DE69431330T2

DE69431330T2 - Integrierte Schaltung mit einer leitfähigen Überkreuzung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE69431330T2
Application number: DE69431330T
Authority: DE
Inventors: Mike F. Chang; King Owyang; Richard K. Williams
Original assignee: Siliconix Inc
Current assignee: Vishay Siliconix Inc
Priority date: 1993-08-04
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: EP0637846A2; JP3084686B2; EP0637846B1; DE637846T1; US5426325A; EP0637846A3; JPH07235597A; DE69431330D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Technisches Feld der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Überkreuzungen, die in integrierten Hochspannungs- Schaltkreisen verwendet werden, und Strukturen, die Übergangs-Durchschläge verhindern, die durch Hochspannungsunterschiede zwischen Überkreuzungen und darunter liegenden Halbleiter-Übergängen verursacht werden.

Beschreibung des Standes der Technik

Integrierte Hochspannungs-Schaltkreise sind für viele Anwendungen, einschließlich der von Leistungs-IC's, brauchbar. In einem typischen Hochspannungs-IC können die Spannungsdifferenzen zwischen zwei Übergängen hoch sein, die in demselben Halbleiter geformt sind.
Beispielsweise sind Spannungsdifferenzen von 110 Volt Wechselspannung (oder ungefähr 500 Volt absolut) in einem Leistungs-IC üblich, welcher Strom für eine Haushaltsanwendung bereitstellt. Bei anderen Anwendungen sind die Spannungsdifferenzen noch höher. Hohe Spannungsunterschiede verursachen starke elektrische Felder in dem Halbleiter und können so Übergangs- Durchschläge verursachen. Folglich müssen zwei Schaltkreiselemente in einem Hochspannungs-IC, zwischen denen eine hohe Spannungsdifferenz besteht, voneinander separiert werden oder voneinander abgeschirmt werden.
GB-A-2 163 597, EP-A-0 400 934 und JP-A-1 084 733 (Zusammenfassung des Patents) offenbaren alle einen integrierten Schaltkreis, der einen ersten dotierten Bereich besitzt, der in einem Halbleitersubstrat gebildet ist und der einen ersten leicht dotierten Bereich besitzt, der in dem Halbleitersubstrat gebildet ist und zur einer Flanke des ersten dotierten Bereiches benachbart angeordnet ist, wobei der ersten leicht dotierte Bereich einen ersten Übergang aufweist, der an einer Flanke des ersten leicht dotierten Bereiches angeordnet ist und unterhalb einer leitfähigen Überkreuzung liegend angeordnet ist.
In GB-A-2 163 597 und in JP-A-1 084 733 besitzt ein leitender Übergang einen ersten Teil, der über einer Flanke des ersten dotierten Bereiches liegend und über dem ersten Übergang liegend angeordnet ist. In GB-A-2 163 597 und EP- A-0 400 93 besitzt der erste leicht dotierte Bereich eine nicht gleichförmige Dotierungskonzentration.
Fig. 1 zeigt ein typisches Paar von dotierten Bereichen 101 und 102, die in einem Halbleitersubstrat als Teil eines Hochspannungs-IC's gebildet sind. Wenn der Bereich 101 auf einem niedrigen Spannungspegel, nämlich 0 Volt, liegt und der Bereich 102 auf einem hohen Spannungspegel, beispielsweise 500 Volt, liegt, dann besteht ein großer Spannungsunterschied zwischen den Übergängen 121 und 122. Durch den Spannungsunterschied wird ein elektrisches Feld erzeugt, welches sich in dem Bereich 103 zwischen den Anschlüssen ausformt. Das elektrische Feld und die Spannungsänderung sind durch die Gleichung
ΔΔV = E·dx
miteinander verknüpft. Bei einer festen Spannung verkleinert sich die Größe des elektrischen Feldes, wenn sich die Distanz zwischen den Übergängen vergrößert. Wenn das elektrische Feld in der Nähe des Überganges 121 oder 122 schwach genug ist, entsteht um die Übergänge 121 und 122 ein an Ladungsträgern armer Bereich, der das Fließen eines ungewollten Stromes verhindert. Wenn das elektrische Feld in der Nähe des Überganges 121 oder 122 stark genug wird, dann ereignet sich ein Übergangs-Durchschlag und ein ungewollter Strom fließt.
