具有改进的雪崩击穿特性的晶体管制造技术

提供了一种具有改进的雪崩击穿特性的晶体管，其包括至少一个晶体管单元。该至少一个晶体管单元包括：位于半导体主体中的第一掺杂类型的漂移区、第一掺杂类型的源极区、第二掺杂类型的体区以及第一掺杂类型的漏极区；邻近体区并且通过栅极电介质与体区介电绝缘的栅极电极；布置在漂移区中并且与漂移区介电绝缘的场电极；源极电极，其电连接至源极区和体区并且布置在自第一表面延伸进半导体主体中的沟槽中；漏极电极，其电连接至漏极区并且布置自第一表面延伸到半导体主体中的沟槽中；雪崩旁通结构，其耦合在源极电极和漏极电极之间，并且包括第一掺杂类型的第一半导体层、第一掺杂类型的第二半导体层以及布置在第一半导体层和源极电极之间的pn结。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种晶体管器件，尤其涉及一种横向MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。
技术介绍
晶体管(譬如MOSFET)被广泛应用在汽车、工业或消费者电子应用中，以用来驱动负载、转换功率等等。这些晶体管(通常被称为功率晶体管)具有不同的电压阻断能力。“电压阻断能力”限定了晶体管在其截止状态(关断时)能够承受的最大电压电平。在截止状态，当比该最大电压电平更高的电平的电压被施加到晶体管时，晶体管的内部pn结将发生雪崩击穿。需要设计一种能够承受重复的雪崩击穿而不被破坏或不会遭受退化效应(例如，电压阻断能力降低)的晶体管，特别是MOSFET。
技术实现思路
一个实施例涉及一种具有至少一个晶体管单元的晶体管器件。该至少一个晶体管单元包括：在半导体主体中的第一掺杂类型的漂移区、第一掺杂类型的源极区、第二掺杂类型的体区以及第一掺杂类型的漏极区，其中，所述体区布置在所述源极区和所述漂移区之间，其中，所述漂移区布置在所述体区和所述漏极区之间，并且其中所述源极区和所述漏极区在所述半导体主体的第一横向方向上间隔开。栅极电极邻近所述体区并且通过栅极电介质与所述体区介电绝缘。场电极布置在所述漂移区中并且通过场电极电介质与所述漂移区介电绝缘。源极电极电连接至所述源极区和所述体区并且被布置在从第一表面延伸到所述半导体主体中的沟槽中，并且漏极电极电连接至所述漏极区并且被布置在从第一表面延伸到所述半导体主体中的沟槽中。另外，雪崩旁通结构耦合在所述源极电极与漏极电极之间，并且包括所述第一掺杂类型的第一半导体层、所述第一掺杂类型的第二半导体层、以及布置在所述第一半导体层与所述源极电极之间的pn结，其中，所述第二半导体层具有比所述第一半导体层更高的掺杂浓度，其中所述第一半导体层布置在所述第二半导体层和所述漂移区之间，并且其中所述漏极电极电连接至所述第二半导体层。附图说明下面参照附图来对示例进行说明。这些附图用来例示某些原则，因此，仅例示了理解这些原则所必须的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记指代相似的特征：图1A至1B示出了依据一个实施例的晶体管器件的剖视图(图1A)和竖直剖视图(图1B)；图2示出了在晶体管器件中的漏极电极和雪崩旁通结构之间的电连接的一个实施例；图3示出了在晶体管器件中的漏极电极和雪崩旁通结构之间的电连接的另一个实施例；图4示出了在晶体管器件中的漏极电极和雪崩旁通结构之间的电连接的另一个实施例；图5示出了在晶体管器件中的漏极电极和雪崩旁通结构之间的电连接的另一个实施例；图6示出了晶体管器件的实施例的顶视图，该晶体管器件包括多个栅极电极和多个场电极；图7示出了包括多个晶体管单元的晶体管器件的实施例的顶视图；图8示出了在晶体管器件中的漏极电极和雪崩旁通结构之间的电连接的实施例，该晶体管器件包括多个晶体管单元；图9示出了包括多个晶体管单元的晶体管器件的另一个实施例的顶视图；图10A至图10G示出了制造晶体管器件的方法的一个实施例；图11A至图11E示出了制造晶体管器件的方法的另一个实施例；图12A至图12D示出了形成雪崩旁通结构的接触插塞的方法的一个实施例。具体实施方式在下面的详细描述中，参考了附图。附图构成说明书的一部分，并且通过该描述示出了本专利技术如何实践的特定实施例。应当理解的是，除非另行特别指出，否则在此描述的各种不同实施例的特征可以彼此组合。