ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР
SEMICONDUCTOR INSTRUMENT

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к области силовых полупроводниковых приборов, в частности к силовым ДМОП-транзиторам.
Известно множество конструкций мощных силовых ДМОП-транзисторов, которые отличаются от биполярных транзисторов повышенной скоростью переключения, высокими рабочими напряжениями и токами, линейными характеристиками и высокими рабочими температурами (Журнал «Компоненты и технология», №4, 2007 год, с.100-104).
си
Одной из основных задач, решаемых при конструировании конкурентоспособных силовых ДМОП-транзисторов является задача снижения сопротивления в открытом его состоянии - R без увеличения размеров кристалла и ухудшения других параметров.
и
Основная конструкция, широко применяемая до изобретения, изображена на фиг.1 - конструкция силового Р (или N) канального ДМОП-транзистора, содержащая локальный окисел 1, подзатворный диэлектрик 2, поликремниевый электрод-затвор 3, межслойный диэлектрик 4, истоковый металлический электрод 5, Р+ (N+) область истока 6, N+/N- (или Р+/Р-) области истока/канала 7/8, Р- (N-) область стока 9, Р+ (N+) область стока 10, область металлизации стока 11, L - длину истоковой области от металлизации истока до канала.
си
и
Так как R прямо пропорционально длине истоковой области-Lи, то для уменьшения последней был выбран технологический процесс с боковой изоляцией затворов - фиг.2, на которой изображена конструкция силового ДМОП-транзистора с боковой изоляцией затворов, содержащая локальный окисел 1, подзатворный диэлектрик 2, поликремниевый электрод-затвор 3, истоковый металлический электрод 5, Р+ (N+) область истока 6, N+/N- (или Р+/Р-) области истока/канала 7/8, Р- (N-) область стока 9, Р+ (N+) область стока 10, область металлизации стока 11, L - длину истоковой области от металлизации истока до канала, межслойную изоляцию 12 затвора, боковую изоляцию 13 поликремневого электрода-затвора 3, область 14 подтравливания межслойного диэлектрика на краях периферийного поликремния, включая крайнюю ячейку, причины которого объяснены далее.
2
2
Для осуществления технологического процесса, после подзатворного окисления, нанесения, поликремния, легирования поликремния, нанесения межслойного диэлектрика - СТ- SiO делалась фотогравировка «Затворы» с плазмохимическим неярковыраженным анизотропным травлением CT-SiO и поликремния (с отношением скоростей вертикальной и горизонтальной составляющих как ~4/1) до подзатворного диэлектрика, в результате чего создавался затворный электрод с верхней межслойной изоляцией, но боковые поверхности поликремневых затворов оставались неизолированными.
На следующем этапе происходило создание боковой изоляции, для чего после легирования соответствующими примесями монокремниевых областей ячеек, образованных отверстиями в поликремневом затворе, на всю поверхность пластин наносился СТ-ФСС, и сразу же стравливался плазмохимическим неярко выраженным анизотропным способом (с отношением скоростей вертикальной и горизонтальной составляющих как ~4/1) до подзатворного диэлектрика в ячейках. При этом СТ-ФСС на боковых стенках поликремния оставался не стравленным, образуя боковую изоляцию 13, затворов. Но результаты подобного способа создания боковой изоляции 13 затворов оказались невоспроизводимыми от партии к партии. При анализе брака было установлено, что причиной брака является вскрытие межслойного диэлектрика на боковой, ближайшей к периферии, грани крайних ячеек (фиг.2), что привело к короткому замыканию истокового электрода 5 (Al-истока) с затворным поликремнием.
2
Было также обнаружено, что если затворный поликремний одновременно является и электродом перекрытия периферийного истокового P/N перехода, имеющего ширину поликремния, более чем в два раза превышающую расстояние по поликремнию между ячейками, то при плазмохимическом неярко выраженном анизотропном травлении SiO (при соотношении скоростей бокового подтравливания относительно вертикальной скорости травления ~1/4). при создании боковой изоляции затворного поликремния, на поликремнии перекрытия боковая изоляция подтравливается до вскрытия изолируемого поликремния на краях расширенной области перекрытия (фиг.2). При этом крайняя грань затвора в крайней ячейке замыкалась на истоковую металлизацию, что приводило к браку.
