半導體器件、集成電路和制造半導體器件的方法技術

本發明專利技術涉及半導體器件、集成電路和制造半導體器件的方法。半導體器件包括在具有第一主表面的半導體襯底中的晶體管。該晶體管包括源極區域、漏極區域、溝道區域、漂移區和柵極電極，該柵極電極與該溝道區域的至少兩側相鄰。柵極電極設置在與第一主表面平行的第一方向上延伸的溝槽中。柵極電極電耦合至柵極端子。溝道區域和漂移區沿著第一方向設置在源極區域與漏極區域之間。半導體器件進一步包括導電層，該導電層位于柵極電極下方并且與柵極電極絕緣。導電層電連接至柵極端子。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總體上涉及半導體器件領域，并且更具體地涉及半導體器件、集成電路和制造半導體器件的方法。
技術介紹
在汽車和工業電子學中常用的功率晶體管，在確保高的壓阻斷能力的同時，需要低的導通狀態電阻(Ron)。例如，MOS(“金屬氧化物半導體”)功率晶體管應該能夠取決于應用要求而將數十伏至數百或者數千伏的漏極至源極電壓Vds阻斷。MOS功率晶體管在大約2V至20V的典型柵極-源極電壓下通常傳導非常大的電流，該電流可以高達數百安培。其中電流流動主要發生為與半導體襯底的第一主表面平行的橫向功率器件，對于其中集成有另一些部件諸如開關、橋和控制電路的集成電路有用。根據現有技術，存在一種集成方案，該集成方案將包括溝槽的豎直功率器件與另一些部件諸如邏輯電路結合起來制造工藝。通常，場極板設置在溝槽的下部分中，并且柵極電極設置在溝槽的上部分中。在這種豎直功率器件中，電流流動主要發生為與半導體襯底的第一主表面垂直。需要發展可以利用已知的集成方案進行制造的另一些橫向晶體管構思。
技術實現思路
根據一個實施例，半導體器件包括在具有第一主表面的半導體襯底中的晶體管。該晶體管包括源極區域、漏極區域、溝道區域、漂移區和柵極電極，該柵極電極與該溝道區域的至少兩側相鄰。柵極電極
設置于在與第一主表面平行的第一方向上延伸的柵極溝槽中。柵極電極電耦合至柵極端子，溝道區域和漂移區沿著第一方向設置在源極區域與漏極區域之間。該半導體器件進一步包括導電層，該導電層位于柵極電極下方并且與該柵極電極絕緣，該導電層電連接至柵極端子。根據一個實施例，半導體器件包括在具有第一主表面的半導體襯底中的晶體管。該晶體管包括源極區域、漏極區域、溝道區域、漂移區、和柵極電極，該柵極電極與該溝道區域的至少兩側相鄰。該晶體管進一步包括場極板，該場極板與漂移區的至少兩側相鄰，該柵極電極設置在與第一主表面平行的第一方向上延伸的溝槽中。溝道區域和漂移區沿著第一方向設置在源極區域與漏極區域之間。該半導體器件進一步包括導電層，該導電層位于柵極電極下方并且與該柵極電極絕緣，該導電層電連接至場極板。根據一個實施例，半導體器件包括在具有第一主表面的半導體襯底中的晶體管。該晶體管包括源極區域、漏極區域、溝道區域、漂移區、和柵極電極，該柵極電極與該溝道區域的至少兩側相鄰。柵極電極電耦合至柵極端子，溝道區域和漂移區沿著與第一主表面平行的第一方向設置在源極區域與漏極區域之間。該半導體器件進一步包括導電層，該導電層位于柵極電極下方并且與該柵極電極絕緣，該柵極電極和導電層設置于在第一方向上延伸的柵極溝槽中。導電層與柵極端子并且與源極端子斷開。根據閱讀以下詳細說明并且根據觀測所附附圖，本領域技術人員將認識到附加的特征和優點。附圖說明所附附圖被包含進來以提供對本專利技術的各個實施例的進一步理解，并且包含在本說明書中并且構成本說明書的一部分。附圖圖示了本專利技術的各個實施例，并同說明書一起用于說明原理。本專利技術的其它實施例和許多預期優點將由于通過參照以下詳細說明而變得更充分理解而容易被理解。附圖的元件不一定相對于彼此成比例。相同的附
