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JPS59168676A - LDMOS device and method - Google Patents

LDMOS device and method

Info

Publication number
JPS59168676A
JPS59168676A JP59037188A JP3718884A JPS59168676A JP S59168676 A JPS59168676 A JP S59168676A JP 59037188 A JP59037188 A JP 59037188A JP 3718884 A JP3718884 A JP 3718884A JP S59168676 A JPS59168676 A JP S59168676A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
layer
source
substrate
buried layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59037188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
アントニオ・ア−ル・アルバレツ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of JPS59168676A publication Critical patent/JPS59168676A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
    • H10D62/151Source or drain regions of field-effect devices of IGFETs 
    • H10D62/156Drain regions of DMOS transistors
    • H10D62/157Impurity concentrations or distributions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/65Lateral DMOS [LDMOS] FETs

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 DMOS))ランジスタ、及び該トランジスタを利用し
た集積回路に関する。更に特別には、本発明の装置と方
法は従来のバイポーラプロセスへの高電圧の応用に用い
られる横方向DMOS (LDMOS)の統合を容・易
にするものである。本発明に従うLDMO S装置は基
板のバンチスルー電圧に対して大きく増強されたP型ウ
エルを示し、一万、ドレイン対ソース降伏電圧のごくわ
ずかの劣化のみを示す。従って、ここに開示された方法
に従って作られる装置を含むLDMOS装置及び集積回
路は表示ドライバや自動車のIC,電圧調整器などの高
電圧の用途に特に適するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a DMOS) transistor and an integrated circuit using the transistor. More particularly, the apparatus and method of the present invention facilitates the integration of lateral DMOS (LDMOS) used in high voltage applications to conventional bipolar processes. The LDMOS device according to the present invention exhibits a significantly enhanced P-type well with respect to substrate bunch-through voltage, and only minimal degradation in drain-to-source breakdown voltage. Accordingly, LDMOS devices and integrated circuits including devices made according to the methods disclosed herein are particularly suited for high voltage applications such as display drivers, automotive ICs, voltage regulators, and the like.

LDMOS  )ランジスタをバイポーラ製造工程に統
合しようとする半導体製造業者の数は比較的少ない。製
造された装置は深いP型ウエル(これはLDMOSのチ
ャネルとして用いられる)と基板との間のバンチスルー
電圧( VPT )が比較的低く問題がある。通常これ
らの装置は10 − 50 V程度のVPTを示す。こ
の低いバンチスルー電圧は、主として、P型ウエルは装
置の降伏電圧を増し、寄生SCR作用の何らかの可能性
を最小にするためには比較的深くなけれげなら々いこと
による。更に、Vp,、の値は、エピ−基板接合がほぼ
因子3だけ変化し得るエビドーピングレベルに対する基
板の比に依存するため一般には制御されない。VPTを
増すためにエビの厚さを増すと集積回路の実施例におけ
る隣接装置間に更に深いアイソレーション波数の必要が
生じ、従ってダイの大きさを大きくする必要がある。従
来のLDMOS装置はこのようにバンチスルー電圧が低
い特性を持ち、従って回路設計におけるそれらの適用は
制限される。このバンチスルー問題はLDMOS装置の
下に標準埋込み層を配置1該埋込み層を深いP型ウェル
の下がらN+ドレイン領域に延在させることにょシ解決
される事は明らかである。かかる構造は既に報告されて
いる。しかしながら、完全に装置の下に配置されたかか
る埋込み層はVPTを約200 Vに増加させるが、該
層は装置のソースに対するドレインの降伏電圧の約30
0Vの通常の降伏電圧から約100vのレベルへの付随
する低減をもたらす。この事実は主として、装置の下の
デイフレツション拡がシは上記のエビの厚みにより制限
されることに起因する。
The number of semiconductor manufacturers attempting to integrate LDMOS transistors into bipolar manufacturing processes is relatively small. The fabricated devices suffer from relatively low bunch-through voltage (VPT) between the deep P-well (which is used as the LDMOS channel) and the substrate. Typically these devices exhibit a VPT on the order of 10-50V. This low bunch-through voltage is primarily due to the fact that the P-type well must be relatively deep to increase the breakdown voltage of the device and minimize any possibility of parasitic SCR effects. Furthermore, the value of Vp, , is generally not controlled because the epi-substrate junction depends on the ratio of substrate to shrimp doping level, which can vary by approximately a factor of 3. Increasing the thickness of the shrimp to increase VPT requires deeper isolation wavenumbers between adjacent devices in integrated circuit implementations, and therefore requires larger die sizes. Conventional LDMOS devices thus have low bunch-through voltage characteristics, thus limiting their application in circuit design. It is clear that this bunch-through problem can be solved by placing a standard buried layer below the LDMOS device and extending the buried layer below the deep P-type well into the N+ drain region. Such structures have already been reported. However, such a buried layer placed completely below the device increases VPT to about 200 V, whereas the layer is about 30 volts below the breakdown voltage of the drain to source of the device.
This results in a concomitant reduction from the normal breakdown voltage of 0V to a level of about 100V. This fact is primarily due to the fact that the expansion of the deflation under the device is limited by the thickness of the shrimp.

