專利名稱：包括場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路及其制造和操作方法
包括場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路及其制造和操作方法
背景技術(shù)：
包括用于開關(guān)外部負載的功率晶體管的集成電路可以包括場電極，該場電極被電容性耦合到功率晶體管的漂移區(qū)段。場電極可以被電連接到功率晶體管的源極區(qū)域以實現(xiàn)低柵極到漏極電容Cgd。在另一方面，功率晶體管傾向于可以導致集成電路故障的快速瞬時電壓脈沖。針對在集成電路的端子處的瞬時電壓脈沖改進開關(guān)特性和電阻是期望的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實施例,一種集成電路包括第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括第一柵電極結(jié)構(gòu)和第一場電極結(jié)構(gòu)。第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括第二柵電極結(jié)構(gòu)和第二場電極結(jié)構(gòu)。第一和第二柵電極結(jié)構(gòu)被相互電分離。在閱讀以下詳細說明時并且在查看附圖時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到另外的特征和優(yōu)點。


附圖被包括以提供對本發(fā)明的進一步的理解并且被結(jié)合在本說明書中并且構(gòu)成它的一個部分。附圖示意本發(fā)明的實施例并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。將容易理解本發(fā)明的其它實施例和預期優(yōu)點中的很多優(yōu)點，因為通過參考以下詳細說明，它們變得更好理解。附圖的元件并不是必要地相對于彼此成比例。類似的附圖標記標注相應(yīng)的類似的部分。 圖1A是根據(jù)一個實施例的帶有第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路的概略電路圖。圖1B是根據(jù)通過pn結(jié)提供有源區(qū)分離的一個實施例的帶有第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路的一個部分的概略截面視圖。圖2A是包括帶有第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的第一有源區(qū)和帶有第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的兩個有源區(qū)的集成電路的概略平面視圖。圖2B是根據(jù)提供溝槽結(jié)構(gòu)來分離有源區(qū)的一個實施例的帶有第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路的一個部分的概略截面視圖。圖3是根據(jù)帶有用于驅(qū)動被施加到場和柵電極結(jié)構(gòu)的信號的驅(qū)動電路的一個實施例的帶有第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路的概略電路圖。圖4是根據(jù)提供被分離的源電極的一個實施例的集成電路的一個部分的概略截面視圖。圖5是根據(jù)一個實施例的包括多個第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路的一個部分的概略截面視圖。圖6是用于示意根據(jù)進一步實施例的制造帶有第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路的方法的簡化流程圖。
具體實施例方式在以下詳細說明中，對于附圖進行參考，所述附圖形成它的一個部分并且在所述附圖中通過示意方式示出可以在其中實踐本發(fā)明的具體實施例。要理解，可以利用其它實施例并且可以作出結(jié)構(gòu)或者邏輯變化而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，作為一個實施例的部分示意或者描述的特征能夠與其它實施例相結(jié)合地使用以給出更進一步的實施例。本發(fā)明旨在包括這種修改和變化。使用具體語言描述了實例，這不應(yīng)該被理解為限制所附權(quán)利要求的范圍。附圖未按比例并且僅僅是為了示意性的意圖。為了清楚起見，如果未另有敘述的話，則在不同的附圖中，相同的元件或者制造過程由相同的附圖標記標注。如在本說明書中采用地，術(shù)語“電耦合”并非意在意指元件必須被直接地耦合到一起。相反，可以在“電耦合”的元件之間提供居間的元件。作為一個實例，無任何的、部分的或者所有的居間的元件(一個或者多個)可以是可控的以在“電耦合”的元件之間提供低歐姆連接和在另一個時間提供非低歐姆連接。術(shù)語“電連接”旨在描述在被電連接到一起的元件之間的低歐姆電連接，例如，經(jīng)由金屬和/或高摻雜半導體的連接。某些圖通過指示靠近摻雜類型的“—”或者“ + ”而指代相對摻雜濃度。例如，“n_”意味著小于“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)域具有比“η”摻雜區(qū)域更大的摻雜濃度。相同的相對摻雜濃度的摻雜區(qū)域可以具有或者可以不具有相同的絕對摻雜濃度。例如，兩個不同的η+摻雜區(qū)域能夠具有不同的絕對摻雜濃度。這同樣例如適用于η_摻雜和P+摻雜區(qū)域。 術(shù)語諸如“第一”、“第二”等用于描述各種結(jié)構(gòu)、元件、區(qū)域、片段等而非旨在是限制性的。貫穿本說明書，類似的術(shù)語指代類似的元件。術(shù)語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是開放式的并且該術(shù)語指示所陳述的元件或者特征的存在，但是并不排除另外的元件或者特征。冠詞“一”、“一個”和“該”旨在包括復數(shù)以及單數(shù)，除非上下文清楚地另有指示。