Было сделано предположение, что такая особенность краевого поликремния связана с особенностью потока ионов при плазмохимическом травлении (ПХТ) межслойного диэлектрика. Дело в том, что топологически-краевой поликремний, образующий перекрытие периферийного P/N перехода и крайнюю часть крайней ячейки, имеет гораздо бóльшую ширину периферийного поликремния, чем поликремний между ячейками внутри матрицы и эта краевая большая поверхность поликремния, заряжаясь плазмой одноименным зарядом, отталкивает плазму к краям под бóльшим углом к вертикали, чем между ячейками, что и приводит к боковому подтравливанию межслойного бокового диэлектрика - фосфоросиликатного стекла (СТ-ФСС) только на краевом широком поликремнии и замыканию затворного краевого поликремния с истоковой металлизацией в крайней ячейке матрицы.
В связи с высоким процентом брака по вышеуказанной технологии изготовления ДМОП-транзисторов в заявленном изобретении была поставлена задача на повышение выхода годной готовой продукции - ДМОП-транзисторов при уменьшенном сопротивлении ДМОП-транзисторов в открытом состоянии при минимизации емкостей и без ухудшения других параметров.
и
Технический результат достигается тем, что полупроводниковый прибор, содержащий сток, исток, состоящий из транзисторных.ячеек и периферийного р-n перехода, расположенных под электродом-затвором, а также из металлического электрода истока, расположенного над электродом-затвором, поликремневый электрод-затвор, изолированный от истоковых областей диэлектриком, содержащий в средней части матрицу транзисторных ячеек и периферийную краевую часть, перекрывающую над диэлектриком истоковый периферийный р-n переход, отличается тем, что краевая часть поликремневого электрода-затвора, перекрывающая над диэлектриком истоковый периферийный р-n переход, топологически отделена от крайней ячейки матрицы транзисторных ячеек и не перекрывается истоковой металлизацией, причем краевая часть поликремневого электрода-затвора, перекрывающая над диэлектриком истоковый периферийный р-n переход, топологически отделена от крайней ячейки матрицы транзисторных ячеек на расстоянии, равном 0,6-1,4 расстояния по поликремнию между транзисторными ячейками. При этом краевой эффект подтравливания боковой изоляции, который имеет место на отделенной периферийной части, становится безопасным, так как над ним нет истокового электрода - фиг.3, на которой изображена конструкция силового ДМОП-транзистора с боковой изоляцией затворов, с разрывом периферийного поликремния и безопасным подтравом межслойного диэлектрика, содержащая локальный окисел 1, подзатворный диэлектрик 2, поликремниевый электрод-затвор 3, истоковый металлический электрод 5, Р+ (N+) область истока 6, N+/N-(или Р+/Р-) области истока/канала 7/8, Р- (N-) область стока 9, Р+ (N+) область стока 10, область металлизации стока 11, L - длину истоковой области от металлизации истока до канала, межслойную изоляцию 12 затвора, боковую изоляцию 13 поликремневого электрода-затвора 3, область 14 подтравливания межслойного диэлектрика на краях периферийного поликремния, область 15 разрыва периферийного поликремния.
На фиг.3 показан область 15 разрыва периферийного поликремния, в результате чего область 14 подтравливания межслойного диэлектрика на краях периферийного поликремния становится безопасной и не влияет на повторяемость изготовления ДМОП-транзисторов от партии к партии.
В соответствии с заявленным изобретением были разработаны 4 типа р-канальных транзисторов в бескорпусном исполнении:
- КП7229А-5 с Uси=-100 B, Rси отк=0,055 Oм;
- КП7229Б-5 с Uси=-100 B, Rси отк=0,060 Oм;
- КП7229В-5 с Uси=-80 B, Rси отк=0,050 Oм;
- КП7229Г-5 с Uси=-80 B, Rси отк=0,055 Oм
и 4 типа р-канальных транзисторов, конструктивно выполненных в металлопластмассовых корпусах КТ-28-2 (ТО-220):
- КП7229А с Uси=-100 B, Rси отк=0,0550 м, Ic=-40 А;
- КП7229Б с Uси=-100 B, Rси отк=0,0600 м, Ic=-40 А;
- КП7229В с Uси=-80 B, Rси отк=0,0500 м, Ic=-40 А;
- КП7229Г с Uси=-80 B, Rси отк=0,0550 м, Ic=-40 А.
По своим параметрам разработанные р-канальные силовые ДМОП-транзисторы находятся на уровне лучших зарубежных аналогов и превосходят все отечественные.
Были изготовлены три опытные партии ДМОП-транзисторов, в которых брак, вызванный замыканием истоков с периферией затворов, отсутствовал. Таким образом, поставленная задача изобретения была достигнута.