功率晶體管的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了一種功率晶體管。功率晶體管包括許多晶體管單元。每個(gè)晶體管單元包括源極區(qū)、漏極區(qū)、本體區(qū)和柵極電極。每個(gè)源極區(qū)被布置在半導(dǎo)體本體的第一半導(dǎo)體翅片中。每個(gè)漏極區(qū)被至少部分地布置在半導(dǎo)體本體的第二半導(dǎo)體翅片中。第二半導(dǎo)體翅片沿半導(dǎo)體本體的第一水平方向與第一半導(dǎo)體翅片間隔開(kāi)。每個(gè)柵極電極被布置在與第一半導(dǎo)體翅片相鄰的溝槽中，與本體區(qū)相鄰，并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與本體區(qū)介電絕緣。第一半導(dǎo)體翅片和第二半導(dǎo)體翅片的每一個(gè)具有在第一水平方向上的寬度和在第二水平方向上的長(zhǎng)度，其中所述長(zhǎng)度大于所述寬度。
【專利說(shuō)明】功率晶體管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及功率晶體管，諸如功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

【背景技術(shù)】
[0002]功率晶體管，特別是功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管，諸如功率MOSFET (金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或功率IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)被廣泛用作諸如馬達(dá)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，或者諸如AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/AC轉(zhuǎn)換器或DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用中的電子開(kāi)關(guān)。
[0003]存在提供一種能夠阻斷高電壓，并且具有低的比導(dǎo)通電阻(乘以功率晶體管的半導(dǎo)體面積(芯片大小)的導(dǎo)通電阻)的功率晶體管的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]第一實(shí)施例涉及一種功率晶體管。功率晶體管包括半導(dǎo)體本體，所述半導(dǎo)體本體包括沿半導(dǎo)體本體的第一橫向方向間隔開(kāi)的多個(gè)半導(dǎo)體翅片。半導(dǎo)體層沿半導(dǎo)體本體的豎向方向鄰接半導(dǎo)體翅片。多個(gè)半導(dǎo)體翅片包括第一組第一半導(dǎo)體翅片和第二組第二半導(dǎo)體翅片。功率晶體管還包括多個(gè)源極區(qū)，漏極區(qū)，本體區(qū)和柵極電極。每個(gè)源極區(qū)至少部分地布置在第一組的一個(gè)半導(dǎo)體翅片中。每個(gè)漏極區(qū)至少部分地布置在第二組的一個(gè)半導(dǎo)體翅片中。每個(gè)本體區(qū)被布置在多個(gè)源極區(qū)中的一個(gè)和多個(gè)漏極區(qū)中的一個(gè)之間。每個(gè)柵極電極被布置在與多個(gè)第一半導(dǎo)體翅片中的一個(gè)相鄰的對(duì)應(yīng)溝槽中，與多個(gè)本體區(qū)中的一個(gè)相鄰，并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與所述多個(gè)本體區(qū)中的一個(gè)介電絕緣。源極節(jié)點(diǎn)與源極區(qū)中的每一個(gè)電耦接，漏極節(jié)點(diǎn)與漏極區(qū)中的每一個(gè)電耦接，并且柵極節(jié)點(diǎn)與柵極電極中的每一個(gè)電耦接。
[0005]第二實(shí)施例涉及一種功率晶體管。所述功率晶體管包括多個(gè)晶體管單元。所述多個(gè)晶體管單元中的每一個(gè)包括至少部分地布置在半導(dǎo)體本體的第一半導(dǎo)體翅片中的源極區(qū)，和至少部分地布置在半導(dǎo)體本體的第二半導(dǎo)體翅片中的漏極區(qū)。第二半導(dǎo)體翅片沿半導(dǎo)體本體的第一水平方向與第一半導(dǎo)體翅片間隔開(kāi)。本體區(qū)被布置在源極區(qū)和漏極區(qū)之間。柵極電極被布置在與第一半導(dǎo)體翅片相鄰的溝槽中，與本體區(qū)相鄰，并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與本體區(qū)介電絕緣。第一半導(dǎo)體翅片和第二半導(dǎo)體翅片中的每一個(gè)具有在第一水平方向上的寬度，和在第二水平方向上的長(zhǎng)度，其中所述長(zhǎng)度大于所述寬度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]現(xiàn)在將參考附圖解釋示例。附圖用于圖解基本原理，從而只圖解了為理解基本原理所必需的各方面。附圖不是成比例的。在附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)指明相同的特征。
[0007]圖1圖解按照一個(gè)實(shí)施例的功率晶體管的豎向截面圖；
圖2圖解圖1中所示的功率晶體管的水平截面圖；
圖3圖解按照又一個(gè)實(shí)施例的功率晶體管的豎向截面圖；
圖4圖解按照另一個(gè)實(shí)施例的功率晶體管的豎向截面圖； 圖5圖解圖4中所不的功率晶體管的水平截面圖；
圖6圖解在另一個(gè)豎向截面平面中的圖4和圖5中所示的功率晶體管的豎向截面圖； 圖7圖解按照另一個(gè)實(shí)施例的功率晶體管的豎向截面圖；
圖8圖解按照另一個(gè)實(shí)施例的功率晶體管的豎向截面圖；以及圖9圖解按照再一個(gè)實(shí)施例的功率晶體管的豎向截面圖。
[0008]在下面的詳細(xì)描述中參照隨附的附圖。附圖形成描述的一部分，并且以圖解方式示出其中可實(shí)踐本發(fā)明的特定實(shí)施例。應(yīng)理解在此描述的各個(gè)實(shí)施例的特征可以相互結(jié)合，除非另外特別標(biāo)明。

【具體實(shí)施方式】
[0009]圖1和圖2圖解按照一個(gè)實(shí)施例的功率晶體管。圖1示出其中集成有功率晶體管的有源器件區(qū)的半導(dǎo)體本體100的一部分的豎向截面圖，并且圖2示出在其位置在圖1中被指示的截面平面B-B中，半導(dǎo)體本體100的水平截面圖。參照?qǐng)D1和圖2，功率晶體管包括多個(gè)實(shí)質(zhì)相同的晶體管單元10(圖1和圖2中，這些晶體管單元中只有一個(gè)被標(biāo)記有參考標(biāo)號(hào))。每個(gè)晶體管單元10包括在半導(dǎo)體本體100的第一半導(dǎo)體翅片110中的源極區(qū)11，至少部分地布置在半導(dǎo)體本體100的第二半導(dǎo)體翅片120中的漏極區(qū)12，和布置在源極區(qū)11和漏極區(qū)12之間的本體區(qū)13。第二半導(dǎo)體翅片120沿半導(dǎo)體本體100的第一水平方向X與第一半導(dǎo)體翅片110間隔開(kāi)。每個(gè)晶體管單元10還包括柵極電極21。柵極電極21被布置在與第一半導(dǎo)體翅片110相鄰的溝槽中，與本體區(qū)13相鄰，并且通過(guò)柵極電介質(zhì)22與本體區(qū)13介電絕緣。另外，第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120的每一個(gè)在第一水平方向X上各具有寬度wl、w2，并且參照?qǐng)D2，在半導(dǎo)體本體100的第二水平方向y上具有長(zhǎng)度I。第二方向y基本上垂直于第一方向X。第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120的每一個(gè)的長(zhǎng)度I分別大于寬度wl和w2。
[0010]按照一個(gè)實(shí)施例，第一半導(dǎo)體翅片110的寬度wl基本上等于第二半導(dǎo)體翅片120的寬度w2，S卩，wl=w2。按照另一個(gè)實(shí)施例，其中集成有漏極區(qū)12的第二半導(dǎo)體翅片120比其中集成有源極區(qū)11的第一半導(dǎo)體翅片110寬(具有更大的寬度)。按照一個(gè)實(shí)施例，第二半導(dǎo)體翅片120的寬度w2和第一半導(dǎo)體翅片110的寬度wl之間的比w2/wl為至少1.5，至少2，至少5，或者甚至至少10。
[0011]在第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120中的一個(gè)的長(zhǎng)度I和對(duì)應(yīng)的寬度w(其中w分別表示第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120的寬度wl、w2中的一個(gè))之間的比為至少100(1E2)，至少1000 (1E3)，或者甚至至少10000 (1E4)。按照一個(gè)實(shí)施例，w在50nm(納米)和10nm之間，并且I在500nm和1Mm(微米)之間。
[0012]在圖1中所示的實(shí)施例中，半導(dǎo)體本體100還包括沿半導(dǎo)體本體100的豎向方向z鄰接第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120的半導(dǎo)體層130。半導(dǎo)體本體100的豎向方向z垂直于第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120的水平表面101。在圖1中所示的實(shí)施例中，每個(gè)晶體管單元10的本體區(qū)13被布置在半導(dǎo)體層130中。在該特定實(shí)施例中，半導(dǎo)體層130包括鄰接各個(gè)晶體管單元10的第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120，并形成各個(gè)晶體管單元10的本體區(qū)13的一個(gè)連續(xù)半導(dǎo)體區(qū)。在這個(gè)實(shí)施例中，柵極電極21與在溝槽的底部的本體區(qū)13相鄰，并且通過(guò)在溝槽的底部的柵極電介質(zhì)22與本體區(qū)13介電絕緣。
[0013]在圖1中所示的實(shí)施例中，源極區(qū)11沿著第一半導(dǎo)體翅片110的整個(gè)深度d，從第一表面101向下延伸到半導(dǎo)體層130，并且漏極區(qū)12沿著第二半導(dǎo)體翅片120的整個(gè)深度d，從第一表面101向下延伸到半導(dǎo)體層130。按照一個(gè)實(shí)施例，深度d在500nm和2000nm之間。然而，這只是示例。下文中解釋其它實(shí)施例。
[0014]通過(guò)使源極區(qū)11電耦接到公共源極端子S，通過(guò)使漏極區(qū)12電耦接到公共漏極端子D，和通過(guò)使柵極電極21電耦接到公共柵極端子G，并聯(lián)連接各個(gè)晶體管單元10。圖1中僅僅示意地圖解了源極、漏極和柵極端子S、D、G。圖1和圖2中示意地示出的功率晶體管可被實(shí)現(xiàn)為η型晶體管或P型晶體管。在η型晶體管中，源極區(qū)11和漏極區(qū)12是η摻雜的，而本體區(qū)13是P摻雜的，并且在P型晶體管中，源極區(qū)11和漏極區(qū)12是P摻雜的，而本體區(qū)13是η摻雜的。另外，晶體管可被實(shí)現(xiàn)為增強(qiáng)型晶體管或耗盡型晶體管。在增強(qiáng)型晶體管中，互補(bǔ)于源極區(qū)11來(lái)?yè)诫s本體區(qū)13，并且本體區(qū)13鄰接?xùn)艠O電介質(zhì)22。在耗盡型晶體管中，沿著柵極電介質(zhì)22并且在柵極電介質(zhì)22和本體區(qū)13之間，存在具有與源極區(qū)相同的摻雜類型的溝道區(qū)(未示出)。
[0015]可使圖1和圖2的功率晶體管像常規(guī)的功率晶體管，特別是像常規(guī)的功率MOSFET那樣操作。就是說(shuō)，當(dāng)在漏極端子D和源極端子S之間應(yīng)用負(fù)載電壓時(shí)，和當(dāng)向在其中分別集成有源極區(qū)11和漏極區(qū)12的第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120之間的本體區(qū)13中生成導(dǎo)通溝道(反型溝道)的柵極端子G應(yīng)用驅(qū)動(dòng)電勢(shì)時(shí)，功率晶體管導(dǎo)通電流。在η型增強(qiáng)型晶體管中，要被應(yīng)用于柵極端子21以便接通功率晶體管的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)相對(duì)于源極電勢(shì)(源極端子S的電電勢(shì))為正的電電勢(shì)，并且在P型增強(qiáng)型晶體管中，要被應(yīng)用于柵極電極21以便接通功率晶體管的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)相對(duì)于源極電勢(shì)為負(fù)的電電勢(shì)。
[0016]源極區(qū)11的摻雜濃度例如在1Ε18和1Ε21之間的范圍內(nèi)，漏極區(qū)12的摻雜濃度例如在1Ε15和1Ε21之間的范圍內(nèi)，并且本體區(qū)13的摻雜濃度例如在1Ε14和1Ε17之間的范圍內(nèi)。
[0017]在圖1和圖2中所示的功率晶體管中，經(jīng)由半導(dǎo)體本體100的第一表面101，可接近源極區(qū)11、漏極區(qū)12和柵極電極21，并且因此，在第一表面101的區(qū)中，源極區(qū)11、漏極區(qū)12和柵極電極21可被分別連接到對(duì)應(yīng)的源極端子S、漏極端子D和柵極端子G。這提供幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，半導(dǎo)體本體100可在與第一表面101相對(duì)的第二表面處被安裝到熱沉。另夕卜，功率晶體管能夠被容易地與可被集成在同一半導(dǎo)體本體100中的其它半導(dǎo)體器件互連(圖1和圖2中未示出這些其它半導(dǎo)體器件)。
[0018]圖1和圖2中所示的功率晶體管易于按比例縮放。就是說(shuō)，在制造功率晶體管時(shí)，通過(guò)合適地選擇晶體管單元10的數(shù)目，能夠容易地調(diào)整功率晶體管的電流額定值。按照一個(gè)實(shí)施例，功率晶體管包括至少100個(gè)(1Ε2)，至少1000個(gè)(1Ε3)，或者甚至至少10000個(gè)(1Ε4)晶體管單元。
[0019]在圖1和圖2的功率晶體管中，每個(gè)晶體管單元分別包括布置在第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120之間的溝槽中的一個(gè)柵極電極21。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)晶體管單元共用第一半導(dǎo)體翅片110。就是說(shuō)，兩個(gè)晶體管單元的源極區(qū)11被布置在一個(gè)第一半導(dǎo)體翅片110中。同樣地，兩個(gè)晶體管單元共用一個(gè)第二半導(dǎo)體翅片120。就是說(shuō)，兩個(gè)相鄰的晶體管單元10使它們的漏極區(qū)12集成在一個(gè)第二半導(dǎo)體翅片120中。
