包括场电极的半导体器件的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]通常在汽车和工业电子器件中采用的功率晶体管需要低面积比导通电阻(R? XA)，同时保证高电压阻断能力。例如，M0S (“金属氧化物半导体”)功率晶体管应能够根据应用要求阻断十分之几到数百或几千伏的漏极到源极电压Vds(3M0S功率晶体管通常传导非常大的电流，其在大约2到20 V的典型栅极-源极电压下可以一直到数百安培。
[0002]具有使用隔离场板或场电极的电荷补偿的功率MOSFET (“金属氧化物半导体场效应晶体管”)提供用来减小这样的器件的面积比导通电阻的机会。由于漂移区的较高掺杂，与标准MOSFET器件比较，在导通电阻中的这个改进通常链接到增加的输出电荷。输出电荷在器件的快速切换时例如在电源的同步整流阶段中可引起电压过冲。
[0003]—般，研究导致改进的器件特性的功率MOSFET的新颖概念。
[0004]目的是提供半导体器件，其中在面积比导通电阻和开关行为之间的折衷被改进了。
[0005]由根据独立权利要求的所要求保护的主题实现上面的目的。在从属权利要求中定义了另外的实施例。
【发明内容】
[0006]根据实施例，半导体器件包括邻近于在半导体衬底中的主体区的栅电极和在半导体衬底的主表面中的场板沟槽中的场电极，场板沟槽具有在平行于主表面的第一方向上的延伸长度。该延伸长度小于在与平行于主表面的第一方向垂直的第二方向上的延伸长度的两倍。在第一方向上的延伸长度大于在第二方向上的延伸长度的一半。场电极借助于场电介质层与邻近的漂移区段绝缘，且场电极的场板材料具有在从105到10 1 Ohm.cm的范围内的电阻率。
[0007]根据实施例，半导体器件包括邻近于在半导体衬底中的主体区的栅电极和在半导体衬底的主表面中的场板沟槽中的场电极，场板沟槽在主表面处延伸并在多个位置处电耦合到源极端子，以及接触插塞，用于将场电极电耦合到端子。接触插塞包括具有在从105到10 1 Ohm'cm的范围内的电阻率的接触材料。
[0008]根据实施例，半导体器件包括邻近于在半导体衬底中的主体区的栅电极和在半导体衬底的主表面中的场板沟槽中的场电极。场板沟槽具有在第一方向上的延伸长度，该延伸长度小于在与第一方向垂直的平行于主表面的第二方向上的延伸长度的两倍，且在第一方向上的延伸长度大于在第二方向上的延伸长度的一半。半导体器件还包括用于将场电极电親合到端子的接触插塞，接触插塞包括具有在105到10 1 Ohnr cm之间的电阻率的接触材料。
[0009]本领域中的技术人员在阅读下面的详细描述后并在观看附图后将认识到附加的特征和优点。
【附图说明】
[0010]附图被包括以提供对本发明的实施例的进一步理解并合并在本说明书中且构成本说明书的一部分。附图图示了本发明的实施例并与描述一起用于解释原理。本发明的其它实施例和预期优点中的许多将容易被意识到，因为它们通过参考下面的详细描述变得更好理解。附图中的元件不一定是相对于彼此按比例的。相同的附图标记指明对应类似的部分。
[0011]图1A示出根据实施例的半导体器件的平面图。
[0012]图1B示出根据另外的实施例的半导体器件的平面图。
[0013]图1C示出图1A和1B所示的半导体器件的横截面视图。
[0014]图2A示出根据另外的实施例的半导体器件的平面图。
[0015]图2B示出图A所示的半导体器件的横截面视图。
[0016]图3A示出根据另外的实施例的半导体器件的平面图。
[0017]图3B示出根据另外的实施例的半导体器件的平面图。
[0018]图3C示出实施例的横截面视图。
[0019]图4A示出根据另外的实施例的半导体器件的横截面视图。
[0020]图4B示出根据另外的实施例的半导体器件的横截面视图。
[0021]图5A示出根据实施例的功率1C的示意图。
[0022]图5B示出根据实施例的电源及其部件的示意图。
【具体实施方式】
[0023]在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，且其中作为例证图示其中本发明可被实践的特定实施例。在这个方面中，关于正被描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”、“最前面”、“末尾”等。因为本发明的实施例的部件可位于多个不同的取向中，方向术语用于例证的目的且决不是限制性的。应理解，其它实施例可被利用，且结构或逻辑改变可被做出而不偏离由权利要求限定的范围。
[0024]如在本文使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”、“包括了”等是开放的术语，其指示所陈述的元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征。冠词“一”、“一个”和“该”意图包括复数以及单数，除非上下文清楚地另有指示。
[0025]图和描述通过指示紧接于掺杂类型“η”或“p”的或“ + ”而图示相对掺杂浓度。例如，“η_”意指比“η”掺杂区的掺杂浓度低的掺杂浓度，而“η+”掺杂区具有比“η”掺杂区高的掺杂浓度。相同的相对掺杂浓度的掺杂区并不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“η”掺杂区可具有相同或不同的绝对掺杂浓度。在图和描述中，为了更好的补偿起见，掺杂部分常常被指定为“Ρ”或“η”掺杂的。如清楚被理解的，这个指定决不被意图为限制性的。掺杂类型可以是任意的，只要所描述的功能被实现。此外，在所有实施例中，掺杂类型可反转。
[0026]如在本说明书中采用的，术语“耦合”和/或“电耦合”并不意味着意指元件必须直接耦合在一起，中间元件可被提供在“耦合的”或“电耦合的”元件之间。术语“电连接”意图描述在电连接在一起的元件之间的低欧姆电连接。
[0027]本说明书指的是半导体部分被掺杂有的掺杂剂的“第一”和“第二”导电类型。第一导电类型可以是Ρ型，而第二导电类型可以是η型，或反之亦然。如一般已知的，根据掺杂类型或源极和漏极区的极性，MOSFET可以是η沟道或ρ沟道MOSFET。例如，在η沟道MOSFET中，源极和漏极区被掺杂有η型掺杂剂，且电流方向是从漏极区到源极区。在ρ沟道MOSFET中，源极和漏极区被掺杂有ρ型掺杂剂，且电流方向是从源极区到漏极区。如将清楚地理解的，在本说明书的上下文内，掺杂类型可反转。如果使用方向语言描述特定的电流路径，这个描述应仅被理解为指示路径而不是电流流动的极性，即晶体管是ρ沟道还是η沟道晶体管。图可包括极性敏感部件，例如二极管。如应清楚地理解的，这些极性敏感部件的特定布置作为示例被给出且可被反转，以便达到所述功能，这取决于第一导电类型意指是η型还是Ρ型。
[0028]如在这个说明书中使用的术语“横向”和“水平”意图描述平行于半导体衬底或半导体主体的第一表面的取向。这可例如是晶片或管芯的表面。
[0029]如在这个说明书中使用的术语“垂直”意图描述布置成垂直于半导体衬底或半导体主体的第一表面的取向。
[0030]在下面的描述中使用的术语“晶片”、“衬底”或“半导体衬底”可包括具有半导体表面的任何基于半导体的结构。晶片和结构应被理解为包括硅、绝缘体上硅(SOI )、蓝宝石上硅(S0S)、掺杂和非掺杂半导体、由基本半导体基座支持的硅的外延层和其它半导体结构。半导体不需要是基于硅的。半导体也可以是硅-锗、锗或砷化镓。根据其它实施例，碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)可形成半导体衬底材料。
[0031]图1A示出根据实施例的半导体器件的示例的平面图。半导体器件包括邻近于在半导体衬底100中的主体区125的栅电极132。半导体器件还包括在半导体衬底的主表面中的场板沟槽140中的场电极142。场板沟槽140具有在平行于主表面的第一方向(例如X方向)上的延伸长度L。在第一方向上的延伸长度小于在垂直于第一方向的第二方向(例如y方向)上的延伸长度的两倍。在第一方向上的延伸长度大于在第二方向上的延伸长度的一半。场电极142借助于场电介质层145与邻近的衬底材料绝缘。场电极142的场板材料具有在从105到10 1 Ohm'cm的范围内