用于功率器件的溝道場板末端的制作方法

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專利名稱：用于功率器件的溝道場板末端的制作方法
用于功率器件的溝道場板末端
相關(guān)申請的交叉參考
為了所有的目的，將2004年12月29日4是交的美國專利申"i青第11/026,276號整體結(jié)合于此作為參考。
背景技術(shù)：
對于半導(dǎo)體功率轉(zhuǎn)換器件，也就是能夠在高電壓下負載大電流的器件的增長需求一直在持續(xù)。這樣的器件包括雙極和場效應(yīng)晶體管，包括例如絕緣4冊雙纟及型晶體管(IGBT )和金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。盡管在功率器件技術(shù)上已有了重大的進步，仍存在著對更高性能和更具成本效益的器件的需求。例如，理想的是相對于器件的總棵芯面積進一步提高電流密度。對于更高的額定電流的限制因素之一是擊穿電壓，特別是在邊緣末端區(qū)。因為半導(dǎo)體結(jié)包括彎曲，使用了多種技術(shù)以其它方式來避免高度集中的電場線。在常規(guī)的功率器件設(shè)計中是將邊緣末端結(jié)構(gòu)沿著器件的外圍整合，從而保證器件的這個區(qū)域中的擊穿電壓一點兒不低于器件的有源區(qū)。
傳統(tǒng)的末端結(jié)構(gòu)的三個具體實施方式
在圖1A-IC中顯示。圖1A 顯示了具有多個浮動P型環(huán)108的末端區(qū)的簡化橫截面圖。P型擴散區(qū)106代表有源區(qū)的最后的阻隔擴散(blocking diffusion )。 P型浮動環(huán)108通過以均勻的形式分散電場幫助在外圍區(qū)達到更高的擊穿電壓。在圖IB中，平場^反112電連4妄到有源區(qū)的最后的阻隔擴散區(qū)106，并且因此^皮加偏壓到相同的勢能(電^f立，potential )。與
圖1A中的P型環(huán)108相似，場板112通過均勻分散場而提高了外圍擊穿電壓。如圖1C所示，將圖1A和1B中的技術(shù)結(jié)合起來獲得了甚至更高的外圍擊穿電壓。在圖1C中，浮動P型環(huán)108與平場板112結(jié)合起來達到了在末端區(qū)中電場的更均勻的分散。
但是，擴散環(huán)和平場板占用了棵芯相對較大的面積并且需要額外的掩蔽和處理步驟，這導(dǎo)致成本升高。因此，需要有成本效益的末端4支術(shù)，乂人而在最少地或者不增加加工復(fù)雜性并且最少的石圭面積利用下達到高的擊穿電壓。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
，半導(dǎo)體功率器件包括被設(shè)置為當半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被加偏壓時傳導(dǎo)電流的有源區(qū)(active region),和沿著有源區(qū)的外圍的末端區(qū)。第一傳導(dǎo)類型的第一硅區(qū) 在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)延伸到第一深度，第一和第二硅區(qū)在
它們之間形成PN結(jié)。在末端中形成至少一個末端溝道。末端溝道延伸入第二硅區(qū)中，并且與第一石圭區(qū)4黃向地隔離開來。絕纟彖層沿著末端溝道的側(cè)壁和底部排列。導(dǎo)電電極至少部分填充末端溝道。
在一個具體實施方式
中，導(dǎo)電電極完全填充末端溝道并且延伸出末端溝道以電4妄觸第二石圭區(qū)的表面。
在另外一個具體實施方式
中，導(dǎo)電電極凹入到末端溝道內(nèi)并且完全與第二娃區(qū)絕緣開，內(nèi)連層(interconnect)將導(dǎo)電電才及電連4妄
到第一硅區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個具體實施方式
，半導(dǎo)體功率器件包括被設(shè)置為當半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被加偏壓時傳導(dǎo)電流的有源區(qū)，和沿著有源區(qū)的外圍的末端區(qū)。第一傳導(dǎo)類型的第一硅區(qū)在第二傳
導(dǎo)類型的第二硅區(qū)中延伸到第一深度，第一和第二硅區(qū)在它們之間
形成PN結(jié)。第二石圭區(qū)具有一個在第一深度之下延伸并且超出了包裹半導(dǎo)體功率器件的棵芯的邊緣的凹入部分。該凹入部分形成垂直
壁，第一硅區(qū)在該處終止。第一導(dǎo)電電極延伸到凹入部分中并且與第二硅區(qū)絕緣開。
在一個具體實施方式
中，第一導(dǎo)電電極延伸出凹入部分以直接 ^妻觸第一石圭區(qū)的表面。
