具有不同寬度硅柱的高壓垂直晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有不同寬度硅柱的高壓垂直晶體管。一個實施例中，一種垂直HVFET包括布置在環(huán)形圖案中的半導(dǎo)體材料柱，該環(huán)形圖案具有至少兩個基本平行并且基本線性的邊帶部分、每個邊帶部分具有第一寬度，以及至少兩個圓形部分，該圓形部分具有比第一寬度窄的第二寬度，第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域設(shè)置在該柱頂表面上或附近，以及第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)域設(shè)置在源極區(qū)域之下的該柱中。第一和第二電介質(zhì)區(qū)域分別地設(shè)置在該柱的相對側(cè)上，該第一電介質(zhì)區(qū)域側(cè)向地圍繞該柱，以及該第二電介質(zhì)區(qū)域側(cè)向地圍繞該柱。第一和第二場板分別地設(shè)置在該第一和第二電介質(zhì)區(qū)域中。
【專利說明】具有不同寬度硅柱的高壓垂直晶體管
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00910211646.3、申請日為2009年9月17日，發(fā)明名稱為“具
有不同寬度硅柱的高壓垂直晶體管”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開涉及可承受高壓的場效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003]在半導(dǎo)體技術(shù)中，高壓場效應(yīng)晶體管(HVFET)是公知的。很多HVFET使用的器件 結(jié)構(gòu)包括延伸的漏極區(qū)域，當(dāng)該器件為“關(guān)”狀態(tài)時，其承載或阻擋該施加的高壓(例如，幾 百伏特)。這種類型的HVFET通常用于功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，例如離線電源極的AC/DC轉(zhuǎn)換器、 馬達(dá)控制等。這些器件可以在高壓下轉(zhuǎn)換，并在實現(xiàn)“開”態(tài)最小化電流電阻的同時實現(xiàn)關(guān) 態(tài)的高阻擋電壓。該阻擋或擊穿電壓通?？s寫表示為Vbd或BV。首字母縮略詞Rds涉及該 延伸漏極區(qū)域中的電阻和表面面積的乘積，并通常用來描述器件的開態(tài)性能。
[0004]在現(xiàn)有的垂直HVFET結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體材料的臺或柱構(gòu)成用于開態(tài)電流的延伸區(qū)域 或漂移區(qū)域。該硅柱結(jié)構(gòu)通常形成為跑道形狀，具有在垂直于該柱長度方向上的重復(fù)的柱 結(jié)構(gòu)。圖1示出傳統(tǒng)高壓垂直晶體管硅柱圖案的一端。這一結(jié)構(gòu)的特征在于由半圓(即， 放射狀)的尖端區(qū)域連接一對長、直的邊帶區(qū)域。尖端和邊帶區(qū)域的該柱寬(PW)全部恒 定。該垂直器件結(jié)構(gòu)特征在于形成在該襯底項面附近的溝槽柵極，其鄰近該柱的側(cè)壁區(qū)域， 在該處主體區(qū)域布置在該延伸漏極區(qū)域之上。向該柵極極施加合適的電動勢使得沿著該主 體區(qū)域的垂直側(cè)壁部分形成導(dǎo)電溝道，以便電流垂直地流過該半導(dǎo)體材料，即，從設(shè)置源極 區(qū)域的襯底頂面，穿過漂移區(qū)域直至設(shè)置漏極區(qū)域的該襯底底部。該漂移區(qū)域通常為輕摻 雜，以便當(dāng)該器件關(guān)斷時承載施加到該漏極區(qū)域的高壓。因此，該延伸漏極區(qū)域摻雜的降低 與長度的增加對該器件的開態(tài)性能具有有害的影響，兩者都引起了開態(tài)電阻的增加。換句 話說，傳統(tǒng)的高壓FET設(shè)計特征在于在BV與Rds之間的權(quán)衡。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]通過下面的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，將可更全面地了解本公開，然而，不能將本發(fā)明 限定于示出的特定實施例，而應(yīng)將其僅作為解釋和說明。
