具有规则布置场电极结构和终端结构的半导体器件的制作方法_3

文档序号:9632654阅读:来源:国知局
案中的针状第二终端结构180y。第一终端结构180x的第二部分180b在相邻的第一部分180a之间形成,其中第二部分180b到相邻的针形第一终端结构180a的距离等于在第一部分180a和所涉及的第一终端结构180之间的最小距离。
[0060]被分配到同一第一终端结构180x的第一和第二部分180a、180b的终端电极185连接到彼此,其中第二终端结构180x的组合终端电极185的宽度可改变。圆周第一终端结构180x围绕单元区域610。在圆周第一沟槽结构180x和单元区域610之间,针形第二终端结构180形成一个或多个交错环。第一终端结构180x的场电介质181的厚度是均匀的,且与第二终端结构180y的场电介质181的厚度相同。
[0061]在图2B中,在圆周第一终端结构180x中的组合终端电极185在第一和第二部分180a、180b中都具有相同的宽度。
[0062]在图2A和2B的两个实施例中,在第一圆周终端结构180x和针形第二终端结构180y的最外环之间的最外边的终端台面190具有大致均匀的宽度。与比在单元区域610中更高的在边缘区域690中的阻断能力结合,最外边的终端台面190的均匀宽度可有助于改进的雪崩坚固性。
[0063]图2C提及具有与在规则图案中的针形第二终端结构180和场电极结构160补充的第一部分180a和直接连接相邻的第一部分180a的第二部分180b的圆周第一沟槽结构180xo圆周第一终端结构180x包括长达在相邻的场电极结构160之间的中心到中心距离的至少两倍的笔直区段,并围绕单元区域610和针形终端结构180y的两个或更多环。
[0064]在图2D中,圆周终端结构180x比场电极结构160窄。
[0065]在图2E中,场电极结构160和终端结构180的水平横截面是圆。针形终端结构180的两个环围绕单元区域610。
[0066]图2F提及具有布置在行中的场和终端结构160、180和在场电极160的相邻行之间的条形栅极结构150的的实施例。具有图2F的条形栅极结构150的布局也可与如在图2A到2D中图示的圆周终端结构180x组合,作为示例。
[0067]图3A到3B提及具有电连接到终端电极185的近表面掺杂区186的半导体器件500。
[0068]如关于图1A和1B详细描述的半导体主体100包括第一导电类型的漂移区和后侧结构120以及在漂移和后侧结构120与第二表面102之间的接触部分130,接触部分130可具有第一或第二导电类型。漂移和后侧结构120包括漂移区121,其中掺杂剂浓度可随着到至少在它的垂直延伸部分的部分中的第一表面101的距离的增加而逐渐或逐步增加或减小。根据其它实施例,在漂移区121中的掺杂剂浓度可以是大致均匀的。在漂移区121中的平均掺杂剂浓度可以在1E15 cm 3和1E17 cm 3之间,例如在从5E15 cm 3到5E16 cm 3的范围内。漂移和后侧结构120可包括另外的掺杂区,例如使漂移区121与接触部分130分离的场停止层128。在场停止层128中的平均掺杂剂浓度可以高达漂移区121中的平均掺杂剂浓度的至少五倍和在接触部分130中的最大掺杂剂浓度的至多五分之一。
[0069]接触部分130可以是重掺杂基极衬底或重掺杂层。沿着第二表面102,在接触部分130中的掺杂剂浓度足够高以形成与直接邻接第二表面102的金属的欧姆接触。在半导体主体100基于硅的情况下,在η导电接触部分130中,沿着第二表面102的掺杂剂浓度可以是至少1Ε18 cm3,例如至少5E19 cm 3,而在ρ导电接触部分130中,掺杂剂浓度可以是至少1E18 cm3,例如至少5E18 cm3。
[0070]在单元区域610中,从前侧面延伸下至底平面BPL的场电极结构160以相等的距离规则地布置在行和列中。根据所示实施例,场电极结构160被矩阵状地布置在行和以60°的角α与行交叉的列中。沿着行和行,场电极结构160以距离df间隔开。关于场电极结构160的另外的细节,参考在图1A和1B中的详细描述。
[0071]晶体管单元TC以场电极结构160的水平中心点CP为中心。晶体管单元TC的半导体部分在场电极结构160之间的单元台面170中形成。单元台面170包括在底平面BPL和第二表面102之间的半导体主体100的连续区段CS中直接邻接漂移区121的第二部分121b的漂移区121的第一部分121a。