根据一实施例，图1A示出了立体剖视图，并且图1B示出了晶体管器件的一个晶体管单元10的竖直剖面图。参考图1A和图1B，晶体管单元10包括在半导体主体100中的第一掺杂类型的漂移区11、第一掺杂类型的源极区12，第二掺杂类型的体区13以及第一掺杂类型的漏极区14。体区13布置在源极区12和漂移区11之间，并且漂移区11布置在体区13和漏极区14之间。源极区12和漏极区14在半导体主体100的第一横向方向x上被间隔开。根据一个实施例，源极区12与体区13相邻，并且体区13与漂移区11相邻。由于体区13和漂移区11具有互补的掺杂类型，在体区13和漂移区11之间存在pn结。在图1A中所示的实施例中，漏极区14与漂移区11相邻。然而，这仅仅是一个示例。根据另一个实施例(未示出)，与漏极区14和漂移区11相同的掺杂类型的场停止区域比漂移区11更高浓度地掺杂，并且布置在漂移区11和漏极区14之间。半导体主体100可包括常规的半导体材料，譬如，例如，硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等。如果半导体主体100由硅构成，则各器件区的掺杂浓度可以如下。例如，在具有由Si构成的半导体主体100的晶体管器件中，漂移区11的掺杂浓度选自1E12cm-3至1E14cm-3范围中，源极区12的掺杂浓度选自1E19cm-3至1E21cm-3范围中，漏极区14的掺杂浓度选自1E19cm-3至1E21cm-3范围中，以及体区13的掺杂浓度选自1E14cm-3至1E18cm-3范围中。参照图1A和图1B，晶体管器件10还包括栅极电极21(图1B中以点状线表示其在图1B所示的剖面A-A之外)。栅极电极21与体区13邻近并且通过栅极电介质22与体区13介电绝缘。在第一横向方向x上，栅极电极21从源极区12延伸到漂移区11，以使得它能够控制体区13中的沿位于源极区12和漂移区11之间的电介质22的导电沟道。在图1A和1B所示的实施例中，栅极电极21是沟槽电极。也就是说，栅极电极21被布置于在半导体主体100的竖直方向z上自第一表面101延伸的沟槽中。栅极电极可以包括通常的栅极电极材料。栅极电极材料的示例包括但不限于金属、硅化物以及高掺杂的多晶硅的半导体材料(譬如多晶硅)。栅极电介质可包括常规的栅极介电材料。栅极介电材料的示例包括但不限于氧化物、氮化物以及氧化物和氮化物的组合。参见图1A和图1B，晶体管单元10还包括场电极31。该场电极31布置在漂移区11中并且通过电介质32与漂移区11介电绝缘。参见图1A和图1B，场电极31可以被实现为细长的电极，该细长的电极在第一横向方向x上可以具有漂移区11在在第一横向方向x上的长度的至少50％、至少70％或至少90％。漂移区11在第一横向方向x上的长度是体区13和漏极区14(或者可选的场截止区)之间在第一横向方向x上的距离。特别地，漂移区11的长度取决于晶体管器件的所期望的电压阻断能力。例如，该晶体管器件被设计为具有选自10V至100V范围内的电压阻断能力。该场电极可以包括常规的场电极材料。该场电极材料的示例包括但不限于金属、硅化物以及高掺杂的多晶硅的半导体材料(例如多晶硅)。该场电极的电介质可以包括常规场电极介电材料。该场电极的介电材料的示例包括但不限于氧化物、氮化物以及氧化物和氮化物的组合。晶体管单元10还包括电连接至源极区12的源极电极41，以及电连接至漏极区14的漏极电极42。在图1A和1B所示的实施例中，源极电极41和漏极电极42均被布置在半导体主体100的沟槽中，并且在第一横向方向x上分别与源极区12和漏极区14相邻。源极电极41电耦合到晶体管器件的源极节点S，漏极电极41电耦合到漏极节点D，并且栅极电极21电耦合到栅极节点G。这些源极、漏极和栅极节点S、D、G仅在图1A和1B中示意性地示出。