[0006]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的垂直高壓垂直場效應(yīng)晶體管(HVFET)的部分圖案的頂視圖。
[0007]圖2示出了相對于邊帶區(qū)域的尖端區(qū)域中具有更窄柱寬的垂直HVFET結(jié)構(gòu)的一端 圖案的實例。
[0008]圖3示出了圖2具有電介質(zhì)區(qū)域及附加場板部件的圖案實例。
[0009]圖4示出了圖2中所示垂直HVFET結(jié)構(gòu)的代表性側(cè)視截面(沿切割線A_A’)的實 例。
[0010]圖5示出了圖2中所示垂直HVFET結(jié)構(gòu)的代表性側(cè)視截面(沿切割線B_B’)的實 例。[0011]圖6A-6E圖示了垂直HVFET結(jié)構(gòu)的跑道狀硅柱一端的不同實例的圖案。
[0012]圖7是示出了具有圖2中所示圖案的垂直HVFET結(jié)構(gòu)實例的漏極擊穿電壓與柱寬 的關(guān)系曲線圖。
【具體實施方式】
[0013]下面的描述中闡明了具體的細(xì)節(jié)，例如材料類型、尺寸、結(jié)構(gòu)特征、工藝步驟等，以 便在這里提供對公開的徹底理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，這些具體的細(xì)節(jié)并非為實 施所描述的實施例而需要。也應(yīng)該理解，附圖中的元件是代表性的，并且為了清楚沒有按比 例繪制。
[0014]圖2示出了垂直HVFET的硅柱10的實例圖案。圖2的頂視圖示出了連續(xù)的、增長 的、跑道形環(huán)(例如，圓環(huán)或橢圓)結(jié)構(gòu)的一端，其包括在相反側(cè)被電介質(zhì)區(qū)域環(huán)繞的半導(dǎo) 體材料柱。設(shè)置在該電介質(zhì)區(qū)域內(nèi)柱10兩側(cè)上的分別是柵極部件和導(dǎo)電場板。盡管為了 清楚而未在圖2中示出，但該電介質(zhì)和場板部件圖示在圖3-5中，隨后描述。
[0015]圖2的實例中，跑道形柱10具有從直的邊帶部分到圓形的尖端部分變化的寬度 (即，間距)。例如，邊帶11包括兩個基本平行的柱10的側(cè)邊部，其在y方向上延伸。在 500-700V的HVFET器件結(jié)構(gòu)的典型實例中，每個邊帶11的寬度Wl約為2.4-2.8 u m0邊帶 11間隔開的距離d3約為10-12 iim。柱10在過渡部分13上變窄，從邊帶11的每一末端的 寬度Wl降至寬度W2。對于500-700V的HVFET器件結(jié)構(gòu)的實例，寬度W2約為1.8-2.2 u m。 可以理解，在其它實施例中，根據(jù)設(shè)計的考慮、面積的制約和光刻圖像的限制等，寬度Wl可 以比2.8iim寬，而寬度W2可以比1.8iim窄。
[0016]在示出的實例中，顯示出柱10的兩側(cè)越過過渡部分的距離dl以相同的線性方式 變化(即，兩側(cè)以相同斜率變細(xì))。在一個實施例中，距離dl約為3-10 iim長。在其它實 施例中過渡部分13可以更長。在另一些實施例中，過渡部分可以相對縮短或完全取消；即， 代替柱10從較寬的邊帶變細(xì)到較窄的尖部，邊帶11可以從末端的寬度Wl急劇過渡到寬度 W2。也應(yīng)該理解，過渡部分13的形狀不必在柱10的每一側(cè)上對稱。換句話說，可以不同方 式、利用不同圖案形狀執(zhí)行該從寬度Wl到寬度W2的過渡。
[0017]繼續(xù)圖2的實例，顯示出延伸部分15連接過渡部分13與圓形的尖端部分16。每 個延伸部分15具有與該尖端部分16相同的寬度W2。尖端部分16包括半圓形狀硅部，具 有內(nèi)部半徑r和始終恒定的寬度W2。在示出的實例中，每個延伸部分15的長度d2通常為 3-10 ii m長。其它的實施例可以利用更長或更短的延伸部分15。還應(yīng)該理解，特定的實施例 可以整體上取消延伸部分。換句話說，圖2示出的邊帶圖案包括延伸部分15是非強(qiáng)制的。