この低いドレイン対ソース降伏電圧に対する種々ノjJ
l−1”r結果の概念j (” resurf con
cept″)などとして提案されている。例えば、Lu
dxkhutze。
Various values for this low drain-to-source breakdown voltage
l-1”rresult concept j (”resurf con
For example, Lu
dxkhutze.

A、W、によるIEDM’ 82 、81−84ページ
に記載の「アナログICにおける高電圧DMOS及びP
MO8Jがあげられる。又、werner、 wolf
gangM、 、及び5checkel、 Bruno
らによる1981年IEEE国際固体回路コンファレン
スにおける高電圧ノくイポーラトランジスタと共に埋込
み層が利用されるNPN トランジスタのコレクタとし
て用いられる埋込み層についての1ゲートアンダーレイ
トランジスタ」40−41ページが参考になる。
``High Voltage DMOS and PMOS in Analog ICs'', published by A.W.
MO8J can be mentioned. Also, werner, wolf
gangM, and 5checkel, Bruno
1981 IEEE International Solid State Circuits Conference, 1981 IEEE International Solid State Circuits Conference, 1-Gate Underlay Transistors on Buried Layers Used as Collector of NPN Transistors in which Buried Layers are Utilized with High Voltage Ipolar Transistors, pages 40-41.

しかしながら、埋込み層を巧みに取込んでノ(ンチスル
ー電圧を増加させ、−万かかる埋込み層を利用しない装
置の降伏電圧に近づく附随して高いドレイン対ソース降
伏電圧を与える如何なるLDM−O8装置、又はかかる
装置を作製する方法もこれまでに開示されていない。
However, any LDM-O8 device that incorporates a buried layer to increase the chip-through voltage and provide a concomitantly high drain-to-source breakdown voltage that approaches the breakdown voltage of a device that does not utilize such a buried layer, or A method for making such a device has also not been previously disclosed.

従って、本発明は改良されたLDMO3装置及び方法及
びそれによシ作られる集積回路を与えることを目的とす
る。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide improved LDMO3 devices and methods and integrated circuits made therefrom.

更に、本発明は改良されたLDMO8装置と方法、及び
現在のバイポーラ製造プロセスに亘ちに取シ込まれ得る
前記の方法によシ製造される集積回路を与えることを目
的とする。
Furthermore, it is an object of the present invention to provide an improved LDMO8 device and method, and an integrated circuit manufactured by the method described above, which can be integrated into current bipolar manufacturing processes.

本発明は更に、バンチスルー電圧を大きく増加させ、−
刃装置のドレイン対ソースの降伏電圧を認め得る程は低
減させない改良されたLDMO8装置と方法及びそれに
よシ作られる集積回路を与えることを目的とする。
The present invention further significantly increases the bunch-through voltage, -
It is an object of the present invention to provide an improved LDMO8 device and method, and an integrated circuit made thereby, that does not appreciably reduce the drain-to-source breakdown voltage of the blade device.

本発明はなお更に、かかる装置の高電圧分野への適用が
可能な改良されたLDMO8装置及び方法、並びにそれ
によシ作られる集積回路を与えることを目的とする。
It is still a further object of the present invention to provide an improved LDMO8 device and method, as well as integrated circuits made therefrom, which allow the application of such devices to the high voltage field.

