专利名称：具有优化的边缘结构的dmos晶体管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种横向DMOS晶体管，具有一个第一导电类型的第一区域，该第一区域被一个第二导电类型的第二区域在侧面围绕，其中在两个区域之间的一个边界线具有彼此相对的直的区段以及将这些直的区段相连接的、至少部分弯曲的区段，该DMOS晶体管还具有一个用作场区的第一介电结构，该第一介电结构被嵌入该第一区域中并且围绕该第一区域的一个部分区域。
背景技术：
DMOS晶体管被理解为具有源区、沟道区和漏区的场效应晶体管，其中漏区通过漂移区与沟道区分离。沟道区的导电能力通过栅极电压来控制，借助该电压控制了栅极下方的正或负的载流子的浓度的反转(Inversion)的出现和强度，而在漂移区中的载流子浓度基本上恒定，这样在那里近似得到电阻性的导电能力。在晶体管工作中在漂移区上出现的电压降降低了漏一源电压的在该沟道上出现的部分，这导致了晶体管的升高的击穿电压。
在横向DMOS晶体管中，电流和沟道区基本上与晶片的表面平行，而在垂直的DMOS晶体管中其基本上在晶片表面的法线的方向上。因此，横向DMOS晶体管可以从一侧来接触，而垂直DMOS晶体管必须从晶片的两侧来连接。
DMOS晶体管通常特别是在汽车领域中被作为用于控制电感性的负载的驱动晶体管而使用，并且在最小的面积需求同时应该具有尽可能高的击穿电压。为了避免棱和角，在这些棱和角上由于电尖端效应可能局部地出现不希望的高场强，本身已公开的是，制造具有上面说明的特征并且由此具有一种体育场结构(Stadionstruktur)的DMOS晶体管。在传统的体育场结构中，在通常被称为场区(Feldgebiet)的第一介电结构与沿着直的区段的边界线之间的距离恰好与沿着弯曲的区段一样大。虽然借助体育场结构已经可以实现在小的结构尺寸时的高击穿电压，仍然始终存在进一步优化击穿电压和结构尺寸的关系的要求，以便进一步减小DMOS晶体管的面积并且降低制造成本。
在一种替代的方式中，在被弯曲的边缘区域中使用漂移区的光刻技术的结构化，目的是减少那里的掺杂。然而在元器件仿真和电测量中表明，漂移区的击穿电压在一个确定的掺杂情况下是最优的，并且不但对于更高的掺杂而且对于更低的掺杂都降低。其原因在于所谓的RESURF(Reduced Surface Field)效应，该效应显著地有助于元器件的高击穿电压。不但对于漂移区的太低的掺杂而且对于其太高的掺杂该效应都不能被最优地利用。
发明内容
在这样的背景下，本发明的任务在于说明一种DMOS晶体管结构，其具有击穿电压和结构尺寸之间的改善的关系。
该任务在开始所提及类型的DMOS晶体管中通过这种方式来解决，即在第一介电结构、即场区与边界线之间的距离沿着直的区段的大于沿着弯曲的区段。
已经证明，与已知的体育场结构相比，在可比的条件下在新的结构中出现较小的场强。因为在已知的体育场结构中，在那里较高的场强更强烈地限制了击穿电压，所以在相同的结构尺寸情况下新的结构具有较高的击穿电压，或者在相同的击穿电压情况下具有较小的结构尺寸。这样例如在将该距离从起始值从0.9μm减小到0.6μm时，得到了击穿电压从大约65V升高到大约83V，并且在该距离进一步降低到0.3μm时升高到大约88V。
在此优选的是，该距离连续地变化。通过该特征避免了不利的、其上出现已知的过高的场强(尖端效应)的角或棱。
有利的是，该第一介电结构的沿着直的区段的宽度小于或等于其沿着这些弯曲的区段的宽度，及一个在该边界线和该第一介电结构的一个内部的边之间的第三距离沿着这些弯曲的区段比沿着这些直的区段小。
有利的是该第一导电类型的带状的区域，这些带状的区域沿着这些直的区段以一个距该边界线的第二距离延伸并且形成一个沟道区的边界。
有利的是，这些带状的区域比该第一区域和该第二区域更强地被掺杂。
有利的是，该沟道区通过一个用作栅极电介质的第二介电结构覆盖，该第二介电结构比用作场区的该第一介电结构薄并且该第二介电结构过渡到该第一介电结构中。
有利的是，该第二介电结构完全地围绕该第一介电结构并且处处超过该边界线伸出。
