[发明专利]高电压垂直晶体管的分段式柱布局

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造高电压晶体管的半导体器件结构和工艺。

背景技术

在半导体领域中高电压场效应晶体管(HVFET)已是公知的。很多HVFET采用的器件结构包括延伸的漏极区，当器件处于“截止”状态时，该延伸的漏极区支持或阻断所施加的高电压(例如几百伏)。在常规的垂直HVFET结构中，半导体材料的台或柱形成用于导通状态中的电流的延伸的漏极或漂移区。在衬底顶部附近、与台的侧壁区域相邻地形成沟槽栅极结构，在台处将本体区设置在延伸的漏极区上方。向栅极施加适当的电压电势沿着本体区的垂直侧壁部分形成导电沟道，使得电流可以垂直流过半导体材料，即，从设置源极区的衬底顶表面向下流到设置漏极区的衬底底部。

在常规布局中，垂直HVFET由长的连续硅柱结构构成，该硅柱结构跨越半导体管芯延伸，并且该柱结构在垂直于柱长度的方向上重复。不过，该布局引起的问题在于，在高温处理步骤期间硅晶片容易产生大的翘曲。在很多工艺中，翘曲是永久性的且足够大，防碍了在下一处理步骤中用工具加工晶片。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：设置在管芯上的多个晶体管段，每个晶体管段具有跑道形状，所述跑道形状具有沿第一横向伸长的长度和沿第二横向的宽度，每个晶体管段包括：半导体材料柱，所述柱包括延伸漏极区，所述延伸漏极区通过所述管芯沿垂直方向延伸；分别设置在所述柱的相对侧上的第一和第二介电区域，所述第一介电区域由所述柱横向包围，并且所述第二介电区域横向包围所述柱；分别设置在所述第一和第二介电区域中的第一和第二场板；其中所述晶体管段被设置成多个部分，第一部分包括沿第二横向设置成并排关系的第一行晶体管段，以及第二部分包括沿第二横向设置成并排关系的第二行晶体管段。

根据本发明的另一个实施例，提供一种装置，包括：设置在管芯上的多个晶体管段，每个晶体管段具有跑道形状，所述跑道形状具有沿第一横向伸长的长度和沿第二横向的宽度，每个晶体管段包括：半导体材料柱，所述柱包括延伸漏极区，所述延伸漏极区通过所述管芯沿垂直方向延伸；分别设置在所述柱的相对侧上的第一和第二介电区域，所述第一介电区域由所述柱横向包围，并且所述第二介电区域横向包围所述柱；分别设置在所述第一和第二介电区域中的第一和第二场板；其中所述晶体管段被设置成多个部分，第一部分的晶体管段沿第一横向相对于第二部分的晶体管段移动，且第一部分的一行的每个晶体管段被第二部分的一对晶体管段分开，所述对沿第一横向设置成端到端的关系，第一和第二部分中的交替的晶体管段的第二介电区域被合并。

根据本发明的另一个实施例，提供一种晶体管，包括：半导体管芯；被设置成基本覆盖所述半导体管芯的多个晶体管段，每个晶体管段具有沿第一横向伸长的长度和沿第二横向的宽度，所述长度大于所述宽度至少20倍，每个晶体管段包括：半导体材料柱，所述柱包括延伸漏极区，所述延伸漏极区通过所述半导体管芯沿垂直方向延伸，所述柱沿第一和第二横向延伸以形成连续的跑道形环或椭圆；分别设置在所述柱的相对侧上的第一和第二介电区域，所述第一介电区域由所述柱横向包围，并且所述第二介电区域横向包围所述柱；分别设置在所述第一和第二介电区域中的第一和第二场板；并且其中所述晶体管段设置成位于半导体管芯的相应区域中的两个或更多个部分。

根据本发明的另一个实施例，提供一种制造在半导体管芯上的晶体管，包括：设置在半导体管芯的第一区域中的晶体管段的第一部分；设置在与第一区域相邻的半导体管芯的第二区域中的晶体管段的第二部分，第一和第二部分中的每个晶体管段包括：沿垂直方向延伸的半导体材料柱，所述柱具有在所述管芯的顶表面附近设置的源极区，和在所述源极区下面设置的延伸漏极区，所述柱沿第一和第二横向延伸以形成连续的跑道形环或椭圆；分别设置在所述柱的相对侧上的第一和第二介电区域，所述第一介电区域由所述柱横向包围，并且所述第二介电区域横向包围所述柱；分别设置在所述第一和第二介电区域中的第一和第二场板；并且其中第一和第二部分的成对的相邻晶体管段的第二场板被分别分开或者被部分地合并。

附图说明

从下面的详细说明和附图将可以更全面地理解本发明，不过，详细说明和附图不应用来将本发明限制到所示的具体实施例，而是仅用于解释和理解。

图1示出了垂直HVFET结构的实例截面侧视图。

图2A示出了图1中所示的垂直HVFET结构的实例布局。

图2B为图2A中所示的实例布局的一部分的放大视图。

图3A示出了图1中所示的垂直HVFET结构的另一实例布局。