DE4011276A1 - Feldeffekttransistor mit isoliertem gate (igfet) - Google Patents
Feldeffekttransistor mit isoliertem gate (igfet)Info
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Feldeffekttran
sistor mit isoliertem Gate, zum Beispiel in Form eines Lei
stungs-MOSFETs und eines Bipolartransistors mit isoliertem
Gate (im folgenden als IGBT bezeichnet). Insbesondere be
trifft die Erfindung einen Feldeffekttransistor mit iso
liertem Gate, der eine Halbleiterstruktur aufweist, in der
eine Drainzone, eine Gatezone und eine Sourcezone vertikal
angeordnet sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Ver
fahren zum Herstellen eines solchen Bauelements.
Ein herkömmlicher n-Kanal-Leistungs-MOSFET hat einen Auf
bau, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Nach Fig. 3 ist der
n-Kanal-Leistungs-MOSFET mit einer stark dotierten n-lei
tenden Drainschicht 1, einer darauf gebildeten n-leitenden
Basisschicht (Drain- und Driftzonen), einem auf der n-lei
tenden Basisschicht über eine Gateoxidschicht 3 gebildeten
Polysilicium-Gate 4, einer durch thermische Diffusion unter
Verwendung des Polysilicium-Gates 4 als Maske gebildeten p-
leitenden Basiszone (Thermal-Diffusionszone) 5, einer eine
hohe Konzentration aufweisenden n-leitenden Sourcezone 6,
einer Source-Elektrode 7, die in leitendem Kontakt mit der
Sourcezone 6 steht, einer Zwischenisolierschicht 8 zum Iso
lieren der Source-Elektrode 7 und des Polysilicium-Gates 4,
und einer Drain-Elektrode 9 versehen, die auf der Rückseite
des Substrats ausgebildet ist. In diesem MOSFET fließt ein
Elektrodenstrom in Querrichtung von der Sourcezone 6 zu der
n-leitenden Basisschicht durch eine Kanal-Inversions
schicht, die an der Oberfläche der p-leitenden Basis 5 di
rekt unter dem Polysilicium-Gate 4 gebildet ist, und fließt
anschließend in vertikaler Richtung in Richtung auf die
Drain-Elektrode.
Ein IGBT hat den Aufbau des Leistungs-MOSFETs gemäß Fig. 3
mit einer stark dotierten p-leitenden Minoritätsladungsträ
ger-(Löcher-)Injektionsschicht unterhalb der Drainschicht
1. Der Aufbau des MOS-Abschnitts ist der gleiche wie bei
dem Leistungs-MOSFET.
Der Einschaltwiderstand R des Vertikal-MOSFETs wird durch
folgende Formel definiert:
R = R ch + R ACC + R j + R b (1)
wobei Rch den Kanalwiderstand der Kanal-Inversionsschicht
des MOS-Abschnitts, R ACC den Widerstand der Akkumulations
schicht, die direkt unterhalb des Polysilicium-Gates 4,
ausgenommen innerhalb der p-leitenden Basiszone 5, erzeugt
wird, R j den Widerstand, der durch zwischen Zellen durch
laufenden Elektronen erzeugt wird, und R b den Widerstand,
der n-leitenden Basisschicht 2 bedeuten. Der Widerstand R b ,
der n-leitenden Basisschicht 2 bestimmt sich vornehmlich
durch die Dicke, und da die Dicke im wesentlichen durch die
vorgesehene Durchbruchsspannung bestimmt wird, ist es un
möglich, den Widerstand der n-leitenden Basisschicht 2 her
abzusetzen, während die vorgesehene Durchbruchsspannung
beibehalten wird. Da der Kanalwiderstand R ch über den Ein
schaltwiderstand R dominiert, muß man zur Reduzierung des
Kanalwiderstands R ch die Musterbildung feiner gestalten, um
die Kanalzone zu vergrößern.