発明の要約 上記の目的及び他の目的は本発明で達成され、該発明に
おいては、第1の種類の不純物からなシ主要表面を有す
る半導体基板からなるDMO8装置を含み、集積回路及
びその製造法並びにそれにょシ作られる集積回路が与え
られる。第1の種類の不純物と性質が反対の第2の種類
の不純物からなるオーバレイ層が前記基板の主要表面上
に形成される。第1の種類の不純物からなシ、DMC)
S装置に用いられるチャネルを形成する第1領域がオー
バレイ層内に配置される。第2の種類の不純物からなり
、その濃度が比較的高い第2及び第3の領域が形成され
、該第2領域は第1領域内に配置され、DMOS装置の
ソースを形成し、又、前記第3領域はオーバレイ層内に
配置され、第1領域から横方向に隔置され、且つ、DM
OS装置のドレインを形成する。第1領域の1部分及び
オーバレイ層の上、ソース及びドレインの間にゲート電
極が介在される。第2の種類の不純物からなシその濃度
が高い埋込み層が基板主要入面とオーバレイ層との間に
介在され、又一般に第1領域の下に配置され、該領域と
同じ空間に延在する。前記埋込み層は、その動作中は、
第1領域と基板との間のバンチスルー電圧を大きく増加
させ、−万、ドレインとソースとの間の降伏電圧を認め
得る程は減少させない。
SUMMARY OF THE INVENTION The foregoing and other objects are achieved in the present invention, which includes a DMO8 device comprising a semiconductor substrate having a major surface free of impurities of a first type, an integrated circuit and method for manufacturing the same. Also provided are integrated circuits made thereon. An overlay layer of a second type of impurity opposite in nature to the first type of impurity is formed on the major surface of the substrate. (from the first type of impurity, DMC)
A first region forming a channel for use in the S device is disposed within the overlay layer. second and third regions are formed having a relatively high concentration of a second type of impurity, the second region being disposed within the first region and forming the source of the DMOS device; a third region is disposed within the overlay layer, laterally spaced from the first region, and DM
Form the drain of the OS device. A gate electrode is interposed between the source and drain over a portion of the first region and the overlay layer. A buried layer having a high concentration of a second type of impurity is interposed between the main entrance surface of the substrate and the overlay layer, and is generally located below and coextensive with the first region. . During its operation, the buried layer:
The bunch-through voltage between the first region and the substrate is increased significantly, and the breakdown voltage between the drain and source is not appreciably reduced.

P型ウェルの下の埋込み層の位置を最適に選ぶことによ
)、■PTの大きい(150V程度) LDMO8装置
を作ることが可能となシ、一方ドレイン対ソースの降伏
電圧の、埋込み層を持たない装置に見出される劣化の(
300V程度)2%以下の劣化が惹起される。この予期
しない結果は、例えば、ドレインポテンシャルが200
vでソース及び基板が接地され、又ゲートが任意の電圧
の時の装置の構造に関係する2次元ディグレッション領
域を検討することによシ説明可能である。埋込み層はP
型ウェルを越えて広がることはないため、P型ウェルか
らのディプレッション領域及び基板は一緒になる。これ
は約V2VPTで発生する。これは次に、P型ウェルの
端の局部領域にディプレッションの広がシを゛ロック“
する。それは、この局部領域では、エビのN型領域内で
更に多くの如何なる電荷も除去され得ないためである。
By optimally selecting the position of the buried layer under the P-type well, it is possible to create an LDMO8 device with a large PT (about 150 V), while reducing the drain-to-source breakdown voltage of the buried layer. Deterioration found in equipment that does not have (
(approximately 300V) deterioration of 2% or less is induced. This unexpected result is due to the fact that, for example, when the drain potential is 200
This can be explained by considering the two-dimensional degradation region associated with the structure of the device when the source and substrate are grounded at v and the gate is at an arbitrary voltage. The embedded layer is P
There is no extension beyond the type well, so the depletion region from the P-type well and the substrate are together. This occurs at approximately V2VPT. This in turn “locks” the spread of depression in the local region at the edge of the P-well.
do. This is because in this local region, no more charge can be removed within the N-type region of the shrimp.

従ってディプレッションは更に横方向に広がらなければ
女らない。
Therefore, depression cannot become a woman unless it spreads further laterally.

電界の下で伺らかの電子fxfehで住成された電流は
このように形成された寄生JFETにより抑制され、結
果的にピンチオンされる。LDMO8トランジスタにお
ける正常電流はその表面に沿って流れるので、装、置が
オン状態にある時はこのピンチオフは伺等の結果も与え
ない。結局、VPTは太きく増強され(埋込み層がない
場合の約5UVから最適埋込み層がある場合の150v
への増加)、又、電子なだれ降伏特性は殆んど劣化され
ない。本発明に従って作られた装置は300v以上で降
伏するものであった。これまでは、基板に対するエビの
比が降伏電圧を制限する因子であった。更に、理想的な
平面状降伏の10%以内の降伏が本発明の装置と方法に
よシ達成されている。
The current generated in the free electron fxfeh under an electric field is suppressed by the parasitic JFET thus formed, resulting in pinch-on. Since the normal current in the LDMO8 transistor flows along its surface, this pinch-off has no effect when the device is in the on state. As a result, VPT is greatly enhanced (from about 5 UV without a buried layer to 150 V with an optimal buried layer).
), and the avalanche breakdown characteristics are hardly degraded. Devices made according to the invention broke down above 300 volts. Previously, the shrimp to substrate ratio was the limiting factor for breakdown voltage. Furthermore, yields within 10% of the ideal planar yield have been achieved with the apparatus and method of the present invention.

