[發(fā)明專利]絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380065184.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN104838502A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.D.亞瑟;K.S.馬托查;R.勞;P.A.羅西;A.V.博羅尼科夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336;H01L29/16
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;姜甜

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(IGFET)裝置包括半導(dǎo)體主體和柵極氧化物。半導(dǎo)體主體包括采用第一類型的摻雜劑所摻雜的第一阱區(qū)以及采用帶相反電荷的第二類型的摻雜劑所摻雜并且位于第一阱區(qū)中的第二阱區(qū)。柵極氧化物包括具有不同厚度尺寸的外段和內(nèi)段。外段設(shè)置在半導(dǎo)體主體的第一阱區(qū)和第二阱區(qū)之上。內(nèi)段設(shè)置在半導(dǎo)體主體的結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管區(qū)之上。半導(dǎo)體主體配置成形成成當(dāng)柵極信號(hào)施加到設(shè)置于柵極氧化物上的柵極觸點(diǎn)時(shí)經(jīng)過(guò)第二阱區(qū)和結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管區(qū)來(lái)形成傳導(dǎo)溝道。

背景技術(shù)

金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)裝置用來(lái)切換電路在導(dǎo)通與非導(dǎo)通狀態(tài)之間的電流的流動(dòng)。MOSFET裝置包括半導(dǎo)體中的摻雜源區(qū)和漏區(qū)，其中柵極氧化物設(shè)置在半導(dǎo)體之上的源區(qū)與漏區(qū)之間。源區(qū)設(shè)置在較大摻雜阱區(qū)中，其中源區(qū)采用與阱區(qū)帶相反電荷的摻雜劑來(lái)?yè)诫s。柵極觸點(diǎn)設(shè)置在柵極氧化物之上，并且通過(guò)柵極氧化物與半導(dǎo)體分隔。將電子信號(hào)施加到柵極觸點(diǎn)，以創(chuàng)建經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體從源區(qū)到漏區(qū)的傳導(dǎo)通路。在從柵極觸點(diǎn)去除信號(hào)時(shí)，傳導(dǎo)通路不再存在，并且半導(dǎo)體阻止電流流經(jīng)半導(dǎo)體。

MOSFET裝置的半導(dǎo)體可與接通電阻特性(其表示MOSFET裝置從非導(dǎo)通狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)的電阻)關(guān)聯(lián)。這個(gè)接通電阻特性能夠降低，以便降低MOSFET裝置的功率耗散損耗。但是，可通過(guò)減小FET溝道，將源極連接到漏極(其能夠引起穿通擊穿)，來(lái)實(shí)現(xiàn)降低接通電阻特性。另外，穿通可引起MOSFET裝置的輸出電導(dǎo)的增加以及對(duì)MOSFET裝置的工作電壓的上限的降低。

為了降低穿通發(fā)生的電位，半導(dǎo)體中的阱區(qū)的摻雜劑濃度可增加。但是，摻雜劑濃度的這種增加能夠引起施加到柵極觸點(diǎn)以將MOSFET裝置從非導(dǎo)通狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)的信號(hào)所需的電壓的增加。在非導(dǎo)通狀態(tài)期間，柵極將偏置成低于溝道導(dǎo)通所需的閾值，并且通常處于與源極相同的電位或者低于其電位(例如N溝道FET的負(fù)柵極偏置值)。當(dāng)裝置處于其完全阻擋狀態(tài)時(shí)，阻擋結(jié)的高度摻雜側(cè)上的耗盡電荷創(chuàng)建電場(chǎng)，其穿透阻擋結(jié)到界面的分隔，并且將端接于柵電極上。半導(dǎo)體與柵極氧化物之間的介電常數(shù)的比率將與表面垂直的電場(chǎng)強(qiáng)度分量[例如]放大相對(duì)電容率的比率。對(duì)于SiC和氧化硅界面的情況，正常場(chǎng)在氧化物中增強(qiáng)到2.5倍。隨著柵極氧化物中生成的電場(chǎng)增加，MOSFET裝置的可靠性和/或有用壽命能夠因柵極氧化物材料中的擊穿而降低。因此，期望降低柵極氧化物中的場(chǎng)強(qiáng)度，其覆蓋阻擋結(jié)之間的空間，與傳導(dǎo)溝道中的適當(dāng)FET操作相當(dāng)。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(IGFET)裝置，其包括半導(dǎo)體主體和柵極氧化物。半導(dǎo)體主體與源極觸點(diǎn)和漏極觸點(diǎn)傳導(dǎo)地耦合。半導(dǎo)體主體包括第一阱區(qū)，其包括半導(dǎo)體主體的設(shè)置在半導(dǎo)體主體的第一側(cè)并且摻雜有第一類型的摻雜劑的第一體積。半導(dǎo)體主體還包括第二阱區(qū)，其包括半導(dǎo)體主體的設(shè)置在半導(dǎo)體主體的第一側(cè)并且摻雜有帶相反電荷的第二類型的摻雜劑的第二體積。第二阱區(qū)設(shè)置在第一阱區(qū)中。柵極氧化物與半導(dǎo)體主體并且與柵極觸點(diǎn)耦合。柵極氧化物包括具有不同厚度尺寸的外段和內(nèi)段。外段設(shè)置在半導(dǎo)體主體的第一阱區(qū)和第二阱區(qū)之上。內(nèi)段設(shè)置在半導(dǎo)體主體的結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管區(qū)之上。半導(dǎo)體主體配置成當(dāng)柵極信號(hào)施加到柵極觸點(diǎn)時(shí)形成經(jīng)過(guò)第二阱區(qū)和結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管區(qū)從源極觸點(diǎn)到漏極觸點(diǎn)的傳導(dǎo)溝道。