182506. lajstromszámú szabadalom • Emitter elrendezés MOSFET számára
9 182506 nagy fajlagos ellenállása lehet. A leírt kiviteli alaknál az epitaxiális réteg vastagsága kb. 35 fim, fajlagos ellenállása pedig kb. 20 Ohmcm. Egy 90 Voltos eszköz számára az epitaxiális réteg kb. 10 fim vastag lehet, fajlagos ellenállása pedig kb. 2,5 Ohmcm. Egy 50 cm-es csatomaszélesség is alkalmazható az eszköz kívánt áramkapacitásának biztosítására. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál egy hosszúkás szerpentin alakú p(+) vezetőtartomány van kialakítva mindegyik 22 és 23 emitter elektróda alatt, amely így az 1. ábrán feltüntetett 21 szerpentin körül helyezkedik el. Ezeket a p(+) tartományokat a 2. ábrán a p(+) típusú, 30, illetve 31 tartományok jelölik, és ezek hasonlóak, mint az ismert megoldásoknál, kivéve azt, hogy a p(+) tartomány maximális mélysége sokkal nagyobb annak érdekében, hogy nagy görbületi sugarat hozzunk létre. Ez lehetővé teszi, hogy az eszköz ellenálljon nagy zárófeszültségeknek is. Például a 30 és 31 tartományok mélysége kb. 4 fim (2. ábra X méret), illetve kb. 3 /am (2. ábra Y méret). D—MOS gyártási technológia alkalmazásával két n(+) típusú 32 és 33 tartományt alakítunk ki a 22, illetve 23 emitter elektródák alatt, és a p(+) típusú 30, 31 tartományokkal az n-típusú 34, illetve 35 csatornákat hozzuk létre. A 34 és 35 csatornák a 24 vezérlő elektróda 25 oxidréteg alatt helyezkednek el, és a 24 vezérlő elektródán alkalmazott megfelelő előfeszültség hatására lehetővé válik a vezetés a 23 és a 22 emitter elektródákról az inverziós rétegen át a 24 vezérlő elektróda alatt elhelyezkedő központi tartományba, és azután a 26 kollektor elektródájához. A 34 és 35 csatornák hosszúsága kb. 1 /um. Korábban szükségesnek tartották, hogy a 34 és 35 csatornák közötti (és a 30 és 31 tartományok közötti) központi n(—) tartomány nagy fajlagos ellenállású legyen, hogy biztosítsa az eszköz ellenállóképességét nagy zárófeszültségekkel szemben. Azonban a viszonylag nagy vezetőképességű n(-) anyag lényeges tényező az eszköz nagy áteresztőirányú ellenállásához. A jelen találmány egy lényeges jellemzőjével összhangban ennek a központi tartománynak egy lényeges része viszonylag jó vezető és az n(+) típusú 40 tartományból áll, amely közvetlenül a 24 vezérlő elektróda 25 oxidrétege alatt helyezkedik el. A 40 tartomány mélysége kb. 4 fim és kb. 3-6/um-ig terjedhet. Bár ennek pontos vezetőképessége nem ismert, és a mélységgel változik, vezetőképessége mégis nagy az alatt levő n(—) tartományéhoz képest. Pontosabban az n(+) típusú 40 tartomány olyan nagy vezetőképességgel rendelkezik, amelyet a teljes ionimplantációs dózis határoz meg, ami kb. 1 x 1012—1 x 10*4 foszfor atom/cm2 50 kV feszültségen, amelyet 1150 °-C—1250 °C-on 30—240 perc időtartam folyamán végrehajtott diffúzió követ. Úgy találtuk, hogy ennek a 40 tartománynak diffúzióval vagy más művelettel nagy vezetőképességű n(+) anyaggá való alakításával az eszköz jellemzői lényegesen javulnak, és az eszköz áteresztőirányú ellenállása egy kettőnél nagyobb tényezővel csökken. Ezenkívül megállapítható, hogy a nagy vezetőképességű 40 tartomány nem csökkenti az eszköz