好ましい実施例の説明 第1図に、従来技術によるLDMO8IOが示される。Description of the preferred embodiment In FIG. 1, a prior art LDMO8IO is shown.

このLDMO8装置10は基板12上に形成され、該基
板は、図示実施例においては、従来のP型半導体材料か
らなる。その後エピタキシャル層14が基板12の上に
所定の厚さ、及び所定の濃度で成長される。図示のP型
基板12の場合、エピタキシャル層14はN型不純物及
び濃度で与えられるσその後、LDMO8装置16がエ
ピタキシャル層14内に形成され、集積回路の実施例に
おいては、分離領域18によシ共通基板12上の他の装
置から分離される。
The LDMO8 device 10 is formed on a substrate 12, which in the illustrated embodiment comprises a conventional P-type semiconductor material. Thereafter, an epitaxial layer 14 is grown on the substrate 12 to a predetermined thickness and concentration. For the illustrated P-type substrate 12, the epitaxial layer 14 is given an N-type impurity and concentration σ. Thereafter, an LDMO8 device 16 is formed within the epitaxial layer 14 and, in an integrated circuit embodiment, is It is separated from other devices on the common substrate 12.

図示実施例の場合、分離領域18はP十材料からなる。In the illustrated embodiment, the isolation region 18 consists of P+ material.

LDMO8装置16はソース電極20と、ドレイン電極
22、及びゲート電極24とを有する。LDMO8装置
16のチャネルはP型ウェル26によ多形成され、これ
は図示実施例においては硼素の植え込みによシ得られる
。P型ウェル26内には該ウェルに対してオーム接触を
形成するP+領域28が形成される。
LDMO8 device 16 has a source electrode 20, a drain electrode 22, and a gate electrode 24. The channel of the LDMO8 device 16 is formed in a P-type well 26, which in the illustrated embodiment is obtained by implanting boron. A P+ region 28 is formed within the P-type well 26 to form an ohmic contact to the well.

又、P型つェル内部にはソース30が形成され、これは
、図示実施例においては、N千生導体ドーピングとして
ひ累を注入することによシ得られる。P+領域28及び
ソース30は、電気的には共通なものとして図示された
が同じポテンシャルに保持される必要はない。
Also, a source 30 is formed within the P-type well, which in the illustrated embodiment is obtained by implanting the N-type conductor doping. Although P+ region 28 and source 30 are shown as being electrically common, they need not be held at the same potential.

ドレイン32はP型ウェル26から横方向に隔置され、
ソース30に対する上記の説明と同様に形成される。P
型ウェル26とドレイン32との間のエピタキシャル1
輻14のその部分はLDMO8装置16のドリフト領域
からなる。
A drain 32 is laterally spaced from the P-type well 26;
It is formed similarly to the above description for source 30. P
Epitaxial layer 1 between type well 26 and drain 32
That portion of the conduit 14 consists of the drift region of the LDMO8 device 16.

第1図の従来法によるLDMO80MO8装置10基板
12のバ・ンチスルー電圧(VPT)に対して比較的低
い、若干制御されないP型ウェル26を示す。得られる
パンチスルー電圧は、P型ウェルが、降伏電圧を増すと
共に寄生SCR作用の可能性全最小にす乙ために比較的
深くなければならず低いものである。P型つニ/I/2
6の基板12バンチスルー電圧に対する非制御性は、基
板12接合に対するエピタキシャル層14が因子約3ま
で変化し得る基板12のエピタキシャル層14に対する
ドーピングの比に依存するという事実に起因する。更に
、エピタキシャル層14の厚さは、該層14の厚さが増
すと分離領域18ヲ史に深くする必要があシ、これは次
によシ大きなダイが必要となるため、任意の大きさにし
てvPTを増そうとすることは出来ない。
The conventional LDMO80MO8 device 10 of FIG. 1 shows a somewhat uncontrolled P-type well 26 that is relatively low relative to the bunch-through voltage (VPT) of the substrate 12. The resulting punch-through voltage is low as the P-type well must be relatively deep to increase the breakdown voltage and minimize the potential for parasitic SCR effects. P type Tsuni/I/2
The non-controllability over the substrate 12 bunch-through voltage of 6 is due to the fact that the epitaxial layer 14 to substrate 12 junction depends on the doping ratio of the substrate 12 to epitaxial layer 14 which can vary by a factor of about 3. Furthermore, the thickness of the epitaxial layer 14 may be arbitrarily large because as the thickness of the epitaxial layer 14 increases, the isolation region 18 must be made deeper, which in turn requires a larger die. You cannot try to increase vPT by doing so.

