具有在场电极和源极电极之间的整流器元件的晶体管器件制造技术

公开的是一种晶体管器件。该晶体管器件包括：在半导体主体中，漂移区、邻接该漂移区的主体区、以及通过主体区与漂移区分开的源极区；通过栅极电介质与主体区介电绝缘的栅极电极；电气连接至源极区的源极电极；通过场电极电介质与漂移区介电绝缘的至少一个场电极；以及耦合在源极电极和场电极之间的整流器元件。该场电极和场电极电介质被布置在从半导体主体的第一表面延伸至半导体主体中的第一沟槽中，以及该整流器元件被集成在第一沟槽中在邻近源极区和主体区中的至少一个的整流器区中。

Transistor devices with rectifier elements between field and source electrodes

A transistor device is disclosed. The transistor device includes: in the semiconductor body, the drift region, the main region adjacent to the drift region, and the source region separated by the main region and the drift region; the gate electrode insulated by the gate dielectrics and the main region; the source electrode electrically connected to the source region; at least one field electrode dielectrically insulated by the field electrode dielectrics and the drift region; and the field electrode coupled to the source region; A rectifier element between the electrode and the field electrode. The field electrode and field electrode dielectrics are arranged in the first groove extending from the first surface of the semiconductor body to the semiconductor body, and the rectifier element is integrated in the first groove in at least one rectifier area adjacent to the source region and the main region.

