晶体管及半导体装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及晶体管结构。一个技术问题是解决与现有技术中存在的至少一个问题。在一个实施方案中，半导体装置形成为包括延伸至半导体材料的栅极结构，半导体材料下伏于半导体材料的第一区域。栅极结构包括导体和栅极绝缘体，栅极绝缘体具有定位于栅极导体与下伏栅极导体的半导体材料的第一部分之间的第一部分。半导体材料的第一部分被构造来形成下伏于栅极导体的晶体管的沟道区域。栅极结构还可包括屏蔽导体，其上覆于栅极导体且具有位于屏蔽导体与栅极导体之间的屏蔽绝缘体。屏蔽绝缘体还可具有定位于屏蔽导体与栅极绝缘体的第二部分之间的第二部分和上覆于屏蔽导体的第三部分。根据本实用新型专利技术，可以促进形成晶体管的更高切换频率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及晶体管结构。一个技术问题是解决与现有技术中存在的至少一个问题。在一个实施方案中，半导体装置形成为包括延伸至半导体材料的栅极结构，半导体材料下伏于半导体材料的第一区域。栅极结构包括导体和栅极绝缘体，栅极绝缘体具有定位于栅极导体与下伏栅极导体的半导体材料的第一部分之间的第一部分。半导体材料的第一部分被构造来形成下伏于栅极导体的晶体管的沟道区域。栅极结构还可包括屏蔽导体，其上覆于栅极导体且具有位于屏蔽导体与栅极导体之间的屏蔽绝缘体。屏蔽绝缘体还可具有定位于屏蔽导体与栅极绝缘体的第二部分之间的第二部分和上覆于屏蔽导体的第三部分。根据本技术，可以促进形成晶体管的更高切换频率。【专利说明】晶体管及半导体装置
本技术大致涉及电子装置，且更具体地涉及半导体、其结构和形成半导体装置的方法。
技术介绍
过去，半导体行业利用各种不同的装置结构和方法来形成金属氧化物半导体(MOS)晶体管。用于垂直功率MOS晶体管的一个特定结构利用形成在晶体管的有源区域的沟槽。沟槽的一部分用作晶体管的栅极区域。这些晶体管中的一些还具有协助降低晶体管的栅极至漏极电容的屏蔽导体。 先前晶体管的一个问题是切换速度。通常，屏蔽导体具有高电阻且还具有降低晶体管的切换速度的高电容。另外，制造屏蔽导体更加困难，这会增加晶体管的成本。 因此，需要具有一种MOS晶体管，其具有较高切换频率、易于制造并且具有较低成本。
技术实现思路
本技术的一个技术问题是解决与现有技术中存在的一个或更多个问题相关的问题。 本技术的一个方面涉及一种晶体管，其包括:第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底具有第一表面和第二表面；具有第二导电类型的第一半导体区域，其在半导体衬底的第一表面上；第二半导体区域，其形成在第一半导体区域内，其中第一半导体区域的一部分下伏于(underlie)第二半导体区域，第二半导体区域具有第一导电类型；栅极结构，其形成在从第二半导体区域延伸至第一半导体区域的开口中；栅极结构的栅极导体，其形成在开口内且上覆于第一半导体区域的第一部分；源极区域，其邻近栅极导体且与栅极导体横向隔开；栅极绝缘体，其在栅极导体与第一半导体区域的第一部分之间且在源极区域与栅极导体之间，其中晶体管的沟道区域位于第一半导体区域的第一部分中，使得电流在源极区域之间且在栅极结构下横向流动；屏蔽导体，其上覆于栅极导体；和屏蔽绝缘体，其在栅极导体与屏蔽导体之间。 根据本技术的一个方面的晶体管，其中栅极结构无下伏于栅极导体的屏蔽导体。 根据本技术的一个方面的晶体管，其还包括源极接触导体，源极接触导体延伸通过第二半导体区域且通过源极区域且延伸至第一半导体区域中，以形成至源极区域和第一半导体区域的欧姆电连接。 根据本技术的一个方面的晶体管，其还包括绝缘体，绝缘体定位于延伸通过第二半导体区域的源极接触导体的部分之间。 本技术的另一个方面涉及一种半导体装置，其包括:第一导电类型的半导体材料，其具有第一表面和第二表面；半导体材料的第一区域，其具有第二导电类型；栅极结构，其延伸至下伏于第一区域的半导体材料中；栅极结构的栅极导体；栅极结构的栅极绝缘体，其具有定位于栅极导体与下伏于栅极导体的半导体材料的第一部分之间的栅极绝缘体的第一部分，其中半导体材料的第一部分被构造来形成半导体装置的沟道区域；栅极结构的屏蔽导体，其上覆于栅极导体； 屏蔽绝缘体，其具有定位于屏蔽导体与栅极导体之间的第一部分，屏蔽绝缘体具有定位于屏蔽导体与栅极绝缘体的第二部分之间的第二部分；和屏蔽绝缘体的第三部分，其上覆于屏蔽导体。 根据本技术的一个方面的半导体装置，其中栅极结构包括从第一区域的表面延伸至半导体材料中的开口，其中栅极绝缘体定位于开口的底部上且栅极导体位于开口内和栅极绝缘体上。 