在另外一個具體實施方式
中，第一導(dǎo)電電極通過絕緣層與第一和第二硅區(qū)完全都絕緣開，并且內(nèi)連層將第一導(dǎo)電電極電連接到第一硅區(qū)。
在另外一個具體實施方式
中，末端溝道在末端區(qū)中這才羊形成，即，末端溝道延伸到第一硅區(qū)中，并且與垂直壁橫向隔離開。絕緣層沿著末端溝道的側(cè)壁和底部4非列，并且第二導(dǎo)電電才及至少部分;也 i真充末端溝道。
仍然根據(jù)本發(fā)明的另外一個具體實施方式
，半導(dǎo)體功率器件包括被設(shè)置為當半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被加偏壓時傳導(dǎo)電流的有源區(qū)，和沿著有源區(qū)的外圍的末端區(qū)。該半導(dǎo)體器件的形成如下。形成在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)延伸到第一深度的第一傳導(dǎo)類型的第一石圭區(qū)，第一和第二石圭區(qū)在它們之間形成PN結(jié)。在末端區(qū) 中形成至少一個末端溝道，該至少一個末端溝道延伸入第二石圭區(qū)中并且與第一石圭區(qū)4黃向隔離開。形成沿著該至少一個末端溝道的側(cè)壁和底部排列的絕纟彖層，并且形成至少部分填充該至少一個末端溝道的導(dǎo)電電才及。
仍然^4居本發(fā)明的另外一個具體實施方式
，半導(dǎo)體功率器件包括被設(shè)置為當半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被偏壓時傳導(dǎo)電流的有源
區(qū)，和沿著有源區(qū)的外圍的末端區(qū)。該半導(dǎo)體器件的形成如下。形成在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)延伸到第一深度的第一傳導(dǎo)類型
的第一硅區(qū)，第一和第二石圭區(qū)在它們之間形成PN結(jié)。第二石圭區(qū)的一部分這樣凹入到第一深度之下，即該凹入部分延伸超出包裹半導(dǎo) 體功率器4牛的凈果芯的邊纟彖，該凹入部分形成垂直壁，第一石圭區(qū)在該處終止。形成延伸到凹入部分并且與第二石圭區(qū)絕纟彖開的第一導(dǎo)電電極。
隨后的詳細介紹和附圖#是供了對于本發(fā)明的特性和優(yōu)勢更好的理解。

圖1A-1C顯示了 3個傳統(tǒng)末端結(jié)構(gòu)的簡易4黃截面圖。
圖2-9顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
的多種溝道場^反末端結(jié)構(gòu)的簡易4黃截面圖；和
圖10和11顯示了兩種不同的溝道場4反末端結(jié)構(gòu)的1方真結(jié)果。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，這里公開的各種有成本效益的末端技術(shù)可以被整合到各種類型的功率器件中，并且其與溝道4冊FET 4支術(shù)結(jié)合得4艮好。
圖2為顯示才艮據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的末端4支術(shù)的簡易才黃截面圖。N-型外延層204在N型襯底202之上延伸。溝道場板結(jié) 構(gòu)207延伸到外延層204中并且圍繞著棵芯的有源區(qū)。P-型擴散區(qū) 206代表棵芯有源區(qū)的最后的阻隔擴散。溝道場板207包括沿著溝道側(cè)壁和底部4非列的絕纟彖層208 (舉例來"i兌，包含氧化物)。場才反207還包括填充溝道并且延伸出溝道以電4妄觸外延層204和鄰近溝道的表面區(qū)域212的P-型電極210 (舉例來說，包含多晶硅或者外延生長硅晶體)?？傮w來i兌，電才及210必須是其接觸的石圭區(qū)相反的傳導(dǎo)類型，佳J尋電4及210可以偏壓其自身。以這種方式，溝道場才反 207在器件工作過程中更有效地分散電場，從而達到高擊穿電壓。
在一個具體實施方式
中，高度摻雜的N-型區(qū)位于溝道場板207 的每一側(cè)從而提供電才及210和N-型外延層204之間更好的接觸。雖然圖2顯示溝道場板207延伸深度超過P-型結(jié)206，本發(fā)明并不限于此。決定溝道場板207的最佳深度的因素包括介電層208的厚度和溝道207 ^口 P-型區(qū)206之間的間隔。
在一個具體實施方式
中，溝道場板207的形成如下。使用傳統(tǒng) 的,圭蝕刻才支術(shù)，在外延層204中形成圍繞功率器件的有源區(qū)的末端溝道。使用已知的技術(shù)，使絕緣層208沿著槽的側(cè)壁和底部排列。 4吏用傳統(tǒng)的孩吏影」技術(shù)和加工步驟，這樣形成與外延層相反傳導(dǎo)類型的電才及210,即電才及210 i真充溝道并且延伸出以電4妄觸鄰近的外延層的表面區(qū)域。在一個具體實施方式
