超結(jié)器件和包括所述超結(jié)器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及超結(jié)器件和包括所述超結(jié)器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述超結(jié)器件包括：第一導(dǎo)電類(lèi)型的漏區(qū)；第二導(dǎo)電類(lèi)型的體區(qū)；位于所述漏區(qū)和所述體區(qū)之間的漂移區(qū)，所述漂移區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)和第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二區(qū)構(gòu)成，所述第一區(qū)和第二區(qū)沿垂直于從所述體區(qū)到所述漏區(qū)的方向的方向交替排列；多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)，每個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)包括從所述體區(qū)的上表面延伸進(jìn)入所述漂移區(qū)中的溝槽和在所述溝槽中的被填充所述溝槽的第一電介質(zhì)層包圍的柵電極；和嵌入所述體區(qū)中的第一導(dǎo)電類(lèi)型的源區(qū)。沿著所述第一電介質(zhì)層與所述體區(qū)之間的總界面長(zhǎng)度的至少10％不存在源區(qū)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超結(jié)器件和包括所述超結(jié)器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及包括優(yōu)化的溝槽柵結(jié)構(gòu)的超結(jié)器件和包括所述超結(jié)器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，超結(jié)器件被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。在常規(guī)的η溝道超結(jié)器件中，交替排列的P柱和η柱組合形成復(fù)合緩沖層，用來(lái)代替MOSFET器件中的η型外延層。復(fù)合緩沖層中的每個(gè)P柱被相鄰的η柱包圍，并且每個(gè)η柱被相鄰的P柱包圍。
[0003]以超結(jié)晶體管為例，在漏-源電壓Vds ( 50V時(shí)，由于η柱和P柱的快速耗盡，超結(jié)晶體管能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的開(kāi)關(guān)速度和非常低的開(kāi)關(guān)損耗。然而這可能會(huì)導(dǎo)致振鈴趨向變大，其甚至可能導(dǎo)致毀壞器件。因此，應(yīng)當(dāng)避免在高Vds下的非常低的柵-漏電容CeD。另夕卜，柵-源電容Ces的增大是比較理想的，因?yàn)樗軌蚪档蜄艠O電壓Ves的幅度，該柵極電壓Vgs的幅度是例如由通過(guò)源極連接線(xiàn)路中的寄生電感或漏極電壓Vds的升高引起的反饋產(chǎn)生的。這能夠有助于例如避免在正常應(yīng)用條件下由dVDS/dt而感應(yīng)出的啟動(dòng)。另一方面，在極端dV/dt和dl/dt條件下，例如在換向條件下，由dVDS/dt而感應(yīng)出的啟動(dòng)可能是所需要的。
[0004]為了針對(duì)部分需求、尤其是針對(duì)易于具有較高跨導(dǎo)的溝槽單元來(lái)優(yōu)化器件，重要的是選擇已優(yōu)化的CaZCes比率以及已優(yōu)化的絕對(duì)CeD和Cds值。因此，需要對(duì)晶體管單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改以使器件電容適應(yīng)取決于Vds的不同的應(yīng)用要求。
[0005]對(duì)于功率晶體管，尤其是超結(jié)晶體管，柵極焊盤(pán)一般被布置在厚氧化物(場(chǎng)氧)上，該厚氧化物的典型厚度為> IMffl，或者至少> 500nm。這具有的優(yōu)點(diǎn)是在封裝時(shí)利用線(xiàn)結(jié)合將柵極焊盤(pán)連接到柵極連接線(xiàn)路的結(jié)合強(qiáng)度較高。上述電容依賴(lài)于柵極焊盤(pán)的尺寸、將柵極電勢(shì)分布在芯片上的諸如柵極滑道或柵極指狀物的額外金屬線(xiàn)的區(qū)域、在柵極焊盤(pán)下面的氧化層厚度和摻雜水平。柵極焊盤(pán)的電容還可以有助于針對(duì)優(yōu)化開(kāi)關(guān)特性的電容要求來(lái)優(yōu)化所述器件。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有優(yōu)化的溝槽柵結(jié)構(gòu)的功率器件，尤其是超結(jié)器件和包括所述功率器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，提供一種超結(jié)器件，所述超結(jié)器件包括:
[0008]第一導(dǎo)電類(lèi)型的漏區(qū)；
[0009]第二導(dǎo)電類(lèi)型的體區(qū)；
[0010]位于所述漏區(qū)和所述體區(qū)之間的漂移區(qū)，所述漂移區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)和第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二區(qū)構(gòu)成，所述第一區(qū)和第二區(qū)沿垂直于從所述體區(qū)到所述漏區(qū)的方向的方向交替排列；
[0011]多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)，每個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)包括從所述體區(qū)的上表面延伸進(jìn)入所述漂移區(qū)中的溝槽和在所述溝槽中的被填充所述溝槽的第一電介質(zhì)層包圍的柵電極；和
[0012]嵌入所述體區(qū)中的第一導(dǎo)電類(lèi)型的源區(qū)，