有利的是，该第一区域的一个被该第一介电结构围绕的部分区域比其余的第一区域更强地被掺杂。
有利的是，该第一导电类型相应于p型导电性并且该第二导电类型相应于n型导电性。
有利的是，该第一导电类型相应于n型导电性并且该第二导电类型相应于p型导电性。
另外的优点从说明书和附图中得出。
自然的是，上述的以及随后还要阐述的特征不仅可以以各个被说明的组合来应用，而且也可以以其它的组合或单独地应用，而不离开本发明的范围。
本发明的实施例在附图中被示出并且在随后的描述中被进一步阐述。其中分别以示意性的形式示出了图1横向DMOS晶体管的一个部分的俯视图；图2穿过图1中的DMOS晶体管的一个第一剖面；以及图3穿过图1中的DMOS晶体管的一个第二剖面。
具体实施例方式
图1详细示出了横向DMOS晶体管10的左半边，其具有直的和弯曲的区域，它们一同给出了一个的形状，该形状让人想起体育场或体育场的跑道的形状。由第一导电类型的半导体材料构成的第一区域12形成一个内部区域，该内部区域由外部的、由第二导电类型的半导体材料构成的第二区域14在侧面围绕。这也通过图2和3来表明。在图1至3的示意图中，第一导电类型的半导体材料具有p型导电性，并且第二导电类型的半导体材料具有n型导电性。在图1中虚线表示的边界线16标出第一区域12和第二区域14之间的边界。在此，边界线16具有直的区段16.1和弯曲的区段16.2。
另一虚线标出第一介电结构20的外部边界18，该第一介电结构嵌入到内部的第一区域12中。也被称为场区或者隔离区域的第一介电结构20例如可以被实现为浅槽隔离(STI)。在介电结构20和边界线16之间的第一距离d1沿着直的区段16.1比沿着弯曲的区段16.2要大。第一介电结构围绕着第一区域12的一个部分区域22，该部分区域22比其余的第一区域12更强地掺杂。在晶体管10的工作中，该部分区域22用作漏区，并且具有高导电能力的端子接触部24、26，这些端子接触部例如可以由金属或多晶硅构成。
第一导电类型的带状区域28、30以一个至边界线16的第二距离d2沿着直的区段16.1延伸。带状区域28、30优选比第一区域和第二区域更强地掺杂，并且在晶体管10的工作中用作源区。因此它们同样具有高导电能力的端子接触部29.1、29.2、29.3、29.4。
由高导电能力的材料构成的层32位于第一介电结构上，该层一直延伸到带状的源区28、30。由此，该层也覆盖了一个位于第一介电结构20和带状区域28、30之间的薄的第二介电层状结构，该结构用作栅极电介质。
用作栅极层、栅极氧化物或栅极电介体的第二介电结构在图2和3的横截面图中用数字34来标记。此外，在附图1至3中，相同的数字标记各个相同的元件。
一个沟道区36在这些带状区域28、30和该边界线16之间延伸，该沟道区被该第二介电结构34覆盖。用作栅极氧化物的第二介电结构34比形成场区的第一介电结构20薄，并且过渡到第一介电结构20中。在此，第二介电结构34完全围绕第一介电结构20，并且处处都超过边界线16伸出。在位于用作栅极氧化物的第二介电层34上的栅电极32的相应的电位的情况下，导致在沟道区中的载流子浓度的反转，通过这种方式形成了在源区28和漏区22之间的第一导电类型的连续(durchgaengiger)路径。第一区域12的位于漏区22和沟道区之间的路径中的部分形成漂移区。
如从图1、2和3中整体地得知的那样，在第一介电结构20和边界线16之间的第一距离d1沿着直的区段16.1比沿着弯曲区段16.2要大。这些关系例如可以通过这种方式来产生，即第一介电结构20沿着直的区段16.1的宽度比其沿着弯曲部区段16.2的宽度小或者相等，并且在边界线16和第一介电结构20的一个内部的边36之间的一个第三距离d3沿着弯曲的区段16.2比沿着直的区段16.1要小。因此，在相同宽度的情况下，边界线在弯曲的区域中比沿着直的区段16.1更移近所述内部的边36。然而替代地，当第一介电结构20在弯曲的区域中被加宽时，在内部的边36和边界线16之间的第三距离d3也可以是恒定的。