[0018]此外，盡管圖2實例示出了單個過渡部分(每側(cè)一個)，但應(yīng)該理解其它實例中，在 柱10從較寬的邊帶到較窄的尖端部分的寬度中可以包括多個過渡部分、或多個突變(即， 階梯)。在另一些實施例中，尖端部分的寬度可以關(guān)于半徑r獨自變化。例如，尖端部分16 可以在每個過渡部分15的末端具有寬度W2，其在半圓的中心處逐漸變細(xì)至寬度W3。
[0019]通過參考圖7中示出的圖表，可更好的理解制備的具有更寬邊帶和更窄尖端硅柱 的晶體管器件的性能優(yōu)點。圖7示出具有如圖2所示圖案的垂直HVFET結(jié)構(gòu)實例的漏極擊 穿電壓(BV)與邊帶寬度的關(guān)系曲線圖。曲線41示出邊帶部分中的BV作為柱寬的函數(shù)，其 中給定外延摻雜水平。曲線42示出尖端部分中的BV作為相同外延摻雜水平的柱寬的函數(shù)。這里所公開內(nèi)容的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)-而在他們實驗之前并不知道，與具有跑道狀硅柱的垂 直HVFET結(jié)構(gòu)的尖端部分相比，該邊帶部分存在明顯更高的擊穿電壓-甚至是在邊帶柱寬 比尖端柱寬大得多的情況下。換句話說，通過實驗發(fā)現(xiàn)，在給定外延摻雜，對于尖端部分寬 度W2為最佳BV時，該邊帶BV高于柱寬大于W2 (例如，為Wl)的該尖端BV。
[0020]因此，意識到通過優(yōu)化硅柱中的外延摻雜，在比邊帶柱寬更窄的柱尖端部分的柱 寬處得到最大的漏極BV。這有助于增大該漏極BV，因為對于更窄的柱，薄硅柱中的電場峰 值增大了。電峰值的增加允許柱中對應(yīng)的更高載流子劑量。柱中的摻雜濃度甚至可以進(jìn)一 步提高，因為劑量等于摻雜與柱寬的乘積。換種說法，通過使得尖端部分的柱寬更窄(如圖 2中所示)，可以成比例地增大該摻雜。
[0021]在器件結(jié)構(gòu)的邊帶部分，由于邊帶部分的BV比尖端部分的BV大得多，因此可增大 該柱寬以便最小化該Rsp。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，在實際的實施例中該邊帶部分比該尖端 部分大得多，并且該邊帶部分決定該制備器件的Rsp。而且，對于該邊帶部分，與該器件的尖 端部分相比，該BV快速降低的臨界柱寬更大。本領(lǐng)域從業(yè)者將明白，當(dāng)增大該邊帶寬度時， 這允許更多的工藝裕度。
[0022]圖3示出了圖2具有電介質(zhì)區(qū)域及附加場板部件的圖案實例。為了清楚的目的， 圖3中未示出其它的器件結(jié)構(gòu)，例如柵極部件、接觸區(qū)域、金屬化層等。圖3的頂視圖示出硅 柱10通過鄰近的內(nèi)部電介質(zhì)區(qū)域25a與內(nèi)部場板部件29a間隔開。內(nèi)部場板部件29a在 球根狀、圓形指尖區(qū)27突然終止。內(nèi)部場板部件29a的該中央部分20形成于邊帶11之間 并具有寬度d5，而指尖區(qū)27具有更寬的寬度d6。該更寬的指尖區(qū)27具有一輪廓，其緊隨 著形成鄰近區(qū)域并以同心方式布置的柱10的內(nèi)邊緣或表面。以這種方式，該內(nèi)部電介質(zhì)區(qū) 域25a的寬度d4在關(guān)于柱10的全部側(cè)邊點上保持恒定。在圖3示出的一種實施結(jié)構(gòu)中， 寬度d4在2iim至5iim范圍內(nèi)，而寬度d5在Iiim至3iim范圍內(nèi)。在示出的實例中，寬度 d6通常比寬度d4寬0.6 u m至1.2 u m。
[0023]圖3的圖案實例還示出鄰近的外部場板部件29b通過鄰近的外部電介質(zhì)區(qū)域25b， 與柱10的外部邊緣間隔開距離d4。外部場板部件29b和外部電介質(zhì)區(qū)域25b兩者都側(cè)向 圍繞柱10并且與該柱10外部邊緣的變化形狀一致，這樣該外部電介質(zhì)區(qū)域25b的寬度d4 關(guān)于該柱10在全部側(cè)邊點上都相同。
