具有源极区域区段和主体区域区段的晶体管器件制造技术

本发明专利技术题为“具有源极区域区段和主体区域区段的晶体管器件”。在至少一个总体方面，装置可包括设置在半导体区域中并且包括栅极电极的第一沟槽和设置在半导体区域中的第二沟槽。该装置可包括设置在第一沟槽与第二沟槽之间的台面区域和设置在台面区域的顶部部分中的第一导电类型的源极区域。该装置包括设置在台面区域的侧中的第二导电类型的多个主体区域区段。多个主体区域区段沿着台面区域的侧限定与多个源极区域区段交替的图案。

【技术实现步骤摘要】
具有源极区域区段和主体区域区段的晶体管器件相关申请本申请要求于2019年7月16日提交的美国非临时申请号16/512,854的优先权和权益，该美国非临时申请要求于2019年3月29日提交的美国临时申请号62,826,736的优先权和权益，这两份申请全文均以引用方式并入本文。
本说明书涉及具有源极区域区段和主体区域区段的晶体管器件。
技术介绍
一些晶体管器件可经受例如寄生双极型晶体管的影响，该寄生双极型晶体管可被触发并且可防止晶体管器件的关闭。寄生双极型晶体管可由于衬底电流而通过寄生双极型晶体管的基极中的自偏置而触发。因此，需要系统、方法和装置来解决现有技术的不足并提供其它新颖且创新的特征。
技术实现思路
在至少一个总体方面，装置可包括设置在半导体区域中且包括栅极电极的第一沟槽和设置在半导体区域中的第二沟槽。该装置可包括设置在第一沟槽与第二沟槽之间的台面区域和设置在台面区域的顶部部分中的第一导电类型的源极区域。该装置包括设置在台面区域的侧中的第二导电类型的多个主体区域区段。多个主体区域区段沿着台面区域的侧限定与多个源极区域区段的交替的图案。一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐明。其他特征将从说明书和附图中以及从权利要求书中显而易见。附图说明图1是根据一个实施方式的示出晶体管的剖视图的示意图。图2示出了是图1所示的晶体管的变型的晶体管的透视图。图3是示出至少图1和图2所示的晶体管的实施方式的示意图。图4示出了是图1和图2所示的晶体管的变型的另一个晶体管的透视图。图5A和图5B是示出至少图1和图4所示的晶体管的晶体管实施方式的示意图。图6示出了是图1所示的晶体管的变型的另一个晶体管的透视图。图7A和图7B是示出至少图1和图6所示的晶体管的晶体管实施方式的示意图。图7C至图7E是示出棋盘格图案化的主体区域区段和源极区域区段的其他示例的示意图。图8A至图8H示出了台面区域的上部区域的各种横截面，该横截面可根据至少图1所示的晶体管的变型沿着纵向轴线组合。图9是可包括图1至图8H中的晶体管和横截面的各种组合的晶体管的示例性平面图。图10A至图10H是示出制造如本文所述的晶体管中的一个或多个晶体管的过程的示意图。图11是示出形成晶体管的方法的流程图。图12是示出晶体管的闩锁场景的曲线图。图13是示出根据本文所述的实施方式的晶体管的操作的曲线图。图14和图15是示出与其他晶体管相比，如本文所述的具有区段的晶体管的特性的曲线图。具体实施方式此处描述的晶体管可具有主体区域区段和源极区域区段，该主体区域区段和源极区域区段被限定成使得包括在晶体管内的寄生双极型器件(例如，NPN双极型晶体管器件)被防止以不期望的方式激活。具体地讲，如本文所述的晶体管结构可被配置为在晶体管结构正在被关闭时防止包括在晶体管结构中的寄生双极型器件的接通。寄生双极型器件的激活可被称为闩锁，并且可响应于衬底电流而响应于寄生双极型器件中的基极的自偏置而触发该激活。本文所述的晶体管器件可被配置为具有在保持期望的导通电阻的同时减小基极电阻的结构。因此，当晶体管结构正在被关闭时，减少或消除与寄生双极型器件相关联的不期望的闩锁条件。例如，如本文所述，晶体管的台面区域的至少一侧可具有与第二导电类型的主体区域区段交替的第一导电类型的源极区域区段。作为具体示例，在沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件中，硅台面的侧和上部表面(台面顶部和台面侧壁)可具有与P型导电主体区域区段交替的N型导电源极区域区段。N型导电源极区域区段和P型导电主体区域区段可设置在P型沟道区域上方。P型沟道区域可与P型导电主体区域区段接触。晶体管内的这种结构例如可用于在保持晶体管的期望的导通电阻的同时减小基极电阻。因此，当晶体管正在被改变为关断状态时，与潜在寄生双极型器件相关联的不期望的闩锁条件可被减少或消除。常规结构的沟道和台面顶部可由不以期望的方式作为沟道操作的P型高浓度主体层连接。因此，当试图减小主体时，为了减小基极电阻，有效沟道面积降低。相比之下，具有本文所述的主体区域区段和源极区域区段的晶体管可具有不连续的主体区域区段，而不会以不利的方式影响沟道区域中的性能。本文所述的晶体管被配置为通过例如减小寄生器件的基极电阻而不具有沟道面积损失(例如，减小的沟道面积)来防止寄生双极型器件接通。本文所述的晶体管配置可解决闩锁条件，同时具有期望的导通电阻(Ron)，这在其他晶体管设计中可能是有问题的。本文所述的晶体管配置可最小化(例如，减小)台面宽度并且可最小化(例如，减小)潜在Ron*面积损失。图1是根据一个实施方式的示出晶体管100(例如，竖直晶体管器件、MOSFET器件)的剖视图的示意图。图1所示的晶体管100具有设置在形成于半导体区域102中(例如，限定在该半导体区域内)的一对沟槽114A、114B之间的台面区域120(也可称为台面)。台面120(或其侧壁)可至少部分地由这对沟槽114A、114B限定。沟槽114A、114B中的每一者分别包括分别由介电层112A、112B绝缘的电极110A、110B(例如，栅极电极)。台面120包括(台面区域120的)上部区域122、主体区域160、和外延层170的至少一部分。上部区域122的至少一部分可包括图1中未示出的一个或多个源极区域区段。上部区域122还可包括耦接到主体区域160的一个或多个主体区域区段，该一个或多个主体区域区段在图1中未示出。上部区域122和外延层170中的一个或多个源极区域区段可各自为第一导电类型。设置在上部区域122和外延层170中的一个或多个源极区域区段之间(例如，竖直地设置在它们之间)(或它们周围)的主体区域160为第二导电类型。第一导电类型与第二导电类型相反。在一些实施方式中，晶体管100(以及本文所公开的其他晶体管)可仅与几个晶胞相关联。在一些实施方式中，第一导电类型可为N型导电性(例如，N型掺杂剂(例如，磷(P)、砷(As)、锑(Sb)))，并且第二导电类型可为P型导电性(例如，P型掺杂剂(例如，硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)))。在一些实施方式中，第一导电类型可为P型导电性，并且第二导电类型可为N型导电性。本文所述的示例和相关联的导电类型虽然被讨论为与特定类型的掺杂剂相关联，但可颠倒以形成不同的器件(例如，P沟道器件、N沟道器件)。当晶体管100处于导通状态时(基于到电极110A、110B的施加的电压)，可在主体区域160内限定沟道(或多个沟道)。当晶体管100处于导通状态时，电流可在源极导体180和漏极导体190之间流动。源极导体180与包括在上部区域122中的一个或多个源极区域区段接触。源极导体180通过相应介电层112A、112B与电极110A、110B绝缘。外延层170可设置在衬底185上，并且漏极导体190可与衬底185接触。该实施方式中的竖直方向(其为深度方向或高度方向)沿着y轴对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n第一沟槽，所述第一沟槽设置在半导体区域中并且包括栅极电极；/n第二沟槽，所述第二沟槽设置在所述半导体区域中；/n台面区域，所述台面区域设置在所述第一沟槽与所述第二沟槽之间；/n第一导电类型的多个源极区域区段，所述第一导电类型的多个源极区域区段设置在所述台面区域的一侧上；和/n第二导电类型的多个主体区域区段，所述第二导电类型的多个主体区域区段设置在所述台面区域的所述侧上，所述多个主体区域区段沿着所述台面区域的所述侧限定与所述多个源极区域区段交替的图案。/n

