沟槽晶体管器件的制作方法_3

文档序号:9236810阅读:来源:国知局
Esat。
[0038]根据一个实施例,将沟道限制至第一本体区域部分21,是通过在第二本体区域部分22上方提供表面区域23而获得的。表面区域23邻接第一表面101,并且具有是在将源极区域12与漂移区域11分开的第一本体区域部分21中的掺杂浓度的至少10倍的掺杂浓度。根据一个实施例,表面区域23的最小掺杂浓度在lE18cm_3与lE20cm_3之间。第二本体区域部分22的掺杂浓度可以对应于第一本体区域部分21的掺杂浓度。
[0039]根据一个实施例,源极区域12比表面区域23更深地延伸到半导体本体100中。根据一个实施例,源极区域12的深度是表面区域23的深度的至少两倍。根据一个实施例,源极区域12的深度在300纳米至400纳米之间,而表面区域的深度在150纳米至250纳米之间。
[0040]上述的设置表面区域23的积极效果可以从图3看出,图3示出了超过两个IGBT的集电极-发射极电压的集电极-发射极电流,该两个IGBT具有相同的拓扑结构,不同之处仅在于:一个IGBT具有如参考图1A至图1C和图2阐释的表面区域;而在另一个IGBT中省略了高掺杂表面区域23,从而使得本体区域的部分与表面101邻接,其具有基本上对应于在第一本体区域部分21中的掺杂浓度的掺杂浓度。参考图3,发射极-集电极电流具有如下区域:发射极-集电极电流随着集电极-发射极电压的增加而增加然后饱和,从而使得随着集电极-发射极电压进一步增加,发射极-集电极电流基本上不再增加。参考图3,不具有表面区域23的IBGT的饱和电流(见曲线202)明显高于具有更高掺杂的表面区域23的IGBT的饱和电流(见曲线201)。原因在于,在具有表面区域23的IGBT中,表面区域23有助于将沟道区域限制至源极区域12下方,从而使得在更高的负载路径电压下,沟道宽度不增加,从而饱和电流込_不增加。由此,在具有表面区域23的IGBT中,基本上,可以通过适当地调节源极区域12在半导体台式区域的纵向方向上的长度,来调节饱和电流。
[0041]参考图1A至图1C,第二沟槽4包括另外的电极41和另外的电介质42。该另外的电介质42使该另外的电极41与半导体本体100电绝缘。根据一个实施例,该另外的电极41是电连接至发射极端子E的场电极。场电极41至发射极端子E的该连接,在图1A中用实线示出。根据在图1A中用虚线图示的另一实施例,该另外的电极41是另外的栅极电极,而该另外的电介质42是另外的栅极电介质。在这种情况下,该另外的电极41电连接至IGBT的栅极端子G。在这种情况下,在IGBT的导通状态下,沿着台式区域的两个侧壁,即沿着在第一沟槽3中的栅极电介质32和沿着在第二沟槽4中的栅极电介质42,都存在导电沟道。在第一实施例中,沟道宽度基本上对应于源极区域12的宽度L。在第二实施例中,沟道宽度基本上对应于源极区域12的长度的两倍(=2L)。
[0042]图4图示了如何可以将本体区域20和源极区域12连接至发射极端子E的一个实施例。在本实施例中,第三沟槽通过源极区域12从台式区域的表面101延伸到本体区域20中。接触电极51定位在第三沟槽中,并且沿着第三沟槽的侧壁电连接至源极区域12,并且沿着第三沟槽的侧壁和底部电连接至本体区域12。可选地,本体区域20包括接触区域24,该接触区域24比周围的本体区域20区域更高地掺杂并且邻接接触电极51。接触区域24的掺杂浓度例如在lE19cm_3与lE21cm_3之间。
[0043]在半导体台式区域的纵向方向上,具有接触电极51的第三沟槽可以沿着半导体台式区域的长度延伸。在图5中对此进行了图示,图5示出了在图4中示出的IGBT的俯视图。
