-Leitungstyp ist.