[發(fā)明專利]棋盤式高電壓垂直晶體管布局

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810080745.8
• 申請日: 2008-02-18
• 公開（公告）號: CN101246905A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·帕塔薩拉蒂;S·巴納吉;M·H·曼利
• 申請（專利權(quán)）人: 電力集成公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L27/088
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造高電壓晶體管的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和工藝。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體領(lǐng)域中高電壓場效應(yīng)晶體管(HVFET)已是公知的。很多HVFET采用的器件結(jié)構(gòu)包括延伸的漏極區(qū)，當(dāng)器件處于“截止”狀態(tài)時(shí)，該延伸的漏極區(qū)支持或阻斷所施加的高電壓(例如幾百伏)。在常規(guī)的垂直HVFET結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體材料的臺或柱形成用于導(dǎo)通狀態(tài)中的電流的延伸的漏極或漂移區(qū)。在襯底頂部附近、與臺的側(cè)壁區(qū)域相鄰地形成溝槽柵極結(jié)構(gòu)，在臺處將本體區(qū)設(shè)置在延伸的漏極區(qū)上方。向柵極施加適當(dāng)?shù)碾妷弘妱菅刂倔w區(qū)的垂直側(cè)壁部分形成導(dǎo)電溝道，使得電流可以垂直流過半導(dǎo)體材料，即，從設(shè)置源極區(qū)的襯底頂表面向下流到設(shè)置漏極區(qū)的襯底底部。

在常規(guī)布局中，垂直HVFET由長的連續(xù)硅柱結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該硅柱結(jié)構(gòu)跨越半導(dǎo)體管芯延伸，并且該柱結(jié)構(gòu)在垂直于柱長度的方向上重復(fù)。不過，該布局引起的問題在于，在高溫處理步驟期間硅晶片容易產(chǎn)生大的翹曲。在很多工藝中，翹曲是永久性的且足夠大，防礙了在下一處理步驟中用工具加工晶片。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種晶體管，包括：半導(dǎo)體管芯；被組織成多個(gè)部分的多個(gè)晶體管段，所述部分基本跨越所述半導(dǎo)體管芯設(shè)置，每個(gè)部分基本為方形，每個(gè)晶體管段具有具有長度和寬度的跑道形狀，每個(gè)晶體管段包括：包括延伸漏極區(qū)的柱，所述延伸漏極區(qū)通過所述半導(dǎo)體管芯沿垂直方向延伸；分別設(shè)置在所述柱的相對側(cè)上的第一和第二介電區(qū)域，所述第一介電區(qū)域由所述柱橫向包圍，并且所述第二介電區(qū)域橫向包圍所述柱；分別設(shè)置在所述第一和第二介電區(qū)域中的第一和第二場板；其中第一部分包括設(shè)置成并排關(guān)系且長度沿第一橫向取向的晶體管段，以及第二部分包括設(shè)置成并排關(guān)系且長度沿基本與所述第一方向正交的第二橫向取向的晶體管段，所述第一部分與所述第二部分相鄰設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種晶體管，包括：半導(dǎo)體管芯；被組織成多個(gè)部分的多個(gè)晶體管段，每個(gè)晶體管段具有長度和寬度，所述長度大于所述寬度至少20倍，每個(gè)晶體管段包括：半導(dǎo)體材料柱，所述柱包括沿垂直方向通過所述管芯延伸的延伸漏極區(qū)；分別設(shè)置在所述柱的相對側(cè)上的第一和第二介電區(qū)域，所述第一介電區(qū)域由所述柱橫向包圍，并且所述第二介電區(qū)域橫向包圍所述柱；分別設(shè)置在所述第一和第二介電區(qū)域中的第一和第二場板；所述部分基本跨越所述半導(dǎo)體管芯設(shè)置成行和列，行或列中的相鄰部分被取向成使得所述相鄰部分的第一個(gè)中的晶體管段的長度沿第一方向延伸，并且所述相鄰部分的第二個(gè)中的晶體管段的長度沿第二方向延伸，所述第一方向基本正交于所述第二方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體晶片，包括：襯底；在所述襯底上布置成行和列的多個(gè)管芯，每個(gè)管芯包括具有多個(gè)晶體管段的晶體管，每個(gè)晶體管段具有基本跨越所述管芯延伸的長度和寬度，每個(gè)管芯的晶體管段基本跨越所述管芯沿所述寬度布置成并排關(guān)系，每個(gè)晶體管段包括：半導(dǎo)體材料柱，所述柱包括設(shè)置在所述管芯的頂表面附近的源極區(qū)，以及沿垂直方向通過所述襯底延伸的延伸漏極區(qū)，所述柱沿第一和第二橫向延伸以形成跑道形環(huán)或橢圓；分別設(shè)置在所述柱的相對側(cè)上的第一和第二介電區(qū)域，所述第一介電區(qū)域由所述柱橫向包圍，并且所述第二介電區(qū)域橫向包圍所述柱；分別設(shè)置在所述第一和第二介電區(qū)域中的第一和第二場板；行或列中的相鄰管芯被取向?yàn)槭沟盟鱿噜徆苄镜牡谝粋€(gè)中的晶體管段的長度沿第一方向延伸，以及所述相鄰管芯的第二個(gè)中的晶體管段的長度沿第二方向延伸，所述第一方向基本正交于所述第二方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種晶體管，包括：半導(dǎo)體管芯；被組織成多個(gè)部分的多個(gè)跑道形晶體管段，每個(gè)晶體管段具有長度和寬度，所述長度大于所述寬度至少20倍，每個(gè)部分的晶體管段沿所述寬度被布置成并排關(guān)系，每個(gè)晶體管段包括：沿垂直方向延伸的半導(dǎo)體材料柱，所述柱具有設(shè)置在所述管芯的頂表面附近的源極區(qū)，延伸漏極區(qū)以及將源極和延伸漏極區(qū)垂直分開的本體區(qū)；分別設(shè)置在所述柱的相對側(cè)上的第一和第二介電區(qū)域，所述第一介電區(qū)域由所述柱橫向包圍，并且所述第二介電區(qū)域橫向包圍所述柱；分別設(shè)置在所述第一和第二介電區(qū)域中的第一和第二場板；所述部分基本跨越所述半導(dǎo)體管芯設(shè)置成行和列，行或列中的相鄰部分被取向成使得所述相鄰部分的第一個(gè)中的晶體管段的長度沿第一方向延伸，并且所述相鄰部分的第二個(gè)中的晶體管段的長度沿第二方向延伸，所述第一方向基本正交于所述第二方向。

附圖說明