Das Verfahren zum Herstellen des Vertikal-Leistungs-MOSFET
wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 4(A) bis 4(I) erläu
tert. Die Oberfläche des mit der n-leitenden Basisschicht 2
versehenen Substrats wird zunächst oxidiert, um die Gate
oxidschicht 3 zu bilden, wie in Fig. 4(A) gezeigt ist. Auf
die Gateoxidschicht wird durch Anwendung des CVD-Verfahrens
eine Polysiliciumschicht 4′ aufgebracht, wie in Fig. 4(B)
gezeigt ist. Nach der Bildung des Polysilicium-Gates 4
durch Musterbildung und Ätzung gemäß Fig. 4(C) werden durch
Ionenimplantation oder dergleichen gemäß Fig. 4(D) Stör
stellen 10 eingebracht, wodurch die p-leitende Basiszone
gebildet wird. Durch thermische Diffusion wird die p-Basis
zone 5 nach Fig. 4(E) ausgebildet.
Ein Photoresist 11 zum Auswählen und Eingeben von Störstel
len wird auf dem Mittelabschnitt der Öffnung aufgebracht,
und durch Ionenimplantation werden Störstellen 12 einge
bracht, wie in Fig. 4(F) gezeigt ist. Nach dem Beseitigen
des Photoresists 11 wird eine Isolierschicht 13 aufge
bracht, wie in Fig. 4(G) gezeigt ist. Der Öffnungsabschnitt
8 a, der sich über zwei benachbarte Sourcezonen 6 erstreckt,
wird durch Musterbildung ausgebildet, und durch Aufsprühen
oder dergleichen wird Aluminium aufgebracht, um die Source-
Elektrode 7 zu bilden, wie in Fig. 4(I) gezeigt ist.
Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate, die den oben
beschriebenen MOS-Aufbau besitzen, zeigen folgende Pro
bleme:
Der Abstand a zwischen den zwei benachbarten Polysilicium- Gates 4 beträgt mindestens etwa 10 µm, und eine feinere Ausgestaltung der Muster ist technisch schwierig zu reali sieren, so daß die Ausbeute bei der Bauelementherstellung gering ist. Der Grund dafür ist der, daß innerhalb des ebe nen Abstands a, der auch eine Zelle darstellt, die Muster bildung der Isolierzwischenschicht 8 (Fig. 4(H)) und die Bildung der Sourcezonen 6 und der Source-Elektrode 7, die miteinander in Kontakt stehen (Fig. 4(H)), durchgeführt werden müssen, wie aus der obigen Erläuterung des Herstel lungsverfahrens hervorgeht, und da die Muster-Abmessungen der Isolierzwischenschicht 8 der Abmessung des Kontakts zwischen der Sourcezone 6 und dem Halbleiter entspricht, so ist, wenn diese Abmessung zu klein ist, der Kontaktwider stand zu hoch und mithin der Kontakt zwischen dem Halblei termaterial und dem Source-Metall der Elektrode schlecht oder gar unmöglich.
Der Abstand a zwischen den zwei benachbarten Polysilicium- Gates 4 beträgt mindestens etwa 10 µm, und eine feinere Ausgestaltung der Muster ist technisch schwierig zu reali sieren, so daß die Ausbeute bei der Bauelementherstellung gering ist. Der Grund dafür ist der, daß innerhalb des ebe nen Abstands a, der auch eine Zelle darstellt, die Muster bildung der Isolierzwischenschicht 8 (Fig. 4(H)) und die Bildung der Sourcezonen 6 und der Source-Elektrode 7, die miteinander in Kontakt stehen (Fig. 4(H)), durchgeführt werden müssen, wie aus der obigen Erläuterung des Herstel lungsverfahrens hervorgeht, und da die Muster-Abmessungen der Isolierzwischenschicht 8 der Abmessung des Kontakts zwischen der Sourcezone 6 und dem Halbleiter entspricht, so ist, wenn diese Abmessung zu klein ist, der Kontaktwider stand zu hoch und mithin der Kontakt zwischen dem Halblei termaterial und dem Source-Metall der Elektrode schlecht oder gar unmöglich.
