具有改進(jìn)的雪崩擊穿特性的晶體管制造技術(shù)

提供了一種具有改進(jìn)的雪崩擊穿特性的晶體管，其包括至少一個(gè)晶體管單元。該至少一個(gè)晶體管單元包括：位于半導(dǎo)體主體中的第一摻雜類型的漂移區(qū)、第一摻雜類型的源極區(qū)、第二摻雜類型的體區(qū)以及第一摻雜類型的漏極區(qū)；鄰近體區(qū)并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與體區(qū)介電絕緣的柵極電極；布置在漂移區(qū)中并且與漂移區(qū)介電絕緣的場(chǎng)電極；源極電極，其電連接至源極區(qū)和體區(qū)并且布置在自第一表面延伸進(jìn)半導(dǎo)體主體中的溝槽中；漏極電極，其電連接至漏極區(qū)并且布置自第一表面延伸到半導(dǎo)體主體中的溝槽中；雪崩旁通結(jié)構(gòu)，其耦合在源極電極和漏極電極之間，并且包括第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層、第一摻雜類型的第二半導(dǎo)體層以及布置在第一半導(dǎo)體層和源極電極之間的pn結(jié)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)總體上涉及一種晶體管器件，尤其涉及一種橫向MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。
技術(shù)介紹
晶體管(譬如MOSFET)被廣泛應(yīng)用在汽車、工業(yè)或消費(fèi)者電子應(yīng)用中，以用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載、轉(zhuǎn)換功率等等。這些晶體管(通常被稱為功率晶體管)具有不同的電壓阻斷能力?！半妷鹤钄嗄芰Α毕薅司w管在其截止?fàn)顟B(tài)(關(guān)斷時(shí))能夠承受的最大電壓電平。在截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)比該最大電壓電平更高的電平的電壓被施加到晶體管時(shí)，晶體管的內(nèi)部pn結(jié)將發(fā)生雪崩擊穿。需要設(shè)計(jì)一種能夠承受重復(fù)的雪崩擊穿而不被破壞或不會(huì)遭受退化效應(yīng)(例如，電壓阻斷能力降低)的晶體管，特別是MOSFET。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
一個(gè)實(shí)施例涉及一種具有至少一個(gè)晶體管單元的晶體管器件。該至少一個(gè)晶體管單元包括：在半導(dǎo)體主體中的第一摻雜類型的漂移區(qū)、第一摻雜類型的源極區(qū)、第二摻雜類型的體區(qū)以及第一摻雜類型的漏極區(qū)，其中，所述體區(qū)布置在所述源極區(qū)和所述漂移區(qū)之間，其中，所述漂移區(qū)布置在所述體區(qū)和所述漏極區(qū)之間，并且其中所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)在所述半導(dǎo)體主體的第一橫向方向上間隔開(kāi)。柵極電極鄰近所述體區(qū)并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與所述體區(qū)介電絕緣。場(chǎng)電極布置在所述漂移區(qū)中并且通過(guò)場(chǎng)電極電介質(zhì)與所述漂移區(qū)介電絕緣。源極電極電連接至所述源極區(qū)和所述體區(qū)并且被布置在從第一表面延伸到所述半導(dǎo)體主體中的溝槽中，并且漏極電極電連接至所述漏極區(qū)并且被布置在從第一表面延伸到所述半導(dǎo)體主體中的溝槽中。另外，雪崩旁通結(jié)構(gòu)耦合在所述源極電極與漏極電極之間，并且包括所述第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層、所述第一摻雜類型的第二半導(dǎo)體層、以及布置在所述第一半導(dǎo)體層與所述源極電極之間的pn結(jié)，其中，所述第二半導(dǎo)體層具有比所述第一半導(dǎo)體層更高的摻雜濃度，其中所述第一半導(dǎo)體層布置在所述第二半導(dǎo)體層和所述漂移區(qū)之間，并且其中所述漏極電極電連接至所述第二半導(dǎo)體層。附圖說(shuō)明下面參照附圖來(lái)對(duì)示例進(jìn)行說(shuō)明。這些附圖用來(lái)例示某些原則，因此，僅例示了理解這些原則所必須的方面。附圖不是按比例的。