中，電極210包含使用傳統(tǒng)的多次沉積技術(shù)形成的P-型多晶硅。在另外一個具體實施方式
中，使用傳統(tǒng)的選擇性外延生長(SEG)技術(shù)形成電極210。
如所示，溝道場板207容易形成并且消耗的硅面積遠低于圖 1A-1C中所示的傳統(tǒng)浮動環(huán)和平場4反。在一個具體實施方式
中，圖 2中的末端技術(shù)結(jié)合到傳統(tǒng)的溝道柵MOSFET中。在這個具體實施方式中，用于形成有源區(qū)中溝道柵結(jié)構(gòu)的許多相同的微影技術(shù)和加工步驟用于形成溝道場4反207。這樣，形成了高度有效的末端結(jié)構(gòu)，其消耗最少的硅面積并且具有對制造過程最小的影響。
圖3顯示了圖具體實施方式
的一個變型，其中4吏用多溝道場板307來延伸耗盡區(qū)更加遠離晶體管表面。這樣達到了更高的擊穿電壓。雖然只顯示了兩個溝道場板，但是可以使用更多的溝道場板。
圖4顯示了另外一個溝道場纟反末端結(jié)構(gòu)409的簡易4黃截面圖，其中外延層406的一部分被去除了，使得P-型區(qū)406終止在基本上垂直延伸的壁處。P-型區(qū)的彎曲，例如，圖3中的P-型擴散306, 有利地纟皮去除。如所示，作為石圭蝕刻的結(jié)果形成的溝道延伸到芯片間隔(分開晶片上臨近凈果芯的區(qū)域)中，雖然它也可以形成為在到達芯片間隔之前終止。溝道場才反電才及410部分地在P-型區(qū)406之上延伸并且電接觸P型區(qū)406。場板電極410進一步垂直地沿著浮動區(qū)406的側(cè)壁并且水平地在外延層404凹入的表面延伸。介電層408 (舉例來說，包含氧化物)將場板電極410與外延層404絕緣開。
在一個具體實施方式
中，圖4中的溝道場板結(jié)構(gòu)409的形成如下。在4吏用傳統(tǒng)的注入/推進^l支術(shù)形成外延層404中的P-型區(qū)406 之后，使用傳統(tǒng)的微影技術(shù)和硅蝕刻技術(shù)將圍繞有源區(qū)的外延層 404的外部凹入到^[氐于P-型區(qū)406的深度。然后^f吏用已知的才支術(shù)形成絕緣層408。然后j吏用傳統(tǒng)的纟鼓影:技術(shù)和加工步驟這樣形成電極 410，即電才及410部分地在P-型區(qū)406之上延伸并且電沖妄觸P-型區(qū) 406，沿著P-型區(qū)406的側(cè)壁逐步降^f氐，并且在外延層404凹入的表面之上延伸。
在一個具體實施方式
中，電極410包含重度摻雜的多晶硅和外延生長硅晶體。在另外一個具體實施方式
中，在形成電極410之前，重度摻雜的P-型擴散區(qū)在位于P-型區(qū)406和場板電極410之間的接觸面上的P-型區(qū)406中形成，乂人而降^[氐P-型區(qū)406和電4及410之間的4妄觸電阻。在另外一個具體實施方式
中，P-型區(qū)406可以為浮動區(qū)/人而4吏電4及410可以加偏壓于其自身。在這個具體實施方式
中，電極410和區(qū)406必須是相反的傳導(dǎo)類型。仍然在另外一個具體實
施方式中，因為P-型擴散區(qū)406的彎曲被去除，擴散區(qū)406不需要是浮動的并且可以取代為有源區(qū)的外部P-型阱區(qū)的延伸部分。
圖5顯示了一個具體實施方式
，其中圖2和圖4描述的溝道場板末端技術(shù)結(jié)合在一起從而達到更高的擊穿電壓，如圖5所示，第一溝道場^反507 (其在結(jié)構(gòu)上與圖2-3中的那些相似)延伸穿過P-型區(qū)506。 i真充溝道的電才及510A延伸出溝道以4妻觸P-型區(qū)506。在第一場板507右邊形成的第二溝道場板509在結(jié)構(gòu)上與圖4中的相似。如在前面的具體實施方式
中，為了減少*接觸電阻，重度摻雜的 P-型擴散區(qū)可以在P-型區(qū)406和每一個場^反電才及510A和510B之間的4妄觸面形成。在一個具體實施方式
中，圖5中的末端結(jié)構(gòu)可以被修改，從而多溝道場^反結(jié)構(gòu)507延伸穿過P-型區(qū)506。 P-型區(qū)506 可以是浮動的或者偏壓的，并且電才及510A、 510B可以根據(jù)P-型區(qū) 是不是偏壓的以及其他因素為摻雜的N-型或者P-型。
圖6顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的另外一個具體實施方式