根据本技术的一个方面的半导体装置，其中栅极绝缘体的第二部分沿着开口的侧壁定位并且邻接屏蔽绝缘体。 本技术的又一个方面涉及一种半导体装置，其包括:多层半导体材料，其具有第一导电类型的第一层，具有上覆于第一层的第二导电类型的第一区域，具有从第一区域的表面延伸至第一层中的多个开口，其中多个开口具有侧壁；栅极绝缘体，其形成在多个开口的第一开口的侧壁上；和栅极导体材料，其在第一开口内；其中栅极导体材料的第一部分被从第一开口移除，在第一开口内留下栅极导体材料的第二部分作为栅极导体，其中第一层中下伏于栅极导体的部分形成半导体装置的沟道区域；屏蔽绝缘体，其形成在第一开口内且上覆于栅极导体；屏蔽导体，其上覆于栅极导体；和源极导体，其在屏蔽导体的一部分上以形成屏蔽导体与第一层之间的电连接。 根据本技术的一个方面的半导体装置，其还包括源极导体，源极导体被形成以延伸通过第一区域且延伸至包括源极导体的第一层中，第一层在形成屏蔽导体之后且在源极导体与屏蔽导体之间形成电连接之前形成。 根据本技术的一个方面的半导体装置，其中所述屏蔽绝缘体被形成为在所述屏蔽绝缘体内具有第二开口，其中所述第二开口的至少一部分大致平行于所述第一开口的所述侧壁延伸，且所述屏蔽导体形成在所述第二开口的至少一部分内。 根据本技术的方面，可以导致屏蔽导体的低电阻。低电阻促进形成晶体管的更高切换频率。 【专利附图】【附图说明】 图1图示根据本技术的半导体装置的实施方案的一部分的实例的放大横截面图； 图2至图6图示根据本技术的形成图1的半导体装置的方法的实施方案的实例的部分中的不同阶段； 图7图示根据本技术的另一半导体装置的放大横截面图，其是图1至图6中所描述的半导体装置的替代实施方案； 图8至图14图示根据本技术的形成图7的半导体装置的方法的实施方案的实例的部分的各个阶段； 图15图示根据本技术的另一半导体装置的放大横截面图，其是图1至图14中所描述的半导体装置的替代实施方案； 图16至图22图示根据本技术的形成图15的半导体装置的方法的实施方案的实例的部分的各个阶段；和 图23图示跨根据本技术的另一横截面取得图2的晶体管的放大横截面图。 为图示的简单和清楚起见，图中的元件不一定按比例绘制，且不同图中的相同参考数字指示相同元件，除非另有规定。此外，为描述的简单起见，省略众所周知的步骤和元件的描述和细节。如本文中所使用，载流电极指的是携载电流穿过装置的装置的元件，诸如MOS晶体管的源极或漏极或双极晶体管的发射极或集电极或二极管的阴极或阳极，且控制电极指的是控制穿过装置的电流的装置的元件，诸如MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极。虽然装置在本文中被解释为某些N沟道装置或P沟道装置或某些N型掺杂区域或P型掺杂区域，但是本领域的普通技术人员将了解补充装置根据本技术也是可行的。本领域的普通技术人员了解导电类型指的是通过其发生传导的机制，诸如通过电洞或电子的传导，因此导电类型不是指掺杂浓度而是掺杂类型(诸如P型或N型)。本领域的普通技术人员将了解如本文中所使用的涉及电路操作的词期间、同时和之时并非意指动作在起始动作时立即发生的精确术语而是可能存在由初始动作起始的反应之间一些小的但合理的延迟，诸如不同的传播延迟。此外，术语同时意指特定动作至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，其特征在于包括： 第一导电类型的半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和第二表面； 具有第二导电类型的第一半导体区域，其在所述半导体衬底的所述第一表面上； 第二半导体区域，其形成在所述第一半导体区域内，其中所述第一半导体区域的一部分下伏于所述第二半导体区域，所述第二半导体区域具有所述第一导电类型； 栅极结构，其形成在从所述第二半导体区域延伸至所述第一半导体区域的开口中； 所述栅极结构的栅极导体，其形成在所述开口内且上覆于所述第一半导体区域的第一部分； 源极区域，其邻近所述栅极导体且与所述栅极导体横向隔开； 栅极绝缘体，其在所述栅极导体与所述第一半导体区域的所述第一部分之间且在所述源极区域与所述栅极导体之间，其中所述晶体管的沟道区域位于所述第一半导体区域的所述第一部分中，使得电流在所述源极区域之间且在所述栅极结构下横向流动； 屏蔽导体，其上覆于所述栅极导体；和 屏蔽绝缘体，其在所述栅极导体与所述屏蔽导体之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·帕德玛纳伯翰，P·温卡特拉曼，G·M·格利瓦纳，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US