【技术实现步骤摘要】
具有在场电极和源极电极之间的整流器元件的晶体管器件
该公开内容一般地涉及晶体管器件，特别地涉及具有场电极的晶体管器件。
技术介绍
诸如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）之类的晶体管器件被广泛用作各种类型的汽车、工业、家庭或消费类电子应用中的电子开关。被用作电子开关的晶体管器件常常被称为功率晶体管器件并且可获得在几十伏特和几千伏特之间的电压阻断能力。功率晶体管器件的设计中的一个目的是以给定的电压阻断能力和给定的晶体管器件区域来实现低导通电阻。“导通电阻”是在晶体管器件的接通状态下的电阻，“电压阻断能力”是晶体管器件在关断状态（断开状态）下可以经受的电压电平，并且“区域”是半导体主体的在其中集成晶体管器件的区域。在MOSFET中，导通电阻主要由漂移区的长度和掺杂浓度来限定，其中长度是在电流流动方向上的漂移区的尺寸。从根本上来说，除非采取附加的措施，否则在漂移区的给定长度处，掺杂浓度的增加导致导通电阻的降低，而且还导致电压阻断能力的降低。一种用来在不降低电压阻断能力的情况下增加掺杂浓度的方式是实施至少一个场电极，其邻近漂移区、通过场电极电介质与漂移区介电绝缘并且连接至源极节点和栅极节点中的一个。处于断开状态的该至少一个场电极向漂移区中的电离掺杂剂原子提供反电荷，并且因此“补偿”漂移区中的全部掺杂剂电荷中的某一份额。该至少一个场电极连同场电极电介质和漂移区一起形成在晶体管器件的漏极节点和源极节点之间的电容器。当晶体管器件关断时对该电容器充电，并且当晶体管器件接通时对该电容器放电。对该电容器充电可能引起漏极节点和源极节点之间的电压尖峰。这些电压尖峰，其可能比电压阻断能力更高，是不期望的。因此需要提供具有场电极的晶体管器件，在其中不出现或至少减少由于对由场电极、场电极电介质和漂移区形成的电容器充电而引起的电压尖峰。
技术实现思路
一个示例涉及一种晶体管器件。该晶体管器件包括在半导体主体中的漂移区、邻接该漂移区的主体区、以及通过主体区而与漂移区分开的源极区。该晶体管器件进一步包括：通过栅极电介质与主体区介电绝缘的栅极电极、电气连接至源极区的源极电极、通过场电极电介质与漂移区介电绝缘的至少一个场电极、以及耦合在源极电极和场电极之间的整流器元件。该场电极和场电极电介质被布置在从半导体主体的第一表面延伸至半导体主体中的第一沟槽中。该整流器元件被集成在第一沟槽中在邻近源极区和主体区中的至少一个的整流器区中。附图说明下面参考绘图来解释示例。该绘图用于说明某些原理，以使得仅图示对于理解这些原理所必需的方面。绘图不按比例。在绘图中，相同的参考字符表示相似的特征。图1示出晶体管器件的垂直横截面视图，该晶体管器件具有漂移区、邻近漂移区的场电极以及耦合在场电极和源极电极之间且集成在邻近主体区和源极区的整流器区中的整流器元件；图2示出图1中示出的晶体管器件的修改；图3示出图1和图2中示出的晶体管器件的电路图；图4示出包括多个图1中示出的类型的器件结构的晶体管器件的垂直横截面视图；图5示出图4中示出的类型的晶体管器件的一个示例的水平横截面视图；图6示出图4中示出的类型的晶体管器件的另一示例的水平横截面视图；图7图示可以如何将源极电极连接至主体区的一个示例；图8图示可以如何将源极电极连接至主体区的另一示例；图9图示被实施为二者都被集成在整流器区中的双极型二极管和电阻器的整流器元件的一个示例；图10图示被实施为二者都被集成在整流器区中的肖特基二极管和电阻器的整流器元件的一个示例；图11图示被实施为二者都被集成在整流器区中的双极型二极管和电阻器的整流器元件的另一示例；图12示出图11中示出的类型的晶体管器件的一个示例的整流器区的水平横截面视图；图13A至13F图示用于在沟槽中形成邻近场电极的整流器元件和电阻器的方法的一个示例；以及图14A和14B图示在图13A至13F中示出的方法的修改。具体实施方式在下面的详细描述中，参考附图。绘图形成该描述的一部分并且为了说明的目的示出可以如何使用和实施本专利技术的示例。要理解的是，本文中描述的各种实施例的特征可以彼此组合，除非另外明确地指出。图1图示根据一个示例的晶体管器件1的垂直横截面视图。该晶体管器件1包括具有第一表面101的半导体主体100，以及在该半导体主体100中的漂移区11、源极区13和主体区12，该主体区12被布置在源极区13和漂移区11之间。该半导体主体100包括单晶硅半导体材料，诸如例如硅（Si）或碳化硅（SiC）。图1示出半导体主体100的垂直横截面视图，即在垂直于第一表面101的截面平面中的视图。邻近主体区12布置栅极电极21，并且通过栅极电介质22使该栅极电极21与主体区12介电绝缘。该源极区13和主体区12电气连接至布置在第一表面101的顶部上的源极电极41。在图1中仅示意性地图示主体区12和源极电极41之间的电气连接。源极电极42形成源极端子S或者电气连接至晶体管器件1的源极端子S。在图1中示出的示例中，源极电极41被绘制成在邻接第一表面的任何区段中邻接源极区13。然而，这仅是一个示例。根据另一示例，电介质层可以布置在源极电极41和源极区13之间，并且源极电极41可以包括通过电介质层延伸至源极区的至少一个通路或接触插头。在下面进一步在这里参考图11来解释这样的实施方式的一个示例。在图1中示出的示例中，栅极电极21被实施为沟槽电极，其是布置在从第一表面101延伸到半导体主体100中的沟槽中的电极。然而，这仅是一个示例。根据另一示例（未被示出），漂移区11的一个区段延伸至第一表面101，并且栅极电极是布置在半导体主体的表面101的顶部上并且邻近主体区和漂移区的延伸至第一表面的该区段的平面栅极电极。在每种情况下，该栅极电极用来控制主体区12中的、沿着在源极区13和漂移区11之间的栅极电介质22的导电沟道。参考图1，该晶体管器件进一步包括连接至漏极端子D的漏极区14（在图1中仅示意性地图示）。该漂移区11布置在漏极区14和主体区12之间。如图1中示出的，该漏极区14可以邻接漂移区11。根据另外的实施例（未被示出），在漂移区11和漏极区14之间布置场停止区（未被图示），其具有与漂移区11相同的掺杂类型但比漂移区11更高掺杂。该晶体管器件1进一步包括具有场电极31和场电极电介质32的场电极结构3。该场电极31邻近漂移区11并且通过场电极电介质32与漂移区11介电绝缘。如在图1中图示的，该场电极31电气耦合至源极电极41。备选地（并且在图1中未被示出），该场电极31电气耦合至栅极电极21。该场电极31和场电极电介质32布置在从第一表面101延伸至半导体主体100中的第一沟槽中。在图1中示出的示例中，具有场电极31和场电极电介质32的第一沟槽不同于具有栅极电极21和栅极电介质22的沟槽（在下文中其被称为第二沟槽）。参考图1，整流器元件5连接在源极电极41和场电极31之间。在图1中，仅示出整流器元件5的电路符号，其中仅仅为了说明的目的而将整流器元件5绘制为双极型二极管。下面进一步在这里解释可以如何实施整流器元件5的示例。该整流器元件被集成在第一沟槽中在场电极31和源极电极41之间的区110中。该区110在下文中被称为整流器区。该整流器区110邻近源极区13和主体区12中的至少一个，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管器件，包括：在半导体主体（100）中，漂移区（11）、邻接该漂移区（11）的主体区（12）、以及通过主体区（12）与漂移区（11）分开的源极区（13）；通过栅极电介质（22）与主体区（12）介电绝缘的栅极电极（21）；电气连接至源极区（13）的源极电极（41）；通过场电极电介质（32）与漂移区（11）介电绝缘的至少一个场电极（31）；以及耦合在源极电极（41）和场电极（31）之间的整流器元件（5），其中该场电极（31）和场电极电介质（32）被布置在从半导体主体（100）的第一表面（101）延伸至半导体主体（100）中的第一沟槽中，以及其中将整流器元件（5）集成在第一沟槽中在邻近源极区（13）和主体区（12）中的至少一个的整流器区（110）中。

【技术特征摘要】
2017.07.26 EP 17183358.51.一种晶体管器件，包括：在半导体主体（100）中，漂移区（11）、邻接该漂移区（11）的主体区（12）、以及通过主体区（12）与漂移区（11）分开的源极区（13）；通过栅极电介质（22）与主体区（12）介电绝缘的栅极电极（21）；电气连接至源极区（13）的源极电极（41）；通过场电极电介质（32）与漂移区（11）介电绝缘的至少一个场电极（31）；以及耦合在源极电极（41）和场电极（31）之间的整流器元件（5），其中该场电极（31）和场电极电介质（32）被布置在从半导体主体（100）的第一表面（101）延伸至半导体主体（100）中的第一沟槽中，以及其中将整流器元件（5）集成在第一沟槽中在邻近源极区（13）和主体区（12）中的至少一个的整流器区（110）中。2.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中该第一沟槽具有柱状物的形状，以及其中该源极区（13）和主体区（12）在半导体主体的水平面中包围至少一个第一沟槽。3.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中该第一沟槽具有带有两个相对纵向侧的纵向形状，以及其中该源极区（13）和主体区（12）邻近两个相对纵向侧中的每一个。4.根据前述权利要求中的一项所述的晶体管器件，进一步包括：在主体区（12）和漂移区（11）之间形成的p-n结，其中该p-n结位于半导体主体（100）的第一垂直位置（z1）处。5.根据权利要求4所述的晶体管器件，其中如从第一表面（101）看，该整流器区（110）没有延伸超过第一垂直位置（z1）。6.根据权利要求4所述的晶体管器件，其中p-n结与第一表面（101）间隔开第一距离（d1），以及其中如从第一表面（101）看，该整流器区（110）没有延伸超过第一垂直位置（z1）远于第一距离（d1）的50%。7.根据前述权利要求中的一项所述的晶体管器件，其中该栅极电极（21）...

【专利技术属性】
技术研发人员：R哈泽，G内鲍尔，M珀兹尔，R西米尼克，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT