[发明专利]含逆槽沟、源极接地及源体短路电极的半导体器件及方法有效

专利信息
申请号: 201010116465.5 申请日: 2007-09-12
公开(公告)号: CN101794776A 公开(公告)日: 2010-08-04
发明(设计)人: 雷燮光;弗兰克斯·赫尔伯特;安荷·叭剌 申请(专利权)人: 万国半导体股份有限公司
主分类号: H01L27/04 分类号: H01L27/04;H01L21/8234
代理公司: 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人: 王敏杰
地址: 百慕大哈密尔*** 国省代码: 百慕大群岛;BM
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摘要:
搜索关键词: 含逆槽沟 接地 短路 电极 半导体器件 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及半导体功率器件,更具体地涉及逆槽沟的和源极接地的场效 应晶体管结构(FET),其中采用了槽沟的源体短路电极的传导基底。

背景技术

对于包含源极电感的FET、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管) 和JFET(结型场效应管)等半导体功率器件,常规技术对于进一步降低其源 极电感面临一些技术困难和局限性。尤其是,本领域的技术人员对于减小源 极电感面临技术挑战。同时,因为越来越多的功率器件应用要求这些器件具 有高效率、高增益和适应高频率的功能,对于半导体功率器件这些不断增长 的需求都要求减小其源极电感。一般来说,取消半导体功率器件包内的焊接 线就能减小源极电感。通过配置半导体基底作为源极来连接半导体功率器件, 做了许多努力来取消焊接线。这类办法也有困难,因为在通常的垂直式半导 体功率器件中是将漏极安排在基底上的。参照图1A和1B所分别表示的带槽 沟的和平面的DMOS(双扩散金氧化物半导体器件)器件,这两类垂直式功 率器件采用基底作为漏极,其中的电流从源极流到下面设置在基底的底上的 漏极区域。在器件包装工艺中对于顶上的源电极的电连接通常需要焊接线, 这样就增加了源极电感。

参照图1C,由Seung-Chul Lee等人在Physica Cripta T101,pp.58-60,2002 所披露的新型垂直式沟道LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)器件,图 示为标准的垂直式带槽沟的DMOS结构,其中漏极接点设置在顶面边缘上, 而源极仍设在活性区顶面。然而,这个器件中顶上的漏极接点所需的横向间 隔造成单元横距变大的局限性。除了单元横距变大的局限性,带有槽沟的FET 一般还有制造成本的问题,由于制备带槽沟的FET所需的工艺条件并非所有 的铸造工厂都有的,这就提高了制造成本。由于这样的缘故,将功率器件实 施成横平式器件并采用平面门极也是合乎需要的。

已经披露了几种带有接地的基底和源极的横平式DMOS器件。横平式 DMOS器件通常包括连接顶上的源极到P+基底之间的P+陷阱区(或者代之 以槽沟)。由于陷阱或槽沟要占据空间,陷阱区域或槽沟使得单元横距增大。 参见图1D所示G.Cao等人发表的器件的截面图(“Comparative Study of Drift Region Designs in RF LDMOSFETs”,IEEE Electron Devices,August 2004,pp 1296-1303)。以及Ishiwaka O等人的文章(“A 2.45GHz power LdMOSFET with reduced source inductance by V-groove connections”,International Electron Devices Meeting.Technical Digest,Washington DC,USA,1-4 Dec.1985,pp. 166-169)。Leong尝试了在P+和P-epi二层的界面上用埋层来减少横向扩散 从而减小横距(US Patent 6372557,Apr.16,2002)。在D’Anna and Hébert(US Patent 5821144,Oct 13,1998)和Hébert(US Patent 5869875,Feb.9,1999, “Lateral Diffused MOS transistor with trench source contact”)两个专利中披露的 器件中通过将源极陷阱或者槽沟设置在该结构的外周来减小单元横距。然而 在这些文件中,图示器件的大多数采用同一种金属作源极/体(极)接点区域 和门极屏蔽区域,而某些器件采用了第二种金属来作漏极和门极屏蔽区域。 这些配置中的横向扩散增大了水平面上的漂移长度,一般会有大的单元横距。 大的单元横距会使通态电阻大,通态电阻是电阻和器件面积的函数。大的单 元横距引起器件尺寸变大,包的尺寸也变大,于是使得器件的成本增大。

因此,对于功率半导体器件的设计和制造技术,仍然需要提供新的器件 配置和制备方法来形成功率器件,以便解决上面讨论的问题和局限性。

发明内容

本发明提供的一种具有槽沟的源体短路电极的、逆槽沟和源极接地的场 效应晶体管结构,解决了背景技术中讨论的问题和局限。

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