[0024]可以明白，在特定實施例中，可以取消該內(nèi)部場板部件。在另一些實施例中，可以 形成彼此鄰近并具有結(jié)合部分的多個跑道形硅柱，以便該外部場板部件形成為一個側(cè)向圍 繞該整體結(jié)合柱結(jié)構(gòu)的大環(huán)或直線結(jié)構(gòu)。在這些可選實施例的任一個中，相對于更寬的邊 帶部分，在硅柱的圓形尖端或拐角部變窄。
[0025]此外，在其它實施例中，該尖端部分周圍所有點處的氧化物電介質(zhì)的寬度d4不必 相同(即，恒定)。即，間隔柱10的邊帶11與內(nèi)部場板部件29a的中央部分20的側(cè)向距 離，可以與間隔柱10的圓形尖端部分16與內(nèi)部場板部件29a的球根狀、圓形指尖區(qū)27的 距離不同。此外，該圓形邊帶尖端部分16不必具有半圓形狀。例如，在特定實施例中，該柱 尖端可為四分之一圓，使得該硅柱結(jié)構(gòu)具有一點更加矩形或者甚至方形的形狀。
[0026]圖4示出了圖2中所示垂直HVFET結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面(沿切割線A_A’)的實例。示 出的垂直HVFET30具有的結(jié)構(gòu)，包括形成在N+摻雜硅襯底21上的N型硅的延伸漏極區(qū)域
22。襯底11為重?fù)诫s以最小化其對流經(jīng)漏電極電流的電阻，在完成的器件中，該漏電極設(shè)置在該襯底的底部。在一個實施例中，延伸的漏極區(qū)域22是包括柱10的外延層的一部分， 并且其從襯底11延伸至硅晶片的頂表面。P型主體區(qū)域23與由P型區(qū)域26側(cè)向間隔開的 N+摻雜源極區(qū)域24a、24b，形成在該外延層頂表面的附近?？梢钥闯?，P型主體區(qū)域23設(shè) 置在上方并將該延伸的漏極區(qū)域22與N+源極區(qū)域24a、24b及P型區(qū)域26垂直間隔開。
[0027]在一個實施例中，包括延伸漏極區(qū)域22的外延層部分的摻雜濃度為線性變化，以 便產(chǎn)生表現(xiàn)出實質(zhì)上均勻電場分布的延伸漏極區(qū)域。線性變化可以在該外延層頂表面之下 的一些點處停止。
[0028]在圖4中所示的垂直晶體管結(jié)構(gòu)實例中，延伸漏極區(qū)域22、主體區(qū)域23、源極區(qū)域 24a、24b以及P型區(qū)域26共同地包括硅材料的臺或柱10 (本申請中兩種術(shù)語同義地使用)。 在該柱10的相反側(cè)上形成垂直溝槽并填充電介質(zhì)材料層(例如，氧化物)，其構(gòu)成電介質(zhì)區(qū) 域25a、25b。注意，在這個實例中，垂直溝槽的深度比該外延層的厚度深約51 iim。
[0029]柱10的高度和寬度、以及相鄰垂直溝槽之間的間隔可由器件所需的擊穿電壓確 定。例如，在典型的500-700V的HVFET中，柱10的垂直高度(厚度)在約40 y m至60 y m 厚的范圍內(nèi)。側(cè)向氧化物厚度(寬度d4)約為3-5 ym，并且該外延層摻雜從延伸漏極區(qū)域 22頂部的約l-2E15/cm3至底部的約2_3E16/cm3線性變化。
[0030]在另一實施例中，N+源極區(qū)域與P型區(qū)域可選擇地穿過該柱10的側(cè)向長度形成 在柱10的頂面上，而不是穿過柱10的側(cè)向?qū)挾仍贜+源極區(qū)域24a、24b之間布置P型區(qū)域 26 (如圖4所示)。換句話說,給定的截面圖例如圖1中所示，取決于截面選取的位置，將具 有延伸穿過該柱10的全部側(cè)向?qū)挾鹊腘+源極區(qū)域24或P型區(qū)域26。在這樣的實施例中， 每個N+源極區(qū)域24通過P型區(qū)域26在兩側(cè)面鄰接(沿柱的側(cè)向長度)。相似地，每個P 型區(qū)域26通過N+源極區(qū)域24在兩側(cè)面鄰接(沿柱的側(cè)向長度)。