Wenn man weiterhin den Abstand a zu klein macht und die
Differenz zwischen dem Abstand a und den Muster-Abmessungen
reduziert, so gelangt die Sourcezone 6 durch Muster-Unge
nauigkeiten, durch seitliche Ätzungen in der Isolierschicht
8 oder dergleichen in Kontakt mit dem Polysilicium-Gate 4,
so daß eine zu hohe Wahrscheinlichkeit von fehlerhaften
Bauelementen gegeben ist. In anderen Worten: Da verschie
dene Formen durch mehrere Photolithographie-Schritte zwi
schen benachbarten Polysilicium-Gates ausgeführt werden,
ist eine feinere Musterbildung des MOS-Abschnitts begrenzt,
so daß es schwierig ist, den Kanalwiderstand stark herabzu
setzen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben aufgezeigten
Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen oder doch
zumindest zu mildern und einen Feldeffekttransistor mit
isoliertem Gate anzugeben, in welchem der Kanalwiderstand
stark herabgesetzt ist. Außerdem soll ein Verfahren zum
Herstellen eines Bauelements angegeben werden, bei dem eine
feinere Musterbildung dadurch erleichtert wird, daß ein
vertikal orientierter MOS-Abschnitt gebildet wird, bei dem
die Sourcezone auf dem oberen Abschnitt des Gates über die
Isolierschicht angeordnet ist, ohne daß ein Kontaktab
schnitt der Sourcezone und der Source-Elektrode zwischen
benachbarten Gates vorhanden ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein von einer Isolierschicht umgebenes
Gate auf einer Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps
(z.B. der Drainzone) vorgesehen, eine Zone eines zweiten
Leitungstyps (z.B. die Kanal-Diffusionszone) neben dem Um
fang des Gates mit dazwischenliegender Isolierschicht vor
gesehen, und eine Zone des ersten Leitungstyps (z.B. die
Sourcezone) entlang der Seitenfläche der Isolierschicht zu
mindest am oberen Abschnitt des Gates vorgesehen.
Ein Feldeffektransistor mit isoliertem Gate des oben be
schriebenen Aufbaus wird nach einem ersten Herstellungsver
fahren durch folgende Schritte hergestellt: In einem Halb
leitersubstrat eines ersten Leitungstyps werden Nuten aus
gehoben, und die Oberflächen der Nuten werden oxidiert, in
die Nuten wird ein Gatematerial eingebettet, es werden
Störstellen diffundiert, die um die Nuten herum eine Zone
eines zweiten Leitungstyps bilden, Störstellen enthaltendes
Isoliermaterial wird in den Nuten eingebettet, so daß das
Material eine Zone eines ersten Leitungstyps bildet, und es
werden die Störstellen diffundiert, die eine Zone eines er
sten Leitungstyps bilden.
Ein zweites Herstellungsverfahren für einen Feldeffekttran
sistor mit isoliertem Gate umfaßt folgende Schritte: Auf
einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps wird
eine Zone eines zweiten Leitungstyps gebildet, es werden
Nuten derart gebildet, daß sie von der Zone des zweiten
Leitungstyps umgeben sind, und die Oberflächen der Nuten
werden oxidiert; nacheinander werden ein Gatematerial und
ein Isolierstoff, der Störstellen für eine Zone eines zwei
ten Leitungstyps enthält, eingebettet, und es werden die
Störstellen diffundiert, um eine Zone des ersten Leitungs
typs zu bilden.
Bei einem solchen Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate
ist die Zone des ersten Leitungstyps (Sourcezone) entlang
der Seitenfläche der Isolierschichten zwischen den Gates
vorgesehen, und die Zone des ersten Leitungstyps ist im
oberen Abschnitt des Gates vertikal orientiert. Daher wird
entlang der Isolierschicht in Dickenrichtung des Gates ver
tikal eine Kanal-Inversionsschicht gebildet. Da es nicht
notwendig ist, die Sourcezone zwischen den Gates in Tiefen
richtung des Substrats durch Diffusion zu bilden und die
Zone des zweiten Leitungstyps als Kanal-Diffusionszone im
wesentlichen existiert, ist eine feinere Musterbildung als
im Stand der Technik möglich. Da außerdem die Möglichkeit
besteht, den Kontaktabschnitt von Sourcezone und Source-
Elektrode nicht zwischen den Gates, sondern einfach auf dem
oberen Abschnitt der Sourcezone vorzusehen, kann man eine
feinere Musterbildung vorsehen als im Stand der Technik.
