[发明专利]具有下表面沟道电荷补偿区域的半导体器件及方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体器件，特别是涉及功率开关器件及其制造方法。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是一种普通类型的功率开关器件。MOSFET器件包括源极区、漏极区、在源极和漏极区间延伸的沟道区、以及邻近于沟道区设置的栅极结构。栅极结构包括导电栅电极层，其邻接于沟道区排布并通过薄电介质层与沟道区分离。

当MOSFET器件处于导通状态时，电压施加至栅极结构，在源极区和漏极区之间形成了导电沟道区域，这样使电流流经器件。在截至状态下，施加至栅极结构的任何电压都非常低，使得不能形成导电沟道，因而不会发生电流流动。在截至状态期间，器件必须在源极和漏极区之间支持高电压。

现在的高压功率开关市场由两个主要参数所驱动：击穿电压(BVdss)和导通电阻(Rdson)。对于具体的应用，要求最小的击穿电压，而实际上，设计者通常可以满足BVdss的规格。然而，这样常常丧失了Rdson。性能中的这种折衷(trade off)对于高压功率开关器件用户和制造商是主要的设计挑战。

近来，超结器件在提高Rdson和BVdss间的折衷方面赢得了声望。在传统的n沟道超结器件中，多个高度掺杂的扩散的n型和p型区代替了一个轻度掺杂n型外延区。在导通状态下，电流流经高度掺杂n型区，这样降低了Rdson。在截至或者阻断状态下，高度掺杂n型和p型区互相耗尽或互相补偿以提供高的BVdss。尽管超结器件看上去是有前途的，但是在其制造中依然存在着重大的挑战。

目前高压功率开关产品的另一个问题是它们通常要求大一的输入(如：栅极或控制电极)电荷，用于从一个状态切换到另一个状态。除别的以外，这样的要求在外围控制电路上设置了额外的负担。

因此，需要一种高压功率开关器件结构及制造方法，提供低Rdson、高BVdss，并降低输入电荷。

附图说明

图1说明了根据本发明的半导体器件的放大的部分截面图；图2-11说明了在制造的各个阶段中图1的半导体器件的放大的部分截面图；图12说明了根据本发明的另一个实施例的半导体器件的一部分的高度放大的部分截面图；以及图13说明了根据本发明的再一实施例的半导体器件的一部分的高度放大的部分截面图。

为了说明的清楚和简单，图中的元件不一定按照比例，并且在不同的图中相同的参考号代表相同的元件。此外，为了说明简要，省略了众所周知的步骤和元件的说明和细节。本文中使用的载流电极是指器件的一个单元，其承载通过器件的电流，例如，MOS晶体管的源极或漏极、或双极晶体管的发射极或集电极、或二极管的阴极或阳极，控制电极是指器件的一个单元，其控制通过器件的电流，例如，MOS晶体管的栅极或者双极晶体管的基极。虽然本文中把器件解释为确定的N沟道或P沟道器件，本领域的普通技术人员应该理解，根据本发明，互补的器件也是可以的。为了附图的清晰，将器件结构的掺杂区描述为通常具有直线边缘和精确角度的拐角。然而，本领域的技术人员了解，因为杂质的扩散和活动，掺杂区的边缘通常并不是直线而且拐角也不是精确的角度。

此外，本发明的器件可以实施单体设计(cellular design)(其中主体区(body region)是多个单体区域)或单个主体设计(其中主体区由单个区域以伸长模式组成，通常是以盘旋的模式)。然而，全文中为了容易理解，将本发明的器件描述为单体设计。应该理解，本发明既包括单体设计和又包括单个主体设计。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的一个实施例的绝缘栅场效应晶体管(IGFET)、MOSFET、超结器件、或开关器件或单元10的部分截面图。作为例子，在很多这样的器件中，器件10与逻辑和/或其它的元件集成在半导体芯片中作为功率集成电路的一部分。可选地，在很多这样的器件中，器件10集成在一起以形成分立的晶体管器件。