[實用新型]半導體器件

有效

• 申請號: 201320675635.2
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN203910785U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: A.毛德;U.瓦爾
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L23/52
• 分類號: H01L23/52
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬麗娜;王洪斌

技術領域

本實用新型涉及半導體器件，尤其涉及一種具有可靠接觸結構的超結器件。?

背景技術

超結晶體管通過垂直延伸到半導體本體中的n區和p區的補償降低了比導通電阻。出于解釋的目的，圖1示出了一種典型的超結晶體管器件。?

如圖1中所示，該器件具有半導體本體，該半導體本體具有補償區，該補償區包括p區（p柱）130和n區（n柱）134。補償區連接至MOS晶體管單元，該MOS晶體管單元包括源極118，體區138和控制柵極114。絕緣結構140將柵極114與體區138、源極118、n區（n柱）134以及金屬化層110電隔離。而且，絕緣結構140的一部分可用作柵極絕緣層。晶體管的漏極128連接至高摻雜的襯底124。緩沖層126位于所述襯底和所述補償區之間。各源極接觸通過金屬化層110互相電連接。漏極接觸構建在器件的背面并且被超結器件的金屬化部128覆蓋。?

所述補償意味著，在超結晶體管的阻斷操作期間，n柱中的帶正電的施主離子所具有的鏡像電荷是在p柱中的帶負電的受主離子中。因此，在與超結晶體管的上表面平行的每個平面中，凈電荷必須比兩個單獨電荷的絕對值小得多。與傳統的功率晶體管不同，超結晶體管具有相對較高的橫向電場Ex，其最大值在p柱與n柱之間的邊界處。在正常的阻斷操作期間，該電場的最大值不得超過Si的臨界電場?（大致為200kV/cm）。在阻斷操作中可以根據公式E_x?=?∫ρ(x)/ε?dx使用半導體材料中的全部電荷的積分來計算得出電場Ex，其中，ρ(x)表示電荷密度，ε表示所述半導體材料的介電常數。電荷密度ρ(x)由施主摻雜n(x)和受主摻雜p(x)均乘以基本電荷e之后的差給出。分別忽略p柱和n柱中的少數摻雜，由以下定義具有單位1/cm2的橫向電荷劑量d_p和d_n:?d_p?=?∫p(x)dx,例如，以p柱(“A”)的中心開始到橫向pn結，即，W_p，和總電荷的積分d_n?=?∫n(x)dx，以橫向pn結開始到達n柱(“B”)的中心，即，W_n。d_p和d_n的絕對值必須小于大約1~2×10¹²原子/cm2以確保阻斷能力。?

在導通操作過程中，僅在n柱中例如使用超結晶體管芯片區域的大概僅一半來載送負載電流。?

為了改善超結晶體管的動態特性，希望減小具有所需導通電阻的功率晶體管所需的芯片面積。較小半導體區域的另一優點是較少的器件成本。?

目的在于提高n柱中的摻雜密度以得到更好的超結晶體管的導電率。?

如上所述，在一n柱或p柱中的摻雜量在x方向上被橫向積分-由大約為2×10¹²原子/cm2的值限制。例如在n柱中增大的摻雜密度將為d_n產生一個所述n柱寬度一半的較低的值。這對于p柱也是同樣的，其消耗空間并且不能為導通狀態的導電率做出貢獻。?

作為一階近似，n柱的導電率因此與寬度2×d_n無關，僅與摻雜的積分量∫n(x)dx有關。?

唯一的用來增加對于導通特性的n摻雜的量和用來減小所述超結晶體管的比導通電阻的方法是減小單元節距p以在每芯片面積具有更多的n柱。?

然而，在這種情況下，可用于柵電極的芯片區域以及柵極接觸的寬度c均被減小。?

較小的柵電極寬度將導致柵極電阻增大并且被分散以及超結晶體管的不均勻的開關行為。太小的接觸孔或接觸溝槽不能被可靠地填充柵極金屬化，這將導致接觸電阻增大和隨著超結晶體管的工作時間而產生的可靠性問題。?

需要這樣一種結構，其能夠使超結晶體管的單元結構具有小的節距，從而保持與柵極的可靠接觸和均勻的開關。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于解決以上一個或多個問題。?

為了實現所述目的，根據本實用新型的一個方面，提供一種半導體器件，其包括：?

補償區，其包括p區和n區；

位于所述補償區上的包括柵電極的晶體管單元，所述柵電極被柵極電介質包圍；以及

布置在柵極電介質上的柵極金屬化層，

其特征在于，所述半導體器件還包括填滿穿過柵電極和柵極金屬化層之間的柵極電介質形成的接觸孔的插塞，以便電連接柵電極和柵極金屬化層。

在一些實施例中，所述插塞由多晶硅形成。?

在一些實施例中，所述插塞由阻擋材料層和在阻擋材料層上的鎢層形成。?