[實用新型]半導體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320118023.3
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN203250745U
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: M.波爾茲爾;R.西米尼克;M.羅施
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曲寶壯;李浩

技術領域

本實用新型涉及一種半導體器件，并且更特別地涉及一種溝槽半導體器件。

背景技術

定義高壓功率MOSFET的性能的一個關鍵參數(shù)是Rds(on)?x?A。用于實現(xiàn)低Rds(on)的現(xiàn)有解決方法是所謂的場板MOSFET。這些器件是基于如圖1中所示出的通用結構的。如圖1中所示出的那樣，低摻雜半導體層4’形成在高摻雜半導體基底2’的一面上。電介質層17’上的源極金屬層11’接觸體區(qū)7’、源區(qū)8’以及重摻雜體區(qū)5’。漏極金屬層3’接觸半導體基底2’的另一面。柵電極12’和場板13’被形成在溝槽中并且通過絕緣結構10’而被絕緣。

為了實現(xiàn)盡可能低的Rds(on)?x?A，最好盡可能地最小化相鄰溝槽之間的臺面區(qū)寬度以允許臺面區(qū)的更高摻雜并且提高溝道密度。然而，必須實現(xiàn)到源極區(qū)和體區(qū)的接觸對此構成限制。此接觸需要最小的空間并且還將遭受或由于光刻步驟或由于在自調節(jié)接觸情況下的層厚度的變化而導致的定位容差。因此，臺面不能夠像想要的那樣縮小很多。

用于進一步改進器件的另一選項由溝槽的形狀給出。為了最好的電荷補償，溝槽具有理想上90°的側壁角度，如圖2中所示出的那樣。然而，由于制造工藝的不可避免的變化，側壁角度會在一定范圍內變化。這意味著，側壁角度可以變得甚至大于90°，溝槽底部比頂部寬。在這種情況下，在形成器件的場板的多晶硅中形成腔的風險很高。

此外，當觀察電場的垂直形狀時，可以找到顯著的極小值(見圖3)。然而，提高極小值的區(qū)中的電場將導致增加器件的阻斷電壓。換句話說，器件能夠被制成比面積導通電阻相同而有更高的擊穿電壓，或者對期望的擊穿電壓減小比面積導通電阻。

如上所述，如果臺面寬度減小則有另一限制，因為接觸的布置至少變得困難。為了克服這個問題，能夠在上部臺面區(qū)中使用瓶頸狀結構。如圖4中所示出的那樣，絕緣結構10’的一部分在體區(qū)7’下面延伸。這樣的結構提供了小臺面區(qū)寬度和同時用于設置接觸的大的區(qū)域。這個措施還允許通過使如前面提到的使晶體管臺面變窄減小間距，從而降低MOSFET的總Rdson?x?A。在上部，結構需要是寬闊的以允許接觸孔對準并且避免溝道區(qū)中體接觸的外擴散。在沒有對準和接觸注入的橫向外擴散需要被考慮的情況下，臺面能夠更窄。

進一步地降低Rdson?x?A是備受期待的。

應當理解的是，在IGBT的情形下，使用VCEsat?(集電極-發(fā)射極飽和電壓)，而不是RDS(on)。在IGBT中，沒有體二極管傳導，可是，只要由于載流子注入而使器件導通，就會生成存儲電荷。結果，VCEsat必須相對開關損耗進行平衡。傳導損耗對開關損耗/開關速度的優(yōu)化與IGBT導通狀態(tài)的垂直載流子分布相關。該分布的控制和優(yōu)化，需要在有源柵之間保留有小的臺面區(qū)，這會導致和MOSFET中同樣的接觸問題。在IGBT中，接觸電阻的限制與上面描述的MOSFET非常類似，可是它會影響柵電極而不是通常不存在的場板（柵極的寬度也可以被最小化，這會導致同樣的問題）。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決上述問題中的一個或多個。

一方面，本實用新型提供了一種半導體器件，包括：

第一導電型的漂移層；

在所述漂移層上的第二導電型的體區(qū)；

在所述體區(qū)上的第一導電型的源區(qū)；

溝槽結構，其貫穿所述源區(qū)、體區(qū)并且延伸到所述漂移層中，所述溝槽結構包括絕緣結構、場板和/或柵電極，

其中，絕緣結構的至少一部分是厚度漸變的。

優(yōu)選地，所述絕緣結構的所述部分下部比上部寬度寬。

優(yōu)選地，所述絕緣結構的所述部分與場板的側壁相鄰。

優(yōu)選地，所述絕緣結構的所述部分與柵電極的側壁相鄰。

優(yōu)選地，所述溝槽結構下部比上部寬度寬。

優(yōu)選地，所述柵電極被設置在所述場板上方并且經(jīng)由所述絕緣結構與所述場板絕緣。

優(yōu)選地，所述絕緣結構使所述場板和所述柵電極與所述漂移層、體區(qū)以及源區(qū)絕緣。

優(yōu)選地，所述場板被連接到源極端子。

優(yōu)選地，所述場板被連接至柵極端子。

優(yōu)選地，所述漂移層的摻雜密度從溝槽底部向所述漂移層與所述體區(qū)之間的pn結增加。

優(yōu)選地，所述體區(qū)和/或源區(qū)具有大于相鄰溝槽結構之間的所述漂移層的一部分的寬度。

優(yōu)選地，所述體區(qū)和/或源區(qū)的寬度比所述漂移層的所述部分大所述場氧化物的平均寬度的至少75%。

優(yōu)選地，所述體區(qū)和/或源區(qū)的寬度比所述漂移層的所述部分大不超過100%所述場氧化物的平均寬度。