Wenn beim ersten Herstellungsverfahren eine Nut in einem
Halbleitersubstrat des ersten Leitungstyps gebildet wird
und die Oberflächen der Nut oxidiert werden, wird eine Si
liciumoxidschicht gebildet, von der ein Teil eine Gateiso
lierschicht auf den die Innenflächen der Nut einschließen
den Oberflächen bildet. Nachdem ein Gatematerial in den Nu
ten eingebettet ist und Störstellen zur Bildung der Zone
eines zweiten Leitungstyps um die Nut herum eindiffundiert
sind, um die Zone des zweiten Leitungstyps fertigzustellen,
wird ein Isolierstoff, der Störstellen zur Bildung einer
Zone des ersten Leitungstyps enthält, in der Nut eingebet
tet, und die Störstellen werden eindiffundiert, um die Zone
des ersten Leitungstyps zu erhalten. Als Folge davon werden
die Störstellen von der Seitenfläche des Isolierstoffs als
obere Isolierschicht in die zuvor gebildete Zone des zwei
ten Leitungstyps und die Zone des ersten Leitungstyps ein
diffundiert als Sourcezone, die sich entlang der Seitenflä
che der ersten Isolierschicht erstreckt.
Beim zweiten Herstellungsverfahren wird die Zone des zwei
ten Leitungstyps vor dem Ausheben der Nut gebildet. Bei
diesem Verfahren erhält man ebenfalls einen Feldeffekttran
sistor mit isoliertem Gate des oben beschriebenen Aufbaus.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an
hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors mit
isoliertem Gate in Anwendung bei einem Leistungs-
MOSFET;
Fig. 2(A) bis 2(I) Vertikalschnittansichten zur Veran
schaulichung des Herstellungsverfahrens des Lei
stungs-MOSFETs nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht des Aufbaus eines her
kömmlichen Vertikal-Leistungs-MOSFETs; und
Fig. 4(A) bis 4(I) Vertikalschnittansichten zur Veran
schaulichung des Herstellungsverfahrens des her
kömmlichen Leistungs-MOSFETs nach Fig. 3.
In Fig. 1 sind für entsprechende Teile wie in Fig. 3 die
gleichen Bezugszeichen vorgesehen. Auf eine nochmalige Be
schreibung der Teile wird verzichtet.
In Fig. 1 sind die Bodenfläche und die Seitenfläche eines
Polysilicium-Gates 24 umgeben von Siliciumoxidschichten 24 a
und 24 b, die eine Gateisolierschicht bilden. Auf der Ober
seite des Polysilicium-Gates 24 ist eine vergrabene Iso
lierschicht 24 c aus Phosphorglas (PSG) laminiert. Eine p-
leitende Basiszone 25 ist als Kanal-Diffusionszone zwischen
zwei benachbarten Polysilicium-Gates 24 gebildet. Die PN-
Übergangs-Fläche zwischen der p-leitenden Basiszone 25 und
der n-leitenden Basiszone 2 befindet sich an einer Stelle,
die etwas näher an der Drainschicht 1 liegt als an der Si
liciumoxidschicht 24 a auf der Bodenfläche des Polysilicium-
Gates 24. Eine stark dotierte n-leitende Sourcezone 26 ist
entlang der Seitenfläche der eingebetteten Isolierschicht
24 c gebildet. Die Sourcezone 26 hat die Form einer vertika
len langgestreckten Zone, die geringfügig von der Seiten
fläche der eingebetteten Isolierschicht 24 c aus in die p-
leitende Basiszone 25 vorsteht. Die Oberseiten der Source
zone 26 und der p-leitenden Basiszone 25 sind im wesentli
chen flach, und darauf befindet sich eine Source-Elektrode
27.
Während die Größe einer Zelle im Stand der Technik etwa 10
bis 20 µm beträgt, ist die Größe a′ einer Zelle gemäß die
ser Ausführungsform in starkem Maße auf etwa 2 bis 3 µm
verkleinert. Das heißt: Der Integrationsgrad ist um etwa
eine Größenordnung verbessert, und zwar deshalb, weil le
diglich die p-leitende Basiszone 25 zwischen den Poly
silicium-Gates 24 vorhanden ist, und weil die p-leitende
Basiszone 25 eine Kanal-Diffusionszone ist, in der eine Ka
nal-Inversionsschicht 28 zu bilden ist, so daß es nicht
notwendig ist, die Breite der p-leitenden Basiszone 25 so
groß einzustellen, daß ein herkömmlicher Sourcekontaktab
schnitt sichergestellt ist.