[0013]其特征在于，沿著所述第一電介質(zhì)層與所述體區(qū)之間的總界面長(zhǎng)度的至少10%不存在源區(qū)。
[0014]在一些實(shí)施例中，在所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中的至少25%的溝槽柵結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)不存在源區(qū)。
[0015]在一些實(shí)施例中，在所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中的至少10%的溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)均不存在源區(qū)。
[0016]在一些實(shí)施例中，在所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的同一側(cè)均不存在源區(qū)。
[0017]在一些實(shí)施例中，在其兩側(cè)都不存在源區(qū)的所述溝槽柵結(jié)構(gòu)位于所述漂移區(qū)中的第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二區(qū)中。
[0018]在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)均位于所述漂移區(qū)中的第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)中。
[0019]在一些實(shí)施例中，每個(gè)第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)包括所述溝槽柵結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)。
[0020]在一些實(shí)施例中，在其同一側(cè)均不存在源區(qū)的所述一個(gè)或多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)位于所述漂移區(qū)的第一區(qū)和第二區(qū)的交界處，使得所述一個(gè)或多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)均在所述漂移區(qū)的第二區(qū)的那一側(cè)不具有源區(qū)。在這種情況下，優(yōu)選地，位于所述柵電極底部和溝槽底部之間的所述第一電介質(zhì)層的厚度大于150 nm,優(yōu)選地,大于300 nm。
[0021 ] 在一些實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型是η型并且所述第二導(dǎo)電類(lèi)型是P型，或者所述第一導(dǎo)電類(lèi)型是P型并且所述第二導(dǎo)電類(lèi)型是η型。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括:
[0023]根據(jù)前面所述的超結(jié)器件；
[0024]包圍所述超結(jié)器件的半導(dǎo)體區(qū)和形成在所述半導(dǎo)體區(qū)上的第二電介質(zhì)層；
[0025]嵌入所述第二電介質(zhì)層中的柵極滑道；和
[0026]嵌入所述第二電介質(zhì)層中的場(chǎng)板，
[0027]其特征在于，
[0028]在所述場(chǎng)板和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度大于在所述柵極滑道的至少一部分和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度。
[0029]在一些實(shí)施例中，在所述柵極滑道的一個(gè)末端處，所述柵極滑道的至少一部分位于所述半導(dǎo)體區(qū)中的溝槽內(nèi)，并且在所述溝槽內(nèi)被所述第二電介質(zhì)層包圍。
[0030]在一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括位于所述第二電介質(zhì)層上的柵極焊盤(pán)，所述柵極焊盤(pán)與所述柵極滑道電連通。
[0031 ] 在一些實(shí)施例中，所述場(chǎng)板與所述超結(jié)器件的漏電極短接以形成所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的終止機(jī)構(gòu)。
[0032]在一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)和第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二區(qū)沿所述半導(dǎo)體區(qū)的寬度方向交替排列而構(gòu)成。
[0033]在一些實(shí)施例中，在所述柵極滑道的另一個(gè)末端和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度與在所述場(chǎng)板和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度相同。
[0034]在一些實(shí)施例中，位于所述半導(dǎo)體區(qū)中且在所述柵極滑道下面的所述第二區(qū)電連接到所述超結(jié)器件的源電極。
[0035]在一些實(shí)施例中，在所述柵極滑道的所述至少一部分和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度小于150 nm。