的末端結(jié)構(gòu)的簡易橫截面圖。外延層604中形成的P-型擴散606電連接于同樣在外延層604中形成的溝道場4反結(jié)構(gòu)607的電才及610。場才反結(jié)構(gòu)607 包括一個有絕緣層(舉例來說，包含氧化物)在溝道側(cè)壁和底部排列的溝道。N-型或者P-型電極608 (舉例來說，包含多晶硅)部分地填充該溝道。內(nèi)連614電連4妄電才及608到P-型區(qū)606。內(nèi)連614 可以包含金屬和/或摻雜的多晶硅。介電層612形成接觸開口，通過其導(dǎo)體614接觸溝道電極610，并且用于將導(dǎo)體614與外延層604 絕緣開。在一個具體實施方式
中，為了降低接觸電阻，高度摻雜的 P-型區(qū)在位于P-型區(qū)606和內(nèi)連614之間的4妄觸面上的P-型區(qū)606 中形成。在另外一個具體實施方式
中，多溝道場板結(jié)構(gòu)607可以在外延層604中形成以進一步提高末端阻隔能力。
在一個具體實施方式
中，溝道場才反607的形成如下。使用傳統(tǒng) 石圭蝕刻才支術(shù)在外延層604中形成圍繞功率器件的有源區(qū)的末端溝
道。使用已知的技術(shù)，該末端溝道排列成絕緣層608沿著其側(cè)壁和底部排列。使用傳統(tǒng)的微影技術(shù)和加工步驟在溝道中形成凹入的多晶硅610。使用已知的技術(shù)，形成介電層612以在凹入的多晶珪610 之上確定接觸開口。然后使用傳統(tǒng)方法形成金屬4矣觸層以經(jīng)過沖妄觸開口4妄觸多晶硅610并且接觸浮動區(qū)606。
在另外一個具體實施方式
中，末端結(jié)構(gòu)607有利地被結(jié)合到溝道柵功率MOSFET器件中。因為末端結(jié)構(gòu)607在極大程度上結(jié)構(gòu) 上類4以于器4牛的有源區(qū)中的凹入的溝道4冊，用于形成有源區(qū)中的柵溝道的相同的加工步艱《可以用于形成末端結(jié)構(gòu)607。末端結(jié)構(gòu)607 是非常具有成本效益的，因為它所占用的硅面積遠低于現(xiàn)有技術(shù)并
且增力口;f艮少的直到不增加額外的加工步驟。如在前面的具體實施方式中，P-型區(qū)606可以是浮動或者偏壓的，并且根據(jù)P-型區(qū)606是不是偏壓的以及其他因素，電極610可以為摻雜的N-型或者P-型。
圖7顯示了本發(fā)明的一個具體實施方式
的另外一個溝道場板末端結(jié)構(gòu)709的簡易橫截面圖。與圖具體實施方式
相似，外延層704 的一部分凹入，使得P-型區(qū)706終止在基本上垂直的延伸壁處，因此消除了最后的擴散區(qū)的彎曲。該溝道場板電極710在結(jié)構(gòu)上也類似于圖4中的電極410，除了圖7中的介電層708在掛在P-型區(qū)706 之上的電極710的部分之下延伸。這樣，絕緣層708完全地將電極 710與P-型區(qū)706絕緣開，但是使用內(nèi)連714來電連接P-型區(qū)706 到電4及710。介電層712形成4妻觸開口，經(jīng)過其導(dǎo)體714 4妻觸導(dǎo)體 710。這個具體實施方式
比圖4中所示的具體實施方式
獲得了溝道場板電極和P-型區(qū)之間更好的電接觸。
溝道場板結(jié)構(gòu)709可以使用上面所披露的相應(yīng)于圖4具體實施方式的相同的加工步驟來形成，除了需要形成介電層708,使得其在懸于P-型區(qū)706之上的電才及710的部分之下延伸。要求附加的工藝步驟來形成介電層712/人而確定在電才及610之上的4妄觸開口，然
后4吏用已知的4支術(shù)形成金屬4妄觸層714以經(jīng)過4妄觸開口4妾觸電招_ 710并且4姿觸P-型區(qū)706。
在一個具體實施方式
中，在形成金屬層710之前，重度摻雜的 P-型擴散區(qū)在位于浮動區(qū)706和金屬層710之間的接觸面的浮動P 型區(qū)706中形成，從而獲得更低的接觸電阻。在另外一個具體實施方式中，P-型區(qū)706可以為浮動區(qū)，乂人而^f吏電才及710加偏壓于其自身。在這個具體實施方式
中，電極710和區(qū)706必須是相反的傳導(dǎo) 類型。仍然在另外一個具體實施方式
中，因為P型擴散區(qū)706的彎曲被去除，擴散區(qū)706不需要是浮動的并且可以取代為有源區(qū)的外部P-型阱區(qū)的延伸部分。
圖8顯示了一個具體實施方式
，其中圖6和7所描述的溝道場板末端技術(shù)被結(jié)合起來以獲得更高的擊穿電壓。如圖8所示，第一溝道場板807 (其在結(jié)構(gòu)上類似于圖6中的)延伸穿過P-型區(qū)806。凹入到溝道中的電才及810A通過內(nèi)連814A電連4妄P-型區(qū)806。在第一溝道場板807右邊形成的第二溝道場^反809在結(jié)構(gòu)上類似于圖7 中的。如在前面的具體實施方式
中的，為了降^f氐4妄觸電壓，重度摻雜的P-型擴散區(qū)可以在4立于P-型區(qū)806和每一個內(nèi)連814A和814B 之間的4妄觸面的P-型區(qū)806中形成。在一個具體實施方式
