具有場(chǎng)電極的晶體管器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有場(chǎng)電極的晶體管器件。一種晶體管器件包含源區(qū)域、漂移區(qū)域和布置在該源區(qū)域與該漂移區(qū)域之間的基體區(qū)域。柵電極與該基體區(qū)域相鄰并且通過柵電介質(zhì)被電介質(zhì)絕緣于該基體區(qū)域。場(chǎng)電極布置與漂移區(qū)域和基體區(qū)域相鄰，在第一方向上與柵電極間隔開，并且包含場(chǎng)電極和場(chǎng)電極電介質(zhì)，該第一方向與在其中源區(qū)域和漂移區(qū)域是間隔開的垂直方向正交。該場(chǎng)電極電介質(zhì)將該場(chǎng)電極至少與該漂移區(qū)域電介質(zhì)絕緣。該場(chǎng)電極布置具有與漂移區(qū)域相鄰的第一寬度和與基體區(qū)域相鄰的第二寬度并且該第一寬度大于該第二寬度。
【專利說明】具有場(chǎng)電極的晶體管器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及晶體管器件，特別涉及具有場(chǎng)電極的晶體管器件。

【背景技術(shù)】
[0002]晶體管，特別是MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管，諸如MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)被廣泛地使用為諸如驅(qū)動(dòng)應(yīng)用、功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用、汽車應(yīng)用、消費(fèi)者電子應(yīng)用等之類的多種不同應(yīng)用中的電子開關(guān)。對(duì)于那些晶體管，所希望的是，具有依賴于具體應(yīng)用的預(yù)定義的電壓阻斷能力，并且具有低的導(dǎo)通電阻(在導(dǎo)通狀態(tài)下晶體管的電阻)。
[0003]被使用為電子開關(guān)的MOS晶體管(其經(jīng)常被稱為功率MOS晶體管)包含基體區(qū)域與漏區(qū)域(在IGBT中還被稱為發(fā)射極區(qū)域)之間的漂移區(qū)域。晶體管器件的導(dǎo)通電阻和電壓阻斷能力主要由基體區(qū)域與漏區(qū)域之間的這個(gè)漂移區(qū)域的長度和這個(gè)漂移區(qū)域的摻雜濃度所定義。大體上，導(dǎo)通電阻隨著摻雜濃度增加和/或長度減少而減少。然而，增加的摻雜濃度和/或減少的長度可能引起減少的電壓阻斷能力。
[0004]一種增加電壓阻斷能力而不增加導(dǎo)通電阻的方式是提供與漂移區(qū)域相鄰、與漂移區(qū)域電介質(zhì)絕緣并且耦合到MOS晶體管的源端子的場(chǎng)電極。通常，功率晶體管包含多個(gè)并聯(lián)連接的晶體管單元，其中這些晶體管單元中的每個(gè)包含場(chǎng)電極和兩個(gè)相鄰的場(chǎng)電極之間的漂移區(qū)域。
[0005]有需要提供包含場(chǎng)電極和具有減少的尺寸的晶體管器件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一個(gè)實(shí)施例涉及晶體管器件。該晶體管器件包含源區(qū)域、漂移區(qū)域和布置在該源區(qū)域與該漂移區(qū)域之間的基體區(qū)域、與基體區(qū)域相鄰并且通過柵電介質(zhì)與基體區(qū)域電介質(zhì)絕緣的柵電極以及場(chǎng)電極布置。該場(chǎng)電極布置與漂移區(qū)域和基體區(qū)域相鄰，在第一方向上與柵電極間隔開，并且包括場(chǎng)電極和場(chǎng)電極電介質(zhì)，該第一方向與在其中源區(qū)域和漂移區(qū)域是間隔開的垂直方向正交。該場(chǎng)電極電介質(zhì)將該場(chǎng)電極至少與該漂移區(qū)域電介質(zhì)絕緣。該場(chǎng)電極布置具有與漂移區(qū)域相鄰的第一寬度和與基體區(qū)域相鄰的第二寬度，其中該第一寬度大于該第二寬度。
[0007]另一個(gè)實(shí)施例涉及用于形成晶體管器件的方法。該方法包含通過形成半導(dǎo)體基體的第一表面中的槽來形成場(chǎng)電極布置，在上槽部分中形成該槽的側(cè)墻上的保護(hù)層，在未被該保護(hù)層覆蓋的側(cè)墻部分上和在槽的底部上形成電介質(zhì)層并且至少在該電介質(zhì)層上形成場(chǎng)電極。該方法進(jìn)一步包含形成關(guān)于第一表面與該場(chǎng)電極布置水平間隔開的柵電極電介質(zhì)和柵電極，形成與該柵電極相鄰并且通過柵電介質(zhì)與該柵電極電介質(zhì)絕緣的基體區(qū)域并且在該基體區(qū)域中形成源區(qū)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面參考附圖來解釋示例。附圖用于圖示在這里所公開的實(shí)施例的基本原理，以致僅圖示對(duì)理解基本原理所必需的方面。附圖未按比例繪制。在附圖中，相同參考字符指示相似特征。