[0036]通過(guò)實(shí)施根據(jù)本實(shí)用新型的超結(jié)器件，能夠根據(jù)需求來(lái)調(diào)整(例如增大或減小)超結(jié)器件的柵-漏電容ceD以及柵-源電容ces。例如，當(dāng)器件中的溝槽柵結(jié)構(gòu)的數(shù)目增多時(shí)，柵-漏電容ceD以及柵-源電容Ces的絕對(duì)值也隨之增大。而且，在多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中的至少10% (優(yōu)選至少25%)的溝槽柵結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)不存在源區(qū)的情況下，能夠有效地限制器件的跨導(dǎo)和短路耐用性。另一方面，如果在其同一側(cè)均不存在源區(qū)的一個(gè)或多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)位于漂移區(qū)的第一區(qū)和第二區(qū)的交界處，即所述溝槽位于器件的垂直P(pán)n結(jié)處，在低源漏電壓Vds的情況下，柵-漏電容CeD可以被減小而柵-源電容Ces可以被增大。另外，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)均在漂移區(qū)的第二區(qū)的那一側(cè)不具有源區(qū)時(shí)，能夠提高器件的堅(jiān)固性。此外，當(dāng)溝槽中柵電極下面的底層氧化物較厚(例如厚度大于150nm、或者甚至大于300nm)時(shí)，柵-漏電容CeD可以被進(jìn)一步減小，從而能夠減少漏極反饋并提高超結(jié)器件的開(kāi)關(guān)速度。
[0037]此外，通過(guò)實(shí)施根據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的柵極焊盤(pán)和/或柵極滑道和/或柵極指狀物下面采用較薄的柵極氧化層(例如厚度為150 nm)并且在處于柵極電勢(shì)的場(chǎng)板下面采用厚的柵極氧化層，柵-漏電容CeD也可以被增大，從而能夠降低柵極電壓Ves尖刺的幅度。
[0038]特別地，對(duì)于大部分柵極焊盤(pán)區(qū)域來(lái)說(shuō)，柵極氧化層一般比150 nm更薄，例如由多晶硅制成的柵電極被沉積在溝槽中的柵極氧化層上(在接近柵極焊盤(pán)的末端的地方可能存在氧化層臺(tái)階或氧化層斜坡，即氧化層的厚度從柵極氧化層水平增加到場(chǎng)氧水平)。在柵電極上面的焊盤(pán)金屬化通過(guò)至少一個(gè)接觸孔連接到柵電極。如果存在連接到柵極焊盤(pán)/滑道下面的源極電勢(shì)的P區(qū)，則至少在低Vds下(取決于P摻雜濃度)，漏-源電容Cds增大。
[0039]由各不同部分可能產(chǎn)生的一個(gè)問(wèn)題是柵極焊盤(pán)可能在超結(jié)晶體管上具有不同的通態(tài)電阻RDS，m。由于柵極焊盤(pán)面積將通常被設(shè)置為超結(jié)晶體管的組裝所需的最小尺寸以最小化芯片面積和成本，因此柵極焊盤(pán)面積與總的芯片面積之比對(duì)于較小的晶體管尺寸來(lái)說(shuō)是最大的，即高RDS，m。對(duì)于一組RDS，m-針對(duì)相同基本工藝的超結(jié)晶體管的范圍，可能期望最小的晶體管芯片具有與最大的晶體管相同的開(kāi)關(guān)特性以使得用戶(hù)更容易地交換超結(jié)晶體管來(lái)滿(mǎn)足不同的額定電流或功率。由此，有利的是設(shè)置柵電極的面積和溝槽深度來(lái)調(diào)整一行中的最大的超結(jié)晶體管芯片(即具有最低RDS，m的晶體管)的開(kāi)關(guān)特性，并且隨著超級(jí)晶體管芯片變得越來(lái)越小(即具有較高的RDS，m值)，逐漸降低柵電極下面的薄氧化區(qū)域和/或增加溝槽底部的氧化層厚度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]本實(shí)用新型的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下參考附圖的詳細(xì)描述而變得明顯，在附圖中:
[0041]圖1示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的超結(jié)器件的截面圖。[0042]圖2示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的超結(jié)器件的截面圖。
[0043]圖3示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例的超結(jié)器件的截面圖。
[0044]圖4示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的超結(jié)器件的頂視透視圖。
[0045]圖5示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的包括超結(jié)器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]現(xiàn)在將參考示出本實(shí)用新型的實(shí)施例的附圖在下文中更全面地描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。然而，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來(lái)具體實(shí)施并且不應(yīng)該被解釋為受限于本文所闡述的實(shí)施例。更確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施例是為了使該公開(kāi)內(nèi)容更徹底和完整，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面地傳達(dá)本實(shí)用新型的范圍。遍及全文，相似的數(shù)字指代相似的元件。此外，附圖中示出的各個(gè)層和區(qū)只是示意性的并且沒(méi)有必要按比例繪制。因此本實(shí)用新型不限于附圖中示出的相對(duì)大小、間距和對(duì)準(zhǔn)。另外，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)的，本文提到的形成于襯底或其它層上的層可以指直接形成在襯底或其它層上的層，也可以指在襯底或其它層上形成的一個(gè)或多個(gè)居間層上的層。而且，術(shù)語(yǔ)“第一導(dǎo)電類(lèi)型”和“第二導(dǎo)電類(lèi)型”指的是相反的導(dǎo)電類(lèi)型，例如N或P型，然而，這里所描述和示出的每個(gè)實(shí)施例也包括其互補(bǔ)實(shí)施例。