Das Problem eines Übergangs-Durchschlags verschlimmert sich, wenn Hochspannungs-Überkreuzungen verwendet werden. In Fig. 1 sind die dotierten Regionen 101 und 102 unterhalb einer Überkreuzung 104 liegend angeordnet, die von den Bereichen 101 und 102 mittels einer isolierenden Schicht 106 getrennt sind. Überkreuzungen sind im Allgemeinen aus Metall oder aus einem anderen Leiter hergestellt und haben damit im Wesentlichen eine gleichförmige Spannung entlang ihrer Länge. Jedoch kann sich der Spannungspegel einer Überkreuzung mit der Zeit verändern. Beispielsweise kann sich die an der Überkreuzung 104 anliegende Spannung mit der Zeit wechselweise zwischen 0 und 500 Volt ändern.
Wenn beispielsweise der Bereich 101 auf einem Spannungspegel von 0 Volt, der Bereich 102 auf einem Spannungspegel von 500 Volt und die Überkreuzung auf einem Spannungspegel von 0 Volt liegt, dann beträgt die Spannungsdifferenz entlang eines Weges 105 durch die isolierende Schicht 106
500 Volt = ΔΔV = E·dx.
Da ein großer Spannungsabfall innerhalb einer kurzen Distanz stattfindet, ist das elektrische Feld entlang des Weges 105 und an dem Übergang 122 stark und es kann ein Übergangs-Durchschlag stattfinden. Das Durchbruchproblem wird durch eine Spiegel-Ladung verschlimmert, die in der Nähe der Oberfläche des Halbleiters verursacht durch die Überkreuzung 104 gebildet wird. Die Spiegel-Ladung unterstützt den Stromfluß zwischen den Bereichen 101 und 102, wenn ein Übergangsschicht-Durchbruch stattfindet. Wenn die an der Überkreuzung anliegende Spannung gegen 500 Volt geht, dann ist das elektrische Feld in der Nähe des Übergangs 122 schwach, aber ein starkes elektrisches Feld in der Nähe des Übergangs 121 kann einen Übergangs- Durchbruch ähnlich zu dem oben diskutierten verursachen.
Das Problem eines durch eine Hochspannungs-Überkreuzung verursachten Übergangs-Durchbruchs ist kritisch in Hochspannungs-IC's, da die Verwendung von Überkreuzungen für Zwischenverbindungen eine effiziente Methode zur Verbindung von Elementen eines IC's sind. Viele Lösungen sind ausprobiert worden, um das Problem von Übergangs-Durchbrüchen anzugehen.
Bei einer Lösung werden individuelle Drahtverbindungen verwendet, um Verbindungen zwischen Elementen herzustellen. Drahtverbindungen, die jeweils eine Verbindungsstelle mit der nächsten Verbindungsstelle verbinden, können einen größeren Abstand von den Übergängen einnehmen. Jedoch machen individuelle Drahtverbindungen für jede Struktur, die eine Zwischenverbindung erfordert, die Herstellung kompliziert und teuer.
Eine andere Lösung besteht darin, die Hochspannung führenden Zwischenverbindungen so zu führen, daß Übergänge umgangen werden, die beeinträchtigt werden könnten. Diese Lösung verschwendet "Silicon real estate", weil Übergänge oft weit voneinander getrennt werden müssen, um Pfade für die Zwischenverbindungen bereitzustellen. Die Pfade sind oft kompliziert und verschlungen.
Weiter sind leitende Feldplatten verwendet worden. Feldplatten können mit einem wechselnden Spannungspegel belegt werden oder auf die Spannung eines Übergangs gesetzt werden. Feldplatten werden zwischen dem Übergang und der Überkreuzung plaziert. Es entwickelt sich so ein starkes elektrisches Feld zwischen der Feldplatte und der Überkreuzung. Wenn jedoch die Feldplatte in geeigneter Weise gestaltet ist, dann wird der Übergang von den stärksten elektrischen Feldern abgeschirmt und ein Durchschlag wird verhindert. Der hauptsächliche Nachteil von Feldplatten besteht in den Kosten der zusätzlichen Schritte, die zur Fertigung eines Hochspannungs-IC's notwendig sind und darin, daß die in dem Prozeß zur Verfügung stehenden Oxid-Dicken inkompatibel mit den Schichtdicken sind, die für eine Vorrichtung angestrebt werden, die über eine hohe Durchbruchspannung verfügt.
