Высоковольтный МОП транзистор с изолированным истоком

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ МОП ТРАНЗИСТОР С ИЗОЛИРОВАННЫМ ИСТОКОМ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Интеграл(72) Авторы Леонов Николай Иванович Гетьман Сергей Николаевич Дудар Наталия Леонидовна Лемешевская Алла Михайловна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Интеграл(57) Высоковольтный МОП транзистор, содержащий дрейфовую область, расположенную в полупроводниковой подложке противоположного типа проводимости, область затвора,области стока и истока, расположенные в базе высоковольтного МОП транзистора того же типа проводимости, что и подложка, отличающийся тем, что дрейфовая область перекрывает область базы, а поликремниевая шина электрически соединена с областью базы и накрывает дрейфовую область в месте перекрытия ею области базы. Полезная модель относится к области микроэлектроники, в частности к конструкции высоковольтного МОП транзистора, и может быть использована как в качестве дискретного прибора, так и в качестве элемента при создании больших и сверхбольших интегральных схем различного назначения. Известна конструкция высоковольтного МОП транзистора 1, имеющая дрейфовую область, расположенную в эпитаксиальной пленке противоположного типа проводимости на полупроводниковой подложке того же типа проводимости, области затвора, истока и 82472012.06.30 стока. Область истока расположена в базе высоковольтного МОП транзистора того же типа проводимости, что и эпитаксиальная пленка. Под областью базы расположен скрытый слой того же типа проводимости, что и область базы. Данная конструкция высоковольтного МОП транзистора обладает следующими недостатками 1) наличие скрытого слоя и эпитаксиальной пленки усложняет технологический процесс создания высоковольтных транзисторов 2) низкое пробивное напряжение сток-исток транзистора из-за высокой напряженности электрического поля вблизи сильнолегированного скрытого слоя. Наиболее близкой по технической сущности к заявленному решению является конструкция высоковольтного МОП транзистора 2, имеющая дрейфовую область, расположенную в полупроводниковой подложке противоположного типа проводимости, области затвора, истока и стока. Область истока расположена в базе высоковольтного МОП транзистора того же типа проводимости, что и подложка. Известному техническому решению присущ следующий недостаток база высоковольтного МОП транзистора закорочена с подложкой, что не позволяет поднять напряжение на истоке транзистора выше, чем напряжение подложки, поскольку пробивное напряжение между базой высоковольтного МОП транзистора и подложкой равно нулю. Заявляемое техническое решение позволяет использовать высоковольтный МОП транзистор с напряжением на истоке до 30 В и заземленной подложке. Поставленная задача решается тем, что в высоковольтном МОП транзисторе, содержащем дрейфовую область, расположенную в полупроводниковой подложке противоположного типа проводимости, область затвора, области стока и истока, расположенные в базе высоковольтного МОП транзистора того же типа проводимости, что и подложка, с целью увеличения пробивного напряжения между базой высоковольтного МОП транзистора и подложкой дрейфовая область перекрывает область базы, а поликремниевая шина электрически соединена с областью базы и накрывает дрейфовую область в месте перекрытия ею области базы. Использование идентичного или сходного конструктивного признака не обнаружено. Для нормальной работы высоковольтного МОП транзистора область истока электрически закорочена с областью базы транзистора, это предотвращает включение паразитного биполярного транзистора исток-база-дрейфовая область благодаря предотвращению смещения в прямом направлении - перехода исток-база. Включение паразитного биполярного транзистора резко уменьшает пробивное напряжение сток-исток высоковольтного МОП транзистора. Поскольку база высоковольтного МОП транзистора имеет тот же тип проводимости, что и подложка, в которой сформирован транзистор, и исток электрически закорочен с базой, то напряжение, прикладываемое к истоку, всегда соответствует напряжению на подложке. Как правило, напряжение на подложке равно нулю. Следовательно,поднять потенциал на истоке выше нуля не представляется возможным. Для осуществления возможности поднять потенциал истока выше потенциала подложки необходимо электрически изолировать область базы высоковольтного МОП транзистора от подложки. Другими словами, необходимо между областью базы и подложкой расположить область противоположного типа проводимости, например дрейфовую область. Однако дрейфовая область в высоковольтном транзисторе имеет низкую концентрацию примеси, что ведет к