[0047]在本文中所使用的術(shù)語(yǔ)僅僅為了描述特定實(shí)施例的目的并且不意圖限制本實(shí)用新型。如本文所使用的那樣，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”意圖也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文以其它方式明確指示。還將理解，當(dāng)在本文使用術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”時(shí)，其指定所敘述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組群的存在或添加。
[0048]除非以其它方式限定，本文所使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與如本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。還將理解本文所使用的術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被解釋為具有與它們?cè)谠撜f(shuō)明書(shū)的背景以及相關(guān)領(lǐng)域中的含義一致的含義，并且將不會(huì)以理想化或過(guò)分形式的方式解釋?zhuān)窃诒疚闹忻鞔_如此限定。
[0049]附圖通過(guò)在摻雜類(lèi)型“η”或“p”旁邊指示或“ + ”來(lái)說(shuō)明相對(duì)摻雜濃度。例如，“η-”表示低于“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)域具有比“η “摻雜區(qū)域高的摻雜濃度。相同的相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)域沒(méi)有必要具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同的“η”摻雜區(qū)域可以具有相同或不同的絕對(duì)摻雜濃度。
[0050]圖1示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的超結(jié)器件100的截面圖。
[0051]在該實(shí)例中，為了方便起見(jiàn)，以η型器件為例來(lái)描述超結(jié)器件100。然而，超結(jié)器件100也可以是P型器件。此外，在一些實(shí)施例中，超結(jié)器件100可以是超結(jié)M0SFET。
[0052]超結(jié)器件100包括漂移區(qū)130。η+摻雜的漏區(qū)120通過(guò)例如外延生長(zhǎng)形成在η型漂移區(qū)130下面。P型體區(qū)150和η+摻雜的源區(qū)160依次形成在η型漂移區(qū)130之上。另夕卜，超結(jié)器件100還包括多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)溝槽被設(shè)置成從體區(qū)150的表面延伸進(jìn)入漂移區(qū)130中，并且該溝槽的底表面位于漂移區(qū)130中。柵電極170被形成在每個(gè)溝槽中，并且在柵電極170和該溝槽之間的空間中充滿(mǎn)了氧化層180。換句話(huà)說(shuō)，氧化層180包圍柵電極170，從而能夠?qū)烹姌O170與溝槽壁隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，該超結(jié)器件100還包括形成在源區(qū)160上以便與其形成歐姆接觸的源電極184和形成在漏區(qū)120下面以便與其形成歐姆接觸的漏電極110。在這種情況下，氧化層190形成在柵電極170的頂部上，以便將源電極184與柵電極170絕緣，如圖1所示。在一個(gè)實(shí)施例中，柵電極170和源電極184均可以由多晶硅或金屬制成。
[0053]在該實(shí)施例中，漂移區(qū)130包括多個(gè)沿著漂移區(qū)的寬度方向交替排列的η區(qū)131和P區(qū)132，其中至少P區(qū)接觸ρ+體區(qū)150，這些η區(qū)131和P區(qū)132用作電荷補(bǔ)償區(qū)。在這種情況下，P+體區(qū)150位于源區(qū)160和漂移區(qū)130中的η區(qū)131之間。優(yōu)選地，這些η區(qū)131和ρ區(qū)132中的每一個(gè)均為柱形，如圖1所示。
[0054]上述結(jié)構(gòu)的形成可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的半導(dǎo)體制造工藝來(lái)完成，這里不再贅述。
[0055]在如圖1所示的實(shí)施例中，在所述漂移區(qū)130的η區(qū)131和ρ區(qū)132中均包含一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)。在這種情況下，由于溝槽柵結(jié)構(gòu)的數(shù)目增多，從而柵-漏電容CeD以及柵-源電容Ces的絕對(duì)值能夠被增大。由于溝槽柵結(jié)構(gòu)位于漂移區(qū)130的P區(qū)中，Ces以比CeD高的因子增大，改善了比率CaZCes,由此改善了再導(dǎo)通抗擾性。進(jìn)一步地，在一些實(shí)施例中，如圖1所示，在位于所述漂移區(qū)130的P區(qū)中的溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)不存在源區(qū)160，而源區(qū)160僅存在于位于所述漂移區(qū)130的η區(qū)131中的溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。在這種情況下，超結(jié)器件的跨導(dǎo)能夠被限制。
[0056]然而，本實(shí)用新型不限于圖1所示的實(shí)施例，而是在所述漂移區(qū)130的ρ區(qū)中可以包括一個(gè)以上的溝槽柵結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，作為例子，僅在位于漂移區(qū)130的ρ區(qū)中的每個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的一側(cè)不存在源區(qū)。或者，如果在漂移區(qū)130的ρ區(qū)中包含兩個(gè)以上的溝槽柵結(jié)構(gòu)時(shí)，可以在一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)不存在源區(qū)，而僅在另一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的一側(cè)不存在源區(qū)。在其它實(shí)施例中，源區(qū)160被提供在位于漂移區(qū)130的ρ區(qū)132中的溝槽柵結(jié)構(gòu)的一側(cè)或兩側(cè)處。