[0031]電介質(zhì)區(qū)域25a、25b可包括二氧化硅、氮化硅或其它合適的介電材料?？墒褂枚?種已知方法形成電介質(zhì)區(qū)域25，包括熱生長及化學(xué)氣相沉積。內(nèi)部場板部件29a設(shè)置在內(nèi) 部電介質(zhì)層25a中、并與襯底21及柱10完全絕緣。示出的外部場板部件29b設(shè)置于外部電 介質(zhì)層25b中，相似地與襯底21及柱10絕緣。用于形成場板29的導(dǎo)電材料可包括重?fù)诫s 多晶娃、金屬(或金屬合金)、娃化物或其它合適的材料。在完成的器件結(jié)構(gòu)中，場板29a、 29b通常具有電容板的功能，當(dāng)該HVFET處于關(guān)狀態(tài)時(S卩，當(dāng)該漏極升至高電勢時)，其用 于耗盡該延伸漏極區(qū)域的電荷。
[0032]垂直HVFET晶體管30的溝槽柵極結(jié)構(gòu)包括柵極部件28a、28b，每一個分別地設(shè)置 在位于場板29a、29b及主體區(qū)域23之間的柱10相反側(cè)上的氧化物區(qū)域25a、25b中。高質(zhì) 量、薄(例如，?50UA )柵極氧化層將該柵極部件28與鄰近主體區(qū)域23的柱10的側(cè)壁間 隔開。柵極部件28可包括多晶硅或其它合適材料。在一個實施例中，每個柵極部件28具 有約1.5 ii m的側(cè)向?qū)挾燃凹s3.5 ii m的深度。
[0033]本領(lǐng)域從業(yè)者將明白，使用常規(guī)沉積、擴(kuò)散和/或注入工藝技術(shù)，可形成柱10頂面 附近的N+源極區(qū)域24及P型主體區(qū)域23的每一個。形成該N+源極區(qū)域24之后，通過使 用常規(guī)制造方法形成源極、漏極、柵極以及電連接到器件的不同區(qū)域/材料的場板電極(為 了清楚而未示于圖中)而完成HVFET30。
[0034]圖5示出了圖2中所示垂直HVFET結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面(沿切割線B_B’)的實例。除 了內(nèi)部場板29a的側(cè)向?qū)挾燃爸?0的側(cè)向?qū)挾韧?，圖5中示出的構(gòu)成元件與圖4中(前面論述過)的相同。圖4中，沿柱的較窄延伸部分截取側(cè)視截面，與圖5中示出的場板29a的 中央邊帶部分相比，該處的內(nèi)部場板相對為寬。由于圖5的側(cè)視截是面向邊帶部分截取，因 此與該器件結(jié)構(gòu)的延伸或尖端部分相比，場板29a相對為窄，并且柱10相對為寬。
[0035]圖6A-6E示出垂直HVFET結(jié)構(gòu)的跑道形硅柱一末端的不同示例圖案。例如，圖6A 示出的實施例中，過渡部分13僅在外側(cè)邊緣上從邊帶11向延伸部分15變細(xì)或窄化該柱。 硅柱的內(nèi)側(cè)邊緣從邊帶11到尖端部分16保持平直。相似地，圖6B的頂視圖示出變化的實 施例，過渡部分13僅在內(nèi)邊緣變細(xì)-該外側(cè)邊緣從邊帶11經(jīng)由部分13、15、至尖端部分16 保持不變(即，平直或直線)。
[0036]圖6C示出另一變化，其中邊帶11 一直延伸到尖端部分16，尤其是取消了過渡部分 13以及延伸部分15。在位于該柱外層邊緣上的凹口或階梯17a處，從更寬的邊帶部分11 到更窄的尖端部分16發(fā)生突變，而不是逐漸變細(xì)窄化。圖6D示出與圖6C相同的方式，但 是柱寬度的階梯17b的突變發(fā)生在硅柱的內(nèi)側(cè)邊緣上。
[0037]圖6E示出另一變化，其與圖2的示意實施例相似，但是取消了延伸部分15。換句 話說，過渡部分13直接在邊帶11和尖端部分16之間變細(xì)或窄化該柱的寬度。本領(lǐng)域一般 技術(shù)人員將明白，圖6A-6D示出的任一實施例可類似地取消延伸部分15，即，尖端部分起始 于過渡部分13的末端?？梢酝ㄟ^多種實例方式示出的步驟或不同參數(shù)的組合而構(gòu)成另外 的其它實施例。
[0038]在一個實施例中，該垂直晶體管器件結(jié)構(gòu)的每個跑道晶體管部分在X方向的寬度 (即，間距)為約13 ii m，而y方向的長度在約400 ii m至1000 u m的范圍內(nèi)，柱高為約60 u m。 換句話說，構(gòu)成垂直HVFET的單個跑道晶體管部分的長寬比在約30至80的范圍內(nèi)。在特 定的實施例中，每個跑道形部分的長度至少比其間距或?qū)挾却?0倍。