[0020]盡管一個(gè)晶體管單元10只包括其中集成有源極區(qū)11的一個(gè)第一半導(dǎo)體翅片110，和其中集成有漏極區(qū)12的一個(gè)第二半導(dǎo)體翅片120，但是整個(gè)功率晶體管包括在半導(dǎo)體本體100的第一橫向方向上間隔開(kāi)的多個(gè)半導(dǎo)體翅片，和在半導(dǎo)體本體100的豎向方向上鄰接各個(gè)半導(dǎo)體翅片110、120的半導(dǎo)體層130。所述多個(gè)半導(dǎo)體翅片被再分成第一組第一半導(dǎo)體翅片110和第二組第二半導(dǎo)體翅片120。從多個(gè)源極區(qū)11，每個(gè)源極區(qū)11被布置在一個(gè)第一半導(dǎo)體翅片110中，并且從多個(gè)漏極區(qū)12，每個(gè)漏極區(qū)被布置在一個(gè)第二半導(dǎo)體翅片120中。
[0021]漏極區(qū)12可具有基本上均勻的摻雜濃度。按照?qǐng)D3中圖解的另一個(gè)實(shí)施例，漏極區(qū)包括第一漏極區(qū)部分和第二漏極區(qū)部分1?，其中第二漏極區(qū)部分122具有比第一漏極區(qū)部分低的摻雜濃度。第二漏極區(qū)部分122鄰接本體區(qū)13，并且第一漏極區(qū)部分U1連接到漏極端子D。第一漏極區(qū)部分U1的摻雜濃度可對(duì)應(yīng)于前文中針對(duì)漏極區(qū)12解釋的摻雜濃度(在lE18cm_3和lE21cm_3之間)。第二漏極區(qū)部分122的摻雜濃度例如在IEHcnT3和lE18cnT3之間的范圍內(nèi)。第二漏極區(qū)部分122可鄰接第一漏極區(qū)部分U1(如圖3中圖解那樣)。按照另一個(gè)實(shí)施例(未圖解)，在第一漏極區(qū)部分U1和第二漏極區(qū)部分122之間，布置具有與第一漏極區(qū)部分和第二漏極區(qū)部分122中相同的摻雜類型，但是比第二漏極區(qū)部分122更高地?fù)诫s、并且比第一漏極區(qū)部分U1更低地?fù)诫s的場(chǎng)截止區(qū)。
[0022]按照一個(gè)實(shí)施例，第二漏極區(qū)部分122具有基本上均勻的摻雜濃度。按照另一個(gè)實(shí)施例，第二漏極區(qū)部分1?的摻雜濃度朝著本體區(qū)13減小。
[0023]鄰接本體區(qū)13第二漏極區(qū)部分122的幫助增加功率晶體管的電壓阻斷能力，并且還可被提及為漏極擴(kuò)展或漂移區(qū)。漂移區(qū)1?鄰接本體區(qū)13，并且與本體區(qū)13形成ρη結(jié)。當(dāng)功率晶體管被關(guān)斷時(shí)，就是說(shuō)，當(dāng)本體區(qū)13中的導(dǎo)通溝道被中斷時(shí)，并且當(dāng)在漏極端子D和源極端子S之間應(yīng)用負(fù)載電壓時(shí)，本體區(qū)13和漂移區(qū)122之間ρη結(jié)被反向偏置，以使得耗盡區(qū)(空間電荷區(qū))在漂移區(qū)1?中擴(kuò)展。當(dāng)漂移區(qū)122與本體區(qū)13相比被更低地?fù)诫s時(shí)，空間電荷區(qū)主要在漂移區(qū)1?中擴(kuò)展，并且漂移區(qū)122主要吸收在漏極端子D和源極端子S之間應(yīng)用的負(fù)載電壓。
[0024]參照?qǐng)D3，源極區(qū)11可包括耦接到源極端子S的第一源極區(qū)部分Il1，和位于第一源極區(qū)部分Il1和本體區(qū)13之間，并且鄰接第一源極區(qū)部分Il1和本體區(qū)13的第二源極區(qū)部分112。第二源極區(qū)部分Il2可包括單晶半導(dǎo)體材料，并且可具有如上面參照?qǐng)D1和圖2中所示的源極區(qū)11解釋的摻雜濃度。第一源極區(qū)部分Il1可包括具有高于第二源極區(qū)部分Il2的摻雜濃度的摻雜濃度的單晶半導(dǎo)體材料和多晶半導(dǎo)體材料中的一個(gè)。按照另一個(gè)實(shí)施例，第一源極區(qū)部分Il1包括金屬，諸如鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、合金、或者諸如硅化物的金屬一半導(dǎo)體化合物。這種情況下，第一半導(dǎo)體翅片110只包括第二源極區(qū)部分Il2，而包括金屬的第一源極區(qū)部分Il1位于半導(dǎo)體翅片之上。按照一個(gè)實(shí)施例，第二源極區(qū)部分Il2的豎向尺寸(其為在半導(dǎo)體本體100的豎向方向上的尺寸)小于第一源極區(qū)部分Il1的豎向尺寸(其為在半導(dǎo)體本體100的豎向方向上的尺寸)。按照一個(gè)實(shí)施例，第一源極區(qū)部分Il1的豎向尺寸和第二源極區(qū)部分Il2的豎向尺寸之間的比高于5:1，高于10:1，或者甚至高于20:1。
[0025]應(yīng)當(dāng)注意到，具有兩個(gè)漏極區(qū)部分12ρ122的漏極區(qū)12并不局限于被用在圖3中所示的實(shí)施例中，而是還可在上面解釋的和在下面解釋的實(shí)施例的每一個(gè)中實(shí)現(xiàn)。同樣地，具有兩個(gè)源極區(qū)部分Il1Ul2的源極區(qū)11并不局限于被用在圖3中所示的實(shí)施例中，而是還可在上面解釋的和在下面解釋的實(shí)施例的每一個(gè)中實(shí)現(xiàn)。