圖1A參考帶有適于將負載切換到電源并且控制幾百mA到幾個安培的負載電流的功率場效應(yīng)晶體管的集成電路900。電源，例如汽車電池，可以被電耦合到集成電路900的漏極端子331。負載，例如燈泡，可以被電耦合到集成電路900的第一源極端子114。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100在于漏極端子331和第一源極端子114之間的電流路徑中提供有它的漏極-源極路徑。第一柵極信號Gl被供應(yīng)到第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100的第一柵電極結(jié)構(gòu)121。本征柵極到漏極電容Cgd在第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100的第一柵電極結(jié)構(gòu)121和漏電極之間是有效的，其中第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100的開關(guān)時間隨著Cgd的增加而增力口。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100的第一場電極結(jié)構(gòu)151可以被連接到第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)900的源電極以降低有效Cgd并且增加開關(guān)速度。第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200在漏極端子331和第二源極端子214之間提供有它的源極到漏極路徑。第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200包括第二柵電極結(jié)構(gòu)221和第二場電極結(jié)構(gòu)251。第二柵電極結(jié)構(gòu)221被從第一柵電極結(jié)構(gòu)121電分離。通過第一和第二柵電極結(jié)構(gòu)121、221的分離，第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100、200能夠被獨立地開關(guān)。第二柵電極結(jié)構(gòu)221可以浮動。根據(jù)其它實施例，第二柵電極結(jié)構(gòu)221可以被電耦合到固定電勢或者到驅(qū)動電路的輸出或者到集成電路900內(nèi)的其它電路元件。第二場電極結(jié)構(gòu)251被從第一場電極結(jié)構(gòu)151電分離。第一和第二場電極結(jié)構(gòu)151、251被不同地連接。例如，第二場電極結(jié)構(gòu)251可以被電耦合到第二柵電極結(jié)構(gòu)221。電耦合第二場電極結(jié)構(gòu)251和第二柵電極結(jié)構(gòu)221增加了第二場效應(yīng)晶體管200的柵極到漏極電容Cgd。結(jié)果，被施加到漏極端子331或者到第二源極端子214的快速瞬時信號(脈沖)可以經(jīng)由電容性分壓器Cgd/Cgs通過電容耦合而接通第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200。作為旁路被施加到漏極端子331或者第二源極端子214的快速瞬時脈沖例如高頻噪聲和靜電放電(ESD)脈沖的保護開關(guān)，第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200可以是有效的，由此保護集成電路900以免受由于可以接通在集成電路900內(nèi)的破壞性寄生器件的快速瞬時脈沖而引起的破壞性電流。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100可以被配置為作為關(guān)于在漏極端子331和第一源極端子114之間的開關(guān)特性而被優(yōu)化的開關(guān)元件是有效的。根據(jù)其它實施例，第二場電極結(jié)構(gòu)251可以被電耦合到固定電勢或者到驅(qū)動電路的輸出。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100包括第一源電極結(jié)構(gòu)112并且第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200包括第二源電極結(jié)構(gòu)212。第一和第二源電極結(jié)構(gòu)112、212可以被相互電耦合。根據(jù)一個實施例，第一和第二源電極結(jié)構(gòu)112、212被相互電分離。圖1B參考基于具有第一表面911的半導體管芯910的集成電路900。半導體管芯910由半導體材料例如單晶硅、鍺或者砷化鎵(GaAs)制成。第一導電類型的漂移層350沿著是垂直于第一表面911的方向的豎直方向延伸到半導體管芯910中并且與第一導電類型的漏極區(qū)段330形成界面。漏極區(qū)段330具有比漂移層350更高的摻雜劑濃度。在漂移層350和漏極區(qū)段330之間的界面本質(zhì)上平行于第一表面911。在半導體管芯910中，在第一有源區(qū)161中形成第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100并且在第二有源區(qū)162中形成第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200。第一場效應(yīng)結(jié)構(gòu)100包括第一溝道區(qū)域120和第一導電類型的第一源極區(qū)域110。根據(jù)參考增強型晶體管的一個 實施例，第一溝道區(qū)域120具有與第一導電類型相反的第二導電類型。第一溝道區(qū)域120和第一源極區(qū)域110這兩者都在半導體管芯910的第一有源區(qū)161中形成。第一源極區(qū)域110可以直接地鄰接第一表面911。第一溝道區(qū)域120分離第一源極區(qū)域110和在第一有源區(qū)161中形成的漂移區(qū)段350的一個部分。