[0039]本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將明白，在完成的器件結(jié)構(gòu)中，圖案化的金屬層用于將各個 晶體管部分的每個硅柱10互聯(lián)。即，在實際的實施例中，所有的源極區(qū)域、柵極部件以及場 板都一起分別引線到半導(dǎo)體芯片上對應(yīng)的電極。在示出的實例圖案中，間隔硅柱的電介質(zhì) 區(qū)域的寬度、以及場板的寬度，在半導(dǎo)體芯片上基本均勻。晶體管部分以均勻?qū)挾燃伴g隔距 離布置，防止了工藝步驟后形成的空洞或孔洞，該工藝步驟用于共形地沉積包括電介質(zhì)區(qū) 域25和場板29的層。
[0040]盡管以上結(jié)合具體的器件類型描述了實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，在本發(fā) 明范圍內(nèi)還可以有多種修改或變形。例如，盡管已經(jīng)描述了 HVFET，但示出的該方法、圖案以 及結(jié)構(gòu)可以同樣地應(yīng)用到其它的結(jié)構(gòu)和器件類型，包括肖特基、二極管、IGBT和雙極結(jié)構(gòu)。 因此，說明書及附圖應(yīng)理解為用于說明而非限制的意圖。
【權(quán)利要求】
1.一種垂直高壓場效應(yīng)晶體管(HVFET)，包括:布置在閉合環(huán)形圖案中的半導(dǎo)體材料柱，所述閉合環(huán)形圖案具有至少兩個基本平行并且基本線性的邊帶部分以及至少兩個圓形部分，每個所述邊帶部分有第一寬度，所述圓形部分具有比所述第一寬度窄的第二寬度，第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域設(shè)置在所述柱的頂表面上或附近；第一電介質(zhì)區(qū)域和第二電介質(zhì)區(qū)域，分別設(shè)置在所述柱的相反側(cè)，所述第一電介質(zhì)區(qū)域橫向地被所述柱圍繞，所述第二電介質(zhì)區(qū)域橫向地圍繞所述柱；第一場板和第二場板，分別設(shè)置在所述第一電介質(zhì)區(qū)域和所述第二電介質(zhì)區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直高壓場效應(yīng)晶體管，進(jìn)一步地包括第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)域，所述主體區(qū)域設(shè)置在所述源極區(qū)域下方的所述柱中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直高壓場效應(yīng)晶體管，進(jìn)一步地包括襯底，所述第一導(dǎo)電類型的延伸漏極區(qū)域設(shè)置在所述襯底上方的所述柱上，所述主體區(qū)域?qū)⑺鲈礃O區(qū)域與所述延伸漏極區(qū)域在垂直方向間隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直高壓場效應(yīng)晶體管，進(jìn)一步地包括第一柵極部件和第二柵極部件，所述第一柵極部件和所述第二柵極部件分別在第一電介質(zhì)區(qū)域和第二電介質(zhì)區(qū)域中設(shè)置在鄰近所述主體區(qū)域的所述柱的頂表面上或附近，所述第一柵極部件和所述第二柵極部件通過柵極氧化物與所述主體區(qū)域間隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直高壓場效應(yīng)晶體管，其中所述環(huán)形圖案形成為跑道形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直高壓場效應(yīng)晶體管，其中所述柱與所述第一場板和所述第二場板中每一者沿著所述柱的所有點間隔開基本恒定的第一側(cè)向間距。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的垂直高壓場效應(yīng)晶體管，其中所述第一側(cè)向間距與分別將所述柱與所述場板間隔開的所述第一電介質(zhì)區(qū)域和所述第二電介質(zhì)區(qū)域的側(cè)向厚度基本相等o
