[發明專利]高電壓垂直晶體管的分段式柱布局

有效

• 申請號: 200810080754.7
• 申請日: 2008-02-18
• 公開（公告）號: CN101246908A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: V·帕塔薩拉蒂;W·B·格拉波夫斯基
• 申請（專利權）人: 電力集成公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;張志醒

技術領域

本發明涉及用于制造高電壓晶體管的半導體器件結構和工藝。

背景技術

在半導體領域中高電壓場效應晶體管(HVFET)已是公知的。很多HVFET采用的器件結構包括延伸的漏極區，當器件處于“截止”狀態時，該延伸的漏極區支持或阻斷所施加的高電壓(例如幾百伏)。在常規的垂直HVFET結構中，半導體材料的臺或柱形成用于導通狀態中的電流的延伸的漏極或漂移區。在襯底頂部附近、與臺的側壁區域相鄰地形成溝槽柵極結構，在臺處將本體區設置在延伸的漏極區上方。向柵極施加適當的電壓電勢沿著本體區的垂直側壁部分形成導電溝道，使得電流可以垂直流過半導體材料，即，從設置源極區的襯底頂表面向下流到設置漏極區的襯底底部。

在常規布局中，垂直HVFET由長的連續硅柱結構構成，該硅柱結構跨越半導體管芯延伸，并且該柱結構在垂直于柱長度的方向上重復。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。

發明內容

根據本發明的一個實施例，提供一種裝置，包括：設置在管芯上的多個晶體管段，每個晶體管段具有跑道形狀，所述跑道形狀具有沿第一橫向伸長的長度和沿第二橫向的寬度，每個晶體管段包括：半導體材料柱，所述柱包括延伸漏極區，所述延伸漏極區通過所述管芯沿垂直方向延伸；分別設置在所述柱的相對側上的第一和第二介電區域，所述第一介電區域由所述柱橫向包圍，并且所述第二介電區域橫向包圍所述柱；分別設置在所述第一和第二介電區域中的第一和第二場板；其中所述晶體管段被設置成多個部分，第一部分包括沿第二橫向設置成并排關系的第一行晶體管段，以及第二部分包括沿第二橫向設置成并排關系的第二行晶體管段。

根據本發明的另一個實施例，提供一種裝置，包括：設置在管芯上的多個晶體管段，每個晶體管段具有跑道形狀，所述跑道形狀具有沿第一橫向伸長的長度和沿第二橫向的寬度，每個晶體管段包括：半導體材料柱，所述柱包括延伸漏極區，所述延伸漏極區通過所述管芯沿垂直方向延伸；分別設置在所述柱的相對側上的第一和第二介電區域，所述第一介電區域由所述柱橫向包圍，并且所述第二介電區域橫向包圍所述柱；分別設置在所述第一和第二介電區域中的第一和第二場板；其中所述晶體管段被設置成多個部分，第一部分的晶體管段沿第一橫向相對于第二部分的晶體管段移動，且第一部分的一行的每個晶體管段被第二部分的一對晶體管段分開，所述對沿第一橫向設置成端到端的關系，第一和第二部分中的交替的晶體管段的第二介電區域被合并。

根據本發明的另一個實施例，提供一種晶體管，包括：半導體管芯；被設置成基本覆蓋所述半導體管芯的多個晶體管段，每個晶體管段具有沿第一橫向伸長的長度和沿第二橫向的寬度，所述長度大于所述寬度至少20倍，每個晶體管段包括：半導體材料柱，所述柱包括延伸漏極區，所述延伸漏極區通過所述半導體管芯沿垂直方向延伸，所述柱沿第一和第二橫向延伸以形成連續的跑道形環或橢圓；分別設置在所述柱的相對側上的第一和第二介電區域，所述第一介電區域由所述柱橫向包圍，并且所述第二介電區域橫向包圍所述柱；分別設置在所述第一和第二介電區域中的第一和第二場板；并且其中所述晶體管段設置成位于半導體管芯的相應區域中的兩個或更多個部分。

根據本發明的另一個實施例，提供一種制造在半導體管芯上的晶體管，包括：設置在半導體管芯的第一區域中的晶體管段的第一部分；設置在與第一區域相鄰的半導體管芯的第二區域中的晶體管段的第二部分，第一和第二部分中的每個晶體管段包括：沿垂直方向延伸的半導體材料柱，所述柱具有在所述管芯的頂表面附近設置的源極區，和在所述源極區下面設置的延伸漏極區，所述柱沿第一和第二橫向延伸以形成連續的跑道形環或橢圓；分別設置在所述柱的相對側上的第一和第二介電區域，所述第一介電區域由所述柱橫向包圍，并且所述第二介電區域橫向包圍所述柱；分別設置在所述第一和第二介電區域中的第一和第二場板；并且其中第一和第二部分的成對的相鄰晶體管段的第二場板被分別分開或者被部分地合并。

附圖說明

從下面的詳細說明和附圖將可以更全面地理解本發明，不過，詳細說明和附圖不應用來將本發明限制到所示的具體實施例，而是僅用于解釋和理解。

圖1示出了垂直HVFET結構的實例截面側視圖。

圖2A示出了圖1中所示的垂直HVFET結構的實例布局。

圖2B為圖2A中所示的實例布局的一部分的放大視圖。

圖3A示出了圖1中所示的垂直HVFET結構的另一實例布局。