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相似的特征：圖1A至1B示出了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的剖視圖(圖1A)和豎直剖視圖(圖1B)；圖2示出了在晶體管器件中的漏極電極和雪崩旁通結(jié)構(gòu)之間的電連接的一個(gè)實(shí)施例；圖3示出了在晶體管器件中的漏極電極和雪崩旁通結(jié)構(gòu)之間的電連接的另一個(gè)實(shí)施例；圖4示出了在晶體管器件中的漏極電極和雪崩旁通結(jié)構(gòu)之間的電連接的另一個(gè)實(shí)施例；圖5示出了在晶體管器件中的漏極電極和雪崩旁通結(jié)構(gòu)之間的電連接的另一個(gè)實(shí)施例；圖6示出了晶體管器件的實(shí)施例的頂視圖，該晶體管器件包括多個(gè)柵極電極和多個(gè)場(chǎng)電極；圖7示出了包括多個(gè)晶體管單元的晶體管器件的實(shí)施例的頂視圖；圖8示出了在晶體管器件中的漏極電極和雪崩旁通結(jié)構(gòu)之間的電連接的實(shí)施例，該晶體管器件包括多個(gè)晶體管單元；圖9示出了包括多個(gè)晶體管單元的晶體管器件的另一個(gè)實(shí)施例的頂視圖；圖10A至圖10G示出了制造晶體管器件的方法的一個(gè)實(shí)施例；圖11A至圖11E示出了制造晶體管器件的方法的另一個(gè)實(shí)施例；圖12A至圖12D示出了形成雪崩旁通結(jié)構(gòu)的接觸插塞的方法的一個(gè)實(shí)施例。具體實(shí)施方式在下面的詳細(xì)描述中，參考了附圖。附圖構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，并且通過(guò)該描述示出了本專利技術(shù)如何實(shí)踐的特定實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，除非另行特別指出，否則在此描述的各種不同實(shí)施例的特征可以彼此組合。根據(jù)一實(shí)施例，圖1A示出了立體剖視圖，并且圖1B示出了晶體管器件的一個(gè)晶體管單元10的豎直剖面圖。參考圖1A和圖1B，晶體管單元10包括在半導(dǎo)體主體100中的第一摻雜類型的漂移區(qū)11、第一摻雜類型的源極區(qū)12，第二摻雜類型的體區(qū)13以及第一摻雜類型的漏極區(qū)14。體區(qū)13布置在源極區(qū)12和漂移區(qū)11之間，并且漂移區(qū)11布置在體區(qū)13和漏極區(qū)14之間。源極區(qū)12和漏極區(qū)14在半導(dǎo)體主體100的第一橫向方向x上被間隔開(kāi)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，源極區(qū)12與體區(qū)13相鄰，并且體區(qū)13與漂移區(qū)11相鄰。由于體區(qū)13和漂移區(qū)11具有互補(bǔ)的摻雜類型，在體區(qū)13和漂移區(qū)11之間存在pn結(jié)。在圖1A中所示的實(shí)施例中，漏極區(qū)14與漂移區(qū)11相鄰。然而，這僅僅是一個(gè)示例。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例(未示出)，與漏極區(qū)14和漂移區(qū)11相同的摻雜類型的場(chǎng)停止區(qū)域比漂移區(qū)11更高濃度地?fù)诫s，并且布置在漂移區(qū)11和漏極區(qū)14之間。半導(dǎo)體主體100可包括常規(guī)的半導(dǎo)體材料，譬如，例如，硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)等。如果半導(dǎo)體主體100由硅構(gòu)成，則各器件區(qū)的摻雜濃度可以如下。例如，在具有由Si構(gòu)成的半導(dǎo)體主體100的晶體管器件中，漂移區(qū)11的摻雜濃度選自1E12cm-3至1E14cm-3范圍中，源極區(qū)12的摻雜濃度選自1E19cm-3至1E21cm-3范圍中，漏極區(qū)14的摻雜濃度選自1E19cm-3至1E21cm-3范圍中，以及體區(qū)13的摻雜濃度選自1E14cm-3至1E18cm-3范圍中。參照?qǐng)D1A和圖1B，晶體管器件10還包括柵極電極21(圖1B中以點(diǎn)狀線表示其在圖1B所示的剖面A-A之外)。柵極電極21與體區(qū)13鄰近并且通過(guò)柵極電介質(zhì)22與體區(qū)13介電絕緣。在第一橫向方向x上，柵極電極21從源極區(qū)12延伸到漂移區(qū)11，以使得它能夠控制體區(qū)13中的沿位于源極區(qū)12和漂移區(qū)11之間的電介質(zhì)22的導(dǎo)電溝道。在圖1A和1B所示的實(shí)施例中，柵極電極21是溝槽電極。也就是說(shuō)，柵極電極21被布置于在半導(dǎo)體主體100的豎直方向z上自第一表面101延伸的溝槽中。柵極電極可以包括通常的柵極電極材料。柵極電極材料的示例包括但不限于金屬、硅化物以及高摻雜的多晶硅的半導(dǎo)體材料(譬如多晶硅)。柵極電介質(zhì)可包括常規(guī)的柵極介電材料。柵極介電材料的示例包括但不限于氧化物、氮化物以及氧化物和氮化物的組合。參見(jiàn)圖1A和圖1B，晶體管單元10還包括場(chǎng)電極31。該場(chǎng)電極31布置在漂移區(qū)11中并且通過(guò)電介質(zhì)32與漂移區(qū)11介電絕緣。參見(jiàn)圖1A和圖1B，場(chǎng)電極31可以被實(shí)現(xiàn)為細(xì)長(zhǎng)的電極，該細(xì)長(zhǎng)的電極在第一橫向方向x上可以具有漂移區(qū)11在在第一橫向方向x上的長(zhǎng)度的至少50％、至少70％或至少90％。漂移區(qū)11在第一橫向方向x上的長(zhǎng)度是體區(qū)13和漏極區(qū)14(或者可選的場(chǎng)截止區(qū))之間在第一橫向方向x上的距離。特別地，漂移區(qū)11的長(zhǎng)度取決于晶體管器件的所期望的電壓阻斷能力。例如，該晶體管器件被設(shè)計(jì)為具有選自10V至100V范圍內(nèi)的電壓阻斷能力。該場(chǎng)電極可以包括常規(guī)的場(chǎng)電極材料。該場(chǎng)電極材料的示例包括但不限于金屬、硅化物以及高摻雜的多晶硅的半導(dǎo)體材料(例如多晶硅)。該場(chǎng)電極的電介質(zhì)可以包括常規(guī)場(chǎng)電極介電材料。該場(chǎng)電極的介電材料的示例包括但不限于氧化物、氮化物以及氧化物和氮化物的組合。晶體管單元10還包括電連接至源極區(qū)12的源極電極41，以及電連接至漏極區(qū)14的漏極電極42。在圖1A和1B所示的實(shí)施例中，源極電極41和漏極電極42均被布置在半導(dǎo)體主體100的溝槽中，并且在第一橫向方向x上分別與源極區(qū)12和漏極區(qū)14相鄰。源極電極41電耦合到晶體管器件的源極節(jié)點(diǎn)S，漏極電極41電耦合到漏極節(jié)點(diǎn)D，并且柵極電極21電耦合到柵極節(jié)點(diǎn)G。這些源極、漏極和柵極節(jié)點(diǎn)S、D、G僅在圖1A和1B中示意性地示出。場(chǎng)電極31可以電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種晶體管器件，所述晶體管器件包括至少一個(gè)晶體管單元，其中所述至少一個(gè)晶體管單元包括：位于半導(dǎo)體主體中的第一摻雜類型的漂移區(qū)、第一摻雜類型的源極區(qū)、第二摻雜類型的體區(qū)以及第一摻雜類型的漏極區(qū)，其中所述體區(qū)被布置在所述源極區(qū)與所述漂移區(qū)之間，其中所述漂移區(qū)被布置在所述體區(qū)與所述漏極區(qū)之間，其中所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)在所述半導(dǎo)體主體的第一橫向方向上間隔開(kāi)；柵極電極，所述柵極電極鄰近所述體區(qū)并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與所述體區(qū)介電絕緣；場(chǎng)電極，所述場(chǎng)電極被布置在所述漂移區(qū)中并且通過(guò)場(chǎng)電極電介質(zhì)與所述漂移區(qū)介電絕緣；源極電極，所述源極電極電連接到所述源極區(qū)和所述體區(qū)，并且所述源極電極被布置在從第一表面延伸到所述半導(dǎo)體主體中的溝槽中；漏極電極，所述漏極電極電連接到所述漏極區(qū)，并且所述漏極電極被布置在從第一表面延伸到所述半導(dǎo)體主體中的溝槽中；雪崩旁通結(jié)構(gòu)，所述雪崩旁通結(jié)構(gòu)耦合在所述源極電極與所述漏極電極之間，并且所述雪崩旁通結(jié)構(gòu)包括所述第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層、所述第一摻雜類型的第二半導(dǎo)體層以及布置在所述第一半導(dǎo)體層與所述源極電極之間的pn結(jié)，其中所述第二半導(dǎo)體層的摻雜濃度比所述第一半導(dǎo)體層的摻雜濃度高，其中所述第一半導(dǎo)體層被布置在所述第二半導(dǎo)體層與所述漂移區(qū)之間，并且其中所述漏極電極電連接到所述第二半導(dǎo)體層。...