第2図には他の先行技術によるLDMO8装置10が示
される。第2−4図においては、第1図に対して既に説
明したものと共通する構造には同じ番号が付され、又前
記の説明がそのまま用いられる。
Another prior art LDMO8 device 10 is shown in FIG. In Figures 2-4, structures that are common to those already described with respect to Figure 1 are numbered the same and the previous description remains unchanged.

従来のLDMO8装置40は、埋込み層がない場合は低
いLDMO3装置16のパンチスルー電圧を増加させる
ことを目的とした延在する埋込み層を有する。しかしな
がら、延在する埋込み層34を用いた場合、LDMO3
装置】6のソース3oに対するドレイン32の降伏電圧
がかなり減少する。この降伏電圧のかなりの減少はエピ
タキシャル層14がma内で制限されることによる。第
2図に示す荷造の、延在する埋込み層34を有する装置
は一般にaoo v程度の降伏電圧を示す第1図の装置
に比べてほぼ200Vの降伏電圧のほぼ1oo vのレ
ベルへの低減ヲ示す。従って、延在埋込み層34を用い
ることにょ9、パンチスルー電圧はがなり増加するが、
ドレイン32からソース3oへの破壊電圧の付随する劣
化は装置の構造を望ましくないものにする。
The conventional LDMO8 device 40 has an extended buried layer intended to increase the punch-through voltage of the LDMO3 device 16, which would otherwise be low. However, when using the extending buried layer 34, the LDMO3
The breakdown voltage of the drain 32 to the source 3o of the device 6 is significantly reduced. This significant reduction in breakdown voltage is due to the epitaxial layer 14 being limited within ma. The device with the extended buried layer 34 of the package shown in FIG. 2 typically exhibits a reduction in breakdown voltage of approximately 200 V to a level of approximately 1 OOV compared to the device of FIG. show. Therefore, by using the extended buried layer 34, the punch-through voltage increases significantly;
The concomitant degradation of the breakdown voltage from drain 32 to source 3o makes the structure of the device undesirable.

第3図には改良されたLDMO8装置加が示され、該装
置には最適化された埋込み層36が取込まれている。図
示のように、最適化された埋込み層36は下側に配置さ
れ、又一般にP型ウェル26と同一の空間に延在する。
FIG. 3 shows an improved LDMO8 device incorporating an optimized buried layer 36. As shown, an optimized buried layer 36 is located below and generally coextends with the P-well 26.

P型ウェル26に対して最適化された埋込み層36を相
対的に位置決めする場合、もし最適化埋込み層36の形
状がP形つェル26のそれよシはぼ5、μ小さくされた
場合、最適化埋込み層36の後続する外部拡散によシ2
つの構造が効果的に整合される。最適力状況は最適化さ
れた埋込み層36がP型ウェル26と同じ空間に正確に
延在する時に生ずるが、実際には最適化埋込み層36は
P型ウェルよシわずかに小さく、ドレイン32とソース
30間の降伏には認め得る程の影響は与えないが、なお
vPTを抑制するように機能する。
When positioning the optimized buried layer 36 relative to the P-type well 26, if the shape of the optimized buried layer 36 is made smaller than that of the P-type well 26 by approximately 5 μ. , by subsequent out-diffusion of the optimized buried layer 36.
two structures are effectively aligned. The optimal force situation occurs when the optimized buried layer 36 extends exactly in the same space as the P-well 26, but in reality the optimized buried layer 36 is slightly smaller than the P-well, Although it does not appreciably affect the breakdown between sources 30, it still functions to suppress vPT.