[0057]總之，可以根據(jù)超結(jié)器件(例如，超結(jié)晶體管)的所需的開(kāi)關(guān)特性和芯片尺寸來(lái)決定位于漂移區(qū)130的ρ區(qū)中的溝槽柵結(jié)構(gòu)的數(shù)目和在溝槽柵結(jié)構(gòu)的哪一側(cè)(或兩側(cè))不存在源區(qū)。
[0058]圖2示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的超結(jié)器件200的截面圖。
[0059]類(lèi)似于圖1所示的超結(jié)器件100，超結(jié)器件200包括漂移區(qū)230。η+摻雜的漏區(qū)220通過(guò)例如外延生長(zhǎng)形成在η型漂移區(qū)230下面。ρ型體區(qū)250和η+摻雜的源區(qū)260依次形成在η型漂移區(qū)230之上。另外，超結(jié)器件200還包括多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)溝槽被設(shè)置成從體區(qū)250的表面延伸進(jìn)入漂移區(qū)230中，并且該溝槽的底表面位于漂移區(qū)230中。柵電極270被形成在溝槽中，并且在柵電極270和溝槽之間的空間中充滿(mǎn)了氧化層280。換句話(huà)說(shuō)，氧化層280包圍柵電極270，從而能夠?qū)烹姌O270與溝槽壁(walls ofthe trench)隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，該超結(jié)器件200還包括形成在源區(qū)260上以便與其形成歐姆接觸的源電極284和形成在漏區(qū)220下面以便與其形成歐姆接觸的漏電極210。在這種情況下，氧化層290形成在柵電極270的頂部上，以便將源電極284與柵電極270絕緣，如圖2所示。在一個(gè)實(shí)施例中，柵電極270和源電極284均可以由多晶硅或金屬制成。
[0060]在該實(shí)施例中，漂移區(qū)230包括多個(gè)沿著漂移區(qū)的寬度方向交替排列的η區(qū)231和P區(qū)232，其中至少ρ區(qū)接觸ρ+體區(qū)250，這些η區(qū)231和ρ區(qū)232用作電荷補(bǔ)償區(qū)。在這種情況下，P+體區(qū)250位于源區(qū)260和漂移區(qū)230中的η區(qū)231之間。優(yōu)選地，這些η區(qū)231和ρ區(qū)232中的每一個(gè)均為柱形，如圖2所示。
[0061]上述結(jié)構(gòu)的形成可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的半導(dǎo)體制造工藝來(lái)完成，這里不再贅述。
[0062]在如圖2所示的實(shí)施例中，所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)均位于漂移區(qū)230的η區(qū)231中，而在漂移區(qū)230的ρ區(qū)中不包括溝槽柵結(jié)構(gòu)。作為例子，圖2示出了在漂移區(qū)230的η區(qū)231中可以包含兩個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)。然而，本實(shí)用新型不限于此，在漂移區(qū)230的η區(qū)231中還可以包括超過(guò)兩個(gè)的溝槽柵結(jié)構(gòu)。另外，在圖2所示的實(shí)施例中，在位于漂移區(qū)230的一個(gè)η區(qū)231中的兩個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中，在一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)存在源區(qū)，并且在另一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)不存在源區(qū)；而在位于漂移區(qū)230的另一個(gè)η區(qū)231中的兩個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中，僅在每個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的同一側(cè)存在源區(qū)，并且在每個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的另一側(cè)均不存在源區(qū)。然而，本實(shí)用新型不限于此，還可以是這樣的布置:在位于漂移區(qū)230的一個(gè)η區(qū)231中的兩個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中，在一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)存在源區(qū)，并且僅在另一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的一側(cè)存在源區(qū)；而在位于漂移區(qū)230的另一個(gè)η區(qū)231中的兩個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中，僅在兩個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的相反側(cè)存在源區(qū)。該結(jié)構(gòu)以與Ces相同的因子增大了 CeD，導(dǎo)致較高的振鈴抗擾性。
[0063]總之，可以根據(jù)超結(jié)器件(例如，超結(jié)晶體管)的所需的開(kāi)關(guān)特性和芯片尺寸來(lái)決定位于漂移區(qū)230的η區(qū)231中的溝槽柵結(jié)構(gòu)的數(shù)目和在溝槽柵結(jié)構(gòu)的哪一側(cè)(或兩側(cè))不存在源區(qū)。