In anderen Worten: Die p-leitende Basiszone 25 entbehrt
jeglichen photolithographischen Schritts. Die Drainzone 1,
die Gatezone 24 und die Sourcezone 26 sind im wesentlichen
in vertikaler Richtung angeordnet, und die Kanal-Inver
sionsschicht 28 ist vertikal entlang der Siliciumoxid
schicht 24 b an der Seitenfläche des Polysilicium-Gates 24
orientiert. Da die Länge der Kanal-Inversionsschicht 24 im
wesentlichen der Dicke des Polysilicium-Gates 24 ent
spricht, und die Dicke des Polysilicium-Gates 24 durch
Kleinermachen des Gates 24 relativ reduziert ist, erhält
man eine starke Verringerung des Kanalwiderstands.
Wird dieser Aufbau bei einem IGBT angewendet, so ist es
grundsätzlich möglich, den Kontaktabschnitt der Sourcezone
26 mit der p-leitenden Basiszone 25 dichter an die n-lei
tende Basiszone 2 als an die Sourcezone 26 heranzubringen,
um auf diese Weise den Anstieg des elektrischen Potentials
der p-leitenden Basiszone zu unterdrücken, welche auch als
Basiszone eine parasitären Transistors fungiert, um einen
Latch-up-Effekt mit zu verhindern.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die p-leitende Ba
siszone 25 tiefer als die eingegrabene Nut, sie kann jedoch
statt dessen auch seichter sein. Speziell im Fall eines
Leistungs-MOSFETs kann eine flache p-leitende Basiszone den
Effekt eines Sperrschicht-FET herabsetzen und so die Kenn
linien eines Vertikal-MOSFETs noch stärker zum Ausdruck
bringen.
Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren eines Lei
stungs-MOSFETs mit dem oben beschriebenen Aufbau anhand der
Fig. 2(A) bis 2(I) beschrieben.
Zunächst werden in ein Substrat, das mit einer n-leitenden
Basisschicht 2 versehen ist, im wesentlichen U-förmige Nu
ten 31 durch Ätzen eingegraben, wie in Fig. 2(A) gezeigt
ist. Die Oberflächen der Nuten 31 werden durch thermische
Oxidation oxidiert, um auf den Oberflächen, einschließlich
der Innenflächen der Nuten, eine Siliciumoxidschicht 31 zu
bilden, wie in Fig. 2(B) gezeigt ist. Von der Siliciumoxid
schicht 32 sind die Anteile der Schicht 32 innerhalb der
Nuten dazu vorgesehen, Siliciumoxidschichten 24 a und 24 b
als Gateisolierschichten zu bilden (siehe Fig. 1).
Dann wird als Gatematerial eine Polysiliciumschicht 33 auf
die Oberfläche des Substrats durch Anwendung des CVD-Ver
fahrens aufgebracht, wie in Fig. 2(C) gezeigt ist, und der
obere Schichtanteil der Polysiliciumschicht 33 wird durch
vollkommene Ätzung so weit entfernt, daß das Polysilicium
in den Nuten 31 in Form der Polysilicium-Gates 24 stehen
bleibt, wie in Fig. 2(D) gezeigt ist. Auf diese Weise wird
das Einbetten der Polysilicium-Gates 24 abgeschlossen.
Die vorstehenden Abschnitte zwischen den Nuten 31 werden
dann durch Diffusion von Störstellen zu P-leitenden Basis
zonen 25 ausgeformt (siehe Fig. 2(E)). Dann wird auf die
Oberseite des Substrats und eingebettet in die Nuten 31
eine Phosphorglas-(PSG-)Zone 35 aufgebracht, wie in Fig.