例如，溝道區(qū)域120在第一源極區(qū)域110的掩埋邊緣之間沿著垂直于第一表面911的豎直方向延伸并且與漂移層350形成界面。該界面可以本質(zhì)上平行于第一表面911?？梢耘c第一源極區(qū)域110、第一溝道區(qū)域120和第一表面911均直接接觸地形成第二導電類型的第一接觸區(qū)域120a以在第一溝道區(qū)域120中避免電荷存儲效應(yīng)。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100進一步包括在第一有源區(qū)161內(nèi)形成的漏極區(qū)段330的第一漏極區(qū)段片段132。第一源電極結(jié)構(gòu)112被提供在本質(zhì)上對應(yīng)于第一有源區(qū)161并且與半導體管芯910直接接觸的區(qū)域中。第一源電極結(jié)構(gòu)112可以是高摻雜的多晶硅、金屬或者金屬化合物(例如銅Cu、鋁Al、鎢W)或者高導電化合物的結(jié)構(gòu)。根據(jù)其它實施例，第一源電極結(jié)構(gòu)112包括兩個或者更多的不同材料(例如金屬硅化物、金屬氮化物、擴散勢壘材料和/或純金屬)層。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100進一步包括被提供在從第一表面911延伸到半導體管芯910中的至少一個第一溝槽結(jié)構(gòu)301中的第一場電極結(jié)構(gòu)151和第一柵電極結(jié)構(gòu)121，其中該至少一個第一溝槽結(jié)構(gòu)301的溝槽底部在距在漂移層350和漏極區(qū)段330之間的界面一定距離處在漂移層350內(nèi)形成。第一柵電極結(jié)構(gòu)121可以被提供在距第一表面911第一距離處，該第一距離對應(yīng)于在第一源極區(qū)域110的掩埋邊緣和第一表面911之間的第二距離。第一柵電極結(jié)構(gòu)121可以沿著豎直方向延伸直至距第一表面911第三距離，該第三距離本質(zhì)上對應(yīng)于在第一表面911和在第一溝道區(qū)域120和漂移區(qū)域350之間的界面之間的第四距離。第一場電極結(jié)構(gòu)151包括在第一柵電極結(jié)構(gòu)121和溝槽底部之間延伸的片段。根據(jù)另一個實施例，第一場電極結(jié)構(gòu)151可以在第一溝槽結(jié)構(gòu)301的中央部分中在第一表面911和溝槽底部之間延伸，其中第一柵電極結(jié)構(gòu)121在第一溝槽結(jié)構(gòu)301的周邊部分中形成。第一電介質(zhì)152將第一場電極結(jié)構(gòu)151和漂移層350電分離。第一柵極電介質(zhì)122將第一柵電極結(jié)構(gòu)121和第一溝道區(qū)域120分離和電絕緣。第一頂部電介質(zhì)129將第一源電極結(jié)構(gòu)112和第一柵電極結(jié)構(gòu)121分離和電絕緣。第一中間電介質(zhì)159將第一場和柵電極結(jié)構(gòu)121、151分離和電絕緣。第一柵極電介質(zhì)122比第一電介質(zhì)152更薄。第二場效應(yīng)結(jié)構(gòu)200包括可以具有第二導電類型的第二溝道區(qū)域220、和具有第一導電類型的第二源極區(qū)域210。第二溝道區(qū)域220和第二源極區(qū)域210這兩者都在半導體管芯910的第二有源區(qū)162中形成。第二源極區(qū)域210可以直接地鄰接第一表面911。第二溝道區(qū)域220將第二源 極區(qū)域210和漂移區(qū)段350的在第二有源區(qū)162中形成的部分分離。例如，溝道區(qū)域220在第二源極區(qū)域210的掩埋邊緣之間沿著豎直方向延伸并且與漂移層350形成界面。該界面可以至少部分地本質(zhì)上平行于第一表面911。第二導電類型的第二接觸區(qū)域220a可以與第二源極區(qū)域210、第二溝道區(qū)域220和第一表面911均直接接觸地形成以在第二溝道區(qū)域220中避免電荷存儲效應(yīng)。第一導電類型可以是η型或者P型。第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200進一步包括在第二有源區(qū)162內(nèi)的漏極區(qū)段330的第二漏極區(qū)段片段232。第二源電極結(jié)構(gòu)212被提供在本質(zhì)上對應(yīng)于第二有源區(qū)162并且與半導體管芯910直接接觸的區(qū)域中。第二源電極結(jié)構(gòu)212可以具有與第一源電極結(jié)構(gòu)112相同的類型并且由與第一源電極結(jié)構(gòu)112相同的材料制成。第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200進一步包括被提供在從第一表面911延伸到半導體管芯910中的至少一個第二溝槽結(jié)構(gòu)302中的第二場電極結(jié)構(gòu)251和第二柵電極結(jié)構(gòu)221，其中第二溝槽結(jié)構(gòu)302的溝槽底部距在漂移層350和漏極區(qū)段330之間的界面一定距離地在漂移層350內(nèi)形成。第二柵電極結(jié)構(gòu)221可以被布置在距第二表面911第五距離處，該第五距離對應(yīng)于在第二源極區(qū)域210的掩埋邊緣和第一表面911之間的第六距離。第二柵電極結(jié)構(gòu)221可以沿著豎直方向延伸直至距第一表面911第七距離，該第七距離本質(zhì)上對應(yīng)于在第一表面911和在第二溝道區(qū)域220和漂移區(qū)域350之間的界面之間的第八距離。第二場電極結(jié)構(gòu)251包括在第二柵電極結(jié)構(gòu)221和溝槽底部之間的區(qū)域中的片段。根據(jù)另一個實施例，第二場電極結(jié)構(gòu)251可以在第二溝槽結(jié)構(gòu)302的中央部分中在第一表面911和溝槽底部之間延伸，其中第二柵電極結(jié)構(gòu)221在第二溝槽結(jié)構(gòu)302的周邊部分中形成。第二電介質(zhì)252從漂移層350分離第二場電極結(jié)構(gòu)251。