中，圖8 的末端結(jié)構(gòu)#皮<奮改，^f吏得多溝道場4反807延伸穿過浮動P-型區(qū)806。 P-型區(qū)806可以為浮動或者偏壓的，并且電才及810A、 810B可以才艮據(jù)P-型區(qū)是不是偏壓的以及其它因素為摻雜的N-型或者P-型。
圖9顯示了仍然另外一個末端結(jié)構(gòu)909，其類似于圖4具體實施方式中的，除了絕緣層912比圖4中的絕緣層408厚，并且導(dǎo)體 910來源于金屬，與如圖4中的多晶硅或者SEG相反。如圖4具體實施方式中的，外延層906的一部分凹入〗吏得P-型區(qū)906終止在基本上垂直的延伸壁處。該凹入的硅形成溝道，其延伸出到芯片間隔(street )。金屬層910電4妄觸P-型區(qū)906的頂面，并且還延伸到石圭的凹槽中，因此用作場4反。
在一個具體實施方式
中，溝道場板結(jié)構(gòu)909的形成如下。在4吏用傳統(tǒng)的注入/推進技術(shù)在外延層卯4中形成P-型區(qū)906之后，佳: 用傳統(tǒng)的樣吏影才支術(shù)和石圭蝕刻導(dǎo)支術(shù)4吏圍繞有源區(qū)的外延層904的一部分凹入到低于P-型區(qū)906的深度。然后使用已知的技術(shù)形成絕緣層 912。然后4吏用傳統(tǒng)的樣i影4支術(shù)和加工步驟這樣形成金屬層910,即金屬層910在P-型區(qū)906之上延伸并且接觸P-型區(qū)906,逐步降寸氐并且在外延層904的凹入部分之上延伸。
在一個具體實施方式
中，在形成電極910之前，在位于浮動區(qū) 906和場板電極910之間的接觸面的浮動P-型區(qū)卯6中形成重度摻雜的P-型擴散區(qū)，從而獲得更低的接觸電阻。在另外一個具體實施方式中，P-型區(qū)906可以為浮動區(qū)，/人而^f吏場^反910可以加偏壓于其自身。在這個具體實施方式
中，電4及910和區(qū)906必須是相反的傳導(dǎo)類型。仍然在另外一個具體實施方式
中，因為P-型擴散區(qū)906 的彎曲被去除，擴散區(qū)906不需要是浮動的并且取代為有源區(qū)的外部P-型阱區(qū)的延伸部分。
圖IO顯示了在結(jié)構(gòu)上與圖3中所示的具體實施方式
相似的多 P-型摻雜的多晶石圭溝道場4反設(shè)計的仿真結(jié)果。場線1002的不同陰影代表了電壓的分布，越暗的線代表越高的電壓。三個溝道場板的每一個中的電壓值代表由分別的場板電極得到的電壓。如所示，運行溝道場板1007以分散勢能線1002從而獲得器件內(nèi)部更為均勻的電場，而不會對末端結(jié)構(gòu)中的介電層造成巨大的壓力。
圖11顯示了與圖7中所示的具體實施方式
相似的溝道場板結(jié) 構(gòu)的另外一個仿真結(jié)果。與圖具體實施方式
相似，P-型區(qū)1106 終止在垂直的延伸壁處，多晶硅電極1110在P-型區(qū)之上延伸并且
進入到硅的凹槽中，并且金屬層1114電連接P-型區(qū)1106到多晶石圭電才及1110。在圖11的左側(cè)上顯示了一個作用單元(活性單元，active cell)(陣列中的最后一個)。如所示，運4亍圖11中的溝道場^反結(jié)構(gòu) 以均勻地分散勢能線1102 乂人而獲得更加均勻的電場，而不會乂t末端結(jié)構(gòu)中的介電層造成巨大的壓力。
以上所4皮露的各種溝道末端結(jié)構(gòu)的一種或者多種和形成其的方法，以及其《壬〗可明顯的變型，可以纟皮有利;也與以上所引用的于 2004年12月29日提交的普通轉(zhuǎn)讓的美國專利申請第11/026276號中所4皮露的溝道4冊場效應(yīng)晶體管的4壬何一種和形成其的方法結(jié)合起來，從而形成以有成本效益的方式為特征的較好擊穿電壓特性的高度緊湊功率器件。
的展示和披露，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解可以進行各種在形式和細節(jié)上的改變而不偏離通過以下的片又利要求所確定的本發(fā) 明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體功率器件，包含:有源區(qū)，被設(shè)置為當所述半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被加偏壓時傳導(dǎo)電流；和末端區(qū)，沿著所述有源區(qū)的外圍，所述末端區(qū)包含:第一傳導(dǎo)類型的第一硅區(qū)，在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)延伸到第一深度，所述第一和第二硅區(qū)在它們之間形成PN結(jié)；第一末端溝道，延伸入所述第二硅區(qū)中，并且與所述第一硅區(qū)橫向隔離開；絕緣層，沿著所述第一末端溝道的側(cè)壁和底部排列；以及傳導(dǎo)電極，至少部分地填充所述第一末端溝道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述傳導(dǎo)電極3皮 i殳置為形成一個場板，當所述PN結(jié)被反偏壓時，其將所述第二石圭區(qū)中的所述電場以基本上均勻的方式分散。