纵向沟槽栅设备中的击穿电压提升制造技术

在一般方面，纵向晶体管可以包括第一导电类型的半导体区域，以及多个垂直相交的沟槽，该沟槽具有布置在其中的纵向晶体管的屏蔽栅结构。半导体区域的台面可以由多个垂直相交的沟槽限定。台面可以包括具有第一导电类型的第一掺杂浓度的近端部、具有第一导电类型的第一掺杂浓度的远端部、以及布置在近端部与远端部之间的中心部。该中心部可以具有第一导电类型的小于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。的小于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。的小于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。

【技术实现步骤摘要】
纵向沟槽栅设备中的击穿电压提升


[0001]本描述涉及功率晶体管。更具体地，本公开涉及具有提升的电压击穿性能的屏蔽沟槽栅晶体管，例如纵向晶体管。

技术介绍

[0002]功率晶体管(例如，在10至40伏特(V)或更高的范围内工作)，例如具有屏蔽沟槽栅的功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和/或具有屏蔽沟槽栅的功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)被用于多种应用中。例如，这些应用可以包括汽车应用、用于功率转换器中、工业应用、消费电子应用等。在这样的设备中，屏蔽电极的使用(例如，在沟槽的下部，如在栅电极和背面漏极或集电极端子之间)可以减少和/或防止(FET的)漏极端子或(IGBT的)集电极端子与相关联的晶体管的栅极端子之间不希望的电耦合(例如，电容耦合)。
[0003]在这样的应用中，屏蔽电极的电阻会影响相关联的晶体管的性能，例如栅极反弹、雪崩性能、非钳位感应开关性能和/或应用效率(例如，包括这样的晶体管的相关联的功率转换器的功耗效率)。随着半导体技术的进步，相关联的设备尺寸继续缩小，这会(例如，在这种屏蔽栅设备中)增加屏蔽电阻，并且增加的屏蔽电阻会对设备性能产生不利影响，例如对上面提到的操作特性产生不利影响。为了减少屏蔽电阻(例如，屏蔽电极电阻)，可以形成(例如，增加)到屏蔽电极的电触点(例如，从源极或发射极信号金属)以实现所需的屏蔽电阻。
[0004]然而，增加这种附加屏蔽触点可能涉及中断相应的栅电极(例如，将栅电极分成多个栅电极段)以容纳这种屏蔽触点。栅电极中的这种中断会导致在设备中包括的金属栅极流道的数量增加，例如，为了避免浮动栅段，这可能对相关联的晶体管的性能产生不利影响。增加的栅极流道数会占用芯片上更多的面积，从而增加芯片尺寸。增加的栅极流道数也会使设备的封装变得更加复杂，因为这样的栅极流道中断源极(或发射极)金属，并使与相关联的源极(发射极等)端子形成低电阻封装互连(例如，引线键合或夹)变得更加困难。
[0005]在一些实施方式中，可以使用相交的沟槽来允许在流道之间放置多个屏蔽触点。例如，可以垂直布置这些相交的沟槽，并且这些相交的沟槽可以包括具有不间断屏蔽栅电极的沟槽，该不间断屏蔽栅电极将沟槽栅晶体管的一个有源区(有源区域)的屏蔽栅电极与晶体管的另一个有源区的屏蔽栅电极互连。然而，在一些实施方式中，实施这种相交的沟槽可以降低相关联的沟槽栅晶体管的击穿电压(例如，关断状态、雪崩击穿电压)。

