DE102008051245B4 - Hochvolttransistor mit hoher Stromtragfähigkeit und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Abstract

Hochvolttransistor mit hoher Stromtragfähigkeit, bei dem – ein Substrat (1) aus Halbleitermaterial mit einer Oberseite vorhanden ist, – dotierte Wannen an der Oberseite angeordnet sind, die mindestens eine für eine Driftstrecke (12) vorgesehene erste tiefe Wanne (2) und eine für einen Bodybereich vorgesehene zweite tiefe Wanne (3) umfassen, – in der ersten tiefen Wanne (2) ein erster Kontaktbereich (4) für einen Drain-Anschluss (D) vorhanden ist, – in der zweiten tiefen Wanne (3) ein zweiter Kontaktbereich (5) für einen Source-Anschluss (S) vorhanden ist, – ein Gate-Dielektrikum (7) auf der zweiten tiefen Wanne (3) zwischen dem ersten Kontaktbereich (4) und dem zweiten Kontaktbereich (5) angeordnet ist, – eine Gate-Elektrode (8) auf dem Gate-Dielektrikum (7) angeordnet ist, die auf dem Isolationsbereich (10) eine Feldplatte (9) bildet, und – ein Isolationsbereich (10) zwischen dem Gate-Dielektrikum (7) und dem ersten Kontaktbereich (4) vorhanden ist und einen Abstand (d) zu dem ersten Kontaktbereich (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste tiefe Wanne (2) eine Dotierstoffkonzentration aufweist, die von dem Isolationsbereich (10) zu dem ersten Kontaktbereich (4) hin zunimmt, – der Isolationsbereich (10) ohne Kontakt zu einer weiteren Wanne innerhalb der ersten tiefen Wanne (2) angeordnet ist und – die drainseitige Begrenzung des Isolationsbereichs (10) eine Struktur aufweist, die bei der Herstellung mittels Implantation die zunehmende Dotierstoffkonzentration in der ersten tiefen Wanne (2) bewirkt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Hochvolttransistoren, die einen reduzierten Bodystrom aufweisen, sowie zugehörige Herstellungsverfahren.
• Hochvolttransistoren zeigen einen Anstieg des Bodystromes mit zunehmender Gate-Spannung bei hoher Drain-Source-Spannung. Die Ursache dafür ist der so genannte Kirk-Effekt, der den Bereich, in dem das Bauelement sicher betrieben werden kann, (SOA, safe operating area) begrenzt, weil ein hoher Bodystrom einen aktiven Durchbruch (breakdown) verursacht. Dieser Effekt kann dadurch reduziert werden, dass das Dotierstoffprofil zum Drainkontakt hin allmählich angehoben wird.
• In der US 2004/0 175 892 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem der Dotierstoff aus einem Feldoxid abgesondert wird, um in dem Driftbereich in der bezüglich der Substratoberseite horizontalen Richtung ein gradiertes Dotierstoffprofil mit einem Anstieg der Dotierstoffkonzentration zum Drainkontakt hin zu erzeugen. Dieses Verfahren ist schwierig zu kontrollieren und erfordert einen Herstellungsprozess mit einem Feldoxid, weil andernfalls zusätzliche komplexe Prozessschritte notwendig werden.
• In der WO 98/28 797 A1 ist beschrieben, dass der Kirk-Effekt an den Spitzen fingerförmig strukturierter Drain-Kontaktbereiche reduziert ist, wenn der Source-Bereich im Bereich der Spitzen fehlt.
• In der DE 103 03 232 A1 ist ein IV-MOSFET mit einer Zwischendrainverbindungszone beschrieben, die zwischen der Bulkwanne und einer für die Driftstrecke vorgesehenen weiteren Wanne angeordnet ist und denselben Leitfähigkeitstyp besitzt wie Source und Drain. Über der Zwischendrainverbindungszone ist die Gate-Elektrode unterbrochen. An der Verbindung zwischen der weiteren Wanne und der Zwischendrainverbindungszone ist eine Verarmung der Dotierung der weiteren Wanne vorhanden. Die weitere Wanne kann aus mehreren dotierten Bereichen mit einem zu der Zwischendrainverbindungszone hin abnehmenden Dotierungsgrad gebildet werden.