Auch sind halb-isolierende Polyoxid-Silizium-(SIPOS) Schichten verwendet worden, um einen Durchbruch zu verhindern. SIPOS-Schichten werden in Kontakt mit dem Bereich plaziert, der den Übergang umgibt. Wenn eine Überkreuzung eine Spiegelladung in der Nachbarschaft eines Übergangs erzeugt, dann saugt das SIPOS überflüssige Ladung ab und verhindert so das Ausformen eines starken elektrischen Feldes in dem Bereich des Übergangs. Der Nachteil von SIPOS besteht in den zusätzlichen Herstellungsschritten, die notwendig sind, den Hochspannungs-IC zu fertigen, und in dem Leistungsverlust während des Betriebes, der von dem Stromfluß in der SIPOS- Schicht verursacht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestalteter integrierter Schaltkreis wird in Anspruch 1 beschrieben. Ein gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestalteter Herstellungsprozeß wird in Anspruch 8 beschrieben. Spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Übergangs- Durchbruch, der durch eine Hochspannung führende Überkreuzungs- Verbindung verursacht wird, dadurch vermieden, daß ein leicht dotierter Bereich ausgeformt wird, in dem die Dotierungskonzentration gestaffelt wird. Die gestaffelte Dotierungskonzentration blockiert den Effekt von starken Spannungsdifferenzen zwischen einer Überkreuzungs-Verbindung und dem darunter liegenden angeordneten Silizium. Die Dotierungskonzentrationen sind maßgeschneidert, um die Verwendung von Siliziumfläche zu minimieren. Vor allem können die Konzentrationen gestaffelt werden, um einen höhere Dotierungskonzentration in der Nähe eines Kontaktbereiches und eine relativ geringe Konzentration in der Nähe eines Übergangs bereitzustellen. Der gestaffelte Bereich dehnt die Spannungsänderung über die Länge des Bereiches aus und verhindert dadurch starke elektrische Felder, die einen Übergangs-Durchbruch verursachen können. Das Abstaffeln der Dotierungskonzentration ermöglicht, im Vergleich mit den aus dem Stand der Technik bekannten gleichförmig dotierten Feldbereichen, eine sehr effiziente Nutzung der begrenzten Fläche, die auf dem IC zur Verfügung steht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden abgestaffelte Bereiche für einen p Typ Bereich und einen n Typ Bereich zur Verfügung gestellt, die von einer leitenden Überkreuzung beeinträchtigt würden. Das Bereitstellen von abgestaffelten Bereichen verhindert einen Verbindungs-Durchbruch, unabhängig davon, ob die Überkreuzung auf einem hohen Spannungspegel oder auf einem niedrigen Spannungspegel liegt oder ob der Spannungspegel zwischen dem hohen und dem niedrigen Spannungspegel alterniert.
Der gestaffelte Bereich wird vorzugsweise durch das Dotieren von mehreren Zonen geformt, wobei jede Zone eine unterschiedliche Tiefe hat. Diffusion während thermischer Prozesse verbindet die Zonen miteinander, aber beläßt die höchste Dotierungsdosierung in der breitesten Zone. Die abgestaffelten Bereiche können während der gleichen Maskierungs- und Dotierungsschritte geformt werden, die andere Elemente des IC's formen. Der Aufwand für die Formung der gestaffelten Bereiche ist damit vernachlässigbar. Weiter verursachen oder erlauben die gestaffelten LDDs keinen leistungsverschwendenden Strom, wie dies in SIPOS-Schichten stattfindet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Überkreuzung und eines Paares von dotierten Bereichen, die in einem Halbleiter als Teil eines integrierten Schaltkreises, der Standes der Technik ist, geformt sind.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Überkreuzung und eines Paares von dotierten Bereichen mit gestaffelten, leicht dotierten Bereichen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt die Darstellung der Oberseite von Masken, die dazu verwendet werden, die in Fig. 2 gezeigten Bereiche zu formen.
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Überkreuzung und eines Hochspannungs-Feldeffekttransistors, der einen gestaffelten Feldbereich aufweist.
Fig. 5 zeigt eine Masken-Schicht, die dazu verwendet werden kann, den Feldbereich nach Fig. 4 zu formen.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 2 zeigt einen Hochspannungs-IC mit einem p+ Bereich 201 und einem n+ Isolierbereich 202, welche in einer epitaktischen Schicht 203 eines p Substrates unter Verwendung von Methoden geformt worden sind, die einem Fachmann bekannt sind. Die Leitungstypen, die in Fig. 2 gezeigt sind, dienen lediglich der Verdeutlichung und ein Fachmann wird erkennen, daß ebenso ein n Substrat verwendet werden kann.