技术实现思路

[0006]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，包括：第一导电类型的半导体区域；多个垂直相交的沟槽，其具有布置在其中的纵向晶体管的屏蔽栅结构；半导体区域的由多个垂直相交的沟槽限定的台面，台面包括：具有第一导电类型的第一掺杂浓度的近端部；具有第一导电类型的第一掺杂浓度的远端部；以及布置在近端部与远端部之间的中心部，中心部具有第一导电类型的小于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。
[0007]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，进一步包括：纵向晶体管的布置在台面的上部的主体区域，该主体区域是与第一导电类型相反的第二导电类型；以及纵向晶体管的布置在主体区域中的源极区域。
[0008]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中，台面沿纵轴排列，近端部沿纵轴具有第一长度，远端部沿纵轴具有第一长度，以及中心部沿纵轴具有第二长度，第二长度大于第一长度。
[0009]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中：第一长度小于0.5微米(μm)；以及第二长度大于3μm。
[0010]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中，第一掺杂浓度在比第二掺杂浓度大20％至150％的范围内。
[0011]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中，台面是纵向晶体管的有源台面。
[0012]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中，台面是纵向晶体管的非有源台面；多个垂直相交的沟槽中的第一沟槽平行并邻近于非有源台面的第一侧，第一沟槽包括相对于屏蔽栅结构的屏蔽电极的触点；以及多个垂直相交的沟槽中的第二沟槽平行并邻近于非有源台面的第二侧，第二沟槽包括屏蔽栅结构的栅通路，第二侧与第一侧是相对的。
[0013]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，包括：半导体区域；，布置在半导体区域中的第一沟槽，第一沟槽沿第一纵轴排列；布置在半导体区域中的第二沟槽，第二沟槽与第一沟槽间隔开并沿着与第一纵轴平行的第二纵轴排列；布置在半导体区域中的第三沟槽，第三沟槽沿着垂直于第一纵轴的第三纵轴排列，第三沟槽与第一沟槽和第二沟槽相交；以及布置在半导体区域中的第四沟槽，第四沟槽与第三沟槽间隔开并沿着平行于第三纵轴的第四纵轴排列，第四沟槽与第一沟槽和第二沟槽相交，第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽限定半导体区域的台面，台面包括：具有第一导电类型的第一掺杂浓度的近端部；具有第一导电类型的第一掺杂浓度的远端部；以及布置在近端部与远端部之间的中心部，中心部具有第一导电类型的小于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。
[0014]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中，台面是第一台面，纵向晶体管进一步包括：布置在半导体区域中的第五沟槽，第五沟槽与第四沟槽间隔开并沿着与第四纵轴平行的第五纵轴排列，第五沟槽与第一沟槽和第二沟槽相交，第一沟槽、第二沟槽、第四沟槽和第五沟槽限定半导体区域的第二台面，第二台面包括：具有第一导电类型的第一掺杂浓度的近端部；具有第一导电类型的第一掺杂浓度的远端部；以及布置在第二台面的近端部和第二台面的远端部之间的中心部，第二台面的中心部具有第一导电类型的第二掺杂浓度，第二台面沿着与第一台面的纵轴共线的第七纵轴排列。
[0015]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中，台面是第一台面，纵向晶体管进一步包括：布置在半导体区域中的第五沟槽，第五沟槽与第四沟槽相交并沿着垂直于第四纵轴的第五纵轴排列；布置在半导体区域中的第六沟槽，第六沟槽与第四沟槽相交并沿着垂直于第四纵轴的第六纵轴排列，第六沟槽与第五沟槽间隔开；以及布置在半导体区域中的第七沟槽，第七沟槽与第四沟槽间隔开并沿着平行于第四纵轴的第七纵轴排列，第七沟槽与第五沟槽和第六沟槽相交，并且第四沟槽、第五沟槽、第六沟槽和第七沟槽