• Die US 6 242 787 B1 beschreibt einen LDMOSFET, bei dessen Herstellung eine tiefe p-dotierte Wanne und eine darin ausgebildete flache n-dotierte Wanne durch eine gleichzeitige Diffusion unter Verwendung derselben Maske hergestellt werden.
• In dem Lehrbuch von Jan Albers: „Grundlagen integrierter Schaltungen”, Band 12, 2007, Seiten 157 bis 159, ist beschrieben, wie dotierte Halbleiterschichten mittels des Diffusionsverfahrens hergestellt werden. Darin ist die Diffusion definiert als thermisch aktivierter Ausgleichsprozess, durch den vorhandene Konzentrationsunterschiede ausgeglichen werden.
• In der gattungsgemäßen US 5 932 897 A ist ein Hochvolt-MOSFET beschrieben, bei dem eine n-dotierte Wanne zwischen dem Kanal und dem Drain vorhanden ist und in dieser Wanne eine weitere Wanne einer mindestens doppelt so hohen Dotierstoffkonzentration angeordnet ist. Eine n-leitende Drain-Schicht niedrigeren Widerstandes ist in der weiteren Wanne ausgebildet und mit einer Drain-Elektrode versehen. Ein Isolationsbereich befindet sich in Kontakt zu beiden Wannen im Abstand zu der Drain-Schicht an der Oberseite des Bauelementes.
• Bei dem Verfahren der WO 2006/136979 A2 werden Streifen von sich verjüngenden flachen Grabenisolationen (STI, shallow trench isolation) verwendet. Die Implantation in die Driftstrecke wird mit einer im Vergleich zu der Tiefe des STI-Bereiches geringeren Eindringtiefe des Dotierstoffes durchgeführt. Zudem wird der so genannte dielektrische RESURF-Effekt (DIELER, dielectric resurf effect) ausgenutzt. Damit wird eine relativ hohe Durchbruchspannung von typisch etwa 35 Volt in einem Submikron-CMOS-Prozess erreicht.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochvolttransistor anzugeben, der einen reduzierten Bodystrom aufweist. Außerdem soll ein besonders geeignetes Herstellungsverfahren hierzu angegeben werden.
• Diese Aufgabe wird mit dem Hochvolttransistor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise mit dem Herstellungsverfahren mit den Schritten des Anspruchs 3 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Bei dem Hochvolttransistor wird ein Isolationsbereich zwischen Source und Drain, der über der Driftstrecke angeordnet ist, zur Ausgestaltung einer zum Drain hin ansteigenden Dotierstoffkonzentration genutzt. Bei einem Hochvolttransistor sind an einer Oberseite eines Substrates aus Halbleitermaterial dotierte Wannen angeordnet, von denen mindestens eine erste tiefe Wanne für eine Driftstrecke vorgesehen ist und eine entgegengesetzt zu der ersten tiefen Wanne dotierte zweite tiefe Wanne für einen Bodybereich vorgesehen ist. Über einem Anteil des Bodybereiches und von dem Bodybereich durch ein Gate-Dielektrikum getrennt ist eine Gate-Elektrode angeordnet. In dem Bodybereich ist ein entgegengesetzt dotierter Kontaktbereich für einen Source-Anschluss vorhanden.
• Ein Bereich der ersten tiefen Wanne folgt auf den Kanalbereich in Richtung zum Drain und zu einem weiteren Kontaktbereich, der für einen Drain-Anschluss vorgesehen ist und im Folgenden als Drain-Kontaktbereich bezeichnet wird. Die erste tiefe Wanne enthält einen Driftbereich für die Ladungsträger, die im Betrieb des Transistors vom Kanalbereich zum Drain hin beschleunigt werden. Die Driftstrecke verläuft abschnittsweise unter einem Isolationsbereich, der ein Feldoxid oder ein STI-Bereich sein kann. Auf diesem Isolationsbereich ist eine Feldplatte aus elektrisch leitfähigem Material angeordnet, die mit der Gate-Elektrode verbunden ist. Die Dotierstoffkonzentration der ersten tiefen Wanne nimmt zu dem Drain-Kontaktbereich hin zu. Zwischen dem Isolationsbereich und dem Drain-Kontaktbereich ist ein Abstand vorhanden. Eine Implantation des Dotierstoffes für die erste tiefe Wanne wird durch den Isolationsbereich abgeschirmt, während sie zwischen dem Isolationsbereich und dem Drain-Kontaktbereich nicht abgeschirmt wird.
• Eine erste Möglichkeit, eine Zunahme der Dotierstoffkonzentration zum Drain hin zu erzeugen, besteht darin, die Dotierung der Driftstrecke mit einer maskierten Implantation des Dotierstoffes in den Bereich der ersten tiefen Wanne zu erzeugen und dabei den Isolationsbereich, vorzugsweise einen STI-Bereich, als semipermeable Maske zu verwenden. Man kann sich auf einen Implantationsschritt beschränken oder auch mehrere Implantationen bei verschiedenen Energien und Implantationsdosen vornehmen. Die Implantation wird derart durchgeführt, dass ein Anteil des implantierten Dotierstoffes durch den Isolationsbereich hindurch in das Halbleitermaterial des Substrates eindringt, während ein restlicher Anteil des Dotierstoffes in dem Isolationsbereich bleibt. Mit der Gestaltung der Form des Isolationsbereiches, insbesondere mit dessen Berandung zum Drain hin, kann die Herstellung eines geeignet gradierten Dotierstoffprofils längs der Driftstrecke unterstützt werden, so dass die Dotierstoffkonzentration zum Drain hin wie vorgesehen zunimmt.
• Eine weitere Möglichkeit, eine Zunahme der Dotierstoffkonzentration zum Drain hin zu erzeugen, besteht darin, die Implantation der Driftstrecke vor der Herstellung des Isolationsbereiches einzubringen. Bei dieser Variante des Verfahrens wird ein flacher, oberflächlicher Schichtanteil der mit Dotierstoff implantierten ersten tiefen Wanne in einem Abstand vom Drain entfernt und somit Dotierstoff aus dem betreffenden Bereich entfernt. Der Isolationsbereich wird anschließend vorzugsweise als STI-Bereich hergestellt. In dem unter dem Isolationsbereich verbleibenden Abschnitt der Driftstrecke ist daher die Menge des ursprünglich implantierten Dotierstoffes verringert, so dass die Dotierstoffkonzentration zum Drain hin zunimmt.
• Falls in dem Herstellungsprozess ein thermisches Budget vorgesehen ist, kann ein Temperschritt verwendet werden, um eine Diffusion des Dotierstoffes derart zu bewirken, dass der pn-Übergang (junction) zwischen dem Kanalbereich und der Driftstrecke ebenfalls gradiert ausgebildet wird. Die minimalen Abmessungen der Öffnungen der Implantationsmaske, die bei der Implantation des für diese Diffusion vorgesehenen Dotierstoffes verwendet wird, werden entsprechend den für den Temperschritt relevanten Diffusionslängen gewählt, Die Diffusion hängt von der Größe des thermischen Budgets ab.
• Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Hochvolttransistors und des Herstellungsverfahrens anhand der beigefügten Figuren.
• Die 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des HV-Transistors.
• Die 2 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des HV-Transistors.
• Die 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die aktiven Bereiche eines weiteren Ausführungsbeispiels.
• Die 4 zeigt eine Draufsicht gemäß der 3 für ein weiteres Ausführungsbeispiel.
• Die 5 zeigt eine Draufsicht gemäß der 3 für ein weiteres Ausführungsbeispiel.
• Die 6 zeigt eine Draufsicht gemäß der 3 für ein weiteres Ausführungsbeispiel.
• Die 7 zeigt eine Draufsicht gemäß der 3 mit einer Implantationsmaske.
• Die 8 zeigt eine Draufsicht gemäß der 7 für eine andere Ausgestaltung der Implantationsmaske.
• Die 9 zeigt eine Draufsicht gemäß der 8 für eine andere Ausgestaltung des aktiven Bereiches.
