[实用新型]一种半导体器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件制造领域，特别涉及一种半导体器件。

背景技术

功率晶体管被广泛的用作用于消费电子产品、工业机器、汽车以及高速火车等中的电子功率转换的器件。通过结构上的改进，性能改进也逐年得到实现。与平面型器件相比，采用沟槽技术的晶体管提供了每单位面积上显著增长的沟道宽度。并且，采用沟槽技术的半导体器件可以提供优异的开关特性，并且被用在要求快速开关的应用中。采用沟槽技术的功率晶体管例如是绝缘栅场效应功率晶体管（通常称为“MOSFETs”）或者绝缘栅双极晶体管（通常称为“IGBTs）。 

限定功率晶体管性能的一个关键参数为Rdson（导通电阻）x A， 其由接触电阻、沟道电阻、台面电阻、台面下外延、衬底、金属层和封装组成。 

已有的用于沟槽半导体器件的方案大致遵循图1所示的总体结构。图1示出了以采用n型MOSFET为示例的沟槽半导体器件。沟槽半导体器件可以为p型MOSFET、n型IGBT和p型IGBT。 图1所示的n型MOSFET10包括较高导电率（n++掺杂）的漏极区105。所述漏极区105可以电连接到半导体器件10的底部表面处的电极（在MOSFET情况下被称作漏电极）。所述器件进一步包括至少两个垂直沟槽135 （例如，图1中的两个沟槽）和位于所述沟槽之间的台面区。其中，所述台面区包括上部分和下部分。在所述下部分中形成较高电阻率（n掺杂）的漂移区110。在所述上部分中形成与所述漂移区110具有相同导电类型（本示例中为n+型）的源极区125以及与所述漂移区110具有互补导电类型的本体区120。当适当的电压被施加到下述的栅极上时，所述本体区中将形成沟道。在半导体器件10的顶部表面上，所述源极区可以电连接到源电极（MOSFET情况下）。在IGBT中，已知源电极和漏电极分别为发射极和集电极。

接触孔130延伸穿过所述源极区并进入到所述本体区。

在所述本体区中形成重掺杂区115（本示例中为p+型）。

优选地，在穿过所述区域125和120并且进入到所述漂移区110的沟槽135中具有栅极区150（在特定情况下，其甚至可以至少停止在区域120中的一些沟槽处。例如，图3 中的袋状层360可以避免该情况下的问题）。所述栅极区150可以电连接至栅电极。

在器件导通状态下向栅电极施加电压信号，其以熟知的方式在所述区域120中引起沟道并在所述源漏极区125和110之间控制这个沟道中的电流流动。

优选地，场板145设置在沟槽中并位于所述栅极区150的下方。所述场板145和所述栅极区150彼此之间以及它们与围绕的半导体本体间以绝缘层绝缘。所述层例如可以由二氧化硅组成。

为了实现Rds(on) x A尽可能的低，最好是将沟槽间的台面区宽度尽可能地最小化以允许对所述台面区的较高的掺杂并且提高沟道密度。然而，事实上存在这样的限制，即所述源极区和本体区必须实现为接触。在自调整接触的情况下，由于光刻步骤或者由于层厚度的变化，这样的接触需要一最小的空间并且受定位公差的影响。因此，台面不能按照所需要的那样缩小很多。

一个已知的方案为采用如图2所示的瓶颈状结构。图2示出的半导体器件20包括与图1示出的结构相同的结构，除了沟槽的形状以外。因此，在图2中，与图1中附图标记1**所指示的元件相同的元件用附图标记2**指示，仅就不同部分加以说明，这里不再一一详述。在上部分中，台面区需要是宽的以允许接触孔对准并且避免在沟道区中的本体接触的外扩散。如果不需要考虑接触注入的对准和侧面外扩散，台面可以更窄。瓶颈状沟槽235能够满足这样的要求，其中所述上部分比所述下部分宽。这样的结构在提供了小的台面区宽度的同时提供了宽的区域用来放置接触。然而，从沟道离开的电流不得不流经一个较长的距离，这将对Rdson x A产生不利的影响。本实用新型提出了改进此缺陷的方案。

实用新型内容

针对这一问题,本实用新型提出了一个方案, 着重于减少台面电阻和台面区下面外延层的电阻。另外, 根据本实用新型的一个实施例,可以获得一个特别是对于高电压功率MOSFET所期望的高雪崩耐量。