[0009]圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的垂直橫截面視圖。
[0010]圖2示出在圖1中所示出的晶體管器件的摻雜輪廓的一個(gè)實(shí)施例。
[0011]圖3示出在圖1中所示出的半導(dǎo)體器件上的頂視圖。
[0012]圖4示出在另一個(gè)垂直截面平面中在圖1中所示出的晶體管器件的垂直橫截面視圖。
[0013]圖5示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的垂直橫截面視圖。
[0014]圖6示出根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的垂直橫截面視圖。
[0015]圖7A-7F示出用于生產(chǎn)晶體管器件的場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例。
[0016]圖8示出在進(jìn)一步方法步驟之后在圖7F中所示出的器件拓?fù)洹?br> [0017]圖9A-9C圖示用于形成根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)電極布置的場(chǎng)電極的方法步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0018]在下面的詳細(xì)描述中參考附圖。附圖形成描述的部分并且通過圖示的方式示出了在其中可以實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例。要理解的是，可以將這里描述的各個(gè)實(shí)施例的特征彼此組合，除非另有具體指出。
[0019]圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的垂直橫截面視圖。該晶體管器件包含具有第一表面101的半導(dǎo)體基體100。在圖1中所示出的垂直截面平面是與這個(gè)第一表面101正交的截面平面。半導(dǎo)體基體100可以包含常規(guī)的半導(dǎo)體材料諸如硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs )、氮化鎵(GaN)等。
[0020]參考圖1，晶體管器件在半導(dǎo)體基體100中包含源區(qū)域13、漂移區(qū)域11和布置在源區(qū)域13與漂移區(qū)域11之間的基體區(qū)域12。柵電極21與基體區(qū)域12相鄰，并且通過柵電介質(zhì)22與基體區(qū)域12電介質(zhì)絕緣。在本實(shí)施例中，柵電極21被實(shí)現(xiàn)為在從源區(qū)域13延伸穿過基體區(qū)域12到漂移區(qū)域11或進(jìn)入漂移區(qū)域11的槽中布置的槽電極。柵電極21用于控制基體區(qū)域12中的在源區(qū)域13與漂移區(qū)域11之間的導(dǎo)電溝道。晶體管器件進(jìn)一步包含通過漂移區(qū)域11與基體區(qū)域12分開的漏區(qū)域14?？蛇x地，在漂移區(qū)域11與漏區(qū)域14之間布置場(chǎng)停止區(qū)域15。
[0021]參考圖1，晶體管器件進(jìn)一步包含場(chǎng)電極布置30。場(chǎng)電極布置30與漂移區(qū)域11和基體區(qū)域13相鄰，并且在第一方向上與柵電極21間隔開。這個(gè)第一方向是本實(shí)施例中的水平方向，并且與在其中源區(qū)域13和漂移區(qū)域11是間隔開的垂直方向正交。場(chǎng)電極布置30包含場(chǎng)電極31和場(chǎng)電極電介質(zhì)32。場(chǎng)電極電介質(zhì)32至少從漂移區(qū)域11將場(chǎng)電極31電介質(zhì)絕緣。在圖1中所示出的實(shí)施例中，場(chǎng)電極電介質(zhì)32還從基體區(qū)域12將場(chǎng)電極31電介質(zhì)絕緣。
[0022]場(chǎng)電極布置30具有與漂移區(qū)域11相鄰的第一寬度wl和與基體區(qū)域12相鄰的第二寬度《2，其中第一寬度wl大于第二寬度《2。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二寬度《2小于第一寬度wl的60%。
[0023]在圖1中所示出的實(shí)施例中，通過具有比與漂移區(qū)域11相鄰的更小的與基體區(qū)域12相鄰的厚度的場(chǎng)電極電介質(zhì)32來獲得與基體區(qū)域12相鄰的較小的第二寬度《2。場(chǎng)電極電介質(zhì)32具有與漂移區(qū)域11相鄰的第一厚度和與基體區(qū)域12相鄰的第二厚度，其中第二厚度小于第一厚度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二厚度小于第一厚度的50%，并且可以進(jìn)一步小于第一厚度的30%。該晶體管器件不局限于具有與基體區(qū)域相鄰的場(chǎng)電極電介質(zhì)32的更小厚度。還有其他方式來實(shí)現(xiàn)具有比與基體區(qū)域12相鄰的更大的與漂移區(qū)域11相鄰的寬度wl的場(chǎng)電極布置。下面在這里解釋這些方式中的一些。
[0024]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該晶體管器件包含多個(gè)晶體管單元10，其中每個(gè)晶體管單元包含源區(qū)域13、基體區(qū)域12、漂移區(qū)域11、漏區(qū)域14、具有柵電介質(zhì)22的柵電極21以及場(chǎng)電極布置30。參考圖1，兩個(gè)鄰近的晶體管單元可以共享一個(gè)柵電極21，并且兩個(gè)其他的鄰近的晶體管單元可以共享一個(gè)場(chǎng)電極布置30。進(jìn)一步，個(gè)別的晶體管單元可以共享漂移區(qū)域11和漏區(qū)域14。通過使源區(qū)域13和基體區(qū)域12連接到源端子S、通過使個(gè)別的柵電極21連接到柵端子G并且通過使(共同)漏區(qū)域14連接到漏端子D來將個(gè)別的晶體管單元并聯(lián)連接。
[0025]該晶體管器件能夠被實(shí)現(xiàn)為η型晶體管器件或?yàn)镻型晶體管器件。在η型晶體管器件中，源區(qū)域13和漂移區(qū)域11是η摻雜，并且基體區(qū)域12是P摻雜。在ρ型晶體管器件中，源區(qū)域13和漂移區(qū)域11是ρ摻雜，并且基體區(qū)域12是η摻雜。進(jìn)一步，該晶體管器件或能夠被實(shí)現(xiàn)為M0SFET、或?yàn)镮GBT。在MOSFET中，漏區(qū)域14具有與漂移區(qū)域11相同的摻雜類型，并且比漂移區(qū)域11更高摻雜。在IGBT中，漏區(qū)域14具有與漂移區(qū)域11的摻雜類型互補(bǔ)的摻雜類型(在IGBT中，漏區(qū)域還被稱為發(fā)射極區(qū)域)。
[0026]進(jìn)一步，該晶體管器件能夠被實(shí)現(xiàn)為增強(qiáng)型(常關(guān)型)晶體管器件，或被實(shí)現(xiàn)為耗盡型(常開型)晶體管器件。在增強(qiáng)型晶體管器件中，基體區(qū)域12與柵電介質(zhì)22相鄰，以致在晶體管器件的導(dǎo)通狀態(tài)下柵電極21沿著柵電介質(zhì)22在源區(qū)域13和漂移區(qū)域11之間生成反轉(zhuǎn)溝道。在耗盡型晶體管器件中，基體區(qū)域12包含沿著柵電介質(zhì)22的在源區(qū)域13和漂移區(qū)域11之間的與基體區(qū)域12的摻雜類型互補(bǔ)的摻雜類型的溝道區(qū)域17(在圖1中以虛線所圖示)。在這種情況下，能夠通過控制柵電極21來切斷晶體管器件，使得溝道區(qū)域17耗盡電荷載流子。
[0027]能夠像常規(guī)的MOS晶體管那樣操作在圖1中所示出的晶體管器件。即，能夠通過合適地控制分別施加到柵端子G和柵電極21的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)接通和切斷該晶體管器件。當(dāng)在基體區(qū)域12中有沿著柵電介質(zhì)22的在源區(qū)域13和漂移區(qū)域11之間的導(dǎo)電溝道時(shí)，該晶體管器件是在導(dǎo)通的狀態(tài)下。在這種情況下，當(dāng)在漏和源端子D、S之間施加電壓時(shí)，電流能夠流動(dòng)穿過該晶體管器件。在圖1中所示出的垂直晶體管器件中，電流流動(dòng)方向?qū)嵸|(zhì)上相應(yīng)于半導(dǎo)體基體100的垂直方向。當(dāng)沿著柵電介質(zhì)22的導(dǎo)電溝道被打斷時(shí)，并且當(dāng)在漏和源端子D、S之間施加反向偏置漂移區(qū)域11與基體區(qū)域12之間的pn結(jié)的電壓時(shí)，該晶體管器件是在斷開的狀態(tài)下。在η型晶體管器件中，反向偏置pn結(jié)的電壓是漏端子D與源端子S之間的正電壓。
[0028]在斷開的狀態(tài)下，空間電荷區(qū)域開始在漂移區(qū)域11與基體區(qū)域12之間的pn結(jié)處在漂移區(qū)域11中延伸。這個(gè)空間電荷區(qū)域與該P(yáng)n結(jié)的兩側(cè)上的基體區(qū)域12和漂移區(qū)域11中的電離的電荷載流子有關(guān)聯(lián)。這個(gè)空間電荷區(qū)域的寬度依賴于反向偏置該pn結(jié)的電壓，該空間電荷區(qū)域的寬度是與該pn結(jié)正交的方向上的空間電荷區(qū)域的尺度?？臻g電荷區(qū)域的這個(gè)寬度隨著反向偏置的電壓增加而增加?？臻g電荷區(qū)域與電場(chǎng)有關(guān)聯(lián)，其中當(dāng)通過漂移區(qū)域11中的電離的摻雜劑原子并且通過相應(yīng)的漂移區(qū)域12中的相反電荷所生成的電場(chǎng)達(dá)到臨界電場(chǎng)時(shí)，得到該半導(dǎo)體器件的電壓阻斷能力。該臨界電場(chǎng)是半導(dǎo)體基體100的半導(dǎo)體材料(諸如硅)的材料常數(shù)。