8.—種功率場效應(yīng)晶體管(FET)，包括:具有垂直厚度的半導(dǎo)體材料柱，所述柱形成在環(huán)形圖案中，所述柱包含:一對基本平行且基本線性的邊帶部分，每個所述邊帶部分具有第一寬度，所述邊帶部分在第一側(cè)向方向上延伸；以及一對圓形尖端部分，所述圓形尖端部分具有比所述第一寬度窄的第二寬度；其中，所述柱進(jìn)一步地包含位于每一所述邊帶部分的每個末端上的過渡部分，所述過渡部分經(jīng)第一側(cè)向距離將所述柱從所述第一寬度窄化至所述第二寬度；第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域設(shè)置在所述柱的頂表面上或附近。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述源極區(qū)域包括所述第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域通過第二導(dǎo)電類型的第三區(qū)域側(cè)向間隔開。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述過渡部分具有至少一個錐形邊緣。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述過渡部分包含位于所述柱相對側(cè)上的一對錐形邊緣。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中每一個所述過渡部分包含對稱設(shè)置于相對側(cè)邊上的一對錐形邊緣。
13.—種功率場效應(yīng)晶體管(FET)，包括:形成在第一導(dǎo)電類型的襯底上的半導(dǎo)體材料柱，所述柱具有垂直厚度并形成環(huán)形圖案中，所述柱包含:一對基本平行且基本線性的邊帶部分，每個所述邊帶部分具有第一寬度，所述邊帶部分在第一側(cè)向方向上延伸；以及一對圓形尖端部分，所述尖端部分具有比所述第一寬度窄的第二寬度:設(shè)置于所述柱的頂表面上或附近的所述第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域；第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)域，設(shè)置在所述源極區(qū)域下方的所述柱中；和所述第一導(dǎo)電類型的延伸漏極區(qū)域，所述延伸漏極區(qū)域垂直從所述主體區(qū)域延伸到所述襯底。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率場效應(yīng)晶體管，進(jìn)一步地還包括分別設(shè)置在所述柱的相對側(cè)上的第一電介質(zhì)區(qū)域和第二電介質(zhì)區(qū)域，所述第一電介質(zhì)區(qū)域橫向地被所述柱圍繞，所述第二電介質(zhì)區(qū)域橫向地圍繞所述柱。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率場效應(yīng)晶體管，進(jìn)一步地還包括分別設(shè)置于所述第一電介質(zhì)區(qū)域和所述第二電介質(zhì)區(qū)域中的第一場板和第二場板，所述柱與所述第一場板和所述第二場板中每一者沿著所述柱的所有點間隔開基本恒定的間距。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述柱進(jìn)一步地包括過渡部分， 每個所述過渡部分具有至少一個錐形邊緣，所述過渡部分經(jīng)第一側(cè)向間距將所述邊帶部分的所述第一寬度窄化至所述第二寬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述柱進(jìn)一步地包括延伸部分， 每一個所述延伸部分具有第二寬度并且將對應(yīng)的一個所述過渡部分與所述圓形尖端部分的一端連接到一起。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述環(huán)形圖案形成為跑道形。`
