[发明专利]在高压晶体管结构的端处的栅极回拉

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。另外，在晶体管布局的圆形端部分 中的栅极氧化物弱点可能导致栅极氧化物击穿电压和可靠性问题。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种晶体管，包括：设置成跑道 形布局的半导体材料柱，所述半导体材料柱具有沿第一横向延伸的基 本线性的部分和在跑道形布局的基本线性的部分的每一端处的圆形 部分，第一导电类型的源极区被设置在所述柱的顶表面处或附近，并 且第二导电类型的本体区被设置在源极区下面的柱中；分别设置在柱 的相对侧的第一和第二介电区域，第一介电区域被柱横向包围，并且 第二介电区域横向包围所述柱；分别设置在第一和第二介电区域中的 第一和第二场板；分别设置在邻近本体区的柱的顶表面处或附近的第 一和第二介电区域中的第一和第二栅极元件，所述第一和第二栅极元 件通过栅极氧化物与本体区分开，所述栅极氧化物在跑道形布局的基 本线性的部分中具有第一厚度，栅极氧化物在圆形部分处具有第二厚 度，第二厚度大于第一厚度。

根据本发明的一个实施例，提供一种晶体管，包括：设置成跑道 形布局的半导体材料柱，所述半导体材料柱具有沿第一横向延伸的基 本线性的部分和在跑道形布局的基本线性的部分的每一端处的圆形 部分；分别设置在柱的相对侧的第一和第二介电区域，第一介电区域 被柱横向包围，并且第二介电区域横向包围所述柱；分别设置在第一 和第二介电区域中的第一和第二场板；分别设置在柱的顶部处或附近 的第一和第二介电区域中的第一和第二栅极元件，所述第一和第二栅 极元件通过栅极氧化物与本体区分开，所述栅极氧化物在跑道形布局 的基本线性的部分中具有第一厚度，栅极氧化物在圆形部分处具有第 二厚度，第二厚度大于第一厚度。

根据本发明的一个实施例，提供一种晶体管，包括：具有均沿第 一横向延伸的间隔开的第一和第二线性部分的半导体材料的跑道形 柱，所述跑道形柱的第一圆形部分接合第一和第二线性部分的相应的 第一端，所述跑道形柱的第二圆形部分接合第一和第二线性部分的相 应的第二端；分别设置在跑道形柱的相对侧的第一和第二介电区域， 第一介电区域被柱横向包围，并且第二介电区域横向包围所述柱；分 别设置在第一和第二介电区域中的第一和第二场板；分别设置在跑道 形柱的第一线性部分的顶部处或附近的第一和第二介电区域中的第 一和第二栅极元件；分别设置在跑道形柱的第二线性部分的顶部处或 附近的第一和第二介电区域中的第三和第四栅极元件；并且其中第 一、第二、第三和第四栅极元件均借助栅极氧化物与跑道形柱分开， 第一、第二、第三和第四栅极元件的相对端沿第一横向分别终止于第 一和第二圆形部分处或附近。