【技術(shù)特征摘要】
2015.06.15 DE 102015109538.61.一種晶體管器件，所述晶體管器件包括至少一個(gè)晶體管單元，其中所述至少一個(gè)晶體管單元包括：位于半導(dǎo)體主體中的第一摻雜類型的漂移區(qū)、第一摻雜類型的源極區(qū)、第二摻雜類型的體區(qū)以及第一摻雜類型的漏極區(qū)，其中所述體區(qū)被布置在所述源極區(qū)與所述漂移區(qū)之間，其中所述漂移區(qū)被布置在所述體區(qū)與所述漏極區(qū)之間，其中所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)在所述半導(dǎo)體主體的第一橫向方向上間隔開(kāi)；柵極電極，所述柵極電極鄰近所述體區(qū)并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與所述體區(qū)介電絕緣；場(chǎng)電極，所述場(chǎng)電極被布置在所述漂移區(qū)中并且通過(guò)場(chǎng)電極電介質(zhì)與所述漂移區(qū)介電絕緣；源極電極，所述源極電極電連接到所述源極區(qū)和所述體區(qū)，并且所述源極電極被布置在從第一表面延伸到所述半導(dǎo)體主體中的溝槽中；漏極電極，所述漏極電極電連接到所述漏極區(qū)，并且所述漏極電極被布置在從第一表面延伸到所述半導(dǎo)體主體中的溝槽中；雪崩旁通結(jié)構(gòu)，所述雪崩旁通結(jié)構(gòu)耦合在所述源極電極與所述漏極電極之間，并且所述雪崩旁通結(jié)構(gòu)包括所述第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層、所述第一摻雜類型的第二半導(dǎo)體層以及布置在所述第一半導(dǎo)體層與所述源極電極之間的pn結(jié)，其中所述第二半導(dǎo)體層的摻雜濃度比所述第一半導(dǎo)體層的摻雜濃度高，其中所述第一半導(dǎo)體層被布置在所述第二半導(dǎo)體層與所述漂移區(qū)之間，并且其中所述漏極電極電連接到所述第二半導(dǎo)體層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管器件，其中所述源極電極經(jīng)由所述第二摻雜類型的連接區(qū)連接到所述體區(qū)，并且其中所述連接區(qū)與所述第一半導(dǎo)體層相鄰，從而使得所述pn結(jié)形成在所述第一半導(dǎo)體層與所述源極電極之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體管器件，其中，所述連接區(qū)在所述半導(dǎo)體主體的豎直方向上被布置于所述源極電極的下方。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的晶體管器件，還包括：另一個(gè)連接區(qū)，所述另一個(gè)連接區(qū)將所述源極電極連接到所述體區(qū)，并且所述另一個(gè)連接區(qū)在所述第一橫向方向上與所述源極電極相鄰。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體管器件，其中，所述連接區(qū)在所述第一橫向方向上延伸超出所述體區(qū)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管器件，其中，所述漏極電極延伸到所述第一半導(dǎo)體層中并且電連接到所述第一半導(dǎo)體層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的晶體管器件，其中，所述漏極電極延伸到所述第二半導(dǎo)體層中。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管器件，還包括：連接電極，所述連接電極電連接到所述漏極電極，并且所述連接電極電連接至所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管器件，其中，所述場(chǎng)電極連接到所述源極電極和所述柵極電極中的一個(gè)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管器件，其中所述柵極電極被布置在從所述半導(dǎo)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：A·邁澤爾，T·施勒塞爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：英飛凌科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：德國(guó);DE