圖標記表示對應的相似部分。圖1示出了根據一個實施例的半導體器件的水平截面圖；圖2示出了在圖1中圖示的半導體器件的截面圖；圖3A和圖3B圖示了在圖1中示出的半導體器件的另一些截面圖；圖4A示出了根據一個實施例的集成電路的水平截面圖；圖4B示出了在圖4A中示出的集成電路的部分的截面圖；圖5A至圖5H圖示了用于圖示用于制造半導體器件的方法的截面圖和對應掩膜；圖6概述了用于制造半導體器件的方法；圖7示出了用于制造根據一個實施例的集成電路的方法的流程圖；圖8A示出了根據另一實施例的半導體器件的截面圖；圖8B示出了實施例的水平截面圖；圖8C示出了實施例的另一截面圖；圖9示出了根據一個實施例的集成電路的水平截面圖；圖10A示出了根據一個實施例的半導體器件的截面圖；圖10B示出了半導體器件的水平截面圖；圖10C示出了半導體器件的另一截面圖；圖11示出了根據一個實施例的集成電路的水平截面圖；以及圖12示出了根據一個實施例的集成電路的實施方式。具體實施方式在以下詳細說明中，參照了對應的附圖，這些對應附圖構成本詳細說明的一部分，并且以圖示的方式在其中圖示了可以實踐本專利技術的具體實施例。就這點而言，方向性術語諸如“頂部”、“底部”、“正”、“背”、“首”、“尾”等，參照所描述的附圖的定向來使用。由于本專利技術的各個實施例的部件可以定位在多個不同定向上，所以方向性術語是為了說明而使用的而不是限制性的。要理解，在不背離由權利要求書限定的范圍的情況下，可以利用其它實施例，并且可以做出結構上或者邏輯上的改變。各個實施例的說明不是限制性的。具體而言，在下文中描述的各個實施例的元件可以與不同實施例的元件組合。在以下說明中使用的術語“晶片”、“襯底”或者“半導體襯底”可以包括具有半導體表面的任何基于半導體的結構。晶片和結構將被理解為包括硅、絕緣體上硅(SOI)、藍寶石上硅(SOS)、摻雜和非摻雜半導體、由基礎半導體基底支撐的硅的外延層、以及其它半導體結構。半導體不需要是基于硅的。半導體也可以是鍺化硅、鍺、或者砷化鎵。根據其它實施例，碳化硅(SiC)或者氮化鎵(GaN)可以形成半導體襯底材料。如在本說明書中使用的術語“橫向的”和“水平的”旨在描述與半導體襯底或者半導體本體的第一表面平行的定向。該第一表面可以是，例如，晶片或者裸片的表面。如在本說明書中使用的術語“豎直的”旨在描述布置為與半導體襯底或者半導體本體的第一表面垂直的定向。如此處所使用的，術語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是開放性術語，這些術語表示存在規定的元件或者特征，但是不排除附加的元件或者特征。“一”、“一個”和“該”旨在包括復數形式以及單數形式，除非上下文另有明確指示。附圖和說明書通過在摻雜類型“n”或者“p”旁標注“-”或者“+”來圖示相對摻雜濃度。例如，“n-”指低于“n”摻雜區域的摻雜濃度的摻雜濃度，而“n+”摻雜區域具有比“n”摻雜區域的摻雜濃度更高的摻雜濃度。具有相同的相對摻雜濃度摻雜區域并不一定具有相同的絕對摻雜濃度。例如，兩個不同的“n”摻雜區域可以具有相同或者不同的絕對摻雜濃度。在附圖和說明書中，為了更好理解，常常將摻雜部分指定為“p”或者“n”摻雜的。如要清楚理解的，該指定不旨在是限制性的。摻雜類型可以是任意的，只要實現了所描述的功能。進一步地，在所有實施例中，摻雜類型可以被反轉。如在本說明書中所采用的，術語“耦合”和/或“電耦合”不旨在表示元件必須直接地耦合在一起，可以在“耦合”或者“電耦合”的元件之間
設置中間元件。術語“電連接”旨在描述在電連接在一起的各個元件之間的低歐姆電連接。圖1示出了根據一個實施例的半導體器件1的水平截面圖。圖1的截面圖是沿著與半導體襯底的第一主表面平行的平面所截取的。在圖1中示出的半導體器件1包括源極區域201、漏極區域205、溝道區域220和漂移區260。源極區域201、漏極區域205和漂移區260可以摻雜有第一導電類型的摻雜劑，例如，n型摻雜劑。源極區域和漏極區域201、205的摻雜濃度可以高于漂移區260的摻雜濃度。溝道區域220布置在源極區域201與漂移區260本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種包括晶體管的半導體器件，所述晶體管位于具有第一主表面的半導體襯底中，所述晶體管包括：源極區域；漏極區域；溝道區域；漂移區；以及柵極電極，所述柵極電極與所述溝道區域的至少兩側相鄰，所述柵極電極設置于在第一方向上延伸的柵極溝槽中，所述第一方向與所述第一主表面平行，所述柵極電極電耦合至柵極端子，所述溝道區域和所述漂移區沿著所述第一方向設置在所述源極區域與所述漏極區域之間，所述半導體器件進一步包括導電層，所述導電層位于所述柵極電極下方、并且與所述柵極電極絕緣，所述導電層電連接至所述柵極端子。

【技術特征摘要】
2015.03.12 US 14/656,0411.一種包括晶體管的半導體器件，所述晶體管位于具有第一主表面的半導體襯底中，所述晶體管包括：源極區域；漏極區域；溝道區域；漂移區；以及柵極電極，所述柵極電極與所述溝道區域的至少兩側相鄰，所述柵極電極設置于在第一方向上延伸的柵極溝槽中，所述第一方向與所述第一主表面平行，所述柵極電極電耦合至柵極端子，所述溝道區域和所述漂移區沿著所述第一方向設置在所述源極區域與所述漏極區域之間，所述半導體器件進一步包括導電層，所述導電層位于所述柵極電極下方、并且與所述柵極電極絕緣，所述導電層電連接至所述柵極端子。2.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述導電層的部分設置為與所述第一主表面相鄰。3.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述導電層設置在所述柵極溝槽中。4.根據權利要求1所述的半導體器件，進一步包括場極板，所述場極板與所述漂移區相鄰布置，所述場極板設置在所述第一主表面處。5.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述溝道區域具有在所述第一方向上延伸的第一脊件的形狀。6.根據權利要求5所述的半導體器件，其中所述漂移區的部分具有沿著所述第一方向延伸的第二脊件的形狀。7.根據權利要求6所述的半導體器件，其中所述第二脊件具有與所述第一脊件的寬度不同的寬度。8.根據權利要求5所述的半導體器件，其中s/d>2.0，其中s表示所述第一脊件的沿著第一方向測得的長度，并且其中d表示所述第一脊件的寬度。9.一種集成電路，包括根據權利要求1所述的半導體器件、以及第二晶體管，所述第二晶體管包括：第二源極區域；第二漏極區域；第二溝道區域；第二漂移區；第二柵極電極；以及第二場極板，所述第二場極板與所述第二漂移區相鄰，所述第二溝道區域和所述第二漂移區沿著第二方向設置在所述第二源極區域與所述第二漏極區域之間，所述第二方向相對于所述第一主表面垂直地延伸。10.根據權利要求9所述的集成電路，其中所述集成電路實現半橋。11.一種包括晶體管的半導體器件，所述晶體管位于具有第一主表面的半導體襯底中，所述晶體管包括：源極區域；漏極區域；溝道區域；漂移區；柵極電極，所述柵極電極與所述溝道區域的至少兩側相鄰；以及場極板，所述場極板與所述漂移區的至少兩側相鄰，所述柵極電極設置于在第一方向上延伸的溝槽中，所述第一方向與所述第一主表面平行，所述溝道區域和所述漂移區沿著所述第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：K·科伊普，A·梅瑟，T·施勒塞爾，
申請(專利權)人：英飛凌科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE