[發明專利]具有刺形場板結構和電流擴散區的半導體器件

在審

• 申請號: 202010435225.5
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111987149A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: R.西米尼克;M.胡切勒
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L29/40
• 分類號: H01L29/40;H01L29/06;H01L29/739;H01L29/778;H01L29/78;H01L21/336;H01L21/335;H01L21/331
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 畢錚;申屠偉進

提供了具有刺形場板結構和電流擴散區的半導體器件。半導體器件包括：半導體襯底，其具有第一導電類型的漂移區、形成在漂移區上方的第二導電類型的體區、以及通過體區與漂移區分離的第一導電類型的源極區；在半導體襯底中形成的多行刺形場板結構，刺形場板結構通過源極區和體區延伸到漂移區中；條形柵極結構，其形成在半導體襯底中并將相鄰行刺形場板結構分離；以及第一導電類型的電流擴散區，其形成在半導體臺面中的體區下方，所述半導體臺面在刺形場板結構中的相鄰刺形場板結構之間并且沒有條形柵極結構。電流擴散區被配置為增加半導體臺面中的溝道電流分布。

背景技術

功率MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）典型具有用于電荷補償的場板，從而在面積比（area-specific）導通電阻（RxA）方面提供顯著的改進。一些功率晶體管單元設計使用用于場板的條帶溝槽，其中柵電極在與場電極相同的條形溝槽中。其他功率晶體管單元設計將場板放置在單元中心的深針形溝槽中，并且以包括柵電極的分離的溝槽圍繞針形溝槽。在單元中心的深針形溝槽與周圍的柵極溝槽之間增加的半導體臺面面積預計提供甚至更低的總導通電阻。

與條形場板設計不同，在單元中心處具有針形場板溝槽的單元設計不將柵電極集成在場板溝槽中。取而代之的是，柵電極被移動到分離的溝槽，所述溝槽圍繞單元中心的針形場板溝槽。為了減小面積比導通電阻，柵極溝槽現在必須跨芯片（管芯）形成格體，以使用附加的半導體臺面面積用于電流傳導。

照此，在單元中心處具有針形場板溝槽的單元設計提供較低的面積比導通電阻，并且還減小器件的輸出電荷，這在目標應用中對總損耗有顯著貢獻。然而，具有針形場板溝槽的常規單元設計不允許容易地減小柵極電荷和柵極-漏極電荷，這是因為與柵極-條帶布局相比，總柵極面積顯著增加。

因此，存在對于如下單元設計的需要：所述單元設計具有針形場板溝槽和較低的柵極電荷以及柵極-漏極電荷，對面積比導通電阻具有減小的影響。

發明內容

根據半導體器件的實施例，所述半導體器件包括：半導體襯底，其包括第一導電類型的漂移區、形成在漂移區上方的第二導電類型的體區、以及通過體區與漂移區分離的第一導電類型的源極區；在半導體襯底中形成的多行刺形場板結構，刺形場板結構通過源極區和體區延伸到漂移區中；條形柵極結構，其形成在半導體襯底中并將相鄰行刺形場板結構分離；以及第一導電類型的電流擴散區，其形成在半導體臺面中的體區下方，所述半導體臺面在刺形場板結構中的相鄰刺形場板結構之間并且沒有條形柵極結構，電流擴散區被配置為增加所述半導體臺面中的溝道電流分布。

電流擴散區可以鄰接刺形場板結構的側壁。

單獨地或組合地，電流擴散區可以被條形柵極結構中的相鄰條形柵極結構所界定。

單獨地或組合地，電流擴散區可以從每個刺形場板結構的側壁橫向延伸到相鄰條形柵極結構的側壁。

單獨地或組合地，電流擴散區可以包括在刺形場板結構中的相鄰刺形場板結構之間縱向延伸并與條形柵極結構中的近鄰條形柵極結構相交的條帶。

單獨地或組合地，條形柵極結構可以具有橫向延伸部，所述橫向延伸部在刺形場板結構中的相鄰刺形場板結構之間部分延伸，使得在每個橫向延伸部與近鄰的一個條形柵極結構之間存在間隙，并且電流擴散區可以被界定到條形柵極結構的橫向延伸部與近鄰條形柵極結構之間的間隙。

單獨地或組合地，電流擴散區可以包括條帶，所述條帶在刺形場板結構中的相鄰刺形場板結構之間縱向延伸并且在到達條形柵極結構中的近鄰條形柵極結構之前終止。

單獨地或組合地，電流擴散區可以由接觸凹槽限定，所述接觸凹槽平行于條形柵極結構伸展并且與多行刺形場板結構對齊。

單獨地或組合地，刺形場板結構可以各自包括設置在溝槽中的場電極和使場電極與半導體襯底絕緣的場電介質。