限定了半导体区域的第二台面，第二台面包括：具有第一导电类型的第一掺杂浓度的近端部；具有第一导电类型的第一掺杂浓度的远端部；以及布置在第二台面的近端部与第二台面的远端部之间的中心部，第二台面的中心部具有第一导电类型的第二掺杂浓度，第二台面沿着与第一沟槽的第一纵轴共线或与第二沟槽的第二纵轴共线的第七纵轴排列。
[0016]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中，第一沟槽和第二沟槽具有第一宽度；以及第三沟槽和第四沟槽具有大于第一宽度的第二宽度。
[0017]在一些方面，本文描述的技术涉及一种纵向晶体管，其中，第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽具有相同的宽度。
[0018]在一些方面，本文描述的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纵向晶体管，包括：第一导电类型的半导体区域；多个垂直相交的沟槽，所述多个相交的沟槽具有布置在其中的纵向晶体管的屏蔽栅结构；所述半导体区域的台面，所述台面由所述多个垂直相交的沟槽限定，所述台面包括：具有所述第一导电类型的第一掺杂浓度的近端部；具有所述第一导电类型的所述第一掺杂浓度的远端部；以及布置在所述近端部与所述远端部之间的中心部，所述中心部具有所述第一导电类型的小于所述第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的纵向晶体管，还包括：所述纵向晶体管的布置在所述台面的上部的主体区域，所述主体区域是与所述第一导电类型相反的第二导电类型；以及所述纵向晶体管的布置在所述主体区域中的源极区域，其中，所述台面是纵向晶体管的有源台面。3.根据权利要求1所述的纵向晶体管，其中：所述台面沿纵轴排列；所述近端部沿所述纵轴具有第一长度；所述远端部沿所述纵轴具有第一长度；所述中心部沿所述纵轴具有第二长度，所述第二长度大于所述第一长度；所述第一长度小于0.5微米(μm)；所述第二长度大于3μm；以及所述第一掺杂浓度在比所述第二掺杂浓度大20％至150％的范围内。4.根据权利要求1所述的纵向晶体管，其中，所述台面是所述纵向晶体管的非有源台面；所述多个垂直相交的沟槽中的第一沟槽平行并邻近于所述非有源台面的第一侧，并且所述第一沟槽包括相对于所述屏蔽栅结构的屏蔽电极的触点；以及所述多个垂直相交的沟槽中的第二沟槽平行并邻近于所述非有源台面的第二侧，并且所述第二沟槽包括所述屏蔽栅结构的栅通路，所述第二侧与所述第一侧是相对的。5.一种纵向晶体管，包括：半导体区域；布置在所述半导体区域中的第一沟槽，所述第一沟槽沿第一纵轴排列；布置在所述半导体区域中的第二沟槽，所述第二沟槽与所述第一沟槽间隔开并沿着平行于所述第一纵轴的第二纵轴排列；布置在所述半导体区域中的第三沟槽，所述第三沟槽沿着垂直于所述第一纵轴的第三纵轴排列，所述第三沟槽与所述第一沟槽和所述第二沟槽相交；以及布置在所述半导体区域中的第四沟槽，所述第四沟槽与所述第三沟槽间隔开并沿着平行于所述第三纵轴的第四纵轴排列，所述第四沟槽与所述第一沟槽和所述第二沟槽相交，所述第一沟槽、所述第二沟槽、所述第三沟槽和所述第四沟槽限定所述半导体区域的台面，所述台面包括：
具有第一导电类型的第一掺杂浓度的近端部；具有所述第一导电类型的所述第一掺杂浓度的远端部；以及布置在所述近端部与所述远端部之间的中心部，所述中心部具有所述第一导电类型的小于所述第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。6.根据权利要求5所述的纵向晶体管，其中，所述台面是第一台面，所述纵向晶体管还包括：布置在所述半导体区域中的第五沟槽，所述第五沟槽与所述第四沟槽间隔开并沿着平行于所述第四纵轴的第五纵轴排列，所述第五沟槽与所述第一沟槽和所述第二沟槽相交，所述第一沟槽、所述第二沟槽、所述第四沟槽和所述第五沟槽限定所述半导体区域的第二台面，所述第二台面包括：具有所述第一导电类型的所述第一掺杂浓度的近端部；具有所述第一导电类型的所述第一掺杂浓度的远端部；以及布置在所述第二台面的所述近端部与所述第二台面的所述远端部之间的中心部，所述第二台面的所述中心部具有所述第一导电类型的所述第二掺杂浓度，所述第二台面沿着与所述第一台面的纵轴共线的第七纵轴排列。7.根据权利要求5所述的纵向晶体管，其中，所述台面是第一台面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：