改良されたLDMO8装置50に見られるドレイン32
からソース30への降伏電圧の付随するわずかな劣化及
びvPTの増加は1次元分析からは明らかではないが、
これはP型ウェル26を囲む2次元ディプレッション領
域(点線で示すように)の存在のために生ずる。改良さ
れたLDMO8装置50の構造は、以前に記載された構
造とは、該構造がP型ウェル26の隅近傍に示されたよ
うにディプレッション領域のラッチングを許容すること
にょシ降伏電圧とパンチスルー電圧とを同時に最適化す
るという点で異なる。すなわち、JFET型のピンチオ
フが従来のLDMO3装置40のなだれ電圧以下の電圧
で見出されるが、これは埋込み層がない場合に見出され
る縦方向電圧よシ大きい。この2次元分析は、最適化埋
込み層36がエピタキシャル層↓4に傾剰する時に生ず
る傾斜ドーピングを考慮したものであp1従って又、端
部のディプレッションは直接最適化埋込み層にわたる場
合よシ2〜3ビット広くなる。JFETのピンチオフに
対するキーは第2図の縦方向装置の降伏以前にディプレ
ッション領域を併合させることである。改良されたLD
MO8装置印は約150vのパンチスルー電圧を示し、
又、なだれ降伏は約50Vのパンチスルー電圧を示す第
1図の従来のLDMO8装置1oの降伏電圧から大きく
は低減されない。これは約190 Vのなだれを示す第
2図の従来のLDMO8装置に匹敵するものである。
Drain 32 seen in improved LDMO8 device 50
Although a concomitant slight degradation in breakdown voltage from to source 30 and an increase in vPT is not evident from the one-dimensional analysis,
This occurs due to the presence of a two-dimensional depression region (as shown by the dotted line) surrounding the P-type well 26. The structure of the improved LDMO8 device 50 differs from previously described structures in that the structure allows for latching of the depletion region as shown near the corners of the P-well 26, resulting in lower breakdown voltage and punch-through. The difference is that the voltage and voltage are simultaneously optimized. That is, JFET-type pinch-off is found at voltages below the avalanche voltage of the conventional LDMO3 device 40, which is greater than the longitudinal voltage found in the absence of the buried layer. This two-dimensional analysis takes into account the gradient doping that occurs when the optimized buried layer 36 tilts toward the epitaxial layer ↓4. Wider by 3 bits. The key to JFET pinch-off is to merge the depletion region before breakdown of the vertical device of FIG. improved LD
The MO8 device mark indicates a punch-through voltage of approximately 150v;
Also, the avalanche breakdown is not significantly reduced from the breakdown voltage of the conventional LDMO8 device 1o of FIG. 1, which exhibits a punch-through voltage of about 50V. This is comparable to the conventional LDMO8 device of FIG. 2, which exhibits an avalanche of approximately 190V.

ここで第4図全参照すると、任意の埋込み層38と共に
最適化した埋込み層36を利用した他の実施例、すなわ
ち改良されたLDMO8装置ωが示される。任意の埋込
み層38は下に配置され、一般にドレイン32と同一空
間に延在する。任意埋込み層38は最適化埋込み層36
と同様に形成される。改良されたLDMO8装置(イ)
は最適化埋込み層36と任意埋込み層間との間のギャッ
プを利用してvPT及びなだれ降伏の両者を制御する。
4, another embodiment is shown utilizing an optimized buried layer 36 with an optional buried layer 38, an improved LDMO8 device ω. An optional buried layer 38 is disposed below and generally coextends with the drain 32 . Optional buried layer 38 is optimized buried layer 36
is formed similarly. Improved LDMO8 device (a)
utilizes the gap between the optimized buried layer 36 and the optional buried layer to control both vPT and avalanche breakdown.

改良されたLDMO3装置50及び60に対して最適化
埋込み層36を用いる利点は最大電界で降伏電圧を、従
って又、表面下のなだれを制御することにある。これは
ホットエレクトロンの酸化物への注入を最小にし、又、
LDMO8装置が長時間にわたって降伏状態にノ(イア
スされる時にそう遇する潜在的な信頼性の問題を低減す
る。第3図及び第4図の改良されたLDMO8装置50
及び60は従来のりニヤバイポーラシーケンスを利用し
て都合よく作られる。
The advantage of using an optimized buried layer 36 for the improved LDMO3 devices 50 and 60 is to control the breakdown voltage at maximum electric field and thus also the subsurface avalanche. This minimizes the injection of hot electrons into the oxide and also
The improved LDMO8 device 50 of FIGS. 3 and 4 reduces potential reliability problems encountered when the LDMO8 device is put into breakdown for extended periods of time.
and 60 are conveniently made using conventional linear bipolar sequences.

以上の記載により、改良されたLDMO8i置と方法及
びそれによシ作られる集積回路が与えられ、これらはバ
イポーラ製造工程に直ちに組込まれ得るものである。更
に、本発明の原理はパンチスルー電圧を太幅に増加させ
、一方装置のソースに対するドレインの降伏電1圧の認
め得る如何なる減少ももたらさガい。更に、改良された
LDMO8装置と方法及びそれによシ作られる集積回路
はかかる装置の高電圧分野への適用を直ちに可能にする
ものである。
The foregoing description provides an improved LDMO8i arrangement and method, and integrated circuits made thereby, which can be readily incorporated into bipolar manufacturing processes. Furthermore, the principles of the present invention significantly increase the punch-through voltage while not producing any appreciable reduction in the breakdown voltage of the drain to source voltage of the device. Furthermore, the improved LDMO8 device and method, and the integrated circuits produced thereby, readily enable the application of such devices to high voltage applications.