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述傳導(dǎo)電極完全》真充所述第一末端溝道并且延伸出所述第一末端溝道以電 4妄觸所述第二石圭區(qū)的表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述傳導(dǎo)電極和所述第二硅區(qū)是相反的傳導(dǎo)類型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體功率器件，還包含延伸進入所述第二硅區(qū)中的所述第二傳導(dǎo)類型的高度摻雜的硅區(qū)，并且被i殳置以便降低所述傳導(dǎo)電極和所述第二硅區(qū)之間的所述接觸的 4妄觸電阻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述傳導(dǎo)電極凹入所述第一末端溝道中并且完全與所述第二硅區(qū)絕緣，并且內(nèi) 連層將所述傳導(dǎo)電極電連接于所述第一硅區(qū)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一硅區(qū)未被電性偏壓，使得其在運行過程中浮動。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述半導(dǎo)體器件是具有漏極和源極的MOSFET,所迷第一珪區(qū)被電連接于所述源末端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體功率器件，還包含延伸入所述第一硅區(qū)中的所述第一傳導(dǎo)類型的高度摻雜的硅區(qū)，并且被設(shè)置以便降低所述內(nèi)連層和所述第一硅區(qū)之間的所述接觸的接觸電阻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第二硅區(qū)包含在襯底之上形成的外延層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述末端溝道延伸到低于所述第一深度的深度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述末端區(qū)還包含第二末端溝道，延伸入所述第二硅區(qū)中并且與所述第一末端溝道4黃向隔離開；絕緣層，沿著所述第二末端溝道的所述側(cè)壁和底部排列；和傳導(dǎo)電才及，至少部分地填充所述第二末端溝道。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一硅區(qū)未 ,皮電性偏壓，4吏得其在運4亍過程中浮動。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述半導(dǎo)體器件是具有漏極和源極的MOSFET,所述傳導(dǎo)電相j皮電連4姿于戶斤述源末端。
15. —種半導(dǎo)體功率器件，包含有源區(qū)，被設(shè)置為當所述半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被加偏壓時傳導(dǎo)電流；以及末端區(qū)，沿著所述有源區(qū)的外圍，所述末端區(qū)包含第一傳導(dǎo)類型的第一硅區(qū)，在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)延伸到第一深度，所述第一和第二硅區(qū)在它們之間形成PN結(jié)，所述第二硅區(qū)具有在所述第一深度之下延伸并且超出包裹所述半導(dǎo)體功率器件的棵芯的邊緣的凹入部分，所述凹入部分形成垂直壁，所述第一石圭區(qū)在該處終止^ 和第一傳導(dǎo)電才及，延伸入所述凹入部分中并且與所述第二硅區(qū)絕緣開。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一傳導(dǎo) 電極形成場板，當所述PN結(jié)被反向偏壓時其將所述第二硅區(qū) 中的所述電場以基本上均勻的方式分散。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一傳導(dǎo) 電才及延伸出所述凹入部分以直"H接觸所述第一石圭區(qū)的表面。