具有平面栅极的场板沟槽半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及具有平面栅极的场板沟槽半导体器件。一种半导体器件包括第一和第二负载接触件以及沿着延伸方向延伸的半导体区。表面区被布置在半导体区上方并且耦合到半导体区。至少一个控制电极被布置在表面区内。至少一个连接器沟槽沿着延伸方向延伸到半导体区中，并且包括连接器电极。接触衬垫被布置在表面区内。接触滑道被布置在表面区内并且与接触衬垫和所述至少一个控制电极两者都分开放置，所述接触衬垫、接触滑道和至少一个控制电极彼此电耦合。接触衬垫和接触滑道两者或者接触滑道和至少一个控制电极两者电连接到所述至少一个连接器沟槽的连接器电极。

【技术实现步骤摘要】

本说明书涉及半导体器件的实施例。特别地，本说明书涉及具有平面栅极的场板沟槽半导体器件的实施例。例如，这样的半导体器件可以表现出MOSFET结构和IGBT结构中的一个。
技术介绍
汽车、消费者和工业应用中的现代的器件的许多功能（诸如转换电能以及驱动电动机或电机）依赖于半导体器件。例如，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）以及二极管已被用于多种应用，其包括但不限于电源和电源转换器中的开关。这样的电源或者相应的是电源转换器通常应当表现出高程度的效率。为此，已经提出表现出所谓的补偿结构的半导体器件，其中例如可以借助于安装在沟槽内的所谓的垂直场板来建立补偿结构。这样的补偿结构可能导致半导体器件的导通状态电阻的减小。为了进一步减小栅极电荷的数量和/或米勒（Miller）电荷的数量，已经提出采用基本上垂直于垂直场板对准的平面栅极结构。
技术实现思路
根据实施例，提出一种半导体器件。所述半导体器件包括第一负载接触件、第二负载接触件以及被配置成至少在正向方向上在第一负载接触件与第二负载接触件之间传导负载电流的半导体区。所述半导体区包括：包括半导体主体区和半导体源极区的第一半导体接触区段，所述半导体源极区电连接到第一负载接触件并且与半导体主体区接触；电连接到第二负载接触件的第二半导体接触区段；把第一半导体接触区段耦合到第二半导体接触区段的半导体漂移区段，其中半导体主体区把半导体源极区与半导体漂移区段隔离。所述半导体器件在垂直横截面中还包括沿着从第一半导体接触区段指向第二半导体区段的延伸方向延伸到半导体区中的至少两个沟槽，每一个沟槽包括沟槽电极以及把对应的沟槽电极与半导体区绝缘的绝缘体，其中所述半导体区包括布置在所述至少两个沟槽之间的台面（mesa）区段，所述台面区段包括第一半导体接触区段。所述半导体器件被配置成建立用于在正向方向上传导负载电流的负载电流路径，其中所述负载电流路径在台面区段的垂直横截面中仅包括单个反型沟道，所述单个反型沟道被包括在半导体主体区中。根据另一个实施例，提出另一种半导体器件。所述另一种半导体器件包括：第一负载接触件、第二负载接触件以及沿着延伸方向延伸的半导体区；布置在半导体区上方并且耦合到半导体区的表面区；布置在表面区内的至少一个控制电极；沿着延伸方向延伸到半导体区中的至少一个连接器沟槽，所述至少一个连接器沟槽包括连接器电极；布置在表面区内的接触衬垫；布置在表面区内并且与接触衬垫和所述至少一个控制电极两者都分开放置的接触滑道（runner），所述接触衬垫、所述接触滑道和所述至少一个控制电极彼此电耦合，其中接触衬垫和接触滑道两者或者接触滑道和至少一个控制电极两者电连接到所述至少一个连接器沟槽的连接器电极。根据又进一步实施例，提出又进一步半导体器件。所述半导体器件包括：沿着延伸方向延伸并且被配置成传导负载电流的半导体区；布置在半导体区上方并且耦合到半导体区的表面区；被配置成控制负载电流的至少一个电极，所述至少一个电极被布置在表面区内；连接器层，所述连接器层被布置在表面区内；布置在表面区内并且在连接器层上方的接触衬垫；布置在表面区内并且在连接器层上方的接触滑道，所述接触滑道与接触衬垫分开放置并且电耦合到所述至少一个电极；至少一个第一接触插塞，所述至少一个第一接触插塞沿着延伸方向延伸并且把接触衬垫电连接到连接器层；至少一个第二接触插塞，所述至少一个第二接触插塞沿着延伸方向延伸并且把接触滑道电连接到连接器层。本领域技术人员在阅读下面的详细描述并且查看附图时将认识到附加的特征和优点。附图说明附图中的部分不一定是成比例的，而是将重点放在说明本专利技术的原理。此外，在附图中相同的附图标记标示相应的部分。在附图中：图1A示意性地图示了根据一个或多个实施例的半导体器件的垂直横截面的一部分；图1B示意性地图示了根据一个或多个实施例的具有多部分沟槽电极的半导体器件的垂直横截面的一部分；图2A示意性地图示了根据一个或多个实施例的半导体器件的垂直横截面的一部分；图2B示意性地图示了根据一个或多个实施例的具有电流扩展区的半导体器件的垂直横截面的一部分；图2C示意性地图示了根据一个或多个实施例的具有沟槽的半导体器件的垂直横截面的一部分，所述沟槽具有不导电材料的内部区；图3示意性地图示了根据一个或多个实施例的具有平面源极电极的半导体器件的垂直横截面的一部分；图4示意性地图示了根据一个或多个实施例的具有第三半导体接触区段的半导体器件的垂直横截面的一部分；图5示意性地图示了根据一个或多个实施例的半导体器件的水平投影的一部分；图6示意性地图示了根据一个或多个实施例的半导体器件的水平投影的一部分；以及图7示意性地图示了根据一个或多个实施例的半导体器件的垂直横截面的一部分。具体实施方式在下面的详细描述中将参照形成本说明书的一部分的附图，并且在附图中通过说明的方式示出了可以实践本专利技术的具体实施例。在这点上，可以参照所描述的附图的定向使用诸如“顶”、“底”、“在…下”、“前”、“后”、“首”、“尾”等的方向术语。因为实施例的部分可以以许多不同的定向被定位，所以所述方向术语被用于说明的目的而绝不是进行限制的。应当理解的是，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以做出结构或逻辑的改变。因此，不应当以限制意义来理解下面的详细描述，并且本专利技术的范围由所附权利要求书限定。现在将详细参照各种实施例，在附图中图示了各种实施例中的一个或多个示例。每一个示例是通过解释的方式提供的，并且不意图作为对本专利技术的限制。例如，作为一个实施例的一部分所图示或描述的特征可以被使用在其他实施例上或者与其他实施例相结合来使用，以又得到进一步实施例。意图本专利技术包括这样的修改和变型。使用特定语言来描述示例，这不应当被解释为限制所附权利要求书的范围。附图不是成比例的，并且仅用于说明性目的。为了清楚起见，如果没有另行声明，则在不同的附图中通过相同的附图标记来标示相同的元件或制造步骤。如在本说明书中使用的术语“水平的”意图描述基本上平行于半导体基板或半导体区的水平表面的定向。这可以例如是晶片或管芯的表面。例如，下面所提到的第一横向方向Y和第二横向X可以是水平方向，其中第一横向方向Y和第二横向X可以彼此垂直。如在本说明书中使用的术语“垂直的”意图描述基本上被布置成垂直于水平表面的定向，即平行于半导体基板或半导体区的表面的法向方向。例如，下面所提到的延伸方向Z可以是垂直于第一横向方向Y和第二横向X两者的垂直方向。在本说明书中，n掺杂被称作“第一导电类型”，而p掺杂被称作“第二导电类型”。可替换地，可以采用相反的掺杂关系，使得第一导电类型可以是p掺杂的并且第二导电类型可以是n掺杂的。此外，在本说明书内，术语“掺杂浓度”可以指代整体掺杂浓度或者相应地指代平均掺杂浓度或者指代特定半导体区或半导体区段的表层电荷载流子浓度。因此，例如，说特定半导体区表现出与另一个半导体区的掺杂浓度相比更高或更低的特定掺杂浓度的陈述可以指示所述半导体区的相应的平均掺杂浓度彼此不同。在本说明书的上下文中，术语“处于欧姆接触”、“处于电接触”、“处于欧姆连接”和“电连接”意图描述在半导体器件的两个区、节段、区段、部分或部件之间、或者在一个或多个器件的不同端子之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，所述半导体器件包括第一负载接触件、第二负载接触件以及被配置成至少在正向方向上在第一负载接触件与第二负载接触件之间传导负载电流的半导体区，其中，所述半导体区包括：‑包括半导体主体区和半导体源极区的第一半导体接触区段，所述半导体源极区电连接到第一负载接触件并且与半导体主体区接触；‑电连接到第二负载接触件的第二半导体接触区段；‑把第一半导体接触区段耦合到第二半导体接触区段的半导体漂移区段，其中半导体主体区把半导体源极区与半导体漂移区段隔离；其中，所述半导体器件在垂直横截面中还包括：‑沿着从第一半导体接触区段指向第二半导体区段的延伸方向延伸到半导体区中的至少两个沟槽，每一个沟槽包括沟槽电极以及把相应的沟槽电极与半导体区绝缘的绝缘体，其中所述半导体区包括布置在所述至少两个沟槽之间的台面区段，所述台面区段包括第一半导体接触区段；并且其中，所述半导体器件被配置成建立用于在正向方向上传导负载电流的负载电流路径，所述负载电流路径在台面区段的垂直横截面中仅包括单个反型沟道，所述单个反型沟道被包括在半导体主体区中。