19.一種功率場效應(yīng)晶體管(FET)，包括:第一導(dǎo)電類型的襯底；設(shè)置在所述襯底上的半導(dǎo)體材料柱，所述柱在垂直方向上從鄰接所述襯底的底部延伸到頂表面，所述柱在第一側(cè)向方向和第二側(cè)向方向上延伸以形成具有第一線性邊帶部分和第二線性邊帶部分的閉合環(huán)形、以及第一半圓端部與第二半圓端部，所述第一線性邊帶部分和所述第二線性邊帶部分各自具有第一寬度，所述第一半圓端部和所述第二半圓端部各自具有比所述第一寬度窄的第二寬度；設(shè)置在所述柱的頂表面上或附近的所述第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域；設(shè)置在所述源極區(qū)域下方的所述柱中的第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)域；在所述柱中的所述第一導(dǎo)電類型的延伸漏極區(qū)域，所述延伸漏極區(qū)域垂直從所述襯底的底部延伸到所述主體區(qū)域；設(shè)置在所述柱的相反側(cè)上的第一電介質(zhì)區(qū)域和第二電介質(zhì)區(qū)域，所述第一電介質(zhì)區(qū)域橫向地被所述柱圍繞，所述第二電介質(zhì)區(qū)域橫向地圍繞所述柱；分別設(shè)置于所述第一電介質(zhì)區(qū)域和所述第二電介質(zhì)區(qū)域中的第一場板和第二場板；以及第一柵極部件和第二柵極部件，所述第一柵極部件和所述第二柵極部件分別設(shè)置在所述第一電介質(zhì)區(qū)域和所述第二電介質(zhì)區(qū)域中，所述第一柵極部件和所述第二柵極部件從鄰近所述柱的頂表面垂直向下延伸到至少鄰近所述主體區(qū)域的底部，所述第一柵極部件和所述第二柵極部件通過柵極氧化物與所述主體區(qū)域間隔開。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述第一電介質(zhì)區(qū)域和所述第二電介質(zhì)區(qū)域從鄰近所述柱的頂表面垂直向下延伸到所述襯底。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述第一電介質(zhì)區(qū)域和所述第二電介質(zhì)區(qū)域經(jīng)過所述柱的底部延伸至所述襯底中。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中通過從所述第一寬度突變到所述第二寬度，所述第一線性邊帶部分和所述第二線性邊帶部分中每一者連接到所述第一半圓端部和所述第二半圓端部。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中通過從所述第一寬度錐形過渡到所述第二寬度，所述第一線性邊帶部分和所述第二線性邊帶部分中每一者連接到所述第一半圓端部和所述第二半圓端部。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述柱與所述第一場板和所述第二場板中每一者沿著所述柱的所有點間隔開基本恒定的第一側(cè)向間距。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述第一側(cè)向間距與分別將所述柱與所述場板間隔開的所述第一電介質(zhì)區(qū)域和所述第二電介質(zhì)區(qū)域的側(cè)向厚度基本相等。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率場效應(yīng)晶體管，其中所述第一場板和所述第二場板從鄰近所述柱的頂表面垂直向下延伸到鄰近所述柱 的底表面。
【文檔編號】H01L29/78GK103500759SQ201310367057
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2008年9月18日
【發(fā)明者】蘇吉特·巴納吉, 維杰伊·帕塔薩拉蒂, 朱林 申請人:電力集成公司