образованию паразитного МОП транзистора и образованию утечки между областью базы и подложкой. Для предотвращения утечки между областью базы высоковольтного МОП транзистора и подложкой необходимо запереть паразитный МОП транзистор, подав на затвор паразитного транзистора потенциал базы. В результате обеспечивается электрическая изоляция области базы высоковольтного МОП транзистора от подложки, что позволяет подать потенциал истока выше потенциала подложки. Сущность полезной модели заключается в том, что в высоковольтном МОП транзисторе дрейфовая область перекрывает область базы, а поликремниевая шина электрически 2 82472012.06.30 соединена с областью базы и накрывает дрейфовую область в месте перекрытия ею области базы, в результате чего обеспечивается электрическая изоляция области базы высоковольтного МОП транзистора от подложки, что в свою очередь позволяет поднять потенциал истока выше потенциала подложки. Конструкция высоковольтного МОП транзистора известна 3, однако сравнение свойств заявляемого и известного решений показало, что именно перекрытие дрейфовой областью области базы высоковольтного МОП транзистора и наличие поликремниевой шины, которая является затвором паразитного МОП транзистора, соединенной с областью базы и накрывающей дрейфовую область в месте перекрытия ею области базы, позволяет изолировать область базы и истока от подложки. На фигуре изображена вертикальная структура заявляемого высоковольтного МОП транзистора с изолированным истоком первого типа проводимости 1, сформированным в области базы второго типа проводимости 2, область базы сформирована в слаболегированной дрейфовой области первого типа проводимости 3, дрейфовая область 3 сформирована в слаболегированной подложке второго типа проводимости 4 и перекрывает область базы 2 на расстояние , над дрейфовой областью первого типа проводимости сформирован локальный окисел 5, над областью базы второго типа проводимости сформирован подзатворный окисел 6, над которым расположена область затвора 7 высоковольтного МОП транзистора и область поликристаллической шины 8, которая является затвором паразитного МОП транзистора, область стока 9 первого типа проводимости сформирована в дрейфовой области 3. Перекрытие дрейфовой областью базы высоковольтного МОП транзистора и наличие поликристаллической шины, которая является затвором паразитного МОП транзистора(фигура), позволило изолировать область базы и область истока высоковольтного МОП транзистора от подложки и тем самым дало возможность поднимать потенциал истока выше потенциала подложки. Пример На фигуре изображена структура высоковольтного МОП транзистора, полученная в процессе производства, являющегося элементом интегральной схемы. В полупроводниковой подложке 4, легированной бором, методом ионной имплантации фосфора дозой 0,2 мкКл/см 2 сформирована дрейфовая область 3 глубиной 8 микрон,над дрейфовой областью методом термического окисления сформирован локальный окисел толщиной 1,2 микрона, в дрейфовой области 3 методом ионной имплантации примеси бора сформирована область базы высоковольтного МОП транзистора. Область базы сформирована таким образом, что дрейфовая область перекрывает область базы на расстояние . Над областью базы методом термического окисления сформирован подзатворный окисел 6 толщиной 42 нанометра. Над подзатворным окислом сформированы поликремниевый затвор 7 высоковольтного МОП транзистора и поликремниевый затвор 8 паразитного МОП транзистора. По маске затвора 7 методом ионной имплантации примеси фосфора в области базы высоковольтного транзистора сформирован исток транзистора 1 и посредством этой же ионной имплантации сформирован сток транзистора 9. У полученного экспериментального образца высоковольтного МОП транзистора пробивное напряжение сток-исток составляет более 650 В, а пробивное напряжение истокподложка составляет более 30 В. В прототипе предлагаемой полезной модели пробивное напряжение сток-исток составляет более 500 В, а пробивное напряжение исток-подложка отсутствует, поскольку область базы конструктивно закорочена с подложкой. Таким образом, предложенная конструкция высоковольтного МОП транзистора обеспечивает работу схемы в заданном диапазоне напряжений на стоке и истоке, что в конечном итоге обеспечивает работоспособность ИС, повышает процент выхода годных микросхем примерно на 70 . 3 82472012.06.30 Предложенная конструкция высоковольтного МОП транзистора позволяет увеличить в сравнении с прототипом диапазон подаваемых на структуру транзистора напряжений сток-исток и исток-подложка, как следствие, обеспечивает работу интегральной схемы в требуемом диапазоне напряжений питания. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4