[0026]源極端子S也連接到本體區(qū)13，以使得當(dāng)功率晶體管被關(guān)斷時(shí)，本體區(qū)13和漂移區(qū)122之間的ρη結(jié)被反向偏置。圖1和圖3中僅示意地圖解了源極端子S和本體區(qū)13之間的電連接。
[0027]在圖1和圖3中所示的其中各個(gè)晶體管單元10的本體區(qū)13被布置在第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120之間的半導(dǎo)體層130中的實(shí)施例中，通過(guò)柵極電介質(zhì)22使柵極電極21和本體區(qū)13介電絕緣，并且通過(guò)沿著半導(dǎo)體翅片的側(cè)壁的絕緣層(介電層)23使柵極電極21與第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120介電絕緣。在這些實(shí)施例中，柵極電極21基本上沿著第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120的整個(gè)深度d延伸。通過(guò)分別合適地選擇在柵極電極21和第一半導(dǎo)體翅片110之間，以及在柵極電極21和第二半導(dǎo)體翅片120之間的絕緣層23的厚度，能夠調(diào)整功率晶體管的柵極一源極電容(其為柵極電極21和源極區(qū)11之間的電容)，和功率晶體管上的柵極一漏極電容(其為柵極電極21和漏極區(qū)12之間的電容)。
[0028]參照?qǐng)D4，通過(guò)實(shí)現(xiàn)柵極電極21以使得柵極電極21分別基本上位于各個(gè)溝槽的底部區(qū)中，但是不沿著第一半導(dǎo)體翅片I1和第二半導(dǎo)體翅片120的整個(gè)深度d延伸，可以減少柵極一源極電容和柵極一漏極電容。按照一個(gè)實(shí)施例，各個(gè)柵極電極21的高度h(各個(gè)柵極電極21在半導(dǎo)體本體100的豎向方向z的尺寸)小于第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120的深度(高度)的50%。
[0029]參照示出在水平截面平面B-B中的功率晶體管的水平截面圖，和在豎向截面平面C-C中的功率晶體管的另一個(gè)豎向截面圖的圖5和圖6，沿著第二水平方向y延長(zhǎng)的各個(gè)柵極電極21的每一個(gè)包括一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電通孔24，所述導(dǎo)電通孔24通過(guò)絕緣層23與第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120介電絕緣,并且延伸到第一表面101,在第一表面101它們可被電連接到柵極端子G。
[0030]圖7示出按照另一個(gè)實(shí)施例的功率晶體管的豎向截面圖。為了便于圖解，圖7中未分別圖解源極端子、漏極端子和柵極端子，以及它們與源極區(qū)U、漏極區(qū)12和柵極電極21的連接。參照?qǐng)D7，各個(gè)晶體管單元10的本體區(qū)13被布置在第一半導(dǎo)體翅片110中。在圖7中圖解的實(shí)施例中，本體區(qū)13與半導(dǎo)體層130間隔開(kāi)。然而，這只是示例。功率晶體管也可被實(shí)現(xiàn)為使得本體區(qū)13位于第一半導(dǎo)體翅片110的底部，并且與半導(dǎo)體層130鄰接。
[0031]參照?qǐng)D7，每個(gè)晶體管單元10的柵極電極21與第一半導(dǎo)體翅片110的側(cè)壁相鄰，與本體區(qū)13相鄰，并且通過(guò)柵極電介質(zhì)22與本體區(qū)13介電絕緣。參照?qǐng)D7，兩個(gè)相鄰的晶體管單元的柵極電極21位于第一半導(dǎo)體翅片110的相鄰的相對(duì)側(cè)壁處，從而兩個(gè)柵極電極21被布置成彼此相對(duì)，并且本體區(qū)13被布置在相對(duì)的柵極電極21之間。
[0032]參照?qǐng)D7，每個(gè)晶體管單元10的漏極區(qū)12可包括在第一表面101的區(qū)中的第二半導(dǎo)體翅片120中的更高摻雜的第一漏極區(qū)部分U1，和更低摻雜的第二漏極區(qū)部分(漂移區(qū))122。在這個(gè)實(shí)施例中，漂移區(qū)122被布置在第一漏極區(qū)部分下的第二半導(dǎo)體翅片120中，被布置在鄰接第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120的半導(dǎo)體層130中，和被布置在本體區(qū)13之下并且鄰接本體區(qū)13的第一半導(dǎo)體翅片110中。
[0033]關(guān)于各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度的解釋相應(yīng)地應(yīng)用于圖7的功率晶體管。類似于上文中解釋的功率晶體管，圖1的功率晶體管可被實(shí)現(xiàn)為增強(qiáng)型晶體管(增強(qiáng)型MOSFET)。這種情況下，本體區(qū)13具有與源極區(qū)11的摻雜濃度互補(bǔ)的摻雜濃度。按照另一個(gè)實(shí)施例，本體區(qū)13具有與源極11和漂移區(qū)相同的摻雜類型。這種情況下，功率晶體管是可通過(guò)向柵極電極21應(yīng)用驅(qū)動(dòng)電勢(shì)以使得柵極電極21，或者更具體地，兩個(gè)相對(duì)的柵極電極21夾斷在源極區(qū)11和漂移區(qū)1?之間的本體區(qū)13中的導(dǎo)通溝道，而被關(guān)斷的耗盡型晶體管。在耗盡型晶體管中，本體區(qū)13也可被連接到源極端子S。
