本发明专利技术涉及具有扩展的电气安全操作区的半导体器件。在至少一些实施例中，半导体器件包括形成在阱(112)内的源极区(110)。源极区包括第一掺杂剂类型，并且阱包括与第一掺杂剂类型相反的第二掺杂剂类型。终端区(118)形成在阱(112)内，终端区与源极区对准，并且具有与源极区的端部相邻并且与源极区的端部间隔开的端部。终端区包括具有第二掺杂剂类型的半导体材料。终端区中的掺杂剂的预选浓度值大于阱中第二掺杂剂类型的浓度值。
【技术实现步骤摘要】
具有扩展的电气安全操作区的半导体器件相关申请的交叉引用本申请要求美国临时专利申请No.62/441,018的优先权，该美国临时专利申请于2016年12月30日提交，题为“具有扩展的电气安全操作区的半导体器件”，并且以其全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
高压金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)往往表现出电气安全操作区(ESOA)限制和不令人满意的漏源电导特性，特别是在栅源电压(VGS)和漏源电压(VDS)同时为高的应用中。随着器件大小的缩小，这些影响变得更加严重，从而限制了将器件缩放到更小的工艺节点。
技术实现思路
在至少一些实施例中，半导体器件包括源极区，源极区形成在阱内。源极区包括第一掺杂剂类型，并且阱包括与第一掺杂剂类型相反的第二掺杂剂类型。终端区形成在阱内，终端区与源极区对准，并且具有与源极区的端部相邻且与源极区的端部间隔开的端部。终端区包括具有第二掺杂剂类型的半导体材料。终端区中的掺杂剂的预选浓度值大于阱中的第二掺杂剂类型的浓度值。至少一些实施例涉及一种包括在阱中形成源极区的方法。源极区包括具有第一掺杂剂类型的半导体材料，并且阱包括具有与第一掺杂剂类型相反的第二掺杂剂类型的半导体材料。该方法还包括将具有第二掺杂剂类型的掺杂剂植入与源极区相邻的阱中的终端区中。终端区中的第二掺杂剂类型的掺杂剂的浓度和源极区中的第一掺杂剂类型的掺杂剂的浓度基本上相同。至少一些实施例涉及一种半导体器件，该半导体器件包括源极区，该源极区形成在阱内，其中源极区包括第一掺杂剂类型，并且阱包括与第一掺杂剂类型相反的第二掺杂剂类型。该器件还包括漏极区，该漏极区包括以与源极区间隔开的关系定位的具有第一掺杂剂类型的第一半导体材料。该器件还包括漂移区，该漂移区包括具有第一掺杂剂类型的第二半导体材料，其中漂移区围绕漏极区定位。漂移区以与源极区间隔开的关系定位。漂移区中的第一掺杂剂类型的浓度具有小于漏极区中的第一掺杂剂类型的浓度的另一个预选值的预选值。源极区和漂移区之间的阱的一部分包括沟道区。多晶硅栅极被定位在漂移区和沟道区上方，其中多晶硅栅极包括覆盖阱的一部分的横向延伸部，并且其中横向延伸部从多晶硅栅极的端盖部分的端部纵向延伸到源极区的端部。附图说明为了各种实施例的详细描述，现在将参考附图，在附图中：图1示出根据各种实施例的MOSFET器件的布局的平面图。图2示出根据各种实施例的MOSFET器件的横截面视图。图3示出根据各种实施例的MOSFET器件的横截面视图。图4示出根据各种实施例的MOSFET器件的横截面视图。图5示出根据各种实施例的MOSFET器件的漏源特性的曲线图。图6示出根据各种实施例的MOSFET器件的漏源特性的曲线图。图7示出根据各种实施例的MOSFET器件的漏源特性的曲线图。图8示出根据各种实施例的方法的流程图。图9示出根据各种实施例的MOSFET器件的布局的平面图。具体实施方式在以下讨论中且在权利要求中，术语“基于”是指“至少部分地基于”。如本文中结合数值使用的术语“约”应指所列举的数值，该所列举的数值说明相关行业中测量、制造等中通常公认的变化的原因。术语“基本上相同”是指这两个值或分量是相同的或在彼此的通常公认的制造公差内。基于上述ESOA限制，本领域需要具有扩展的ESOA的半导体器件以在VGS和VDS的全范围内操作，而不具有退化的漏源电导特性。于是，描述了具有扩展的电气安全操作区(ESOA)的可伸缩的高压(HV)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的实施例。MOSFET的实施例可包括与源极区对准且与源极区相邻的多晶栅极延伸部和终端区。多晶栅极延伸部充当用于源极区和终端区的植入的掩模。终端区减少电场，并且结果抑制了碰撞电离，碰撞电离至少部分地对现有HVMOSFET中的退化的漏源电导率特性负责。在另一个实施例中，多晶栅极的横向延伸部从多晶栅极的端盖区定位到MOSFET的源极区的端部附近。多晶栅极的横向延伸部用于减少端盖区中的电场，以抑制碰撞电离。结果，所公开的MOSFET具有扩展的ESOA，并且可用高漏源电压和高栅源电压操作。在高栅源和高漏源电压下的安全操作在各种应用中是有利的，各种应用诸如具有高侧开关的开关模式DC-DC转换器。图1示出了根据实施例的MOSFET器件102布局的平面图。为了便于说明，仅示出了器件102的一半，其中其余的一半围绕线CL-CL'基本上对称地定位。为了提供下面描述的参照系，线CL-CL'的取向将被定义为“横向”取向，并且垂直于线CL-CL'的取向将被定义为“纵向”取向。MOSFET器件102的平面形状可以被称为“跑道(racetrack)”形状，其中该器件的结构特征通常具有在纵向取向上大于横向取向(即，通常具有圆角的矩形)的尺寸。然而，在至少一些实施例中，结构特征的一些尺寸在纵向取向和横向取向二者上可基本上相同，借此，平面形状在形状上将比“跑道”更圆。这些几何描述是说明性的而非限制性的。MOSFET器件102可包括形成器件102的栅极的多晶硅层104(下文中称为多晶栅极104)。在一些实施例中，多晶栅极104覆盖漂移区106的一部分和沟道(被描绘为图2中的沟道区204；在图1中不可见)。多晶栅极104的一部分包括端盖区131。下面另外讨论端盖区131。漂移区106可围绕漏极区108定位(如图2所描绘)。