[0029]在沒有場(chǎng)電極的晶體管器件中，在其中在pn結(jié)處達(dá)到臨界電場(chǎng)的反向偏置的電壓依賴于漂移區(qū)域11的摻雜濃度，并且因此依賴于當(dāng)施加反向偏置的電壓到該P(yáng)n結(jié)時(shí)能夠電離的摻雜劑原子的數(shù)目。然而，在圖1中所示出的半導(dǎo)體器件中，漂移區(qū)域11中的電離的摻雜劑原子不僅在基體區(qū)域12中而且在耦合到源電極S的場(chǎng)電極31中找到相應(yīng)的相反電荷。即，還有沿著場(chǎng)電極電介質(zhì)32的漂移區(qū)域11中的空間電荷區(qū)域(耗盡區(qū)域)。因而，在圖1中所示出的半導(dǎo)體器件中，與沒有場(chǎng)電極的晶體管器件相比，能夠增加漂移區(qū)域11的摻雜濃度，以便在沒有減少電壓阻斷能力的情況下減少導(dǎo)通電阻。
[0030]因?yàn)閳?chǎng)電極31和基體區(qū)域12被電連接到源端子S，所以在基體區(qū)域12與場(chǎng)電極31之間的跨過場(chǎng)電極電介質(zhì)32的電壓是零或接近零，以致與基體區(qū)域12相鄰的厚度比與漂移區(qū)域11相鄰的厚度更小的場(chǎng)電極電介質(zhì)32能夠被實(shí)現(xiàn)。在漂移區(qū)域11中，當(dāng)晶體管器件是在斷開的狀態(tài)下時(shí)，有場(chǎng)電極31與漂移區(qū)域11之間的跨過場(chǎng)電極電介質(zhì)32的電壓。
[0031]實(shí)現(xiàn)具有減少的尺寸(減少的寬度)的與基體區(qū)域12相鄰的場(chǎng)電極布置在接近半導(dǎo)體基體100的第一表面101的區(qū)域中，甚至在其中為了增加能夠在半導(dǎo)體基體100的給定的面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)的晶體管單元的總數(shù)目，而希望兩個(gè)鄰近的場(chǎng)電極布置之間的小的距離的情況下，提供足夠的空間給柵電極21和基體區(qū)域12。
[0032]參考圖1，源電極41被電連接到個(gè)別的晶體管單元的源區(qū)域13和場(chǎng)電極31。在圖1中所示出的實(shí)施例中，面向第一表面101的末端的場(chǎng)電極31的上末端是在第一表面101下面。源電極41包含接觸插塞42，該接觸插塞42向下延伸到場(chǎng)電極31并且在表面?zhèn)忍幈浑娺B接到場(chǎng)電極31。接觸插塞42進(jìn)一步包含側(cè)墻，并且在該側(cè)墻處被電連接到基體區(qū)域12?？蛇x地，基體區(qū)域12包含接觸區(qū)域16，該接觸區(qū)域16比基體區(qū)域12的其他區(qū)域更高摻雜并且提供源電極41與基體區(qū)域12之間的歐姆接觸。在這種方式中，場(chǎng)電極31和基體區(qū)域12能夠以空間節(jié)省的方式被電連接到源電極41。
[0033]能夠通過形成柵電極來獲得低的柵源電容以致面向第一表面101的末端的柵電極21的上面末端在第一表面101下面。因而，在源區(qū)域13與柵電極21之間僅有小的重疊，使得有低的柵源電容。
[0034]場(chǎng)停止區(qū)域15有助于在雪崩擊穿的情況下增加晶體管器件的堅(jiān)固性。圖2示意性圖示沿著通過源區(qū)域13、基體區(qū)域12、漂移區(qū)域11、場(chǎng)停止區(qū)域15和漏區(qū)域14的線1-1的晶體管器件的摻雜輪廓。為了解釋的目的，漏區(qū)域14具有與漂移區(qū)域11和場(chǎng)停止區(qū)域15相同的摻雜類型。例如，源區(qū)域13的摻雜濃度是在I X 119CnT3與I X 121CnT3之間，例如，基體區(qū)域12的摻雜濃度是在I X 116CnT3與I X 118CnT3之間。例如，漂移區(qū)域11的摻雜濃度是在IX 114CnT3與IX 116CnT3之間。例如，漏區(qū)域14的摻雜濃度是在IX 119CnT3與I X 121CnT3之間。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，基體區(qū)域12與場(chǎng)停止區(qū)域15之間的漂移區(qū)域11的摻雜濃度實(shí)質(zhì)上是恒定的。
[0035]參考圖2，場(chǎng)停止區(qū)域15具有最大的摻雜濃度N15_max，該最大的摻雜濃度N15_max低于漏區(qū)域14的(最大)摻雜濃度N14并且高于漂移區(qū)域11的摻雜濃度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，場(chǎng)停止區(qū)域15的最大的摻雜濃度N15_max是在3 X 116CnT3與5 X 117CnT3之間。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，場(chǎng)停止區(qū)域15的最大的摻雜濃度N15_max是漂移區(qū)域11的摻雜濃度的3倍與50倍之間，并且特別是漂移區(qū)域11的摻雜濃度的4倍與40倍之間。
[0036]場(chǎng)停止區(qū)域的最小的摻雜濃度N15_nin是最大的摻雜濃度Ν15__的30%以下或甚至10%以下。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在場(chǎng)停止區(qū)域15具有最大的摻雜濃度N15_max的位置比漂移區(qū)域11更接近漏區(qū)域14，并且該摻雜濃度從具有最大的摻雜濃度N15_max的位置向具有最小的摻雜濃度N15_min的位置連續(xù)地減少。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，具有最大的摻雜濃度N15_max的位置與具有最小的摻雜濃度N15_min的位置之間的(最短)距離是在I微米與10微米之間，特別是在I微米與5微米之間。這個(gè)距離與場(chǎng)停止區(qū)域15的寬度相應(yīng)。
[0037]參考圖2，有漂移區(qū)域11與場(chǎng)停止區(qū)域15之間的第一過渡區(qū)域和場(chǎng)停止區(qū)域15與漏區(qū)域14之間的第二過渡區(qū)域。在第一過渡區(qū)域中，摻雜濃度從漂移區(qū)域11的摻雜濃度增加到場(chǎng)停止區(qū)域15的最小的摻雜濃度N15_min (如果這個(gè)最小的摻雜濃度N15_min高于漂移區(qū)域11的摻雜濃度。即，僅有第一過渡區(qū)域，如果最小的摻雜濃度N15_min高于漂移區(qū)域11的摻雜濃度)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，場(chǎng)停止區(qū)域15的最小的摻雜濃度N15_min與漂移區(qū)域11的摻雜濃度相應(yīng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，場(chǎng)停止區(qū)域15的最小的摻雜濃度N15_min高于漂移區(qū)域11的摻雜濃度(但是低于最大的摻雜濃度Ν15__的30%或低于10%)。在第二過渡區(qū)域中，摻雜濃度從場(chǎng)停止區(qū)域15的最大的摻雜濃度Ν15__增加到漏區(qū)域14的摻雜濃度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一和第二過渡區(qū)域的至少一個(gè)中的摻雜濃度的最大的梯度高于場(chǎng)停止區(qū)域15中的摻雜濃度的梯度。
[0038]參考圖1，源電極41能夠被實(shí)現(xiàn)為平面電極，該平面電極被布置在源區(qū)域13、場(chǎng)電極31而且還有柵電極21上面，其中柵電極21通過絕緣層23被電絕緣于源電極41。
[0039]圖3示出在圖1中所示出的晶體管器件上的頂視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，個(gè)別的晶體管單元10被實(shí)現(xiàn)為延長的晶體管單元。即，源區(qū)域13、基體區(qū)域12、具有柵電介質(zhì)22的柵電極21以及具有場(chǎng)電極電介質(zhì)32的場(chǎng)電極31在半導(dǎo)體基體100的水平方向上被延長，其中個(gè)別的晶體管單元10的延長的器件結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是并聯(lián)的。在圖3中所示出的頂視圖中，以虛線示意性圖示柵電極21和柵電極電介質(zhì)22的位置和幾何形狀。圖3示出源電極41 (其還能夠被稱為源焊盤)和與源焊盤41間隔開的柵焊盤42。柵焊盤42被電連接到個(gè)別的晶體管單元的柵電極21。
[0040]圖4示出通過柵焊盤42的垂直截面平面C-C中的半導(dǎo)體基體100的垂直橫截面視圖。參考圖4，源區(qū)域13通過絕緣層43被電絕緣于柵焊盤42，并且柵焊盤42被電連接到個(gè)別的晶體管單元的柵電極21。源焊盤41與柵焊盤42在相應(yīng)于個(gè)別的晶體管單元的縱向方向的方向上被間隔開，該方向是在柵電極21、場(chǎng)電極31等等的縱向方向上?？蛇x地，絕緣層(未示出)被布置在源焊盤41與柵焊盤42之間。
[0041]圖5示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的垂直橫截面視圖。這個(gè)晶體管器件不同于在上文中參考圖1-4所解釋的晶體管器件在于:場(chǎng)電極31的寬度在背對(duì)基體區(qū)域12的方向上減少，并且場(chǎng)電極電介質(zhì)32的厚度在這個(gè)方向上增加。在這個(gè)方向上(即在漏區(qū)域14的方向上)，當(dāng)晶體管器件是在斷開的狀態(tài)時(shí)，跨過場(chǎng)電極電介質(zhì)32的電壓增加。場(chǎng)電極電介質(zhì)32的厚度的增加導(dǎo)致增加的場(chǎng)電極電介質(zhì)32的電介質(zhì)長度，其可能有必要在斷開的狀態(tài)下承受跨過場(chǎng)電極電介質(zhì)32的電壓。