zárófeszültségét. Ennek megfelelően a 24 vezérlő elektróda 25 oxidrétege alatti és a 34 és 35 csatornák közötti tartomány nagyobb vezetőképességűvé alakításával a kész nagyteljesítményű kapcsolóeszköz áteresztőirányú ellenállása lényegesen csökken így a MOSFET eszköz ebből a szempontból versenykepessé válik egy megfelelő bipoláris eszközzel, és egyidejűleg megmarad a MOSFET többségi töltéshordozókkal való működésének valamennyi előnye. Az 1. és 2. ábrák fenti leírásában feltételeztük, hogy a 34 és 35 csatornák p(+) típusú anyagból vannak, és ennek megfelelően n-típusú vezetést végeznek, létrehozva egy többségi töltéshordozós vezetést végző csatornát a 22 és 23 emitter elektródáktól a központi 40 tartományig, egy megfelelő vezérlő feszültség alkalmazása mellett. Belátható azonban, hogy ezek a vezetési típusok felcserélhetők, úgyhogy az eszköz p-típusú csatornával is működhet, és nemcsak az itt leírt n-csatomával. Egy olyan eljárást, amellyel az 1. és 2. ábrán látható készülékek létrehozhatók, a 3-6. ábrák szemléltetik. A 3. ábra szerint a 20 chip n(+) anyag, amelynek tetején egy n(-) epitaxiális réteg van kialakítva. A 20 chipen egy vastag 50 oxidréteg, abban pedig az 51 és 52 ablakok vannak kialakítva. Az 51 és 52 ablakokat bóratomokkal sugározzák be egy ionimplantáló berendezésben: és ezzel p(+) tartományokat alakítunk ki. Ezután az implantált bór atomokat mélyebbre diffundáltatjuk az alaplemezbe, létrehozva a lekerekített p(+) koncentrációjú tartományt, amelyet a 3. ábra mutat, és amelynek mélysége kb. 4/um. A diffúzió folyamán vékony 53 és 54 oxidrétegek keletkeznek az 51 és 52 ablakokon. A 4. ábrán látható, hogy a 61 és 62 ablakok vannak vágva az 50 oxidrétegbe, és n(+) implantációt hajtunk végre az n(+) típusú 63 és 64 tartományok létrehozására az n(—) epitaxiális rétegben. Ezt az :i(+) implantációt foszfor atomok besugárzásával hajthatjuk végre. Ezután az implantált tartományokat egy diffúziós lépésnek vetjük alá, amelynek hatására a 63 és 64 tartományok kiterjednek és kb. 3,5 fim mélységűvé válnak olyan koncentrációval, amelyet az 1 x 10! 2—1 x 1014 foszfor atom/cm2 implantációs dózis határoz meg, és amelyet 30—240 perc ideig 1150—1250 °C hőmérsékleten végzett diffúzió követ. Amint később látni fogjuk, a 63 és 64 tartományok alkotják azt az új n(+) tartományt, amely lényegesen csökkenti az eszköz áteresztőirányú ellenállását. Megjegyezzük, hogy az n(+) típusú 63 és 64 tartományok szükség esetén epitaxiális úton is kialakíthatók és ekkor nincs szükség diffúzióra. Hasonlóképpen az itt leírt eszköz bármely kívánatos eljárással gyártható, ami nyilvánvaló az ezen a területen jártas szakemberek számára. Az eljárás következő lépését az 5. ábra mutatja. Ez a lépés a csatorna implantáció és diffúzió, amelynek során a p(+) típusú 71 és 72 tartományokat alakítjuk ki ugyanazon a 61 és 62 ablakokon át, amelyeket az n(+) típusú 63 és 64 tartományok implantációjára használtuk. A 71 és 72 tartományokat bór 5 x 1013—5 x 10*4 atom/cm2 dózisban való besugárzásával, majd ezt követően 30—120 perc ideig 1150—1250 °C hőmérsékleten végzett diffúzióval hozzuk létre. 10 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