2(F) gezeigt ist. Der obere Schichtanteil wird durch voll
ständiges Ätzen so beseitigt, daß das Phosphorglas inner
halb der Nuten 31 in Form von eingebetteten Isolierschich
ten 24 c stehenbleibt, wie in Fig. 2(G) gezeigt ist. In die
sem Stadium ist das Polysilicium-Gate 24 umgeben durch die
Siliciumoxidschichten 24 a und 24 b und die eingebettete Iso
lierschicht 24 c. Das Phosphor in dem Phosphorglas der ein
gebetteten Isolierschicht 24 c wird durch Warmbehandlung zur
Diffusion gebracht. Das von der Seitenfläche der eingebet
teten Isolierschicht 24 diffundierende Phosphor tritt in
die p-leitende Basiszone ein und bildet dadurch die verti
kale, längliche Sourcezone 26 entlang der Seitenfläche der
eingebetteten Isolierschicht 24 c, wie in Fig. 2(H) gezeigt
ist. Schließlich wird durch Aufstäuben oder dergleichen die
Source-Elektrode 27 gebildet, wie in Fig. 2(I) gezeigt ist.
Dieses Herstellungsverfahren, das es erlaubt, die Sourcezo
nen 26 selbstausrichtend auszubilden, indem die Nuten 31
gebildet werden, eignet sich zur Herstellung eines feiner
und genauer gemusterten MOSFETs. Trotz der Reduzierung der
Zellengröße a′ auf etwa 2 bis 3 µm, treten Probleme wie zum
Beispiel eine Lageabweichung einer Maske nicht auf, da kein
Photolithographie-Schritt außer der bei der Bildung der Nu
ten notwendig ist, so daß die Herstellungskosten insgesamt
herabgesetzt werden.
Die p-leitenden Basiszonen 25 werden gebildet zwischen dem
Schritt des Einbettens der Polysilicium-Gates 24 und dem
Schritt der Ausbildung der eingebetteten Isolierschichten
24 c, wie es für diese Ausführungsform oben beschrieben
wurde. Allerdings kann die p-leitende Basiszone 25 auf der
gesamten Oberfläche des Substrats ausgebildet werden, bevor
die Nuten 31 eingegraben werden.
Obschon hier der n-Kanal-MOSFET als Beispiel angegeben
wurde, kann man auch bei einem p-Kanal-MOSFET mit umgekehr
ten Leitungstypen und mit Hilfe von Borglas als Material
für die eingebettete Isolierschicht im oberen Abschnitt des
Gates arbeiten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf einen
Leistungs-MOSFET. Es versteht sich, daß man einen IGBT mit
ähnlichen Vorteilen realisieren kann, indem man unterhalb
der Drainschicht eine Minoritätsladungsträger-Injektions
schicht vorsieht.
Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, ist der erfin
dungsgemäße Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate, bei
dem eine Zone eines ersten Leitungstyps zumindest entlang
der Seitenfläche des oberen Abschnitts einer das Gate umge
benden Isolierschicht ausgebildet ist und eine Zone eines
zweiten Leitungstyps dem Umfang des Gates mit dazwischen
liegender Isolierschicht benachbart ist, in folgenden Punk
ten besonders vorteilhaft:
- 1) Da ein Sourcekontakt-Abschnitt auf der Oberseite der Sourcezone im wesentlichen oberhalb des Gates vorgese hen ist, ohne daß dieser Abschnitt durch Photolithographie in der Zone des zweiten Leitungstyps vorgesehen wird, läßt sich eine wesentlich feinere Musterbildung als im Stand der Technik erzielen, und man erreicht weiterhin eine hohe Stromstärke durch beträchtliche Reduzierung des Kanalwider stands und höhere Integrationsdichte.
- 2) Da die Anzahl von Photolithographie-Schritten verringert ist, verbessert sich die Ausbeute bei der Bau elementherstellung, und die Herstellungskosten sind niedri ger.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eines Feldeffekttransi
stors mit isoliertem Gate gemäß der Erfindung wird die
Sourcezone selbstausrichtend gebildet, nachdem die Nuten
gegraben sind. Dadurch verringern sich die Herstellungsko
sten durch die Bauelement-Ausbeute trotz einer im Vergleich
zum Stand der Technik verfeinerten Herstellung.
