[實(shí)用新型]半導(dǎo)體部件、垂直MOSFET、IGBT結(jié)構(gòu)和集成半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320118252.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203242628U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.維萊邁耶;O.布蘭克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/423
• 分類號(hào): H01L29/423;H01L29/06;H01L29/78;H01L29/739;H01L27/08
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬麗娜;李浩

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及具有瓶頸形溝槽和平面柵電極表面的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

隨著超大規(guī)模集成電路（VLSIC）的尺寸不斷減小以及集成度越來(lái)越高，所需要的供電電源的電壓也隨之越來(lái)越低，而電流卻不斷增大。在功率半導(dǎo)體器件中，MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）因其具有優(yōu)良的開(kāi)關(guān)特性而廣泛應(yīng)用于電源、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信裝置、汽車電子及工業(yè)控制等領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體制造工藝的不斷發(fā)展，低電壓功率MOSFET的導(dǎo)通電阻已經(jīng)可以達(dá)到足夠低的水平。然而，對(duì)于高電壓功率MOSFET，由于在額定結(jié)溫下的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的導(dǎo)通壓降居高不下，因此導(dǎo)通電阻已經(jīng)成為限制高電壓功率MOSFET性能的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

為了降低功率MOSFET的導(dǎo)通電阻，已經(jīng)提出了很多種結(jié)構(gòu)，例如橫向雙擴(kuò)散MOSFET（Lateral?Double-Diffused?MOSFET）、溝槽MOSFET、垂直雙擴(kuò)散MOSFET（Vertical?Double-diffused?MOSFET）等。與常規(guī)的功率MOSFET相比，溝槽MOSFET有助于大大降低導(dǎo)通電阻值。通常，溝槽MOSFET的導(dǎo)通電阻由接觸電極電阻、溝道電阻、臺(tái)面電阻、臺(tái)面下面的外延層的電阻、襯底電阻、金屬層電阻以及封裝電阻等構(gòu)成。為了盡可能地降低導(dǎo)通電阻，最好是將溝槽之間的臺(tái)面區(qū)域盡可能地最小化以允許臺(tái)面區(qū)域的較高摻雜并提高溝道密度。然而，由于必須要形成到源區(qū)和體區(qū)的接觸并且該接觸需要最小的空間等等因素，使得所述臺(tái)面區(qū)域不能按照所希望的那樣被縮小。

因此，為了滿足對(duì)更大電流的需求同時(shí)獲得更好的開(kāi)關(guān)特性，仍需要開(kāi)發(fā)出具有降低的總導(dǎo)通電阻的改進(jìn)的功率MOSFET。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供至少一種方案來(lái)解決上述問(wèn)題。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體部件，該半導(dǎo)體部件包括：

半導(dǎo)體襯底；

位于所述半導(dǎo)體襯底中的溝槽，所述溝槽由上溝槽部分和下溝槽部分構(gòu)成，其中上溝槽部分比下溝槽部分窄；

位于所述溝槽中的柵電極，

其特征在于，所述柵電極的上表面的平面度小于或等于50nm。

優(yōu)選地，所述柵電極的上表面的平面度小于或等于30nm。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體部件還包括位于所述溝槽中并在所述柵電極和所述溝槽的底部之間延伸的源電極。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體襯底可以包括第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)和在所述漂移區(qū)之上的第二導(dǎo)電類型的體區(qū)。

進(jìn)一步地，所述溝槽的上溝槽部分與下溝槽部分之間的過(guò)渡區(qū)可以在所述漂移區(qū)與所述體區(qū)之間的界面下方。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種垂直MOSFET，所述垂直MOSFET包括：

第一導(dǎo)電類型的漏區(qū)；

位于所述漏區(qū)之上的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；

位于所述漂移區(qū)之上的第二導(dǎo)電類型的體區(qū)；

位于所述體區(qū)之上的第一導(dǎo)電類型的源區(qū)；

從所述源區(qū)的上表面嵌入在所述源區(qū)、所述體區(qū)、所述漂移區(qū)中的溝槽，所述溝槽的底表面位于所述漂移區(qū)中，所述溝槽由上溝槽部分和下溝槽部分構(gòu)成，其中上溝槽部分比下溝槽部分窄；

位于所述溝槽中的柵電極，

其特征在于，所述柵電極的上表面的平面度小于或等于50nm。

優(yōu)選地，所述柵電極的上表面的平面度小于或等于30nm。

優(yōu)選地，所述溝槽的上溝槽部分與下溝槽部分之間的過(guò)渡區(qū)可以在所述漂移區(qū)與所述體區(qū)之間的界面下方。

進(jìn)一步地，所述垂直MOSFET還包括位于所述溝槽中并在所述柵電極和所述溝槽的底部之間延伸的源電極。

進(jìn)一步地，所述垂直MOSFET還包括位于所述源區(qū)之上的源電極和位于所述漏區(qū)下面的漏電極，其中位于所述溝槽中的源電極被電連接到位于所述源區(qū)之上的源電極。

根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)方面，提供一種IGBT（絕緣柵雙極晶體管）結(jié)構(gòu)，該IGBT結(jié)構(gòu)包括：

第一導(dǎo)電類型的集電極區(qū)；

位于所述發(fā)射極區(qū)之上的第二導(dǎo)電類型的緩沖區(qū)；

位于所述緩沖區(qū)之上的第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；

位于所述漂移區(qū)之上的第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)；

位于所述基極區(qū)之上的第二導(dǎo)電類型的發(fā)射極區(qū)；