第二柵極電介質(zhì)222將第二柵電極結(jié)構(gòu)221和第二溝道區(qū)域220分離和電絕緣。第二頂部電介質(zhì)229將第二源電極結(jié)構(gòu)212和第二柵電極結(jié)構(gòu)221分離。第二中間電介質(zhì)259將第二柵和場電極結(jié)構(gòu)221、251分離和電絕緣。第二柵極電介質(zhì)222比第一電介質(zhì)252更薄。第一和第二柵電極結(jié)構(gòu)121、221與第一和第二場電極結(jié)構(gòu)151、251的材料可以是高導電材料，例如摻雜半導體材料，例如摻雜多晶硅。第一和第二電介質(zhì)152、252的材料可以是或者可以包含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或者另一種絕緣氧化物或者氮化物。第一和第二頂部電介質(zhì)129、229的材料可以是或者可以包含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅和/或另一種絕緣氧化物或者氮化物。第一和第二柵極電介質(zhì)122、222的材料可以是或者可以包含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅和/或另一種絕緣氧化物或者氮化物。第一和第二中間電介質(zhì)159、259的材料可以是或者可以包含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅和/或另一種絕緣氧化物或者氮化物。第一和第二漏極區(qū)段片段132、232可以形成毗鄰漏極區(qū)段330。漏電極結(jié)構(gòu)312可以被提供在半導體管芯910的第二表面912上,其中第二表面912是與第一表面911相對的表面。漏電極結(jié)構(gòu)312可以形成或者可以被電連接到漏極端子331。其它實施例可以參考“漏極朝上(Drain-Up)”方案，其中漏電極結(jié)構(gòu)312在第一表面911上形成并且高摻雜的互連結(jié)構(gòu)在漏電極結(jié)構(gòu)312和漏極區(qū)段312之間通過半導體管芯910延伸。第一源電極結(jié)構(gòu)112可以形成或者可以被電耦合到集成電路900的第一源極端子114并且第二源電極結(jié)構(gòu)212可以形成或者可以被電耦合到第二源極端子214。第一和第二有源區(qū)161、162被邊界構(gòu)造分離。這些邊界構(gòu)造可以包括兩個pn結(jié)或者由兩個pn結(jié)組成。例如，在每一個有源區(qū)161、162的邊緣處，第二導電類型的摻雜柱351a可以沿著豎直方向從第一表面911延伸到半導體管芯910中至少直至比在第一表面911和溝道區(qū)域120、220與漂移層350形成的界面之間的距離大的距離?？梢允瞧茖?50的一個片段的第一導電類型的區(qū)域在柱351a之間形成?？梢蕴畛溆薪^緣材料的間隙332將第一和第二源電極結(jié)構(gòu)112 、212分離。第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)301、302可以是槽形的并且可以沿著垂直于截平面的方向延伸。第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100、200可以分別地包括一個單一溝槽結(jié)構(gòu)301、302，或者多個溝槽結(jié)構(gòu)301、302。第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)301、302可以相互平行地延伸并且可以被均勻地隔開。根據(jù)一個實施例，第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)301、302具有相同的尺寸和截面形狀。當?shù)谝粓鲂?yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100處于切斷狀態(tài)中時，溝道區(qū)域120將第一源極區(qū)域110從漂移區(qū)段350分離并且無任何電流在第一源極區(qū)域110和漂移區(qū)段350之間流動。當適當?shù)碾妷罕皇┘拥降谝粬烹姌O結(jié)構(gòu)121時，在第一溝道區(qū)域120中，少數(shù)電荷載流子沿著第一柵極電介質(zhì)122積聚從而通過第一溝道區(qū)域120沿著溝槽壁在第一源極區(qū)域110和漂移區(qū)段350之間形成導電反型溝道。電流在第一源極區(qū)域110和漏極區(qū)段330之間流動。第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200相應(yīng)地操作。根據(jù)一個實施例，在第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100中，第一場電極結(jié)構(gòu)151具有等于或者接近于源極端子114的電勢的電勢。柵極到漏極電容Cgd是低的并且第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100的開關(guān)特性可以關(guān)于響應(yīng)速度或者功率耗散而被優(yōu)化。在第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200中，在第二場電極251處的電勢可以等于或者接近于在第二柵電極結(jié)構(gòu)221處的電勢從而柵極到漏極電容Cgd是高的并且能夠通過被施加到漏極端子331的快速瞬時脈沖來電容性地控制第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200。結(jié)果，被分離的柵電極結(jié)構(gòu)121、221和被分離的場電極結(jié)構(gòu)151、251允許組合快速的或者被優(yōu)化的負載切換與高效的快速瞬時響應(yīng)。在提供僅僅快速切換功率晶體管結(jié)構(gòu)的配置中，在漏極端子處施加的快速瞬時脈沖可以導致功率晶體管結(jié)構(gòu)的錯誤激活或者激活失敗或者導致在集成電路的功率晶體管結(jié)構(gòu)中或者進一步的邏輯電路中的局部損壞。