[0072]每个单元台面170包括一个或多个源极区110和形成与源极区110的第一 pn结pnl以及与漂移区121的第二 pn结pn2的主体区115。
[0073]源极区110可以是从第一表面101延伸到半导体主体100中例如到主体区115中的阱。根据实施例,一个源极区110围绕在水平面中的相应的晶体管单元TC的场电极结构160。(多个)源极区110可直接邻接相应的场电极结构160或可与场电极结构160间隔开。根据其它实施例,所涉及的晶体管单元TC的场电极结构160不由一个源极区110完全围绕或包括几个在空间上分离的源极区110,其可被布置成相对于中心点CP旋转对称。
[0074]单元区域610还包括具有围绕在水平面中的晶体管单元TC的晶体管区段的导电栅电极155的栅极结构150,其中晶体管区段是包括源极和主体区110、115的单元台面170的部分。根据所不实施例,栅极结构150与场电极结构160间隔开。栅电极155包括重掺杂多晶硅层和/或含金属层或由重掺杂多晶硅层和/或含金属层组成。
[0075]栅电极155与半导体主体100完全绝缘,其中栅极电介质151使栅电极155至少与主体区115分离。栅极电介质151将栅电极155电容地耦合到主体区115的沟道部分。栅极电介质151可包括半导体氧化物、半导体氮化物、半导体氮氧化物或其组合,或由半导体氧化物、半导体氮化物、半导体氮氧化物或其组合组成,半导体氧化物例如是热生长的或沉积的氧化硅、半导体氮化物例如是沉积的或热生长的氮化硅、半导体氮氧化物例如是氮氧化硅。
[0076]栅极结构150可以是沿着第一表面101在半导体主体100之外形成的横向栅极。根据所示实施例,栅极结构150是从第一表面101延伸到半导体主体100中的沟槽栅极,其中栅极结构150的垂直延伸部分小于场电极结构160的垂直延伸部分。根据实施例,栅极结构150的垂直延伸部分可以在从200 nm到2000 nm的范围内,例如在从600 nm到1000nm的范围内。
[0077]在所示实施例中且对于下面的描述,第一导电类型是η型,而第二导电类型是ρ型。如下面概述的类似的考虑因素也适用于具有第一导电类型是ρ型和第二导电类型是η型的实施例。
[0078]当施加到栅电极150的电压超过预设的阈值电压时,电子聚积在直接邻接栅极电介质151的沟道部分中并形成用于电子的使第二 pn结pn2短路的反型沟道。
[0079]根据所示实施例,栅极结构150形成栅格,其啮合在场电极结构160和包括源极和主体区110、115的单元台面170的部分周围。根据其它实施例,栅极结构150可直接邻接于场电极结构160。
[0080]栅极结构150的部分可延伸到边缘区域690中,其中栅极结构150可包括用于使栅电极155与在前侧面处和在单元区域610的垂直凸出部之外的金属栅电极电连接的扩展部分。
[0081]邻接第一表面101的夹层电介质210可使栅电极155与布置在前侧面处的第一负载电极310电绝缘。此外,夹层电介质210可在场电极结构160的垂直凸出部中形成。
[0082]夹层电介质210可包括来自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、掺杂或非掺杂硅酸盐玻璃例如BSG (硼硅酸盐玻璃)、PSG (磷硅酸盐玻璃)或BPSG (硼磷硅酸盐玻璃)的一个或多个电介质层,作为示例。
[0083]第一负载电极310可形成或可电耦合或连接到第一负载端子,例如在半导体器件500是IGFET的情况下的源极端子S。直接邻接第二表面102和接触部分130的第二负载电极320可形成或可电连接到第二负载端子,其在半导体器件500是IGFET的情况下可以是漏极端子D。
[0084]第一和第二负载电极310、320中的每一个可由铝(A1)、铜(Cu)或者铝或铜的合金例如AlS1、AlCu或AlSiCu组成或包含铝(A1 )、铜(Cu)或者铝或铜的合金例如AlS1、AlCu或AlSiCu作为(多个)主要成分。根据其它实施例,第一和第二负载
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