场电极31可以电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管器件，所述晶体管器件包括至少一个晶体管单元，其中所述至少一个晶体管单元包括：位于半导体主体中的第一掺杂类型的漂移区、第一掺杂类型的源极区、第二掺杂类型的体区以及第一掺杂类型的漏极区，其中所述体区被布置在所述源极区与所述漂移区之间，其中所述漂移区被布置在所述体区与所述漏极区之间，其中所述源极区和所述漏极区在所述半导体主体的第一横向方向上间隔开；栅极电极，所述栅极电极邻近所述体区并且通过栅极电介质与所述体区介电绝缘；场电极，所述场电极被布置在所述漂移区中并且通过场电极电介质与所述漂移区介电绝缘；源极电极，所述源极电极电连接到所述源极区和所述体区，并且所述源极电极被布置在从第一表面延伸到所述半导体主体中的沟槽中；漏极电极，所述漏极电极电连接到所述漏极区，并且所述漏极电极被布置在从第一表面延伸到所述半导体主体中的沟槽中；雪崩旁通结构，所述雪崩旁通结构耦合在所述源极电极与所述漏极电极之间，并且所述雪崩旁通结构包括所述第一掺杂类型的第一半导体层、所述第一掺杂类型的第二半导体层以及布置在所述第一半导体层与所述源极电极之间的pn结，其中所述第二半导体层的掺杂浓度比所述第一半导体层的掺杂浓度高，其中所述第一半导体层被布置在所述第二半导体层与所述漂移区之间，并且其中所述漏极电极电连接到所述第二半导体层。...

【技术特征摘要】
2015.06.15 DE 102015109538.61.一种晶体管器件，所述晶体管器件包括至少一个晶体管单元，其中所述至少一个晶体管单元包括：位于半导体主体中的第一掺杂类型的漂移区、第一掺杂类型的源极区、第二掺杂类型的体区以及第一掺杂类型的漏极区，其中所述体区被布置在所述源极区与所述漂移区之间，其中所述漂移区被布置在所述体区与所述漏极区之间，其中所述源极区和所述漏极区在所述半导体主体的第一横向方向上间隔开；栅极电极，所述栅极电极邻近所述体区并且通过栅极电介质与所述体区介电绝缘；场电极，所述场电极被布置在所述漂移区中并且通过场电极电介质与所述漂移区介电绝缘；源极电极，所述源极电极电连接到所述源极区和所述体区，并且所述源极电极被布置在从第一表面延伸到所述半导体主体中的沟槽中；漏极电极，所述漏极电极电连接到所述漏极区，并且所述漏极电极被布置在从第一表面延伸到所述半导体主体中的沟槽中；雪崩旁通结构，所述雪崩旁通结构耦合在所述源极电极与所述漏极电极之间，并且所述雪崩旁通结构包括所述第一掺杂类型的第一半导体层、所述第一掺杂类型的第二半导体层以及布置在所述第一半导体层与所述源极电极之间的pn结，其中所述第二半导体层的掺杂浓度比所述第一半导体层的掺杂浓度高，其中所述第一半导体层被布置在所述第二半导体层与所述漂移区之间，并且其中所述漏极电极电连接到所述第二半导体层。2.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中所述源极电极经由所述第二掺杂类型的连接区连接到所述体区，并且其中所述连接区与所述第一半导体层相邻，从而使得所述pn结形成在所述第一半导体层与所述源极电极之间。3.根据权利要求2所述的晶体管器件，其中，所述连接区在所述半导体主体的竖直方向上被布置于所述源极电极的下方。4.根据权利要求1至3中任一项所述的晶体管器件，还包括：另一个连接区，所述另一个连接区将所述源极电极连接到所述体区，并且所述另一个连接区在所述第一横向方向上与所述源极电极相邻。5.根据权利要求3所述的晶体管器件，其中，所述连接区在所述第一横向方向上延伸超出所述体区。6.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，所述漏极电极延伸到所述第一半导体层中并且电连接到所述第一半导体层。7.根据权利要求6所述的晶体管器件，其中，所述漏极电极延伸到所述第二半导体层中。8.根据权利要求1所述的晶体管器件，还包括：连接电极，所述连接电极电连接到所述漏极电极，并且所述连接电极电连接至所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个。9.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，所述场电极连接到所述源极电极和所述栅极电极中的一个。10.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中所述栅极电极被布置在从所述半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·迈泽尔，T·施勒塞尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE