[发明专利]具有刺形场板结构和电流扩散区的半导体器件

说明书

提供了具有刺形场板结构和电流扩散区的半导体器件。半导体器件包括：半导体衬底，其具有第一导电类型的漂移区、形成在漂移区上方的第二导电类型的体区、以及通过体区与漂移区分离的第一导电类型的源极区；在半导体衬底中形成的多行刺形场板结构，刺形场板结构通过源极区和体区延伸到漂移区中；条形栅极结构，其形成在半导体衬底中并将相邻行刺形场板结构分离；以及第一导电类型的电流扩散区，其形成在半导体台面中的体区下方，所述半导体台面在刺形场板结构中的相邻刺形场板结构之间并且没有条形栅极结构。电流扩散区被配置为增加半导体台面中的沟道电流分布。

背景技术

功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）典型具有用于电荷补偿的场板，从而在面积比（area-specific）导通电阻（RxA）方面提供显著的改进。一些功率晶体管单元设计使用用于场板的条带沟槽，其中栅电极在与场电极相同的条形沟槽中。其他功率晶体管单元设计将场板放置在单元中心的深针形沟槽中，并且以包括栅电极的分离的沟槽围绕针形沟槽。在单元中心的深针形沟槽与周围的栅极沟槽之间增加的半导体台面面积预计提供甚至更低的总导通电阻。

与条形场板设计不同，在单元中心处具有针形场板沟槽的单元设计不将栅电极集成在场板沟槽中。取而代之的是，栅电极被移动到分离的沟槽，所述沟槽围绕单元中心的针形场板沟槽。为了减小面积比导通电阻，栅极沟槽现在必须跨芯片（管芯）形成格体，以使用附加的半导体台面面积用于电流传导。

照此，在单元中心处具有针形场板沟槽的单元设计提供较低的面积比导通电阻，并且还减小器件的输出电荷，这在目标应用中对总损耗有显著贡献。然而，具有针形场板沟槽的常规单元设计不允许容易地减小栅极电荷和栅极-漏极电荷，这是因为与栅极-条带布局相比，总栅极面积显著增加。

因此，存在对于如下单元设计的需要：所述单元设计具有针形场板沟槽和较低的栅极电荷以及栅极-漏极电荷，对面积比导通电阻具有减小的影响。

发明内容

根据半导体器件的实施例，所述半导体器件包括：半导体衬底，其包括第一导电类型的漂移区、形成在漂移区上方的第二导电类型的体区、以及通过体区与漂移区分离的第一导电类型的源极区；在半导体衬底中形成的多行刺形场板结构，刺形场板结构通过源极区和体区延伸到漂移区中；条形栅极结构，其形成在半导体衬底中并将相邻行刺形场板结构分离；以及第一导电类型的电流扩散区，其形成在半导体台面中的体区下方，所述半导体台面在刺形场板结构中的相邻刺形场板结构之间并且没有条形栅极结构，电流扩散区被配置为增加所述半导体台面中的沟道电流分布。

电流扩散区可以邻接刺形场板结构的侧壁。

单独地或组合地，电流扩散区可以被条形栅极结构中的相邻条形栅极结构所界定。

单独地或组合地，电流扩散区可以从每个刺形场板结构的侧壁横向延伸到相邻条形栅极结构的侧壁。

单独地或组合地，电流扩散区可以包括在刺形场板结构中的相邻刺形场板结构之间纵向延伸并与条形栅极结构中的近邻条形栅极结构相交的条带。

单独地或组合地，条形栅极结构可以具有横向延伸部，所述横向延伸部在刺形场板结构中的相邻刺形场板结构之间部分延伸，使得在每个横向延伸部与近邻的一个条形栅极结构之间存在间隙，并且电流扩散区可以被界定到条形栅极结构的横向延伸部与近邻条形栅极结构之间的间隙。

单独地或组合地，电流扩散区可以包括条带，所述条带在刺形场板结构中的相邻刺形场板结构之间纵向延伸并且在到达条形栅极结构中的近邻条形栅极结构之前终止。

单独地或组合地，电流扩散区可以由接触凹槽限定，所述接触凹槽平行于条形栅极结构伸展并且与多行刺形场板结构对齐。

单独地或组合地，刺形场板结构可以各自包括设置在沟槽中的场电极和使场电极与半导体衬底绝缘的场电介质。