Claims (3)
1. Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate, umfas
send: eine Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps; ein
von einer Isolierschicht (24 a, 24 b, 24 c) umgebenes Gate
(24); eine Zone (25) eines zweiten Leitungstyps, dem Umfang
des Gates (24) über eine dazwischenliegende Isolierschicht
(24 a, 24 b) benachbart; und eine Zone (26) des ersten Lei
tungstyps, die entlang der Seitenfläche der Isolierschicht
(24 c) zumindest am oberen Abschnitt des Gates (24) vorgese
hen ist.
2. Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransi
stors mit isoliertem Gate, umfassend die Schritte: Eingra
ben von Nuten (31) in einem Halbleitersubstrat (2) eines
ersten Leitungstyps und Oxidieren der Oberflächen der Nuten
(31); Einbetten eines Gatematerials (33) in den Nuten; Dif
fundieren von Störstellen, die eine Zone eines zweiten Lei
tungstyps um die Nuten herum bilden sollen; Einbetten eines
Isoliermaterials (35), welches Störstellen, die eine Zone
des ersten Leitungstyps bilden sollen, in den Nuten; und
Diffundieren der Störstellen zur Bildung der Zone (26) des
ersten Leitungstyps.
3. Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransi
stors mit isoliertem Gate, umfassend die Schritte: Bilden
einer Zone eines zweiten Leitungstyps auf einem Halbleiter
substrat eines ersten Leitungstyps; Ausbilden von Nuten
derart, daß sie von der Zone des zweiten Leitungstyps umge
ben sind und Oxidieren der Nuten-Oberflächen; Einbetten
eines Gatematerials und eines Isoliermaterials, welches
Störstellen zur Bildung einer Zone des ersten Leitungstyps
enthält, in der genannten Reihenfolge innerhalb der Nuten;
und Diffundieren der Störstellen zur Bildung der Zone des
ersten Leitungstyps.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1131085A JP2689606B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 絶縁ゲート電界効果型トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
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| DE4011276A1 true DE4011276A1 (de) | 1990-11-29 |
| DE4011276C2 DE4011276C2 (de) | 1996-07-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4011276A Expired - Fee Related DE4011276C2 (de) | 1989-05-24 | 1990-04-06 | Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (IGFET) und Verfahren zu seiner Herstellung |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2582716Y2 (ja) * | 1991-05-28 | 1998-10-08 | 株式会社明電舎 | 電圧制御型スイッチング素子 |
| JP2582724Y2 (ja) * | 1991-10-08 | 1998-10-08 | 株式会社明電舎 | 絶縁ゲート型半導体素子 |
| JP2837014B2 (ja) * | 1992-02-17 | 1998-12-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US5310692A (en) * | 1992-05-29 | 1994-05-10 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method of forming a MOSFET structure with planar surface |
| US5316959A (en) * | 1992-08-12 | 1994-05-31 | Siliconix, Incorporated | Trenched DMOS transistor fabrication using six masks |
| US5341011A (en) * | 1993-03-15 | 1994-08-23 | Siliconix Incorporated | Short channel trenched DMOS transistor |
| GB9306895D0 (en) * | 1993-04-01 | 1993-05-26 | Philips Electronics Uk Ltd | A method of manufacturing a semiconductor device comprising an insulated gate field effect device |
| US5514604A (en) * | 1993-12-08 | 1996-05-07 | General Electric Company | Vertical channel silicon carbide metal-oxide-semiconductor field effect transistor with self-aligned gate for microwave and power applications, and method of making |
| US6034410A (en) * | 1994-01-14 | 2000-03-07 | Stmicroelectronics, Inc. | MOSFET structure with planar surface |
| JP3481287B2 (ja) * | 1994-02-24 | 2003-12-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US5405794A (en) * | 1994-06-14 | 1995-04-11 | Philips Electronics North America Corporation | Method of producing VDMOS device of increased power density |
| DE69525003T2 (de) * | 1994-08-15 | 2003-10-09 | Siliconix Inc., Santa Clara | Verfahren zum Herstellen eines DMOS-Transistors mit Grabenstruktur unter Verwendung von sieben Masken |
| US5597765A (en) * | 1995-01-10 | 1997-01-28 | Siliconix Incorporated | Method for making termination structure for power MOSFET |