• Die 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Hochvolttransistors. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Transistors handelt es sich um einen HV-NFET, bei dem der Bodybereich mit dem Substrat verbunden ist. Die erfindungsgemäße Bauelementstruktur kann aber auch verwendet werden bei isolierten HV-NFETs und HV-PFETs. Für den Hochvolttransistor sind an einer Oberseite eines Substrates 1 aus Halbleitermaterial, vorzugsweise aus Silizium, eine erste tiefe Wanne 2 und eine zweite tiefe Wanne 3 vorgesehen. Bei dem Beispiel eines NFET ist die erste tiefe Wanne 2 n-leitend dotiert und die zweite tiefe Wanne 3 p-leitend dotiert. An der Oberseite sind hoch dotierte Kontaktbereiche vorgesehen, die für den externen Anschluss der betreffenden Bauelementkomponenten vorgesehen sind. Ein erster Kontaktbereich 4 ist in diesem Beispiel n⁺-leitend dotiert und für den Drain-Anschluss D vorgesehen, der in der 1 schematisch dargestellt ist. Ein zweiter Kontaktbereich 5 ist hier ebenfalls n⁺-leitend dotiert und für den Source-Anschluss S vorgesehen. Ein dritter Kontaktbereich 6 ist für das entgegengesetzte Vorzeichen der Leitfähigkeit, hier p⁺-leitend, hoch dotiert und als Body-Anschluss B der zweiten tiefen Wanne 3 vorgesehen. Die dotierten Wannen können zum Substrat hin durch einen oder mehrere pn-Übergänge zwischen weiteren Wannen isoliert sein. Wenn das wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 nicht der Fall ist, fungiert der Body-Anschluss B auch als Substratanschluss oder Bulk-Anschluss. Die gestrichelten Konturen des ersten Kontaktbereiches 4 und des dritten Kontaktbereiches 6 sollen andeuten, dass sich das Vorzeichen der Leitfähigkeit an diesen Begrenzungen nicht ändert. Im Fall eines HV-PFET sind die Vorzeichen der Kontaktbereiche, die in der 1 eingezeichnet sind, vertauscht; die erste tiefe Wanne 2 ist dann p-leitend und die zweite tiefe Wanne 3 ist n-leitend. Im Falle eines n-leitenden Bodybereiches und eines p-leitenden Substrates kann ein p⁺-leitend dotierter Kontaktbereich außerhalb der zweiten tiefen Wanne 3 als Substratanschluss vorgesehen sein; außerdem können die dotierten Wannen in diesem Fall in einer gemeinsamen n-leitend dotierten Wanne angeordnet sein.
• Zwischen Source und Drain ist zumindest auf der zweiten tiefen Wanne 3 ein Gate-Dielektrikum 7 vorgesehen, auf dem eine Gate-Elektrode 8 angeordnet ist. Unterhalb der Gate-Elektrode 8 ist in dem Bodybereich der Kanalbereich des Transistors vorgesehen. Eine Feldplatte 9 aus elektrisch leitendem Material, die mit der Gate-Elektrode 8 verbunden ist, ist auf einem Isolationsbereich 10 angeordnet. Der Isolationsbereich 10 kann ein Feldoxid sein, ist aber vorzugsweise eine flache Grabenisolation (STI, shallow trench isolation). Weitere Isolationsbereiche 11 können in der zweiten tiefen Wanne 3 an der Oberseite des Substrates angeordnet sein und dort den zweiten Kontaktbereich 5 und den dritten Kontaktbereich 6 voneinander trennen beziehungsweise den dritten Kontaktbereich 6 auf der von dem zweiten Kontaktbereich 5 abgewandten Seite begrenzen.
• Von dem Kanalbereich zum Drain hin befindet sich in der ersten tiefen Wanne 2 in der Nähe der Oberseite eine Driftstrecke 12 für die Ladungsträger, die zum Drain hin beschleunigt werden. Bei der beschriebenen Transistorstruktur ist der Isolationsbereich 10 in einem Abstand d von dem ersten Kontaktbereich 4 des Drain-Anschlusses D angeordnet. Dieser Abstand d ermöglicht es, die Dotierstoffkonzentration längs der Driftstrecke 12 in der vorgesehenen Weise derart zu variieren, dass die Dotierstoffkonzentration zum Drain hin zunimmt. Das wird weiter unten anhand des Herstellungsverfahrens genauer beschrieben.
• Die 2 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt eine Möglichkeit auf, wie die Feldplatte 9 bis in die Nähe des Drain-Anschlusses hin verlängert werden kann. Da sich der Isolationsbereich 10 nicht wie bei bisher üblichen HV-Transistoren bis zum ersten Kontaktbereich 4 des Drain-Anschlusses hin erstreckt, endet auch die Feldplatte 9 in einem Abstand vor Drain und bedeckt somit nicht die gesamte Länge der Driftstrecke 12. Das Ausführungsbeispiel gemäß der 2 weist Durchkontaktierungen 13 auf, mit denen elektrisch leitende Verbindungen zu einer ersten Metallisierungsebene 14 gebildet sind. Diese Metallisierungsebene 14 kann zu einer mehrlagigen Verdrahtung des Bauelementes gehören. In der ersten Metallisierungsebene 14 ist eine weitere Feldplatte 15 strukturiert, die den Bereich zwischen dem ersten Kontaktbereich 4 und dem Isolationsbereich 10 überragt und auf diese Weise die elektrisch leitende Feldplatte 9 in der Richtung zum Drain hin verlängert. Die übrigen Komponenten dieses Ausführungsbeispiels entsprechen den anhand der 1 bereits erläuterten Komponenten und sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
• Die 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Anordnung der aktiven Bereiche eines Ausführungsbeispiels. Die aktiven Bereichen sind diejenigen Anteile der mit dem Bauelement versehenen Oberseite des Substrates, in denen Halbleitermaterial an der Oberseite vorhanden ist; in den aktiven Bereichen können daher die elektrisch betriebenen Komponenten ausgebildet sein. Zwischen den aktiven Bereichen befinden sich an der Oberseite des Substrates die passiven Bereiche, die von isolierendem Material eingenommen werden. Dazu gehören bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 der Isolationsbereich 10 und die weiteren Isolationsbereiche 11. In der 3 ist die Position des Querschnitts der 1 markiert. Der aktive Bereich 16a auf der rechten Seite von 3 entspricht der Draufsicht auf den dritten Kontaktbereich 6 in der 1. Der in einem geringen Abstand davon zur Mitte hin dargestellte weitere aktive Bereich 16b entspricht der Halbleiteroberseite zwischen dem Isolationsbereich 10 und dem auf der rechten Seite der 1 nächstgelegenen weiteren Isolationsbereich 11. Der weitere aktive Bereich 16b umfasst daher einen Anteil der sourceseitigen Oberseite der ersten tiefen Wanne 2, den Kanalbereich und den zweiten Kontaktbereich 5 von Source. Auf der linken Seite von 3 ist der aktive Bereich 16c dargestellt, der sich drainseitig an den Isolationsbereich 10 anschließt. Dieser aktive Bereich 16c kann zum Isolationsbereich 10 geradlinig berandet sein oder, wie in dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, mit einer kammartigen Struktur versehen sein. Hierbei sind fingerartige Fortsätze des Isolationsbereiches 10 und fingerartige Fortsätze des aktiven Bereiches 16c miteinander verzahnt. Diese Ausgestaltung des Isolationsbereiches 10 ist insbesondere geeignet, das nach Drain hin ansteigende Dotierstoffprofil bei der Implantation der ersten tiefen Wanne 2 zu erzeugen.
• Die 4 bis 6 zeigen weitere schematische Draufsichten gemäß der 3 für andere Ausgestaltungen der aktiven Bereiche. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 4 weisen die fingerartigen Fortsätze des drainseitigen aktiven Bereiches 16c Spitzen oder Verjüngungen an ihren Enden auf. Entsprechende Verjüngungen können auch an den Enden der fingerartigen Fortsätze des Isolationsbereiches 10 vorgesehen werden. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 sind die fingerartigen Fortsätze des aktiven Bereiches 16c auf ihrer gesamten Länge mit Verjüngungen versehen. Symmetrisch dazu sind die fingerartigen Fortsätze des Isolationsbereiches 10 gestaltet. Auf diese Weise kann bewirkt werden, dass bei der Implantation zum Drain hin mit einem allmählichen Übergang zunehmend mehr Dotierstoff in die erste tiefe Wanne gelangt und entsprechend weniger Dotierstoff in dem isolierenden Material des Isolationsbereiches 10 bleibt. Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Einschnitte in der Berandung zwischen dem Isolationsbereich 10 und dem drainseitig angeordneten aktiven Bereich 16c weniger tief sind, so dass die in der 6 dargestellte gezackte Linie die Grenze zwischen den Bereichen bildet.
• Die in den 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele sind nur ausgewählte Beispiele, die die Vielzahl der vorhandenen Möglichkeiten illustrieren sollen. Daraus resultiert, dass mittels der Struktur der Begrenzung zwischen dem Isolationsbereich 10 und dem drainseitigen aktiven Bereich 16c eine weitgehende Anpassung des mit der Implantation erzeugten lateralen Dotierstoffprofiles an die jeweiligen Erfordernisse möglich ist. Damit ist auf einfache Weise eine Optimierung des Hochstromverhaltens des Transistors möglich, zusammen mit dem zusätzlichen Vorteil eines vergrößerten SOA (safe operating area). Dieser Vorteil wird ohne Einsatz zusätzlicher Masken erreicht. Dadurch ist der Herstellungsprozess besonders kostengünstig und im Rahmen eines Standardprozesses durchführbar. Darüber hinaus ist diese Herstellung auch mit kleinem thermischem Budget möglich, und deshalb kann die Implantation in die Driftstrecke gleichzeitig für die Herstellung anderer Bauelemente verwendet werden, wie zum Beispiel für den Bodybereich eines komplementären PFET-Transistors. Das Herstellungsverfahren wird effektiver, je kleiner die typischen Prozessabmessungen für die STI-Bereiche (die so genannten Ground-Rules) sind. Das heißt, der HV-Transistor arbeitet zum Beispiel in einem 0,13-μm-Prozess noch besser als in einem 0,18-μm-Prozess. Die bezüglich der Substratoberseite horizontale Struktur des Bereiches der Driftstrecke und das zugehörige laterale Dotierstoffprofil können nämlich im Falle kleiner STI-Abmessungen und kleiner Ground-Rules noch gleichmäßiger und stetiger hergestellt werden.
• In Herstellungsverfahren, in denen eine Silizidierung stattfindet, kann eine Silizidierung der Driftstrecke außerhalb des ersten Kontaktbereiches 4 mittels einer Silizid-Blockiermaske verhindert werden. Alternativ dazu können Polysiliziumstreifen minimaler Breite und Abstände auf der Oberseite angeordnet werden, so dass eine Silizidierung der aktiven Bereiche verhindert wird.
• Falls ein thermisches Budget zur Verfügung steht, kann das Dotierstoffprofil mittels einer thermisch herbeigeführten Diffusion des Dotierstoffes nach jeweiligen Vorgaben eingestellt werden. Dabei wird nach Möglichkeit darauf geachtet, dass die typischen Diffusionslängen zumindest in der Größenordnung minimaler Abmessungen der Öffnung der betreffenden Implantationsmaske liegen.
• Die 7 bis 9 zeigen schematische Draufsichten auf die aktiven Bereiche 16 verschiedener Ausführungsbeispiele sowie die Form und Größe der Öffnung 17 einer Implantationsmaske. Diese Implantationsmaske ist für die Implantation des Dotierstoffes der ersten tiefen Wanne vorgesehen. Der pn-Übergang zwischen dem Bodybereich und der ersten tiefen Wanne kann mit einer Gradierung der Dotierstoffkonzentration ausgebildet werden. Das bedeutet, dass eine Dotierung des Bodybereiches für einen ersten Leitfähigkeitstyp, zum Beispiel wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 für p⁺-Leitung, zum Drain hin kontinuierlich mit Dotierstoffatomen für den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp kompensiert und schließlich überkompensiert wird, so dass nicht nur in der ersten tiefen Wanne eine in Richtung zum Drain hin zunehmende Konzentration der Dotierung erreicht wird, sondern auch der pn-Übergang zwischen den Bereichen verschiedener Vorzeichen der Leitfähigkeit gradiert wird. Der pn-Übergang zwischen Kanal und Driftstrecke kann auf diese Weise weniger hart ausgebildet werden, womit der HV-Transistor weiter verbessert werden kann. Zu diesem Zweck besitzen die Öffnungen 17 der Implantationsmaske sourceseitig fingerartige Fortsätze. In dem Ausführungsbeispiel der 7 handelt es sich um parallele streifenförmige Öffnungen konstanter Breite, während bei dem Ausführungsbeispiel der 8 diese Öffnungen Verjüngungen in Richtung zu Source hin aufweisen. Die 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Implantationsmaske gemäß dem Beispiel der 8 verwendet wird in Verbindung mit einer Ausführungsform mit einem aktiven Bereich entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 5. In entsprechender Weise können die verschiedenen Implantationsmasken mit unterschiedlichen Ausgestaltungen der aktiven Bereiche kombiniert werden. Die dargestellten Möglichkeiten stellen nur eine Auswahl dar, die die Verwendung der Implantationsmaske illustrieren soll.
• Die Erstreckung der Gate-Elektrode 8, die zum Beispiel elektrisch leitfähig dotiertes Polysilizium sein kann, über den Isolationsbereich als Feldplatte 9 trägt dazu bei, die Driftstrecke von Ladungsträgern zu verarmen, und erlaubt daher, eine höhere Dotierstoffkonzentration in der Driftstrecke vorzusehen. Da bei diesem HV-Transistor ein Abstand d zwischen dem Isolationsbereich 10 und dem ersten Kontaktbereich 4 für den Drain-Anschluss D vorgesehen ist, kann die Feldplatte 9 nicht bis zu dem Drain-Anschluss D hin über die gesamte Driftstrecke ausgedehnt werden. Das Ausführungsbeispiel gemäß der 2 eröffnet eine Möglichkeit, durch die Strukturierung der weiteren Feldplatte 15 in der ersten Metallebene 14 die Feldplatte 9 bis fast zum Drain Anschluss D hin zu verlängern. Da der Abstand zwischen der ersten Metallebene 14 und dem Halbleitermaterial in etwa der Dicke des Isolationsbereiches 10 entspricht, besitzt die weitere Feldplatte 15 in Bezug auf das Halbleitermaterial der Driftstrecke 12 etwa dieselbe Auswirkung wie die Feldplatte 9 über dem Isolationsbereich 10. In der ersten Metallebene können weitere Leiterbahnen, insbesondere einer Verdrahtung des Bauelementes, strukturiert werden. Zwischen dem Substrat und der ersten Metallebene sowie zwischen den verschiedenen Metallebenen der Verdrahtung wird ein in den Figuren nicht dargestelltes Zwischenmetalldielektrikum und/oder geeignete Passivierungsschichten in einer an sich bekannten Weise vorgesehen.
• Der Hochvolttransistor und das Herstellungsverfahren ermöglichen eine Optimierung der Stromtragfähigkeit der Driftstrecke mittels relativ einfacher Modifizierungen der zur Herstellung jeweils verwendeten Masken im Rahmen eines Standardherstellungsprozesses. Die beschriebenen Vorteile können daher ohne wesentlichen zusätzlichen Prozessaufwand erreicht werden. Aufgrund des geringen zusätzlichen Aufwandes und der geringen Komplexität der erfindungsgemäßen Bauelementstruktur können diese Verbesserungen bei einer Vielzahl unterschiedlicher HV-Transistoren eingesetzt werden.
• Bezugszeichenliste