[0064]圖3示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的超結(jié)器件300的截面圖。
[0065]類(lèi)似于圖2所示的超結(jié)器件200，超結(jié)器件300包括漂移區(qū)330。η+摻雜的漏區(qū)320通過(guò)例如外延生長(zhǎng)形成在η型漂移區(qū)330下面。ρ型體區(qū)350和η+摻雜的源區(qū)360依次形成在η型漂移區(qū)330之上。另外，超結(jié)器件300還包括多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)溝槽被設(shè)置成從體區(qū)350的表面延伸進(jìn)入漂移區(qū)330中，并且該溝槽的底表面位于漂移區(qū)330中。柵電極370被形成在溝槽中，并且在柵電極370和溝槽之間的空間中充滿(mǎn)了氧化層380。換句話(huà)說(shuō)，氧化層380包圍柵電極370，從而能夠?qū)烹姌O370與溝槽壁隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，該超結(jié)器件300還包括形成在源區(qū)360上以便與其形成歐姆接觸的源電極384和形成在漏區(qū)320下面以便與其形成歐姆接觸的漏電極310。在這種情況下，氧化層390形成在柵電極370的頂部上，以便將源電極384與柵電極370絕緣，如圖3所示。在一個(gè)實(shí)施例中，柵電極370和源電極384均可以由多晶硅或金屬或它們的堆疊制成。
[0066]在該實(shí)施例中，漂移區(qū)330包括多個(gè)沿著漂移區(qū)的寬度方向交替排列的η區(qū)331和P區(qū)332，其中至少ρ區(qū)接觸ρ+體區(qū)350，這些η區(qū)331和ρ區(qū)332用作電荷補(bǔ)償區(qū)。在這種情況下，P+體區(qū)350位于源區(qū)360和漂移區(qū)330中的η區(qū)331之間。優(yōu)選地，這些η區(qū)331和ρ區(qū)332中的每一個(gè)均為柱形，如圖3所示。
[0067]上述結(jié)構(gòu)的形成可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的半導(dǎo)體制造工藝來(lái)完成，這里不再贅述。
[0068]在如圖3所示的一個(gè)實(shí)施例中，在其一側(cè)不存在源區(qū)360的溝槽柵結(jié)構(gòu)被偏移到器件的垂直P(pán)n結(jié)處，即位于漂移區(qū)330的η區(qū)331和ρ區(qū)332的交界處，由此在低源漏電壓Vds的情況下，柵-漏電容CeD可以被減小而柵-源電容Ces可以被增大。此外，在圖3所示的實(shí)施例中，在溝槽柵結(jié)構(gòu)的位于漂移區(qū)330的ρ區(qū)的那一側(cè)，源區(qū)被省略，由此能夠提高超結(jié)器件的堅(jiān)固性。
[0069]進(jìn)一步地，在圖3所示的另一實(shí)施例中，所述柵電極370與溝槽底部之間的氧化層的厚度大于150 nm，或者甚至大于300 nm。在這種情況下，由于溝槽中柵電極下面的氧化層較厚，因此能夠進(jìn)一步減小柵-漏電容CeD，從而能夠減少漏極反饋并提高超結(jié)器件的開(kāi)關(guān)速度。
[0070]圖4示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的超結(jié)器件的頂視透視圖。
[0071]具體而言，圖4所示的頂視透視圖是從器件的硅表面下面截取而獲得的截面圖，該截面圖是與圖1-3所示的截面圖垂直的。
[0072]從圖1-3所示的實(shí)施例可以得出，源區(qū)可以位于溝槽柵結(jié)構(gòu)的一側(cè)或兩側(cè)，但是沿著溝槽柵結(jié)構(gòu)的外圍至少有一部分區(qū)域不存在源區(qū)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，沿著柵極氧化物和體區(qū)之間的總界面長(zhǎng)度的至少10%不存在源區(qū)。
[0073]圖4示例性地示出了源區(qū)沿著溝槽柵結(jié)構(gòu)的外圍分布的幾個(gè)例子。從圖4可以看出，源區(qū)460可以?xún)H位于溝槽柵結(jié)構(gòu)(包含柵電極470和柵極氧化物480)的一側(cè)(圖4a)。源區(qū)460也可以位于溝槽柵結(jié)構(gòu)(包含柵電極470和柵極氧化物480)的兩側(cè)，但是在每一側(cè)均沒(méi)有占據(jù)整個(gè)長(zhǎng)度(圖4b)。源區(qū)460也可以位于溝槽柵結(jié)構(gòu)(包含柵電極470和柵極氧化物480)的兩側(cè)，并且在每一側(cè)分成了幾個(gè)部分(圖4c和圖4d)。
[0074]然而，圖1-4所示的各實(shí)施例僅是說(shuō)明性的，并不是窮舉地說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，因此對(duì)本實(shí)用新型并不構(gòu)成限制。
[0075]圖5示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的包括超結(jié)器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)5000的截面圖。
[0076]注意，圖5中的超結(jié)器件500采用與圖1、2或3所示的超結(jié)器件相同的結(jié)構(gòu)，因此，為了更好地突出本實(shí)用新型的這一方面，關(guān)于超結(jié)器件500的描述將被省略。然而，為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀，與圖1、2或3中對(duì)應(yīng)的元件仍然用類(lèi)似的附圖標(biāo)記進(jìn)行了標(biāo)注。
[0077]在圖5中，僅示出了一個(gè)超結(jié)器件500作為例子；實(shí)際上，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)5000可以包括多個(gè)超結(jié)器件500，該多個(gè)超結(jié)器件構(gòu)成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)5000的有源元胞區(qū)。