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體功率器件，還包含延伸進入所述第一硅區(qū)中的所述第一傳導(dǎo)類型的高度摻雜的硅區(qū)，并且被設(shè)置以便降低所述第一傳導(dǎo)電極和所述第一硅區(qū)之間的所述 4妄觸的^妄觸電阻。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一硅區(qū) 未一皮電性偏壓，使得其在運4亍過程中浮動。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述半導(dǎo)體器 ff是具有漏才及和源才及的MOSFET,所述第一石圭區(qū)凈皮電連4妻于所述源末端。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一傳導(dǎo) 電極包括多晶硅和金屬中的一種。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一傳導(dǎo) 電才及通過絕^彖層與所述第一和第二硅區(qū)完全絕鄉(xiāng)彖開，并且內(nèi)連層將所述第一傳導(dǎo)電極電連接到所述第一硅區(qū)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體功率器件，還包括延伸入所述第一硅區(qū)中的所述第一傳導(dǎo)類型的高度摻雜的硅區(qū)，并且被設(shè) 置以便降低所述內(nèi)連層和所述第一硅區(qū)之間的所述接觸的接觸電阻。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一硅區(qū) 未被電性偏壓，使得其在運行過程中浮動。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述半導(dǎo)體器件是具有漏才及和源極的MOSFET，所述第一硅區(qū)被電連接到所述源末端。
26. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第二硅區(qū) 是形成在襯底之上的外延層。
27. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一硅區(qū) 未被電性偏壓，使得其在運行過程中浮動。
28. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一傳導(dǎo) 電極包括多晶硅和金屬中的一種。
29. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述末端區(qū)還包含末端溝道，延伸入所述第一石圭區(qū)中，并且與所述垂直壁橫向隔離開；絕緣層，沿著所述末端溝道的所述側(cè)壁和底部4非列；和第二傳導(dǎo)電極，至少部分地填充所述末端溝道。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一和第二傳導(dǎo)電才及分別乂人所述凹入部分和所述末端溝道延伸出來以直才妄*接觸所述第一石圭區(qū)的表面。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一硅區(qū) 未被電性偏壓，使得其在運行過程中浮動。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述半導(dǎo)體器件是具有漏極和源極的MOSFET,所述第一硅區(qū)被電連接到所述源末端。
33. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體功率器件，其中所述第一和第二傳導(dǎo)電極通過絕緣層與所述第一和第二硅區(qū)完全絕緣開，并且內(nèi)連層將所述第一和第二傳導(dǎo)電極電連接到所述第一硅區(qū)。
34. —種形成半導(dǎo)體功率器件的方法，所述半導(dǎo)體功率器件具有i殳置為當所述半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被加偏壓時傳導(dǎo)電流的有源區(qū)和沿著所述有源區(qū)的外圍的末端區(qū)，所述方法包含在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)形成延伸到第一深度的第一傳導(dǎo)類型的第一硅區(qū)，所述第一和第二硅區(qū)在它們之間形成 PN結(jié)；在所述末端區(qū)中形成至少一個末端溝道，所述至少一個末端溝道延伸入所述第二石圭區(qū)中并且與所述第一石圭區(qū)橫向隔離開；形成沿著所述至少一個末端溝道的側(cè)壁和底部排列的絕纟彖層；以及形成至少部分地填充所述至少一個末端溝道的傳導(dǎo)電極。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中完成所述形成傳導(dǎo)電4及的步驟4吏得所述傳導(dǎo)電才及完全填充所述至少一個末端溝道并且延伸出所述至少一個末端溝道以電接觸所述第二硅區(qū)的表面。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述傳導(dǎo)電極和所述第二硅區(qū)是相反的傳導(dǎo)類型。
37. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述傳導(dǎo)電極凹入所述末端溝道中并且與所述第二石圭區(qū)完全絕緣，所述方法還包括形成江所述傳導(dǎo)電極電連接到所述第一硅區(qū)的內(nèi)連層。
38. —種形成半導(dǎo)體功率器件的方法，所述半導(dǎo)體功率器件具有i殳置為當所述半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被加偏壓時傳導(dǎo)電流的有源區(qū)和沿著所述有源區(qū)的外圍的末端區(qū)，所述方法包括形成在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)延伸到第一深度的第一傳導(dǎo)類型的第一硅區(qū)，所述第一和第二硅區(qū)在它們之間形成 PN結(jié)；形成在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)延伸到第一深度的第一傳導(dǎo)類型的第一硅區(qū)，所述第一和第二硅區(qū)在它們之間形成PN結(jié)；將所述第二硅區(qū)的一部分凹入到低于所述第一深度，以^使所述凹入部分延伸出到包裹所述半導(dǎo)體功率器件的棵芯的邊緣，所述凹入部分形成垂直的壁，所述第一石圭區(qū)在該處終止；以及形成延伸入所述凹入部分中并且與所述第二石圭區(qū)絕緣的第一傳導(dǎo)電極。
39. 才艮據(jù)片又利要求38所述的方法，其中完成所述形成第一傳導(dǎo)電極的步驟使得所述第一傳導(dǎo)電極延伸出所述凹入部分以直接接觸所述第一硅區(qū)的表面。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述第一傳導(dǎo)電極包括多晶硅和金屬中的一種。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包含形成絕緣層使得將所述第一傳導(dǎo)電極與所述第一和第二硅區(qū)都完全絕緣開；以及形成將所述第一傳導(dǎo)電極電連接到所述第一硅區(qū)的內(nèi)連層。
42. 4艮據(jù);K利要求38所述的方法，還包含在所述末端區(qū)形成至少一個末端溝道，所述至少一個末端溝道延伸入所述第一石圭區(qū)中并且與所述垂直的壁才黃向隔離開；在形成第一傳導(dǎo)電才及的步驟的同時，形成至少部分地i真充所述至少一個末端溝道的第二傳導(dǎo)電極。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述第一和第二傳導(dǎo)電才及分別/人所述凹入部分和所述末端溝道延伸出以直接4妄觸所述第一,圭區(qū)的表面。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包含形成絕緣層從而將所述第一和第二傳導(dǎo)電極與所述第一和第二硅區(qū)都完全絕纟彖；以及形成將所述第一和第二傳導(dǎo)電極電連接到所述第一硅區(qū) 的內(nèi)連層。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
，半導(dǎo)體功率器件包括一個被設(shè)置為當半導(dǎo)體器件在傳導(dǎo)狀態(tài)下被偏壓時傳導(dǎo)電流的有源區(qū)，一個沿著有源區(qū)的外圍的末端區(qū)。第一傳導(dǎo)類型的第一硅區(qū)在第二傳導(dǎo)類型的第二硅區(qū)內(nèi)延伸到第一深度，第一和第二硅區(qū)在它們之間形成PN結(jié)。在末端中形成至少一個末端溝道。該末端溝道延伸入第二硅區(qū)中，并且與第一硅區(qū)橫向地隔離開。絕緣層沿著末端溝道的側(cè)壁和底部排列。傳導(dǎo)電極至少部分地填充末端溝道。
文檔編號H01L29/00GK101395719SQ200680048523
公開日2009年3月25日申請日期2006年11月22日優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者克里斯多佛·博古斯洛·科庫申請人:飛兆半導(dǎo)體公司

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