【技术特征摘要】
2015.04.08 US 14/6811451.一种半导体器件，所述半导体器件包括第一负载接触件、第二负载接触件以及被配置成至少在正向方向上在第一负载接触件与第二负载接触件之间传导负载电流的半导体区，其中，所述半导体区包括：-包括半导体主体区和半导体源极区的第一半导体接触区段，所述半导体源极区电连接到第一负载接触件并且与半导体主体区接触；-电连接到第二负载接触件的第二半导体接触区段；-把第一半导体接触区段耦合到第二半导体接触区段的半导体漂移区段，其中半导体主体区把半导体源极区与半导体漂移区段隔离；其中，所述半导体器件在垂直横截面中还包括：-沿着从第一半导体接触区段指向第二半导体区段的延伸方向延伸到半导体区中的至少两个沟槽，每一个沟槽包括沟槽电极以及把相应的沟槽电极与半导体区绝缘的绝缘体，其中所述半导体区包括布置在所述至少两个沟槽之间的台面区段，所述台面区段包括第一半导体接触区段；并且其中，所述半导体器件被配置成建立用于在正向方向上传导负载电流的负载电流路径，所述负载电流路径在台面区段的垂直横截面中仅包括单个反型沟道，所述单个反型沟道被包括在半导体主体区中。2.权利要求1的半导体器件，其中，用于在正向方向上传导负载电流的负载电流路径在台面区段的垂直横截面内包括台面区段内的仅一个第一负载接触件到半导体过渡，其中所述第一负载接触件到半导体过渡通过半导体源极区与第一负载接触件之间的过渡形成。3.权利要求2的半导体器件，其中，所述第一负载接触件到半导体过渡表现出与延伸方向平行使得负载电流在跨越第一负载接触件到半导体过渡时在垂直于延伸方向的方向上流动的区域。4.权利要求1的半导体器件，还包括布置在第一半导体接触区段上方的控制电极，其中所述半导体器件被配置成根据控制电极的电位与第一负载接触件的电位之间的差异建立用于在正向方向上传导负载电流的负载电流路径。5.权利要求4的半导体器件，其中，所述半导体器件还包括被布置成在台面区段上方并且与控制电极分开的源极电极，其中源极电极与第一负载接触件电连接并且与控制电极绝缘。6.权利要求5的半导体器件，其中，所述半导体区包括第三半导体接触区段，所述第三半导体接触区段被包括在台面区段中，所述第三半导体接触区段被布置在源极电极下方并且与第一负载接触件接触。7.权利要求6的半导体器件，其中：-所述半导体区还被配置成在与正向方向相反的反向方向上在第一负载接触件与第二负载接触件之间传导负载电流；-所述半导体器件被配置成根据第二负载接触件的电位与第一负载接触件的电位之间的差异建立用于在反向方向上传导负载电流的另一负载电流路径，其中所述另一负载电流路径在台面区段的垂直横截面中包括在第三半导体接触区段中包括的反型沟道和积累沟道中的至少一个。8.权利要求1的半导体器件，其中，每一个沟槽电极包括场板电极。9.权利要求1的半导体器件，其中，每一个沟槽电极电连接到第一负载接触件。10.权利要求1的半导体器件，其中，每一个沟槽电极包括第一电极部分以及通过绝缘体与第一电极部分电绝缘的第二电极部分，其中第一电极部分电连接到第一负载接触件。11.权利要求1的半导体器件，其中，在垂直于延伸方向的第一横向方向上的所述至少两个沟槽之间的距离总计小于1.5 μm。12.权利要求1的半导体器件，其中，所述半导体漂移区段在台面区段内还包括被配置成扩展负载电流路径的半导体电流扩展区，其中所述半导体电流扩展区被定位成与半导体主体区接触。13.权利要求12的半导体器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：F希尔勒，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