[0078]如圖5所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)5000還包括圍繞多個(gè)超結(jié)器件的半導(dǎo)體區(qū)，在該半導(dǎo)體區(qū)上形成有氧化層580。柵極滑道570嵌入在氧化層580中，其中在柵極滑道570的一個(gè)末端處，柵極滑道570的至少一部分位于形成在所述半導(dǎo)體區(qū)中的溝槽內(nèi)，并且柵極滑道570的該至少一部分在該溝槽內(nèi)被氧化層包圍，從而將柵極滑道570的該至少一部分與溝槽壁絕緣。
[0079]在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)5000還包括形成在氧化層580上面的柵極焊盤(pán)586，所述柵極焊盤(pán)586通過(guò)至少一個(gè)通孔與所述柵極滑道570電連通。
[0080]進(jìn)一步地，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)5000還包括嵌入在氧化層580中的場(chǎng)板574。在一個(gè)實(shí)施例中，所述場(chǎng)板574與超結(jié)器件500 (或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)5000)的漏電極588短接以形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)5000的終止機(jī)構(gòu)。
[0081]在一個(gè)實(shí)施例中，類(lèi)似于漂移區(qū)中那樣，半導(dǎo)體區(qū)也包括多個(gè)沿著半導(dǎo)體區(qū)的寬度方向交替排列的η區(qū)和ρ區(qū)。優(yōu)選地，這些η區(qū)和ρ區(qū)中的每一個(gè)均為柱形，如圖5所示。在一個(gè)實(shí)施例中，位于半導(dǎo)體區(qū)中且在柵極滑道570下面的ρ區(qū)可以在其頂部連接到超結(jié)器件500的源極電勢(shì)。[0082]在圖5所示的一個(gè)實(shí)施例中，在場(chǎng)板574下面的氧化層580的厚度大于在柵極滑道570的至少一部分下面的氧化層580的厚度。優(yōu)選地，在柵極滑道570的另一個(gè)末端下面的氧化層580的厚度與在場(chǎng)板574下面的氧化層的厚度相同，使得在柵極滑道570的另一個(gè)末端處存在氧化層臺(tái)階或氧化層斜坡。優(yōu)選地，在柵極滑道570的所述至少一部分下面的氧化層的厚度小于150 nm。
[0083]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，通過(guò)實(shí)施根據(jù)圖5所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的柵極滑道下面采用較薄的氧化層(例如厚度為150 nm)并且在處于柵極電勢(shì)的場(chǎng)板下面采用厚的氧化層，能夠增大柵-漏電容CeD，從而能夠降低柵極電壓Ves的幅度。
[0084]在上面關(guān)于圖1-5進(jìn)行的描述中，為了更好地突出本實(shí)用新型，因此僅對(duì)本實(shí)用新型的改進(jìn)構(gòu)造進(jìn)行了詳細(xì)描述，而僅僅概述或甚至省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一些半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。此外，本實(shí)用新型中的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的形成均可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的半導(dǎo)體制造工藝來(lái)完成，這里不再贅述。
[0085]盡管上文已經(jīng)通過(guò)示例性實(shí)施例詳細(xì)描述了本實(shí)用新型及其優(yōu)點(diǎn)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行多種替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種超結(jié)器件，包括: 第一導(dǎo)電類(lèi)型的漏區(qū)； 第二導(dǎo)電類(lèi)型的體區(qū)； 位于所述漏區(qū)和所述體區(qū)之間的漂移區(qū)，所述漂移區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)和第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二區(qū)構(gòu)成，所述第一區(qū)和第二區(qū)沿垂直于從所述體區(qū)到所述漏區(qū)的方向的方向交替排列； 多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)，每個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)包括從所述體區(qū)的上表面延伸進(jìn)入所述漂移區(qū)中的溝槽和在所述溝槽中的被填充所述溝槽的第一電介質(zhì)層包圍的柵電極；和嵌入所述體區(qū)中的第一導(dǎo)電類(lèi)型的源區(qū)， 其特征在于，沿著所述第一電介質(zhì)層與所述體區(qū)之間的總界面長(zhǎng)度的至少10%不存在源區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)器件，其特征在于，在所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中的至少25%的溝槽柵結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)不存在源區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)器件，其特征在于，在所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中的至少10%的溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)均不存在源區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)器件，其特征在于，在所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)的同一側(cè)均不存在源區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超結(jié)器件，其特征在于，在其兩側(cè)都不存在源區(qū)的所述溝槽柵結(jié)構(gòu)位于所述漂移區(qū)中的第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二區(qū)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)器件，其特征在于，所述多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)均位于所述漂移區(qū)中的第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超結(jié)器件，其特征在于，每個(gè)第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)包括所述溝槽柵結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超結(jié)器件，其特征在于，在其同一側(cè)均不存在源區(qū)的所述一個(gè)或多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)位于所述漂移區(qū)的第一區(qū)和第二區(qū)的交界處，使得所述一個(gè)或多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)均在所述漂移區(qū)的第二區(qū)的那一側(cè)不具有源區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超結(jié)器件，其特征在于，位于所述柵電極底部和溝槽底部之間的所述第一電介質(zhì)層的厚度大于150 nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超結(jié)器件，其特征在于，位于所述柵電極底部和溝槽底部之間的所述第一電介質(zhì)層的厚度大于300 nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι-?ο中的任一項(xiàng)所述的超結(jié)器件，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型是η型并且所述第二導(dǎo)電類(lèi)型是P型，或者所述第一導(dǎo)電類(lèi)型是P型并且所述第二導(dǎo)電類(lèi)型是η型。
12.—種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括: 根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任一項(xiàng)所述的超結(jié)器件； 包圍所述超結(jié)器件的半導(dǎo)體區(qū)和形成在所述半導(dǎo)體區(qū)上的第二電介質(zhì)層； 嵌入所述第二電介質(zhì)層中的柵極滑道；和 嵌入所述第二電介質(zhì)層中的場(chǎng)板， 其特征在于，在所述場(chǎng)板和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度大于在所述柵極滑道的至少一部分和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述柵極滑道的一個(gè)末端處，所述柵極滑道的至少一部分位于所述半導(dǎo)體區(qū)中的溝槽內(nèi)，并且在所述溝槽內(nèi)被所述第二電介質(zhì)層包圍。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括位于所述第二電介質(zhì)層上的柵極焊盤(pán)，所 述柵極焊盤(pán)與所述柵極滑道電連通。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述場(chǎng)板與所述超結(jié)器件的漏電極短接以形成所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的終止機(jī)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體區(qū)由第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一區(qū)和第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二區(qū)沿所述半導(dǎo)體區(qū)的寬度方向交替排列而構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述柵極滑道的另一個(gè)末端和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度與在所述場(chǎng)板和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度相同。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，位于所述半導(dǎo)體區(qū)中且在所述柵極滑道下面的所述第二區(qū)電連接到所述超結(jié)器件的源電極。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述柵極滑道的所述至少一部分和所述半導(dǎo)體區(qū)之間的第二電介質(zhì)層的厚度小于150 nm。
【文檔編號(hào)】H01L29/423GK203659877SQ201320675262
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】F.希爾勒, A.毛德 申請(qǐng)人:英飛凌科技奧地利有限公司