Benachbart zu dem p+ Bereich 201 ist ein leicht dotierter Bereich 211 angeordnet. Der leicht dotierte Bereich 211 hat eine gestaffelte Konzentration von p Typ Dotierungen, die mit dem Abstand von dem p+ Bereich 201 abnehmen. In einem typischen Ausführungsbeispiel hat der Bereich 211 eine Dotierungskonzentration, welche von 1 · 10¹&sup4; cm-³ bis 1 · 10¹&sup9; cm&supmin;³ variiert. An der Flanke des Bereiches 211 befindet sich ein Übergang 221 zwischen den verschiedenen Dotierungskonzentrationsbereichen in der epitaktischen Schicht 203.
Benachbart zu dem n+ Bereich 202 ist ein gestaffelter, leicht dotierter Bereich 212 angeordnet und an der Flanke des leicht dotierten Bereiches 212 befindet sich ein Übergang 222.
Über dem Substrat 203 und den Bereichen 201, 211, 202 und 212 befindet sich eine Isolationsschicht 206. Die Isolationsschicht 206 ist mittels Methoden geformt, die einem Fachmann wohlbekannt sind. Die Isolationsschicht 206 kann aus Siliziumdioxid oder aus irgendeinem anderen der Zahl von bekannten Isolatoren gemacht werden, die bei der Herstellung eines integrierten Schaltkreises verwendet werden. Oberhalb der Isolationsschicht 206 ist eine leitende Überkreuzung 204 angeordnet, der aus Metall besteht und mittels wohlbekannter Techniken geformt ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Überkreuzung 204 auch aus anderen leitenden Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus dotiertem polykristallinem Silizium.
In einem typischen Hochspannungs-IC kann der p+ Bereich 201 als Teil eines Schaltungselements ausgeformt sein, das bei Spannungen betrieben wird, die sich innerhalb weniger Volt bei der Niedrigspannung, beispielsweise bei 0 Volt, bewegen. Der n+ Isolationsbereich 202 kann eine vergrabene Schicht 215 beinhalten und kann in der Nähe einer hohen Spannung, beispielsweise 500 Volt, arbeiten. Der Isolationsbereich 202 kann andere Elemente des integrierten Schaltkreises einschließen (nicht gezeigt), die innerhalb einiger weniger Volts der hohen Spannung arbeiten. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf irgendeine bestimmte Spannung beschränkt, sondern ist auf jede Spannung anwendbar, bei der ein Übergangs-Durchbruch ein potentielles Problem ist.
Mit dem n+ Bereich 202 auf der hohen Spannung befindet sich der Bereich 212 auch auf einer relativ hohen Spannung und ein ladungsträgerarmer Bereich wird in dem Substrat 203 in der Nähe des Übergangs 222 aufgebaut, da die Mehrheitsträger in dem p Substrat (Löcher) von der positiven Spannung weggeschoben werden. Der ladungsträgerarme Bereich in dem Bereich 212 dehnt sich von dem Übergang 222 zu dem Bereich 202 aus, wobei sie der exakten Ausdehnungen des ladungsträgerarmen Bereiches entspricht, der von der Größe der Spannungsdifferenz abhängt. Solange das elektrische Feld in der Nähe des Überganges 222 nicht zu stark ist, verhindert der ladungsträgerarme Bereich das Fließen eines Stromes zwischen den Bereichen 201 und 202.
Die Überkreuzung 204, die aus einem Metall oder einem anderen guten Leiter besteht, hat eine im Wesentlichen gleichförmige Spannung entlang ihrer Länge. Jedoch kann die an der Überkreuzung anliegende Spannung zwischen einer hohen Spannung und einer niedrigen Spannung während des Betriebs des IC's umgeschaltet werden. Wenn die an der Überkreuzung 204 anliegende Spannung sich in der Nähe von 0 Volt bewegt, besteht eine große Spannungsdifferenz zwischen der Überkreuzung 204 und den Bereichen 202 und 212. Die Spannungsdifferenz wird aber, wie unten beschrieben, über den Bereich 212 und den Isolator 206 ausgedehnt, so daß das elektrische Feld an dem Übergang 222 zu schwach ist, um einen Durchbruch zu verursachen.
In der Fig. 2 bilden die Bereiche 202 und der gestaffelte Bereich 212 zusammen einen Bereich mit nicht gleichförmiger Leitfähigkeit. Der gestaffelte Bereich 212 ist in Zonen 212a, 212b und 212c geteilt, wobei jede der Zonen eine verschiedene Dotierungskonzentration aufweist. Die Dotierungskonzentration und die Leitfähigkeit nimmt von Zone 212a zu Zone 212b und von Zone 212b zu Zone 212c ab. Die Anzahl von verschiedenen Zonen, beispielsweise der Zonen 212a, 212b und 212c, die verschiedene Dotierungskonzentrationen haben, ist nicht auf eine bestimmte Zahl beschränkt und kann je nach Bedarf ausgedehnt werden.
An Stellen, an denen die Leitfähigkeit hoch ist, können sich Ladungen relativ frei bewegen, um elektrische Felder aufzuheben. Der n+ Bereich 202 hat eine hohe Leitfähigkeit und eine nahezu gleichförmige Spannung, die bei der hohen Spannung, 500 Volt, liegt. Die Zone 212a hat eine niedrigere Leitfähigkeit. Daher ist die Spannung in der Zone 212 nicht gleichförmig. Es ergibt sich ein Spannungsabfall über die Zone 212a, der von der Leitfähigkeit der Zone 212a abhängt. Die Zonen 212b und 212c haben fortschreitend eine niedrigere Leitfähigkeit und einen größeren Spannungsabfall als die Zone 212a.
In dem gestaffelten Bereich 212 bleibt die Verarmung der mobilen Ladungsträger hinter dem der festen Ladungsträger zurück. Die festen Ladungsträger verringern die Spannung an dem Übergang 222 von dem hohen Pegel, 500 Volt, auf einen mittleren Wert, der geringer als 500 Volt ist. Die Spannungsdifferenz über dem Übergang 222 ist damit geringer als die Spannungsdifferenz zwischen der Überkreuzung 204 und dem n+ Bereich 202. Diese geringere Spannungsdifferenz verhindert einen Übergangsschicht- Durchbruch. Die Größe und die Verteilung der Spannungsabfälle hängt von der Verteilung der Ladungen in den Bereichen 211 und 212 ab, die wiederum von der Dotierungskonzentration in den Bereichen abhängt. Die Verwendung einer gestaffelten Konzentration der Dotierung in dem Bereich 212 erlaubt es, die Dotierungskonzentrationen so maßzuschneidern, daß die Fläche des IC's, die für das Verhindern einer Durchbruchspannung notwendig ist, zu minimieren.
Wenn an der Überkreuzung 204 die hohe Spannung 500 Volt anliegt, dann ist das elektrische Feld, das durch die Überkreuzung 204 verursacht wird, in der Nähe des Bereiches 202 schwach, aber in der Nähe des p+ Bereiches 201 stark. Auf eine Art und Weise, die der oben beschriebenen ähnlich ist, wird der Durchbruch bei dem Übergang 221 durch Spannungsabfälle in dem gestaffelten Bereich 211 verhindert. Durch die Bereitstellung zweier gestaffelter Bereiche 211 und 212 wird ein Übergangs-Durchbruch unabhängig davon verhindert, ob die an der Überkreuzung 204 anliegende Spannung hoch oder niedrig ist.
Im Allgemeinen werden die Bereiche 201 und 202 mit einer Leitfähigkeit ausgestaltet, die an die Anforderungen des geformten Schaltungselements angepaßt ist. Weiter werden die gestaffelten Bereiche 211 und 212 in einer Form und in einer Leitfähigkeit ausgeformt, die benötigt wird, um das durch die Überkreuzung 204 verursachte elektrische Feld auszudehnen.
Es bestehen viele Möglichkeiten ein ungleichförmiges Dotierungsprofil in den Bereichen 211 und 212 zu erzeugen. Eine Methode verwendet die Implantierungsmaske 300, die in Fig. 3 gezeigt ist. In der Maske 300 werden Öffnungen 302, 312a, 312b und 312c verwendet, um n Typ Bereiche 202 und n Typ Zonen 212a, 212b und 212c in der epitaktischen Schicht 203 zu formen. Wenn ein Strahl von n Typ Dotierungsionen auf die Maske 300 gerichtet wird, dann bestimmt die Weite der Öffnungen 302, 312a, 312b und 312c die Anzahl der Ionen, denen erlaubt wird, sich durch die Maske zu bewegen, und bestimmt hierdurch die Konzentration dieser Ionen, die in die epitaktische Schicht 203 implantiert werden.
In der in Fig. 3 gezeigten Maske nimmt die Weite der Öffnungen mit der Entfernung von der Öffnung 202 ab und verursacht so eine Abnahme der Dotierungskonzentration. Ein anschließendes Erhitzen der Schicht 203 veranlaßt die Dotierungen zu diffundieren, so daß die Dotierungskonzentration in dem Bereich 212 entlang eines relativ linearen Gradienten variiert. Die p Typ Bereiche 201 und 211 werden in einer ähnlichen Art und Weise unter Verwendung der Öffnungen 301 und 311 gebildet.
Fig. 4 zeigt einen Hochspannungs-Feldeffekt-Transistor (FET), der einen gestaffelten Feldbereich beinhaltet. Dies stellt ein Beispiel dar, das nicht Teil der Erfindung ist. Der gezeigte Hochspannungs-FET hat eine Source und ein Drain, die als n+ Bereiche 401 und 402 geformt sind, und ein Gate 407 aus polykristallinem Silizium. Benachbart zu dem n+ Bereich ist ein gestaffelter LDD-Bereich 403 angeordnet. Ein Übergang 412 umrahmt den gestaffelten Feldbereich 403. Eine leitende Überkreuzung 404, die typischerweise aus Metall gemacht ist, ist mit dem Bereich 402 elektrisch verbunden und · überkreuzt den gestaffelten Feldbereich 403, den Übergang 412 und das Gate 407. Eine Isolierschicht 406 trennt die Überkreuzung 404 von den darunter liegenden angeordneten Bereichen.
In dem Hochspannungs-FET kann ein hoher Spannungsunterschied, nämlich 500 Volt, zwischen dem n+ Bereich 401 und dem n+ Bereich 402 bestehen. In elektrischem Kontakt befindlich liegt an dem n+ Bereich 402 und der Zwischenverbindung 404 im Wesentlichen die gleiche Spannung an, die sich auf oder in der Nähe der hohen Spannung, 500 Volt, befindet. Jedoch fällt die Spannung in dem gestaffelten Feldbereich 403 mit der Entfernung von dem Bereich 402 ab. Der Spannungsabfall entlang der Länge des gestaffelten Bereiches 403 ist notwendig, um das durch den großen Spannungsabfall von dem n+ Bereich 402 zu dem n+ Bereich 401 verursachte Durchschlagen an dem Übergang 412 zu verhindern. Die Dotierung des Bereiches 408 in der Nähe des n+ Bereiches 402 kann optional abgestaffelt werden, wie dies in US- A-5 132 753 beschrieben wird. Ein solcher optionaler Dotierungsgradient ist vorteilhaft und kann mittels der unten beschriebenen Maske hergestellt werden.
Der Übergang 412 ist beiden unterworfen, der an 401 anliegenden niedrigen Spannung und der an der Zwischenverbindung 404 anliegenden hohen Spannung. Um die Bildung eines großen elektrischen Feldes, das durch die Zwischenverbindung 404 verursacht wird, an dem Übergang 412 zu verhindern beinhaltet der Feldbereich 403 einen Bereich 403b, der eine abgestaffelte Dotierungskonzentration hat. Der Spannungsabfall von der Zwischenverbindung 404 wird über die Isolierschicht 406 und den Bereich 403b ausgedehnt, so daß das elektrische Feld an dem Übergang 412 schwächer ist, als es bei Abwesenheit des Bereiches 403b sein würde.
Fig. 5 zeigt eine Maskierungsschicht, die bei der oben beschriebenen Methode zur Formung n+ Bereichs 402, des Feldbereiches 403 und der abgestaffelten Bereiche 408 und 403b verwendet wird. Fig. 5 zeigt ebenso die relativen Positionen der Zwischenverbindung 404 und des Gates 407 des Hochspannungs-FET's. Die Größe der Öffnungen 502, 508 und 503b steuert die Anzahl von Dotierungsionen, die das Substrat erreichen, und steuert somit die Dotierungskonzentration. Zwischen den Bereichen 508 und 503b kann der Feldbereich 403a gleichförmig und sehr leicht dotiert werden, wobei er eine Dotierungskonzentration hat, die geringer ist, als die Bereiche 508 oder 503b.
Wie oben beschrieben, verursacht ein Erhitzen des Substrates eine Diffusion der Dotierungen, um so ein gleichmäßigeres Dotierungskonzentrationsprofil zu erzeugen.
Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben ist, stellt die Beschreibung nur ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anwendung dar und soll nicht als Einschränkung verstanden werden. So ist es beispielsweise, wie es von einem Fachmann erkannt wird, möglich, daß die ungleichförmig dotierten Bereiche mit im Stand der Technik bekannten Methoden kombiniert werden, um weiter die Widerstandsfähigkeit gegenüber Hochspannungseffekten zu verbessern. Insbesondere kann ein ungleichförmig dotierter Bereich mit einer abschirmenden Feldplatte oder einer SIPOS-Schicht kombiniert werden, um die Auswirkungen einer Überkreuzung zu reduzieren. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird alleine durch die folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Integrierter Schaltkreis