[0034]參照上面的解釋，第二半導(dǎo)體翅片120可以比第一半導(dǎo)體翅片110寬。這可以有助于減少功率晶體管的導(dǎo)通電阻，特別是在其中漏極區(qū)包括更低摻雜的第二漏極區(qū)部分122(漂移區(qū))的那些情況下。圖8示出其中第二半導(dǎo)體翅片120比第一半導(dǎo)體翅片110寬的圖7的功率晶體管的變形。當(dāng)然，這可相應(yīng)地應(yīng)用于參照?qǐng)D1到圖6解釋的晶體管器件。
[0035]在上文中參照?qǐng)D1到圖8解釋的實(shí)施例中，沿半導(dǎo)體本體100的第一水平方向X，交替地布置第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120。然而，這只是示例。尤其是在其中本體區(qū)13位于第一半導(dǎo)體翅片110中，從而漏極區(qū)的一部分在第一半導(dǎo)體翅片110和第二半導(dǎo)體翅片120下面的半導(dǎo)體層130中的那些實(shí)施例中，可沿第一水平方向X相繼布置兩個(gè)或更多的第一半導(dǎo)體翅片110。圖9中示意地圖解了這種情況。在圖9的實(shí)施例中，示出了沿第一水平方向X相繼布置的兩個(gè)第一半導(dǎo)體翅片110。在圖9中示出的半導(dǎo)體本體100的部分中，在兩個(gè)第一半導(dǎo)體翅片110之間，存在一個(gè)包括第二漏極區(qū)部分122的第二半導(dǎo)體翅片120。然而，這只是示例。按照另一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)或更多的第二半導(dǎo)體翅片120可被布置在兩個(gè)第一半導(dǎo)體翅片110之間。類似于上文中解釋的實(shí)施例，第二半導(dǎo)體翅片120可以比第一半導(dǎo)體翅片110寬。
[0036]在上文的描述中，參照描述的圖的定向，使用了諸如“頂部”、“底部”、“前”、“后”、“前沿”、“尾沿”等的方向用語(yǔ)。由于可按許多不同的定向放置實(shí)施例的組件，因此，方向用語(yǔ)只是用于圖解的目的而絕不是進(jìn)行限制。應(yīng)理解可以利用其它實(shí)施例，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下作出結(jié)構(gòu)或邏輯上的改變。因此，下面的詳細(xì)描述不應(yīng)看作是限制的意義，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0037]盡管已公開(kāi)了本發(fā)明的各個(gè)示例性實(shí)施例，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出將實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)的各種改變和修改。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，將顯而易見(jiàn)的是可以合適地代替執(zhí)行相同功能的其它組件。應(yīng)當(dāng)提到的是參照具體的圖解釋的特征可以與其它圖的特征組合，即使在其中未明確地提到這點(diǎn)的那些情況中也是如此。另外，可以采用使用適當(dāng)?shù)奶幚砥髦噶畹耐耆攒浖?shí)現(xiàn)，或者采用利用硬件邏輯和軟件邏輯的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的混合實(shí)現(xiàn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。意圖由附加的權(quán)利要求覆蓋對(duì)創(chuàng)造性概念的這樣的修改。
[0038]為了易于描述以解釋一個(gè)元件相對(duì)于第二個(gè)元件的定位，使用了諸如“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”和“上部”等的空間關(guān)系用語(yǔ)。除了和在圖中描繪的定向不同的定向之外，這些用語(yǔ)還意圖涵蓋器件的不同定向。另外，諸如“第一”和“第二”等的用語(yǔ)也用于描述各個(gè)元件、區(qū)、部分等，并也不意圖進(jìn)行限制。貫穿于描述，相同的用語(yǔ)提及同樣的元件。
[0039]如在此使用的那樣，用語(yǔ)“具有”、“包含”、“包括”和“含有”等是指示所陳述的元件或特征的存在，但是不排除附加的元件或特征的開(kāi)放式用語(yǔ)。代詞“一個(gè)”、“某個(gè)”和“這個(gè)”意圖意圖包括復(fù)數(shù)和單數(shù)，除非上下文清楚地另外指示。
[0040]應(yīng)謹(jǐn)記在上面的變化和應(yīng)用的范圍的情況下，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明既不由前面的描述限制，也不由隨附的附圖限制。替代地，本發(fā)明只由以下的權(quán)利要求及其法律等同物限制。