| GB9512089D0 (en) | 1995-06-14 | 1995-08-09 | Evans Jonathan L | Semiconductor device fabrication |
| US5689128A (en) * | 1995-08-21 | 1997-11-18 | Siliconix Incorporated | High density trenched DMOS transistor |
| GB9604764D0 (en) * | 1996-03-06 | 1996-05-08 | Leslie Jonathan L | Semiconductor device fabrication |
| US5904525A (en) * | 1996-05-08 | 1999-05-18 | Siliconix Incorporated | Fabrication of high-density trench DMOS using sidewall spacers |
| US6090716A (en) * | 1996-12-17 | 2000-07-18 | Siliconix Incorporated | Method of fabricating a field effect transistor |
| KR100244271B1 (ko) | 1997-05-06 | 2000-02-01 | 김영환 | 반도체소자 구조 및 제조방법 |
| JP3164030B2 (ja) * | 1997-09-19 | 2001-05-08 | 日本電気株式会社 | 縦型電界効果トランジスタの製造方法 |
| GB9723468D0 (en) * | 1997-11-07 | 1998-01-07 | Zetex Plc | Method of semiconductor device fabrication |
| GB2347014B (en) | 1999-02-18 | 2003-04-16 | Zetex Plc | Semiconductor device |
| US6351009B1 (en) * | 1999-03-01 | 2002-02-26 | Fairchild Semiconductor Corporation | MOS-gated device having a buried gate and process for forming same |
| US6593620B1 (en) * | 2000-10-06 | 2003-07-15 | General Semiconductor, Inc. | Trench DMOS transistor with embedded trench schottky rectifier |
| JP4970660B2 (ja) * | 2001-04-17 | 2012-07-11 | ローム株式会社 | 半導体装置およびその製法 |
| JP4225711B2 (ja) * | 2001-06-29 | 2009-02-18 | 株式会社東芝 | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2006073971A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-03-16 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体素子及び半導体素子の製造方法 |
| JP5198752B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2013-05-15 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| KR100761354B1 (ko) * | 2006-10-02 | 2007-09-27 | 주식회사 하이닉스반도체 | 다면채널을 갖는 반도체소자의 듀얼폴리게이트 및 그의형성 방법 |
| JP5135884B2 (ja) * | 2007-05-24 | 2013-02-06 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US9484451B2 (en) * | 2007-10-05 | 2016-11-01 | Vishay-Siliconix | MOSFET active area and edge termination area charge balance |
| US20110084332A1 (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-14 | Vishay General Semiconductor, Llc. | Trench termination structure |
| US9553185B2 (en) | 2010-05-27 | 2017-01-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | MOS-driven semiconductor device and method for manufacturing MOS-driven semiconductor device |
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| CN103681819B (zh) * | 2012-09-17 | 2017-04-19 | 中国科学院微电子研究所 | 一种沟槽型的绝缘栅双极性晶体管及其制备方法 |
| US9508596B2 (en) | 2014-06-20 | 2016-11-29 | Vishay-Siliconix | Processes used in fabricating a metal-insulator-semiconductor field effect transistor |
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Family Cites Families (10)
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|---|---|---|---|---|
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| FR2480501A1 (fr) * | 1980-04-14 | 1981-10-16 | Thomson Csf | Dispositif semi-conducteur a grille profonde accessible par la surface et procede de fabrication |
| JPS5861673A (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-12 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US4767722A (en) * | 1986-03-24 | 1988-08-30 | Siliconix Incorporated | Method for making planar vertical channel DMOS structures |
| JP2524370B2 (ja) * | 1986-12-05 | 1996-08-14 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 半導体デバイスの製造方法 |
| JP2570742B2 (ja) * | 1987-05-27 | 1997-01-16 | ソニー株式会社 | 半導体装置 |
| JPH0766968B2 (ja) * | 1987-08-24 | 1995-07-19 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US4853345A (en) * | 1988-08-22 | 1989-08-01 | Delco Electronics Corporation | Process for manufacture of a vertical DMOS transistor |
| JP2941823B2 (ja) * | 1988-11-28 | 1999-08-30 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置及びその製造方法 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IEEE Trans. o. El. Dev., Vol. ED-34, No. 4, April 1987, pp 926-930 * |
| Philips Techn. Rev. 44, No. 8/9/10, pp 310-320, 1989, May * |
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