mit einem ersten dotierten Bereich (201) eines ersten Leitungstyps, der in einem Halbleitersubstrat (203) geformt ist,

mit einer leitenden Überkreuzung (204), die einen ersten Teil aufweist, der über einer Flanke des ersten dotierten Bereiches (201) angeordnet ist,

mit einem ersten leicht dotierten Bereich (211) eines ersten Leitungstyps, der in dem Halbleitersubstrat (203) geformt ist und benachbart zu der Flanke des ersten dotierten Bereiches (201) angeordnet ist, wobei der erste leicht dotierte Bereich (211) eine ungleichförmige Dotierungskonzentration besitzt,

mit einem ersten Übergang (221), der an einer Flanke des ersten leicht dotierten Bereiches (211) und unter der leitenden Überkreuzung (204) liegend angeordnet ist, wobei während des Betriebs des integrierten Schaltkreises der erste leicht dotierte Bereich (211) eine Spannungsdifferenz zwischen der leitenden Überkreuzung (204) und dem ersten dotierten Bereich (201) davon abhält, einen Übergangs- Durchschlag bei dem ersten Übergang (221) zu verursachen,

mit einem zweiten dotierten Bereich (202) eines zweiten Leitungstyps, der in dem Halbleitersubstrat (203) geformt ist, wobei der zweite Dotierungsbereich (202) eine Flanke hat, die unter einem zweiten Teil der leitenden Überkreuzung (204) liegend angeordnet ist,