對比之下，在提供由第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)200代表的保護晶體管的比如圖1B的配置中，被施加到漏極端子的快速瞬時脈沖激活在集成電路的任何損壞或者故障能夠發(fā)生之前耗散快速瞬時脈沖的能量的保護晶體管。圖2A參考兩個第二有源區(qū)162被布置于第一有源區(qū)161的相對側(cè)上的實施例。第一源電極結(jié)構(gòu)112被布置在半導體910的第一表面的部分區(qū)中，該部分區(qū)本質(zhì)上對應(yīng)于第一有源區(qū)161。第二電極結(jié)構(gòu)162包括兩個部分，每一個部分本質(zhì)上覆蓋半導體910的第一表面的進一步的部分區(qū)，每一個進一步的部分區(qū)本質(zhì)上對應(yīng)于第二有源區(qū)162?？梢栽诎雽w管芯910內(nèi)形成進一步的驅(qū)動電路和邏輯電路之處限定第三有源區(qū)163。根據(jù)其它實施例，第二柵電極結(jié)構(gòu)221和第二場電極結(jié)構(gòu)251這兩者都可以被連接到相同的電勢。根據(jù)進一 步的實施例，第二柵和場電極結(jié)構(gòu)221、251被連接到不同的固定的或者可控的電勢。圖2B示出根據(jù)提供兩個金屬化平面的實施例的沿著圖2A的線BB的截面視圖。沿著第一和第二有源區(qū)161、162的邊緣，隔離溝槽351形成將第一和第二有源區(qū)161、162電分離的隔離結(jié)構(gòu)。絕緣層371可以裝襯隔離溝槽351。絕緣層371的厚度可以對應(yīng)于第一和第二電介質(zhì)152、252的厚度。在其余部分中，隔離溝槽351可以填充有導電材料，該導電材料可以是形成第一和第二場電極結(jié)構(gòu)151、251的相同材料。隔離溝槽351的尺寸和截面形狀可以本質(zhì)上對應(yīng)于第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)301、302的尺寸和截面。圖2B示出不在隔離溝槽351與相關(guān)聯(lián)的有源區(qū)161、162的第一相鄰的第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)301、302之間形成第一和第二源極區(qū)域110、210的配置。第一和第二源極區(qū)域110,210分別地在相鄰的第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)301、302之間毗鄰地形成。距第一表面911一定距離地提供圖案化金屬層311。從自圖案化金屬層311形成的源線，第一導電塞311a延伸到第一表面911并且直接地接觸第一和第二源極區(qū)域110、210。第二導電塞lllb、211b將在圖案化金屬層311中的源線與第一和第二溝道區(qū)域120、220電連接。第三導電塞111c、211c被提供于在圖案化金屬層311的源線和填充隔離溝槽351的導電材料之間?？梢跃鄨D案化金屬層311 一定距離地提供第一源電極結(jié)構(gòu)112和第二源電極結(jié)構(gòu)212。第四導電塞112a可以將第一源電極結(jié)構(gòu)112與被分配給第一有源區(qū)161的源線電連接。第五導電塞212a可以將第二源電極結(jié)構(gòu)212與被分配給第二有源區(qū)162的源線電連接?？梢栽谄叫杏诮仄矫娴钠矫嬷薪?jīng)由進一步的導電塞連接第一和第二柵電極結(jié)構(gòu)121、221。根據(jù)另一個實施例，可以在第一和第二有源區(qū)161、162之間提供第三溝槽結(jié)構(gòu)。第三溝槽結(jié)構(gòu)可以具有與第一溝槽結(jié)構(gòu)301和/或第二溝槽結(jié)構(gòu)302相同的尺寸和形狀。第三溝槽結(jié)構(gòu)可以完全地填充有絕緣材料。根據(jù)一個實施例，第三溝槽結(jié)構(gòu)包括第三柵電極結(jié)構(gòu)和/或第三場電極結(jié)構(gòu)。第三柵電極可以是浮動的，被電耦合到固定電勢，被電耦合到第一柵電極結(jié)構(gòu)121或者到第二柵電極結(jié)構(gòu)221。第三場電極結(jié)構(gòu)可以是浮動的，被電耦合到固定電勢，被電稱合到第一場電極結(jié)構(gòu)151,或者被電稱合到第二場電極結(jié)構(gòu)251。第三溝槽結(jié)構(gòu)可以增強在第一和第二有源區(qū)161、162之間的電分離。根據(jù)另一個實施例，可以提供淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)以分離第一和第二有源區(qū)161、162。淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)可以沿著豎直方向從第一表面911延伸到半導體管芯190中至少直至比在第一表面?zhèn)?11和在一方面為第一和第二溝道區(qū)域120、220和另一方面為漂移區(qū)段350之間形成的界面之間的距離大的距離。圖3參考第一驅(qū)動電路431控制在第二柵電極結(jié)構(gòu)221處的電勢的實施例。第二驅(qū)動電路432可以控制在第二場電極結(jié)構(gòu)251處的電勢。根據(jù)另一個實施例，第四驅(qū)動電路434可以控制在第一場電極結(jié)構(gòu)151處的電勢。邏輯電路430可以向第一、第二和第四驅(qū)動電路431、432、434中的至少一個提供輸入信號。根據(jù)一個實施例，邏輯電路430在集成電路900的操作期間提供固定電勢。根據(jù)其它實施例，邏輯電路430響應(yīng)于集成電路900的當前操作模式而驅(qū)動用于第一、第二和第四驅(qū)動電路431、432、434的輸入信號。第一柵電極結(jié)構(gòu)121可以被電連接到集成電路900的柵極端子128。根據(jù)一個實施例，第三驅(qū)動電路433被提供在柵極端子128和第一柵電極結(jié)構(gòu)121之間。