[0044]根据在图6中示出的另一实施例,具有接触电极51的第三沟槽基本上定位在源极区域12和第一本体区域部分21中,但是没有分别延伸到第二本体区域部分22和表面区域23中。
[0045]图7示出了 IGBT的包括了在一个半导体台式区域中的多个源极区域12的部分的透视截面图。在半导体台式区域的纵向方向上,单独的源极区域12分别由第二本体区域部分22和表面区域23分开。可以分别通过适当地调节单独的源极区域12的长度和表面区域23的长度,来调节IGBT的沟道宽度。根据一个实施例,源极区域12比表面区域23短。根据一个实施例,源极区域12的长度与相邻表面区域23的长度之比在1:0.5与1:20之间,尤其在1:2与1:10之间。
[0046]图8示出了根据另一实施例的IGBT的透视截面图。在本实施例中,漂移区域11延伸至半导体台式区域的与本体区域20相邻的表面。在半导体台式区域的纵向方向上,表面区域23未延伸至漂移区域11,而是通过比表面区域23更低地掺杂的本体区域部分,与漂移区域11分开。
[0047]如上述,具有至少一个表面区域23的IGBT的饱和电流Irasat取决于至少一个源极区域12的长度。根据在图9中示出的一个实施例,IGBT包括多个半导体台式区域和具有栅极电极的多个沟槽。图9示出了 IGBT的包括多个半导体台式区域的一个部分的透视截面图。具体地,图9示出了三个半导体台式区域,其中每个半导体台式区域在一侧邻接具有栅极电极31和栅极电极电介质32的第一沟槽,并且在另一侧邻接具有连接至发射极节点E的场电极41和场电极电介质42的第二沟槽。在本实施例中,IGBT的总沟道宽度基本上由在一个半导体台式区域中的源极区域12的总长度乘以半导体台式区域的数量来限定。在图9中示出的实施例中,每个半导体台式区域均包括接触区域51,该接触区域51电连接至在相应的半导体台式区域中的源极区域12和本体区域20。在本实施例中,每个半导体台式区域均是有源半导体台式区域。即,在IGBT的导通状态下,在每个半导体台式区域中沿着栅极电介质32,存在至少一个导电沟道。
[0048]图10示出了包括有源半导体台式区域和无源半导体台式区域的IGBT的垂直截面图。在本实施例中,在具有栅极电极31和栅极电极电介质32的两个第一沟槽之间,存在具有场电极41与场电极电介质42的四个第二沟槽。与具有一个栅极电极31和一个栅极电极电介质32的一个第一沟槽在相对侧邻接的半导体台式区域,是有源半导体台式区域;而在两个第二沟槽之间的这些半导体台式区域是无源半导体台式区域。在图10中示出的实施例中,存在布置在两对有源半导体台式区域之间的三个无源半导体台式区域。无源半导体台式区域可以包括第一导电类型的半导体区域21’。这些半导体区域21’的掺杂可以对应于第一本体区域部分21的掺杂。
[0049]根据一个实施例,在无源半导体台式区域中的半导体区域21’是浮置的。根据另一实施例,这些区域21’连接至发射极端子E,从而使得这些区域21’的电位基本上对应于发射极端子E的电位,并且使得在区域21’与发射极端子E之间无明显电流流动。这可以通过在发射极端子E与区域21’之间设置高欧姆接触而获得,或者通过在发射极端子E与区域21’之间设置具有与区域21’的面积相比小的面积的接触而获得。
[0050]在图10中示出的实施例中,有源半导体台式区域定位在第一沟槽的两侧。然而,这仅仅是一个示例。根据另一实施例,有源半导体台式区域仅仅邻接具有栅极电极31和栅极电极电介质32的第一沟槽的一侧。
[0051]IGBT可以包括在图10中示出的多个结构,即,该多个结构包括2a-31-2a_3i...,其中2a表示两个相邻的有源(a)
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