mit einem zweiten leicht dotierten Bereich (212) eines zweiten Leitungstyps, der in dem Halbleitersubstrat (203) geformt ist und benachbart zu einer Flanke des zweiten dotierten Bereiches (202) angeordnet ist, wobei der zweite leicht dotierte Bereich (212) eine ungleichförmige Dotierungskonzentration hat,

mit einem zweiten Übergang (222), der an einer Flanke des zweiten leicht dotierten Bereiches (212) und unter der leitenden Überkreuzung (204) liegend angeordnet ist, wobei während des Betriebs des integrierten Schaltkreises der zweite leicht dotierte Bereich (212) eine Spannungsdifferenz zwischen der leitenden Überkreuzung (204) und dem zweiten Dotierungsbereich (202) davon abhält, einen Übergangs- Durchschlag bei dem zweiten Übergang (222) zu verursachen.

2. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, der weiter eine Isolationsschicht (206) aufweist, die zwischen dem ersten dotierten Bereich (201) und der leitenden Überkreuzung (204) geformt ist.

3. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2, wobei die leitende Überkreuzung (204) eine Metallbahn ist.

4. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei der erste leicht dotierte Bereich (211) eine Vielzahl von Zonen aufweist und jede Zone eine verschiedene Dotierungskonzentration hat.

5. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei der erste leicht dotierte Bereich (211) eine Dotierungskonzentration hat, die gestaffelt ist.

6. integrierter Schaltkreis nach Anspruch 5, wobei der erste leicht dotierte Bereich (211) eine Dotierungskonzentration hat, die am höchsten benachbart zu dem ersten dotierten Bereich (201) ist und mit der Vergrößerung des Abstandes von dem ersten dotierten Bereich abnimmt.

7. Integrierter Schaftkreis nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite leicht dotierte Bereich (211, 212) eine abgestaffelte Dotierungskonzentration hat.

8. Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltkreises nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Formen eines ersten dotierten Bereiches (201) eines ersten Leitungstyps in einem Halbleitersubstrat (203),

Bereitstellen einer leitenden Überkreuzung (204), die einen ersten Teil aufweist, der über einer Flanke des ersten dotierten Bereiches (201) angeordnet ist,

Formen eines ersten leicht dotierten Bereiches (211) eines ersten Leitfähigkeitstyps, der eine ungleichförmige Dotierungskonzentration in dem Halbleitersubstrat (203) aufweist und benachbart zu der Flanke des ersten dotierten Bereiches (201) angeordnet ist,

Bereitstellen eines ersten Übergangs (221) an einer Flanke des ersten leicht dotierten Bereiches (211), der unter der leitenden Überkreuzung (204) liegend angeordnet ist, wodurch während des Betriebs des integrierten Schaltkreises eine Spannungsdifferenz zwischen der leitenden Überkreuzung (204) und dem ersten dotierten Bereich (201) daran gehindert wird, einen Übergangs-Durchbruch bei dem ersten Übergang (221) zu verursachen,

Ausformen eines zweiten dotierten Bereiches (202) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Halbleitersubstrat (203), wobei der zweite dotierte Bereich (202) eine Flanke hat, die unter einem zweiten Teil der leitenden Überkreuzung (204) liegend angeordnet ist,

Ausformen eines zweiten leicht dotierten Bereiches (212) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine ungleichförmige Dotierungskonzentration in dem Halbleitersubstrat (203) hat und benachbart zu der Flanke des zweiten dotierten Bereiches (202) angeordnet ist,

Bereitstellen eines zweiten Übergangs (222) an der Flanke des zweiten leicht dotierten Bereiches (212), der unterhalb der leitenden Überkreuzung (204) liegend angeordnet ist, wodurch während des Betriebs des integrierten Schaltkreises eine Spannungsdifferenz zwischen der leitenden Überkreuzung (204) und dem zweiten dotierten Bereich (202) davon abgehalten wird, einen Übergangs-Durchbruch bei dem zweiten Übergang (222) zu bewirken.