圖4參考帶有在第一有源區(qū)161中的多個第一溝槽結(jié)構(gòu)301和在第二有源區(qū)162中的多個第二溝槽結(jié)構(gòu)302的實施例。在第一有源區(qū)161中，第一場效應(yīng)結(jié)構(gòu)100包括多個片段，其中每一個片段被分配給第一溝槽結(jié)構(gòu)301之一。第一場電極結(jié)構(gòu)151被電耦合到第一源極端子114。在第二有源區(qū)162中，第二場電極結(jié)構(gòu)251包括多個片段，其中每一個片段被提供在第二溝槽結(jié)構(gòu)302之一中。第二場電極結(jié)構(gòu)251被電耦合到第二柵電極結(jié)構(gòu)221。在第二柵電極結(jié)構(gòu)221和第二場電極結(jié)構(gòu)251之間的導電結(jié)可以在延伸超過晶體管單元場和源電極結(jié)構(gòu)的槽狀溝槽的片段中形成。根據(jù)一個實施例，電介質(zhì)隔離器在沉積第二柵電極結(jié)構(gòu)221的材料之前不在第二場 電極結(jié)構(gòu)251之上形成或者在沉積形成第二柵電極結(jié)構(gòu)221的材料之前被移除。另外地或者可替代地，可以在第二場電極結(jié)構(gòu)251和第二柵電極結(jié)構(gòu)221之間提供導電塞。根據(jù)其它實施例,用于第一和第二場電極結(jié)構(gòu)151、251的材料在第一表面911上方的部分中形成并且在溝槽301、302外側(cè)的區(qū)域中提供到第一和第二場電極結(jié)構(gòu)151、251的觸點。圖5參考包括可以被交替地布置的兩種類型的第一溝槽結(jié)構(gòu)301a、301b的集成電路900第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100的實施例。圖5不意包括第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100的片段。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100包括提供可以被電耦合到第一柵電極結(jié)構(gòu)121的第一類型的場電極結(jié)構(gòu)151b的第一類型的第一溝槽結(jié)構(gòu)301a。第二類型的第一溝槽結(jié)構(gòu)301b提供可以被電耦合到源極電勢的第二類型的場電極結(jié)構(gòu)151a。通過提供第一和第二類型的預定數(shù)目的第一溝槽結(jié)構(gòu)301a、301b，集成電路900的開關(guān)特性能夠針對各種應(yīng)用進行調(diào)節(jié)。另外，圖5示出第二導電類型的集電極層390。沿著半導體管芯190的第二表面192直接地鄰接漏極區(qū)段330地形成集電極層390。集電極層390被電耦合到集成電路900的集電極端子395。例如，集電極電極結(jié)構(gòu)391可以被提供在半導體管芯190的第二表面192處。集電極電極結(jié)構(gòu)391可以是金屬(例如銅或者鋁)的和/或可以包括幾個不同的高導電材料層。根據(jù)這個實施例，第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100形成絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
關(guān)于圖5的實施例，第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)100形成功率場效應(yīng)晶體管，其柵極到漏極電容Cgd在所有第一場電極結(jié)構(gòu)151a、151b被電耦合到源極電勢時實現(xiàn)的理論最小值和所有第一場電極結(jié)構(gòu)151a、151b被電稱合到柵極電勢時的理論最大值之間。功率晶體管的柵極到漏極電容值能夠在制造水平上調(diào)節(jié)。根據(jù)其它實施例，第一場電極結(jié)構(gòu)151a、151b可以被連接到可控驅(qū)動電路的輸出，從而能夠在操作期間根據(jù)應(yīng)用的要求來修改功率場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的總體柵極到漏極電容并且同一集成電路能夠被配置用于多個不同的應(yīng)用。另外，該概念允許在集成電路的操作期間修改柵極到漏極電容Cgd。根據(jù)制造集成電路的方法，根據(jù)應(yīng)用要求來選擇功率晶體管的總體柵極到漏極電容。具有最小柵極到漏極電容的第一類型的第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的數(shù)目和具有最大柵極到漏極電容的第二類型的第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的數(shù)目被確定以提供所選擇的總體柵極到漏極電容。在半導體管芯上，根據(jù)所確定的數(shù)目提供示出最小柵極到漏極電容的第一類型的第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)和具有最大柵極到漏極電容的第二類型的第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。提供了其柵電極結(jié)構(gòu)被從第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的第一柵電極結(jié)構(gòu)電分離的第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。操作帶有第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路的方法通過邏輯電路提供第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的控制。操作模式得到檢測。根據(jù)向操作模式分配場電極電勢的方案，控制場電極結(jié)構(gòu)的電勢。