根据图1至3，本发明借助p沟道DMOS晶体管的例子被阐述了。然而可以理解的是，本发明也可以以n沟道DMOS来实现。在这种情况中，n沟道DMOS的实现可以使用n型导电的半导体材料作为第一导电类型的半导体材料，并且使用p型导电的半导体材料作为第二导电类型的半导体材料。在n沟道DMOS的工作中，将正电位施加到栅极电极上，以便在漏极电极和源极电极之间在形成反转层(Inversionsschichtbildung)的过程中形成一个在栅极氧化物下方的n沟道区。
权利要求
1.横向DMOS晶体管(10)，具有一个第一导电类型的第一区域(12)，该第一区域被一个第二导电类型的第二区域(14)在侧面围绕，其中在两个区域(12，14)之间的一个边界线(16)具有彼此相对的直的区段(16.1)以及将这些直的区段(16.1)相连接的、至少部分弯曲的区段(16.2)，该DMOS晶体管(10)还具有一个用作场区的第一介电结构(20)，该第一介电结构被嵌入该第一区域(12)中并且围绕该第一区域的一个部分区域(22)，其特征在于，该第一介电结构(20)和该边界线(16)之间的一个第一距离(d1)沿着这些直的区段(16.1)比沿着这些弯曲的区段(16.2)大。
2.根据权利要求1的DMOS晶体管(10)，其特征在于，该第一距离(d1)的变化连续地进行。
3.根据权利要求1或2的DMOS晶体管(10)，其特征在于，该第一介电结构(20)的沿着直的区段(16.1)的宽度小于或等于其沿着这些弯曲的区段(16.2)的宽度，及一个在该边界线(16)和该第一介电结构(20)的一个内部的边(36)之间的第三距离(d3)沿着这些弯曲的区段(16.2)比沿着这些直的区段(16.1)小。
4.根据权利要求1至3之一的DMOS晶体管(10)，其特征在于该第一导电类型的带状的区域(28，30)，这些带状的区域沿着这些直的区段(16.1)以一个距该边界线的第二距离(d2)延伸并且形成一个沟道区的边界。
5.根据权利要求4的DMOS晶体管(10)，其特征在于，这些带状的区域(28，30)比该第一区域(12)和该第二区域(14)更强地被掺杂。
6.根据权利要求4的DMOS晶体管(10)，其特征在于，该沟道区通过一个用作栅极电介质的第二介电结构(34)覆盖，该第二介电结构比用作场区的该第一介电结构(20)薄并且该第二介电结构过渡到该第一介电结构(20)中。
7.根据权利要求4的DMOS晶体管(10)，其特征在于，该第二介电结构(34)完全地围绕该第一介电结构(20)并且处处超过该边界线(16)伸出。
8.根据前述权利要求至少之一的DMOS晶体管(10)，其特征在于，该第一区域(12)的一个被该第一介电结构(20)围绕的部分区域(22)比其余的第一区域(12)更强地被掺杂。
9.根据前述权利要求至少之一的DMOS晶体管(10)，其特征在于，该第一导电类型相应于p型导电性并且该第二导电类型相应于n型导电性。
10.根据前述权利要求之一的DMOS晶体管(10)，其特征在于，该第一导电类型相应于n型导电性并且该第二导电类型相应于p型导电性。
全文摘要
本发明说明了一种横向DMOS晶体管(10)，具有一个第一导电类型的第一区域(12)，该第一区域被一个第二导电类型的第二区域(14)在侧面围绕，其中在两个区域(12，14)之间的一个边界线(16)具有彼此相对的直的区段(16.1)以及将这些直的区段(16.1)相连接的、至少部分弯曲的区段(16.2)，该DMOS晶体管(10)还具有一个用作场区的第一介电结构(20)，该第一介电结构被嵌入该第一区域(12)中并且围绕该第一区域的一个部分区域(22)。该晶体管(10)的特征在于，该第一介电结构和该边界线之间的一个第一距离(d1)沿着这些直的区段(16.1)比沿着这些弯曲的区段(16.2)大。
文档编号H01L29/66GK1979897SQ20061015312
公开日2007年6月13日 申请日期2006年12月7日 优先权日2005年12月9日
发明者弗朗茨·迪茨, 米夏埃多·格拉夫, 斯特凡·施万特斯 申请人:Atmel德国有限公司