另外，漂移区106可被定位在器件102的漏极区108和源极区110之间。漂移区106可为具有小于漏极区108的掺杂剂浓度的n型区。源极区110和漏极区108可包括具有第一掺杂剂类型的掺杂半导体材料(例如，硅)，第一掺杂剂类型可为n型(或供体)掺杂剂或p型(或受体)掺杂剂。在一些实施例中，器件102是NMOS器件，在NMOS器件中漏极区108和源极区110包括高度掺杂的n型区。在至少一些实施例中，根据源极区110和漏极区108中的器件类型(NMOS或PMOS)，任一类型的掺杂剂浓度可大于约1×1019每立方厘米(cc)。可通过将n型杂质(诸如砷或磷)植入到漂移区106中形成漏极区108，漂移区106本身可为轻度掺杂的n型区，如图2的横截面视图中所描绘的。在一些实施例中，漂移区106可包括由多个植入物形成的非均匀n型掺杂剂剂量。此类植入物的示例包括以约1-5×1012每平方厘米(1-5×1012/cm2)的范围中的掺杂剂剂量在约10-60千电子伏特(Kev)的能量范围中的低能量植入物、以约1-5×1012/cm2的范围中的掺杂剂剂量在约80-150Kev的能量范围中的中能量植入物，以及以约1-5×1012/cm2的掺杂剂剂量在约200-300Kev的能量范围中的高能量植入物。在一些实施例中，漂移区中的掺杂剂浓度可在约5×1015每立方厘米和约1×1017每立方厘米的范围中。植入能量控制植入物的深度，从而提供垂直掺杂剂浓度梯度。在至少一些实施例中，漏极区108中的n型掺杂剂的浓度大于约1×1019/cc。类似地，如上面所阐述的，源极区110可为具有大于约1×1019/cc的n型掺杂剂浓度的高度掺杂的n型区。然而，可将源极区110植入浅阱(SW)112中(在图1中仅浅阱(SW)112的一部分是可见的)，浅阱(SW)112可为NMOS器件中的高度掺杂的p型区。在至少一些实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括：源极区，所述源极区形成在阱内，所述源极区包括第一掺杂剂类型，并且所述阱包括与所述第一掺杂剂类型相反的第二掺杂剂类型；以及终端区，所述终端区形成在所述阱内，所述终端区与所述源极区对准，并且具有与所述源极区的端部相邻且与所述源极区的端部间隔开的端部，所述终端区包括具有大于所述阱中所述第二掺杂剂类型的浓度值的预选浓度值的所述第二掺杂剂类型的半导体材料。
【技术特征摘要】
2016.12.30 US 62/441,018;2017.05.16 US 15/596,9251.一种半导体器件，包括：源极区，所述源极区形成在阱内，所述源极区包括第一掺杂剂类型，并且所述阱包括与所述第一掺杂剂类型相反的第二掺杂剂类型；以及终端区，所述终端区形成在所述阱内，所述终端区与所述源极区对准，并且具有与所述源极区的端部相邻且与所述源极区的端部间隔开的端部，所述终端区包括具有大于所述阱中所述第二掺杂剂类型的浓度值的预选浓度值的所述第二掺杂剂类型的半导体材料。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一掺杂剂类型是n型掺杂剂。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述源极区中的所述第一掺杂剂类型的浓度值大于约1×1019每立方厘米。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述终端区中的所述第二掺杂剂类型是p型掺杂剂。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中所述终端区中的所述第二掺杂剂类型的所述预选浓度值大于约1×1019每立方厘米。6.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：漏极区，所述漏极区包括以与所述源极区间隔开的关系定位的具有所述第一掺杂剂类型的第二半导体材料；漂移区，所述漂移区包括具有所述第一掺杂剂类型的第三半导体材料，所述漂移区围绕所述漏极区定位，其中：所述漂移区以与所述源极区的另一个间隔开的关系定位；所述漂移区中的所述第一掺杂剂类型的浓度具有小于所述漏极区中的所述第一掺杂剂类型的所述浓度的预选值的预选值；以及所述源极区和所述漂移区之间的所述阱的一部分包括沟道区；以及多晶硅栅极，所述多晶硅栅极被定位在所述漂移区和所述沟道区上方，其中所述多晶硅栅极包括覆盖所述阱的一部分的横向延伸部。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述横向延伸部具有预选的纵向宽度，所述纵向宽度限定与所述源极区相邻的所述终端区的所述端部与所述源极区的所述端部之间的所述间隔开的关系。8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中所述横向延伸部的所述预选的纵向宽度在约0.1微米与约1.0微米之间，其中包括0.1微米和1.0微米。9.根据权利要求7所述的半导体器件，其中所述横向延伸部限定所述源极区和所述终端区的自对准结构。10.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述漂移区中的所述第一掺杂剂类型的浓度的预选值在约5×1015每立方厘米和约1×1017每立方厘米之间。11.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括背栅区，其中：所述背栅区包括具有大于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：X·吴，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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