第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的柵電極結(jié)構(gòu)被電分離。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)可以包括提供第一場電極結(jié)構(gòu)的不同連接類型的溝槽結(jié)構(gòu)。圖6示意進一步的制造集成電路的方法，該方法包括形成包括第一柵電極結(jié)構(gòu)和第一場電極結(jié)構(gòu)的第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)(702)。形成包括第二柵電極結(jié)構(gòu)和第二場電極結(jié)構(gòu)的第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中第一和第二柵電極結(jié)構(gòu)被形成為被相互電分離，并且第一和第二場電極結(jié)構(gòu)被形成為被相互電分離(704)。根據(jù)一個實施例,第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在第一有源區(qū)中形成并且第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在集成電路的第二有源區(qū)中形成。在第一和第二有源區(qū)之間提供了隔離結(jié)構(gòu)。

要理解，在這里描述的各種實施例的特征可以被相互組合，除非具體地另有指出。雖然已經(jīng)在這里示意并且描述了具體實施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，各種可替代的和/或等價的實現(xiàn)可以代替所示出和描述的具體實施例。該申請旨在覆蓋在這里討論的具體實施例的任何修改或者變化。因此，本發(fā)明旨在僅由權(quán)利要求及其等價物限制。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括: 包括第一柵電極結(jié)構(gòu)和第一場電極結(jié)構(gòu)的第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)；和 包括第二柵電極結(jié)構(gòu)和第二場電極結(jié)構(gòu)的第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)；其中 第一和第二柵電極結(jié)構(gòu)被相互電分離；并且 第一和第二場電極結(jié)構(gòu)被相互電分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路,其中 所述第二場電極結(jié)構(gòu)被電耦合到所述第二柵電極結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路,其中 所述第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括第一源電極結(jié)構(gòu)，并且 所述第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括第二源電極結(jié)構(gòu)，并且 第一和第二源電極結(jié)構(gòu)被相互電分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路，其中 所述第一場電極結(jié)構(gòu)被電稱合到所述第一源電極結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路，其中 所述第一源電極結(jié)構(gòu)被電耦合到所述集成電路的第一源極端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路，其中 所述第二源電極結(jié)構(gòu)被電耦合到所述集成電路的第二源極端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路,其中 所述第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在所述集成電路的第一有源區(qū)中形成，并且所述第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在所述集成電路的第二有源區(qū)中形成，第一和第二有源區(qū)被兩個Pn結(jié)或者隔離結(jié)構(gòu)電分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中 所述第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括第一漏極區(qū)域， 所述第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括第二漏極區(qū)域，并且 第一和第二漏極區(qū)域被電耦合到彼此并且被電耦合到所述集成電路的漏極端子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中 第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)是豎直溝槽晶體管結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路,其中 所述第二柵電極結(jié)構(gòu)是電浮動的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括 被電耦合到所述第二柵電極結(jié)構(gòu)并且被配置為控制在所述第二柵電極結(jié)構(gòu)處的電勢的第一驅(qū)動電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括 被電耦合到所述第二場電極結(jié)構(gòu)并且被配置為控制在所述第二場電極結(jié)構(gòu)處的電勢的第二驅(qū)動電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括: 被電耦合到所述第二柵電極結(jié)構(gòu)并且被配置為控制在所述第二柵電極結(jié)構(gòu)處的電勢的第一驅(qū)動電路； 被電耦合到所述第二場電極結(jié)構(gòu)并且被配置為控制在所述第二場電極結(jié)構(gòu)處的電勢的第二驅(qū)動電路；和 被配置為控制第一和第二驅(qū)動電路的邏輯電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括 被電耦合到所述第二柵電極結(jié)構(gòu)的第三驅(qū)動電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括 被電耦合到所述第二場電極結(jié)構(gòu)的第四驅(qū)動電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路,其中 所述第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括鄰接半導體管芯的第一表面地形成的第一源極區(qū)域和在距所述第一源極區(qū)域一定距離處并且在所述第一源極區(qū)域的豎直投影中在所述半導體管芯內(nèi)形成的第一漏 極區(qū)段片段，并且 所述第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括鄰接所述半導體管芯的所述第一表面地形成的第二源極區(qū)域和在距所述第二源極區(qū)域一定距離處并且在所述第二源極區(qū)域的豎直投影中在所述半導體管芯內(nèi)形成的第二漏極區(qū)段片段。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集成電路，其中 第一和第二漏極區(qū)段片段形成毗鄰漏極區(qū)段。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路,其中 第一柵和場電極結(jié)構(gòu)在從第一表面延伸到半導體管芯中的至少一個第一溝槽結(jié)構(gòu)中形成,并且 第二柵和場電極結(jié)構(gòu)在從所述第一表面延伸到所述半導體管芯中的至少一個第二溝槽結(jié)構(gòu)中形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的集成電路，其中 在第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)中的每一個中，在向所述第一表面定向的第一溝槽部分中形成分別的柵電極結(jié)構(gòu)，并且分別的場電極結(jié)構(gòu)的至少一個部分在向分別的溝槽結(jié)構(gòu)的底部定向的第二溝槽部分中形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的集成電路，其中 第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)具有相同的形狀和尺寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集成電路，其中 第一和第二漏極區(qū)段片段在所述半導體管芯的第二表面處形成并且被電耦合到所述集成電路的漏極端子。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集成電路，進一步包括 在所述半導體管芯的第二表面處直接地鄰接第一和第二漏極區(qū)段片段而形成的集電極層，所述集電極層被電耦合到所述集成電路的集電極端子。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路,其中 所述第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)提供IGBT。
24.一種制造集成電路的方法，包括: 形成包括第一柵電極結(jié)構(gòu)和第一場電極結(jié)構(gòu)的第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)；和 形成包括第二柵電極結(jié)構(gòu)和第二場電極結(jié)構(gòu)的第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)；其中 第一和第二柵電極結(jié)構(gòu)被形成為被相互電分離；并且 第一和第二場電極結(jié)構(gòu)被形成為被相互電分離。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中 所述第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在所述集成電路的第一有源區(qū)中形成，并且 所述第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在所述集成電路的第二有源區(qū)中形成，所述方法進一步包括 在第一和第 二有源區(qū)之間提供隔離結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的集成電路及其制造和操作方法。一種集成電路包括第一和第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。第一場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括第一柵電極結(jié)構(gòu)和第一場電極結(jié)構(gòu)。第二場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括第二柵電極結(jié)構(gòu)和第二場電極結(jié)構(gòu)。第一和第二柵電極結(jié)構(gòu)被相互電分離。第一和第二場電極結(jié)構(gòu)被相互分離。
文檔編號H01L29/423GK103227172SQ20131002819
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月25日
發(fā)明者C.卡多 申請人:英飛凌科技股份有限公司