本発明の原理が特定の構造と共に上記に記載されたが、
この記載は例示の方法のみによって与えられたものであ
り、本発明の目的を制限するものではないことは明らか
に理解されるべきである。
While the principles of the invention have been described above with specific structure,
It is to be clearly understood that this description is given by way of example only and is not intended to limit the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、P型ウェルと基板との間のパンチスルーが高
電圧への応用の制限因子である従来技術によるLDMO
8装置の概略断面図であり、第2図は、P型ウェルと基
板との間のバンチスルーが埋込み層によシ抑制されてい
るが、ソースに対するドレインの降伏電圧が大きく劣化
した従末技術によるLDMO3装置の概略断面図を示し
、エルと同一空間に延在する埋込み層を用いることによ
シ大幅に増加され、−万ソースに対するドレインの降伏
電圧が第1図の従来の装置から認め得る程は劣化・され
ない本発明によるLDMO8装置を示し、又、 第4図は、使用される最適化埋込み層がL DMO8装
置のドレイン領域の下に配置された1部分を含み、且つ
一般に前記ドレイン領域と同一空間に延在する第3図の
LDMO8装置の他の構成を示したものである。 10 、16・・・LDMO8装置、12・・・基板、
14・・・エピタキシャル層、18・・・分離領域、2
0・・・ソース電極、22・・・ドレイン電極、24・
・・ゲート電極、28・・・P十領域、30・・・ソー
ス、32・・・ドレイン、34・・・埋込み層、40・
・・従来のLDMO8装置、36・・・最適埋込み層、
関・・・任意の埋込み層、50 、60・・・改良形L
DMO3装置。 /′−16 −16 F’IC,2
Figure 1 shows a prior art LDMO in which punch-through between the P-well and the substrate is a limiting factor for high voltage applications.
8 is a schematic cross-sectional view of the device, and FIG. 2 shows a conventional technology in which bunch-through between the P-type well and the substrate is suppressed by a buried layer, but the breakdown voltage of the drain to the source is significantly deteriorated. Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of an LDMO3 device according to Figure 1, in which the breakdown voltage of the drain to source is significantly increased by using a buried layer extending co-extensive with the EL, as can be seen from the conventional device of Figure 1. FIG. 4 shows an LDMO8 device according to the invention that is not degraded as much as possible, and FIG. 3 shows another configuration of the LDMO8 device of FIG. 3 extending in the same space as the LDMO8 device shown in FIG. 10, 16... LDMO8 device, 12... substrate,
14...Epitaxial layer, 18...Isolation region, 2
0... Source electrode, 22... Drain electrode, 24...
...Gate electrode, 28...P region, 30... Source, 32... Drain, 34... Buried layer, 40...
・・Conventional LDMO8 device, 36 ・・Optimum buried layer,
Seki... Any embedded layer, 50, 60... Improved type L
DMO3 device. /'-16 -16 F'IC,2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)主人面を有する第1不純物型の半導体基板、前記
基板主表面内に形成され、第2不純物型のオーバレイを
層と、 該オーバレイ層内に配置され、前記第1不純物型からな
シ、前記DMOS装置用のチャネルを形成する第1領域
と、 前記第2不純物型からなシ、前記第1領域内に配置され
、且つ前記DMOS装置用のソースを形成する第2領域
と、前記オーバレイ層内に配置され、前記第1領域から
横方向に配置され、且つ前記0MO8装置用のドレイン
を形成する第3の領域と、前記ソースとドレインとの間
に介在し、前記第1領域の1部分及び前記オーバレイ層
の上に配置されたゲート電極と、 前記基板主表面内前記オーバレイ層との間に介在し、前
記第2不純物型からなシ、且つ前記第1領域の下に配置
され、該領域と一般に同一空間に延在する埋込み層と、
金具え、 これにより、前記埋込み層は前記第1領域と前記基板と
の間のバンチスルー電圧を大きく増加させ一一万前記ド
レインと前記ソースとの間の降伏電圧のかなシの減少を
引起さないことを特徴とするDMOS装置を具備する集
積回路。
(1) a semiconductor substrate of a first impurity type having a main surface, an overlay layer formed within the main surface of the substrate and an overlay of a second impurity type; and a semiconductor substrate of the first impurity type disposed within the overlay layer; , a first region forming a channel for the DMOS device; a second region of the second impurity type disposed within the first region and forming a source for the DMOS device; and a second region forming a source for the DMOS device; a third region disposed within the layer and laterally disposed from the first region and forming a drain for the OMO8 device; a gate electrode disposed on the overlay layer and the overlay layer in the main surface of the substrate, the gate electrode is not of the second impurity type, and is disposed below the first region; a buried layer extending generally co-spaced with the region;
metal fitting, whereby the buried layer greatly increases the bunch-through voltage between the first region and the substrate and causes a decrease in the breakdown voltage between the drain and the source. An integrated circuit comprising a DMOS device.