1

Substrat

2

erste tiefe Wanne

3

zweite tiefe Wanne

4

erster Kontaktbereich

5

zweiter Kontaktbereich

6

dritter Kontaktbereich

7

Gate-Dielektrikum

8

Gate-Elektrode

9

Feldplatte

10

Isolationsbereich

11

weiterer Isolationsbereich

12

Driftstrecke

13

Durchkontaktierung

14

erste Metallebene

15

weitere Feldplatte

16

aktiver Bereich

17

Öffnung der Implantationsmaske

B

Body-Anschluss

D

Drain-Anschluss

S

Source-Anschluss

d

Abstand

Claims (8)

1. Hochvolttransistor mit hoher Stromtragfähigkeit, bei dem – ein Substrat (1) aus Halbleitermaterial mit einer Oberseite vorhanden ist, – dotierte Wannen an der Oberseite angeordnet sind, die mindestens eine für eine Driftstrecke (12) vorgesehene erste tiefe Wanne (2) und eine für einen Bodybereich vorgesehene zweite tiefe Wanne (3) umfassen, – in der ersten tiefen Wanne (2) ein erster Kontaktbereich (4) für einen Drain-Anschluss (D) vorhanden ist, – in der zweiten tiefen Wanne (3) ein zweiter Kontaktbereich (5) für einen Source-Anschluss (S) vorhanden ist, – ein Gate-Dielektrikum (7) auf der zweiten tiefen Wanne (3) zwischen dem ersten Kontaktbereich (4) und dem zweiten Kontaktbereich (5) angeordnet ist, – eine Gate-Elektrode (8) auf dem Gate-Dielektrikum (7) angeordnet ist, die auf dem Isolationsbereich (10) eine Feldplatte (9) bildet, und – ein Isolationsbereich (10) zwischen dem Gate-Dielektrikum (7) und dem ersten Kontaktbereich (4) vorhanden ist und einen Abstand (d) zu dem ersten Kontaktbereich (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste tiefe Wanne (2) eine Dotierstoffkonzentration aufweist, die von dem Isolationsbereich (10) zu dem ersten Kontaktbereich (4) hin zunimmt, – der Isolationsbereich (10) ohne Kontakt zu einer weiteren Wanne innerhalb der ersten tiefen Wanne (2) angeordnet ist und – die drainseitige Begrenzung des Isolationsbereichs (10) eine Struktur aufweist, die bei der Herstellung mittels Implantation die zunehmende Dotierstoffkonzentration in der ersten tiefen Wanne (2) bewirkt.
2. Hochvolttransistor nach Anspruch 1, bei dem in einer Metallisierungsebene (14) eine weitere Feldplatte (15) ausgebildet ist, die mit der Gate-Elektrode (8) elektrisch leitend verbunden ist und die einen Bereich der ersten tiefen Wanne (2) zwischen dem Isolationsbereich (10) und dem ersten Kontaktbereich (4) überragt.
3. Verfahren zur Herstellung eines Hochvolttransistors, bei dem – an einer Oberseite eines Substrates (1) aus Halbleitermaterial dotierte Wannen (2, 3) und ein Isolationsbereich (10) hergestellt werden, von denen eine erste tiefe Wanne (2) für eine teilweise unter dem Isolationsbereich (10) verlaufende Driftstrecke (12) zwischen Source und Drain vorgesehen ist und eine zweite tiefe Wanne (3) für einen Bodybereich vorgesehen ist, und – der Isolationsbereich (10) und ein erster Kontaktbereich (4) für einen Drain-Anschluss (D) in einem Abstand (d) voneinander hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste tiefe Wanne (2) mit einer Dotierstoffkonzentration versehen wird, die von dem Isolationsbereich (10) zu dem ersten Kontaktbereich (4) hin zunimmt, – der Isolationsbereich (10) ohne Kontakt zu einer weiteren Wanne innerhalb der ersten tiefen Wanne (2) hergestellt wird, – der Isolationsbereich (10) ausgebildet wird, bevor die erste tiefe Wanne (2) hergestellt wird, – eine Implantation von Dotierstoff zur Ausbildung der ersten tiefen Wanne (2) erfolgt, wobei der Dotierstoff teils direkt in das Halbleitermaterial eingebracht wird und teils durch den Isolationsbereich (10) hindurch in das Halbleitermaterial eingebracht wird, und – der Isolationsbereich (10) derart in einem Abstand (d) zum Drain angeordnet wird, dass ein erzeugtes Dotierstoffprofil die Zunahme der Dotierstoffkonzentration zum Drain hin bewirkt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die drainseitige Begrenzung des Isolationsbereichs (10) mit einer Struktur hergestellt wird, die bei der Implantation von Dotierstoff die zunehmende Dotierstoffkonzentration in der ersten tiefen Wanne (2) bewirkt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Isolationsbereich (10) drainseitig gezackt und/oder kammartig gestaltet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Implantation in mehreren Schritten mit variierter Implantationsenergie und Implantationsdosis durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem – die Implantation von Dotierstoff zur Herstellung der ersten tiefen Wanne (2) unter Verwendung einer Implantationsmaske erfolgt und – die Implantationsmaske sourceseitig mit einer gezackten und/oder kammartig gestalteten Öffnung (17) versehen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Isolationsbereich (10) ausgebildet wird, bevor die erste tiefe Wanne (2) hergestellt wird, und der Isolationsbereich (10) drainseitig gezackt und/oder kammartig gestaltet wird.

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