[0042]圖6示出根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例的晶體管器件的垂直橫截面視圖。這個(gè)實(shí)施例不同于在上文中所解釋的實(shí)施例在于:場(chǎng)電極31分別與基體區(qū)域12和接觸區(qū)域16相鄰。場(chǎng)電極31的部分可以延伸超過基體區(qū)域12與漂移區(qū)域11之間的pn結(jié)進(jìn)入基體區(qū)域12。然而，對(duì)于場(chǎng)電極電介質(zhì)32來說在該pn結(jié)處終結(jié)還是有可能的。在這個(gè)實(shí)施例中，場(chǎng)電極31的與基體區(qū)域12相鄰的那些部分將基體區(qū)域12連接到源電極41。在圖6中所示出的實(shí)施例中，源電極41與場(chǎng)電極31之間的邊界是在接觸區(qū)域16的區(qū)域中。然而，源電極41比接觸區(qū)域14更深地延伸進(jìn)入基體區(qū)域12還是有可能的，或場(chǎng)電極31延伸到源區(qū)域13或甚至到第一表面101是可能的。
[0043]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，場(chǎng)電極31和源電極41包含不同的材料。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，場(chǎng)電極和源電極41包含相同的材料。例如，對(duì)于場(chǎng)電極31和源電極41來說,合適的材料是金屬或高摻雜的多晶半導(dǎo)體材料，諸如高摻雜的多晶硅。
[0044]圖7A-7F示出在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于形成場(chǎng)電極布置30的方法的方法步驟期間(之后)的半導(dǎo)體基體100的垂直橫截面視圖。參考圖7A，該方法包含形成半導(dǎo)體基體100的第一表面101中的槽110。參考圖7D，該方法進(jìn)一步包含在槽110的上面部分中形成側(cè)墻上的保護(hù)層32lt)槽110的“上面部分”是第一表面101的區(qū)域中的槽的部分。參考圖7B和7C，在槽110的上面部分中形成保護(hù)層32i可以包含用填充材料120來填充槽110的下面部分，從而在剩余槽111的底部和側(cè)墻上以及在第一表面101上(見圖7B)形成保護(hù)層13210該填充材料可以包含氧化物、抗蝕劑和碳中的至少一種。參考圖7C，在上槽部分中的側(cè)墻上形成保護(hù)層32i可以進(jìn)一步包含從第一表面101和從剩余槽111的底部去除保護(hù)層13210這個(gè)去除可以包含各向異性的蝕刻工藝。最后，從在下面的槽的部分中去除填充材料120。例如，這個(gè)去除可以包含選擇地相對(duì)于保護(hù)層32i和半導(dǎo)體基體100的材料蝕刻填充材料120的蝕刻工藝。
[0045]參考圖7E，該方法進(jìn)一步包含在較低的槽的部分中的未覆蓋的側(cè)墻上形成電介質(zhì)層322。形成這個(gè)電介質(zhì)層322可以包含熱氧化工藝，該熱氧化工藝沿著槽110的那些未覆蓋的側(cè)墻和底部氧化半導(dǎo)體基體100的半導(dǎo)體材料。保護(hù)層32i防止在這個(gè)工藝期間上槽部分中的側(cè)墻被氧化。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，保護(hù)層32i包含氮化物，諸如氮化硅。氧化該槽的未覆蓋的側(cè)墻的部分還可以包含氧化半導(dǎo)體基體的第一表面101。在圖7E (和圖7F)中示出沿著第一表面101的相應(yīng)的氧化層33 (以虛線所圖示)。
[0046]參考圖7F，該方法進(jìn)一步包含在形成電介質(zhì)層322之后保留的剩余槽中形成場(chǎng)電極31。保護(hù)層32i可以保留并且可以形成場(chǎng)電極電介質(zhì)32的部分，或保護(hù)層32i可以在形成場(chǎng)電極31之前從上槽部分中的側(cè)墻中被去除。這就是為什么在圖7F中以虛線圖示保護(hù)層 32j 0
[0047]參考圖7F，場(chǎng)電極31能夠被形成使得場(chǎng)電極31的上末端是在第一表面101下面。在這種情況下，有在場(chǎng)電極31和可選的保護(hù)層32i上面的槽。通過源電極41的插塞42來最后填充這個(gè)槽。形成場(chǎng)電極31可以包含淀積工藝，在該淀積工藝中場(chǎng)電極材料，諸如金屬或高摻雜的多晶材料，諸如多晶硅，被淀積在剩余的槽中。該剩余的槽可以完全用場(chǎng)電極材料填充，并且然后場(chǎng)電極材料可以從接近表面101的部分被去除，以便在場(chǎng)電極31上面形成槽。為了形成槽而去除電極材料可以包含蝕刻工藝。
[0048]在淀積工藝中，電極材料還可以被淀積在第一表面101上面。表面101上面的電極材料能夠以蝕刻場(chǎng)電極31上面的槽的蝕刻工藝被去除，或能夠在蝕刻工藝之前使用CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)工藝被去除。第一表面101上的氧化層能夠在淀積電極材料之前或在淀積電極材料之后被去除。
[0049]圖8示出在進(jìn)一步方法步驟之后的在圖7F中所示出的器件結(jié)構(gòu)，該進(jìn)一步方法步驟包含形成基體區(qū)域12、源區(qū)域13、接觸區(qū)域16、柵電極21和柵電介質(zhì)22。形成摻雜的半導(dǎo)體器件區(qū)域可以包含注入和擴(kuò)散的工藝中的至少一個(gè)。
[0050]形成上文中參考圖1-6所解釋的晶體管器件中的一個(gè)進(jìn)一步包含形成柵電極21和柵電介質(zhì)22。這可以包含形成進(jìn)一步的槽、形成槽的側(cè)墻和底部上的柵電介質(zhì)22以及形成柵電介質(zhì)22上的柵電極21。例如，柵電介質(zhì)22是氧化物，并且例如，柵電極21包含金屬或高摻雜的多晶半導(dǎo)體材料。當(dāng)然，能夠以不同于上文中所解釋的順序的順序來執(zhí)行上文中所解釋的方法步驟。
[0051]在參考圖7A-7F和圖8所解釋的方法中，以分開的方法步驟形成場(chǎng)電極布置30、柵電介質(zhì)22和柵電極21，以致場(chǎng)電極布置30的性質(zhì)和柵電極與柵電介質(zhì)22的性質(zhì)能夠獨(dú)立于彼此被完全地調(diào)節(jié)。
[0052]圖9A-9C描繪用于形成錐形的場(chǎng)電極31的方法的一個(gè)實(shí)施例。參考圖9A-9C所解釋的方法步驟是基于在圖7E中所圖示的器件結(jié)構(gòu)。參考圖9A，至少在較低的槽的部分(其中電介質(zhì)層322已經(jīng)被生產(chǎn))中用掩模層200來填充槽110。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該掩模層是抗蝕劑。參考圖9B和圖9C，掩模層200和電介質(zhì)層322在蝕刻工藝中被蝕刻，該蝕刻工藝使用蝕刻掩模層200和電介質(zhì)層322兩者但蝕刻掩模層200比電介質(zhì)層322更快的蝕刻劑。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該蝕刻劑蝕刻掩模層200的速度是蝕刻電介質(zhì)層322的10倍到20倍。例如，即，這個(gè)蝕刻劑的蝕刻選擇性是在10:1和20:2之間。圖9B示出在蝕刻工藝期間的器件結(jié)構(gòu)，并且圖9C示出在蝕刻工藝之后的器件結(jié)構(gòu)。在這個(gè)工藝的末尾，槽110具有沿著電介質(zhì)層322的錐形的側(cè)墻。這是由于以下事實(shí):更接近第一表面101的電介質(zhì)層322的側(cè)墻部分比那些更遠(yuǎn)離第一表面101的側(cè)墻部分被蝕刻得更長。在錐形的槽已經(jīng)被生產(chǎn)之后，能夠執(zhí)行生產(chǎn)場(chǎng)電極31的參考圖7F所解釋的方法步驟。
[0053]在上文的描述中，方向術(shù)語諸如“頂”、“底”、“前”、“后”、“首”、“尾”等是參考所描述的圖的定向使用的。因?yàn)閷?shí)施例的部件能夠被以多種不同的定向定位，所以方向術(shù)語是為了圖示的目的使用的而絕非加以限制。要理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其它的實(shí)施例并且可以作出結(jié)構(gòu)或者邏輯改變。因此，下面的詳細(xì)描述不是以限制的意義做出，并且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。
[0054]盡管已經(jīng)公開本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠做出將實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)的各種變化和修改。對(duì)于本領(lǐng)域合理技術(shù)人員來說將明顯的是，可以用執(zhí)行相同功能的其他組件合適地替代。應(yīng)當(dāng)提到，可以將參照具體附圖而解釋的特征與其他附圖的特征進(jìn)行組合，即使在未明確提及這一點(diǎn)的那些情況下亦如此。進(jìn)一步，可以在使用適當(dāng)處理器指令的所有軟件實(shí)現(xiàn)中或者在利用硬件邏輯和軟件邏輯的組合以實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的混合實(shí)現(xiàn)中，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。對(duì)本發(fā)明概念的這些修改意在被所附權(quán)利要求覆蓋。
[0055]如在這里所使用，術(shù)語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等等是開放式術(shù)語，其指示所聲明的元件或特征的存在，而不排除附加的元件或特征。冠詞“一”、“一個(gè)”和“該”旨在包含復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另外清楚地指示。
[0056]考慮到變型和應(yīng)用的上述范圍，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不是由前面的描述限制的，也不是由附圖限制的。取而代之，本發(fā)明僅由所附的權(quán)利要求書以及它們的法律等同物限制。
[0057]要理解的是，可以將這里描述的各種實(shí)施例的特征彼此組合，除非另有具體指出。
【權(quán)利要求】
1.一種晶體管器件，包括: 源區(qū)域、漂移區(qū)域和布置在所述源區(qū)域與所述漂移區(qū)域之間的基體區(qū)域； 柵電極，與基體區(qū)域相鄰并且通過柵電介質(zhì)與基體區(qū)域電介質(zhì)絕緣；以及場(chǎng)電極布置，與漂移區(qū)域和基體區(qū)域相鄰，在第一方向上與柵電極間隔開，并且包括場(chǎng)電極和場(chǎng)電極電介質(zhì)，所述第一方向與源區(qū)域和漂移區(qū)域被間隔開所沿的垂直方向正交；其中所述場(chǎng)電極電介質(zhì)將所述場(chǎng)電極至少與所述漂移區(qū)域電介質(zhì)絕緣， 其中所述場(chǎng)電極布置具有與漂移區(qū)域相鄰的第一寬度和與基體區(qū)域相鄰的第二寬度，并且 其中所述第一寬度大于所述第二寬度。
2.權(quán)利要求1的所述晶體管器件，其中所述第二寬度小于所述第一寬度的60%。
3.權(quán)利要求1的所述晶體管器件，其中所述場(chǎng)電極與基體區(qū)域相鄰。
4.權(quán)利要求1的所述晶體管器件，其中所述場(chǎng)電極電介質(zhì)具有與漂移區(qū)域相鄰的第一厚度和與基體區(qū)域相鄰的第二厚度，并且其中所述第一厚度大于所述第二厚度。
5.權(quán)利要求1的所述晶體管器件，其中所述場(chǎng)電極具有與漂移區(qū)域相鄰的第一寬度和與基體區(qū)域相鄰的第二寬度，其中所述第一寬度小于所述第二寬度。
6.權(quán)利要求1的所述晶體管器件，其中在背對(duì)基體區(qū)域的方向上所述場(chǎng)電極的寬度減少并且所述場(chǎng)電極電介質(zhì)的厚度增加。
7.權(quán)利要求1的所述晶體管器件，進(jìn)一步包括: 漏區(qū)域；以及 場(chǎng)停止區(qū)域，被布置在所述漂移區(qū)域與所述漏區(qū)域之間， 其中所述場(chǎng)停止區(qū)域具有高于所述漂移區(qū)域的摻雜濃度并且低于所述漏區(qū)域的摻雜濃度。
8.權(quán)利要求7的所述晶體管器件，其中所述場(chǎng)停止區(qū)域的摻雜濃度是所述漂移區(qū)域的摻雜濃度的5倍與20倍之間。
9.權(quán)利要求1的所述晶體管器件，進(jìn)一步包括: 源電極，被電耦合到源區(qū)域、基體區(qū)域和場(chǎng)電極。
10.權(quán)利要求9的所述晶體管器件， 其中所述源電極包括具有前末端和側(cè)墻的接觸插塞， 其中所述前末端接觸場(chǎng)電極(31)，并且其中所述側(cè)墻接觸所述基體區(qū)域。
11.權(quán)利要求10的所述晶體管器件， 其中所述基體區(qū)域包括接觸區(qū)域，所述接觸區(qū)域與所述接觸插塞相鄰并且比與所述柵電介質(zhì)相鄰的基體區(qū)域的區(qū)域更高摻雜。
12.一種用于形成晶體管器件的方法，包括: 通過形成半導(dǎo)體基體的第一表面中的槽來形成場(chǎng)電極布置，在上槽部分中形成所述槽的側(cè)墻上的保護(hù)層，在未被所述保護(hù)層覆蓋的側(cè)墻部分上和在槽的底部上形成電介質(zhì)層并且至少在所述電介質(zhì)層上形成場(chǎng)電極； 形成關(guān)于第一表面與所述場(chǎng)電極布置水平間隔開的柵電極電介質(zhì)和柵電極； 形成與所述柵電極相鄰并且通過柵電介質(zhì)與所述柵電極電介質(zhì)絕緣的基體區(qū)域；并且 在所述基體區(qū)域中形成源區(qū)域。
13.權(quán)利要求12的所述方法，進(jìn)一步包括: 在所述保護(hù)層上形成場(chǎng)電極。
14.權(quán)利要求12的所述方法，其中形成所述電介質(zhì)層包括熱氧化槽的底部和未覆蓋的側(cè)墻。
15.權(quán)利要求14的所述方法，其中所述保護(hù)層是氮化物層。
16.權(quán)利要求12的所述方法，進(jìn)一步包括: 在形成場(chǎng)電極之前去除所述保護(hù)層，并且形成場(chǎng)電極，使得它與在去除所述保護(hù)層之后未覆蓋的側(cè)墻相鄰。
17.權(quán)利要求12的所述方法，其中形成場(chǎng)電極包括: 用蝕刻掩模沿著所述電介質(zhì)層來填充所述槽；并且 蝕刻所述蝕刻掩模和電介質(zhì)層。
18.權(quán)利要求17的所述方法，其中蝕刻所述蝕刻掩模和電介質(zhì)層包括使用蝕刻劑，所述蝕刻劑蝕刻所述蝕刻掩模的速度是蝕刻電介質(zhì)層的10倍與20倍之間。
19.權(quán)利要求12的所述方法，進(jìn)一步包括 形成與所述場(chǎng)電極和在所述槽的上區(qū)域中的所述基體區(qū)域電連接的源電極。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104465771SQ201410492575
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】O.布蘭克, R.西米尼克 申請(qǐng)人:英飛凌科技奧地利有限公司