(2)  DMOS装置を構成し、且つ、第1不純物型
からなシ、主表面を示す半導体基板を与えるステップと
、 第2不純物型からなシ、前記基板主光面の所定の領域を
占有する埋込み層を前記基板主表面内に形成するステッ
プと、 前記埋込み層を包含する前記基板主表面内に前記第2不
純物型のオーバーレイ層を被覆するステップと、 前記第1不純物型からなシ、前記埋込み層を被覆し、且
つ一般に該埋込み層と同一の空間に延在する第1領域を
前記オーバレイ層内に配置するステップと、 第2の領域が前記0MO8装置のだめのソースを形成し
、第3の領域が前記0MO8装置のだめのドレインを形
成し、前記第1の領域から横方向に変位される前記第2
不純物型からなる前記第2及び第3の領域を前記第1の
領域及び前記オーバレイ層内にそれぞれ更に配置するス
テップと、前記ソー・スとドレインとの間にゲート電極
を介在させ、且つ前記第1領域の1部分を前記オーバレ
イ層で被覆するステップとからなシ、これによシ、前記
埋込み層は前記第1領域と前記基板との間のバンチスル
ー電圧を大きく増加させ、一方、前記ドレインと前記ソ
ースとの間の降伏電圧の如何なる明らかな減少ももたら
さないことを特徴とするDMO3装置の構成方法。
(2) configuring a DMOS device and providing a semiconductor substrate showing a main surface of a first impurity type; forming a buried layer in the main surface of the substrate; coating the main surface of the substrate including the buried layer with the overlay layer of the second impurity type; disposing in the overlay layer a first region overlying and generally coextensive with the buried layer; a second region forming a secondary source of the OMO8 device; forming the drain of the reservoir of the 0MO8 device, and the second region being laterally displaced from the first region.
further arranging the second and third regions of an impurity type in the first region and the overlay layer, respectively; interposing a gate electrode between the source and the drain; covering a portion of a first region with the overlay layer, whereby the buried layer significantly increases the bunch-through voltage between the first region and the substrate; A method of constructing a DMO3 device, characterized in that it does not result in any appreciable reduction in the breakdown voltage between the source and the source.
(3)  0MO8装置を包含し、 第1不純物型からなシ、主表面を与える半導体基板を設
けるステップと、 第2不純物型からなシ、前記基板の主赤面の所定の領域
を占有する埋込み層を前記基板上り衣面内に形成するス
テップと、 前記埋込み層を包含する前記基板主表面の上に前記第2
の種類の不純物を被覆するステップと、第1の領域が前
記埋込み層を被覆し、且つ一般に該埋込み層と同じ空間
に延在する前記第1不純物型の第1領域を前記オーバレ
イ層内に配置するステップと、 第2領域が前記DMOS装置のだめのソースを形成し、
第3領域が前記DMO3装置のだめのドレインを形成し
、前記第1領域から横方向に変位される前記第2不純物
型からなる前記第2及び第3の領域とをそれぞれ前記第
1領域と前記オーバレイ層内に更に配置するステップと
、 前記ソースと前記ドレインとの間にゲート電極を介在さ
せ、且つ前記第1領域の1部分及び前記オーバレイ層を
被覆するステップとからなシ、これにより、前記埋込み
層は前記第1領域と前記基板との間のバンチスルー電圧
を大きく増加させ、一方前記ドレインと前記ソースとの
間の降伏電圧の如何なる明らかな減少ももたらさないプ
ロセスによ9作られるDMOS装置を具える集積回路。
(3) providing a semiconductor substrate comprising a 0MO8 device and providing a major surface of a first impurity type; and a buried layer of a second impurity type occupying a predetermined region of the major surface of the substrate; forming the second layer on the main surface of the substrate including the buried layer;
disposing in the overlay layer a first region of the first impurity type, the first region covering the buried layer and extending generally in the same space as the buried layer; a second region forming a dead source of the DMOS device;
A third region forms the drain of the DMO3 device and connects the second and third regions of the second impurity type, which are laterally displaced from the first region, to the first region and the overlay, respectively. interposing a gate electrode between the source and the drain and covering a portion of the first region and the overlay layer; The DMOS device is made by a process that significantly increases the bunch-through voltage between the first region and the substrate, while not resulting in any obvious reduction in the breakdown voltage between the drain and the source. integrated circuit.
JP59037188A 1983-02-28 1984-02-28 LDMOS device and method Pending JPS59168676A (en)

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JP2001298184A (en) * 2000-04-13 2001-10-26 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
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