【技术特征摘要】
20190329 US 62/826,736;20190716 US 16/512,8541.一种装置，包括：
第一沟槽，所述第一沟槽设置在半导体区域中并且包括栅极电极；
第二沟槽，所述第二沟槽设置在所述半导体区域中；
台面区域，所述台面区域设置在所述第一沟槽与所述第二沟槽之间；
第一导电类型的多个源极区域区段，所述第一导电类型的多个源极区域区段设置在所述台面区域的一侧上；和
第二导电类型的多个主体区域区段，所述第二导电类型的多个主体区域区段设置在所述台面区域的所述侧上，所述多个主体区域区段沿着所述台面区域的所述侧限定与所述多个源极区域区段交替的图案。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个源极区域区段中的每个源极区域区段通过所述多个主体区域区段中的一主体区域区段与所述多个源极区域区段中的另一个源极区域区段分离。


3.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个主体区域区段中的每个主体区域区段连接到设置在所述第一沟槽和所述第二沟槽之间的沟道区域，所述沟道区域被设置在所述多个主体区域区段的下方。


4.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个源极区域区段是第一多个源极区域区段，所述台面区域的所述侧是所述台面区域的第一侧，
所述装置还包括：
第二多个源极区域区段，所述第二多个源极区域区段设置在所述台面区域的与所述台面区域的所述第一侧相对的第二侧上。


5.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个主体区域区段是第一多个主体区域区段，所述多个源极区域区段是第一多个源极区域区段，所述台面区域的所述侧是所述台面区域的第一侧，
所述装置还包括：
第二多个主体区域区段，所述第二多个主体区域区段设置在所述台面区域的与所述台面区域的所述第一侧相对的第二侧上。


6.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个主体区域区段是第一多个主体区域区段，所述多个源极区域区段是第一多个源极区域区段，所述台面区域的所述侧是所述台面区域的第一侧，
所述装置还包括：
第二多个主体区域区段，所述第二多个主体区域区段设置在所述台面区域的与所述台面区域的所述第一侧相对的第二侧上，所述第二多个主体区域区段沿着所述台面区域的所述第二侧与第二多个源极区域区段交替。


7.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个主体区域区段是第一多个主体区域区段，所述台面区域的所述侧是所述台面区域的第一侧，
所述装置还包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：小仓尚，广岛崇，谷口敏光，P·A·布尔克，
申请(专利权)人：半导体组件工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US