[0041]要理解除非另外地具體標(biāo)明，否則在此描述的各個(gè)實(shí)施例的特征可被相互組合。
【權(quán)利要求】
1.一種功率晶體管，包括: 半導(dǎo)體本體，包括沿所述半導(dǎo)體本體的第一橫向方向間隔開(kāi)的多個(gè)半導(dǎo)體翅片，和沿所述半導(dǎo)體本體的豎向方向鄰接半導(dǎo)體翅片的半導(dǎo)體層，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體翅片包括第一組第一半導(dǎo)體翅片和第二組第二半導(dǎo)體翅片； 多個(gè)源極區(qū)，其中每個(gè)源極區(qū)至少部分地布置在第一組的一個(gè)第一半導(dǎo)體翅片中；多個(gè)漏極區(qū)，其中每個(gè)漏極區(qū)至少部分地布置在第二組的一個(gè)第二半導(dǎo)體翅片中；多個(gè)本體區(qū)，其中每個(gè)本體區(qū)被布置在所述多個(gè)源極區(qū)中的一個(gè)和所述多個(gè)漏極區(qū)中的一個(gè)之間； 多個(gè)柵極電極，其中每個(gè)柵極電極被布置在與多個(gè)第一半導(dǎo)體翅片中的一個(gè)相鄰的對(duì)應(yīng)溝槽中，與所述多個(gè)本體區(qū)中的一個(gè)相鄰，并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與所述多個(gè)本體區(qū)中的一個(gè)介電絕緣； 與源極區(qū)中的每一個(gè)電耦接的源極節(jié)點(diǎn)； 與漏極區(qū)中的每一個(gè)電耦接的漏極節(jié)點(diǎn)；和 與柵極電極中的每一個(gè)電耦接的柵極節(jié)點(diǎn)。
2.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管，其中所述多個(gè)本體區(qū)中的每一個(gè)被布置在所述半導(dǎo)體層中。
3.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管，其中所述多個(gè)本體區(qū)中的每一個(gè)被布置在所述多個(gè)第一半導(dǎo)體翅片中的一個(gè)中。
4.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管，其中漏極區(qū)中的至少一個(gè)包括與漏極電極耦接的第一部分，和與所述第一部分相比被更低地?fù)诫s并且鄰接所述多個(gè)本體區(qū)中的一個(gè)的第二部分。
5.按照權(quán)利要求4所述的功率晶體管，其中所述第一部分和所述第二部分具有相同的摻雜類型。
6.按照權(quán)利要求4所述的功率晶體管，其中所述第一部分具有和所述第二部分的摻雜類型互補(bǔ)的摻雜類型。
7.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管，其中源極區(qū)中的至少一個(gè)包括與源極電極耦接的第一部分，和鄰接所述多個(gè)本體區(qū)中的一個(gè)的第二部分。
8.按照權(quán)利要求7所述的功率晶體管，其中源極區(qū)的所述第二部分包括單晶半導(dǎo)體材料，并且其中源極區(qū)的所述第一部分包括選自由以下構(gòu)成的組的材料: 與源極區(qū)的所述第二部分相比被更高地?fù)诫s的單晶半導(dǎo)體材料； 與源極區(qū)的所述第二部分相比被更高地?fù)诫s的多晶半導(dǎo)體材料； 金屬合金；和 金屬半導(dǎo)體化合物。
9.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管，其中所述多個(gè)本體區(qū)具有與所述多個(gè)源極區(qū)的摻雜類型互補(bǔ)的摻雜類型，和與所述多個(gè)源極區(qū)的摻雜類型對(duì)應(yīng)的摻雜類型中的一個(gè)。
10.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管， 其中所述多個(gè)半導(dǎo)體翅片的每一個(gè)包括在所述半導(dǎo)體本體的第一水平方向上的寬度，和在基本上垂直于第一方向的第二水平方向上的長(zhǎng)度；和其中所述長(zhǎng)度大于所述寬度。
11.按照權(quán)利要求10所述的功率晶體管，其中第二組的第二半導(dǎo)體翅片的寬度大于第一組的第一半導(dǎo)體翅片的寬度。
12.按照權(quán)利要求11所述的功率晶體管，其中長(zhǎng)度和寬度之間的比至少為100:1。
13.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體翅片的數(shù)目至少為100。
14.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管，其中所述多個(gè)漏極區(qū)中的每一個(gè)被部分地布置在所述半導(dǎo)體層中。
15.按照權(quán)利要求1所述的功率晶體管，其中沿第一水平方向，交替地布置第一組的第一半導(dǎo)體翅片和第二組的第二半導(dǎo)體翅片。
16.—種功率晶體管,包括多個(gè)晶體管單元,其中所述多個(gè)晶體管單元中的每一個(gè)包括: 布置在半導(dǎo)體本體的第一半導(dǎo)體翅片中的源極區(qū)； 至少部分地布置在所述半導(dǎo)體本體的第二半導(dǎo)體翅片中的漏極區(qū)，其中所述第二半導(dǎo)體翅片被沿著所述半導(dǎo)體本體的第一水平方向與所述第一半導(dǎo)體翅片間隔開(kāi)； 布置在所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)之間的本體區(qū)；和 柵極電極，其中所述柵極電極被布置在與所述第一半導(dǎo)體翅片相鄰的溝槽中，與所述本體區(qū)相鄰，并且通過(guò)柵極電介質(zhì)與所述本體區(qū)介電絕緣； 其中所述第一半導(dǎo)體翅片和所述第二半導(dǎo)體翅片中的每一個(gè)具有在所述第一水平方向上的寬度，和在第二水平方向上的長(zhǎng)度，其中所述長(zhǎng)度大于所述寬度。
17.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管，還包括: 源極端子、漏極端子和柵極端子， 其中所述多個(gè)晶體管單元中的每一個(gè)的源極區(qū)被耦接到所述源極端子， 其中所述多個(gè)晶體管單元中的每一個(gè)的漏極區(qū)被耦接到所述漏極端子，以及 其中所述多個(gè)晶體管單元中的每一個(gè)的柵極電極被耦接到所述柵極端子。
18.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管，還包括: 沿所述半導(dǎo)體本體的豎向方向，鄰接所述第一半導(dǎo)體翅片和所述第二半導(dǎo)體翅片的半導(dǎo)體層； 其中所述本體區(qū)被布置在所述半導(dǎo)體層中。
19.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管，其中所述本體區(qū)被布置在所述第一半導(dǎo)體翅片中。
20.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管， 其中兩個(gè)晶體管單元共用一個(gè)第一半導(dǎo)體翅片；和 其中兩個(gè)晶體管單元共用一個(gè)第二半導(dǎo)體翅片。
21.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管， 其中所述漏極區(qū)包括第一部分和第二部分；和 其中所述第二部分與所述第一部分相比被更低地?fù)诫s并且鄰接所述本體區(qū)。
22.按照權(quán)利要求21所述的功率晶體管，其中所述第一部分和所述第二部分具有相同的摻雜類型。
23.按照權(quán)利要求21所述的功率晶體管，其中所述第一部分具有和所述第二部分的摻雜類型互補(bǔ)的摻雜類型。
24.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管，其中所述本體區(qū)具有與所述源極區(qū)的摻雜類型互補(bǔ)的摻雜類型，和與所述源極區(qū)的摻雜類型對(duì)應(yīng)的摻雜類型中的一個(gè)。
25.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管， 其中所述多個(gè)半導(dǎo)體翅片中的每一個(gè)包括在所述半導(dǎo)體本體的所述第一水平方向上的寬度，和在基本上垂直于第一方向的第二水平方向上的長(zhǎng)度；和其中所述長(zhǎng)度大于所述寬度。
26.按照權(quán)利要求25所述的功率晶體管，其中所述第二半導(dǎo)體翅片的寬度大于所述第一半導(dǎo)體翅片的寬度。
27.按照權(quán)利要求26所述的功率晶體管，其中長(zhǎng)度和寬度之間的比至少為100:1。
28.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管，其中晶體管單元的數(shù)目至少為100。
29.按照權(quán)利要求16所述的功率晶體管，還包括: 在所述半導(dǎo)體本體的豎向方向上鄰接所述第一半導(dǎo)體翅片和所述第二半導(dǎo)體翅片的半導(dǎo)體層， 其中所述漏極區(qū)被部分地布置在所述半導(dǎo)體層中。
30.一種功率晶體管，包括: 半導(dǎo)體本體； 設(shè)置在所述半導(dǎo)體本體中的至少100個(gè)晶體管單元，每個(gè)單元包括在翅片中形成的源極區(qū)和漏極區(qū)，和在所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)之間的一部分翅片之上的柵極電極； 耦接到所述至少100個(gè)晶體管單元中的每一個(gè)的源極區(qū)的公共源極端子； 耦接到所述至少100個(gè)晶體管單元中的每一個(gè)的漏極區(qū)的公共漏極端子；和 耦接到所述至少100個(gè)晶體管單元中的每一個(gè)的柵極電極的公共柵極端子。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104347721SQ201410385781
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】S.特根 申請(qǐng)人:英飛凌科技德累斯頓有限責(zé)任公司