【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件，尤其涉及溝槽mosfet器件，例如用作負載開關的mosfet器件。
技術介紹
1、便攜式電子設備結合了負載開關以實現電源管理功能。在一個應用中，負載開關應用于保護電路模塊中，例如用于便攜式電子設備中的電池組。在該應用中，保護電路模塊或pcm包括一個或多個負載開關和保護控制電路，該保護控制電路可操作以保護電池不被過充電或過放電，這可導致電池壽命的惡化或對電池的災難性損壞。負載開關與電池端子和負載的端子串聯，負載的端子可以是另一個充電器或電子設備。負載開關由保護控制電路控制以接通，從而允許電流在電池和負載之間流動。或者，關閉負載開關以中斷電池的充電或放電。
2、負載開關通常使用由開關控制信號控制的開關器件來實現。開關器件通常是mosfet(金屬氧化物半導體場效應晶體管)器件，其響應于施加到柵極端子的控制信號在被稱為漏極和源極的兩個電流端子之間傳遞電流。負載開關可以被配置用于高側切換或低側切換。通常，負載開關被實現為用于高側開關的pmos晶體管和用于低側開關的nmos晶體管。
3、圖1舉例說明了包含負載開關的保護控制模塊。參見圖1，保護控制模塊(pcm)1安裝在蓄電池組中，以保護蓄電池bt。因此，pcm?1并聯連接在蓄電池端子p+和p-之間。電池端子要連接到負載，負載可以是充電器或電子設備。pcm?1包括由電池電壓提供并且還監測電池電壓的保護控制電路2。保護控制電路2產生控制信號以將電池與負載斷開以防止電池bt被過充電或過放電。在本示例中，pcm?1包括串聯連接在電池的負極端子和電池端
4、在一些示例中，負載開關sw-d和sw-c被實施為溝槽mosfet器件。圖2(a)和圖2(b)表示出了溝槽mosfet器件的兩個示例性實施例。首先參考圖2(a)，溝槽mosfet器件3形成在半導體層4中。在本示例中，溝槽mosfet器件3是nmos?mosfet器件，半導體層4是n型半導體層，并且用作mosfet器件的漏極。mosfet器件3包括形成在半導體層4中形成的溝槽中的溝槽柵極6。每個溝槽柵極6通過柵極氧化物層5與半導體層4隔離。在與溝槽柵極結構相鄰的臺面中，在半導體層4中形成p型導電性的主體區域7，并且在半導體層的頂表面處的主體區域中并且與溝槽相鄰地形成源極區8。源極區8是重摻雜的n+區，并且通常比半導體層4重摻雜。
5、可以在半導體層4的背面上提供到mosfet器件3的漏極的電連接。可以在選擇的位置提供到形成在溝槽中的柵極的電連接，以電連接所有溝槽柵極。與mosfet器件3的源極和本體的電連接在半導體層4的頂側上進行，通常使用電連接源極區和本體區的源極/本體接觸。在圖2(a)所示的例子中，本體接觸摻雜區9形成在本體區的頂表面處，并且在鄰近溝槽形成的源極區8之間。本體接觸摻雜區9是比本體區更重摻雜的p型摻雜區域。在覆蓋的隔離層11中形成接觸開口以暴露源極區8和本體接觸摻雜區9，并且在接觸開口中沉積導電層10以連接到源極區和本體區兩者。進一步圖案化導電層10以形成導電線，從而將源極/本體區連接到源極電極或源極焊盤。
6、圖2(a)所示的溝槽mosfet器件3使用表面或橫向源極/本體接觸結構，這需要大的橫向硅片空間來實現。為了縮小器件尺寸，已經開發了實現溝槽或垂直源極/本體接觸結構的溝槽mosfet器件，如圖2(b)所示。參考圖2(b)，在溝槽mosfet器件12中，本體接觸摻雜區9形成在n+源極區8下方的本體區7中。在覆蓋的隔離層11中形成溝槽接觸開口并穿過n+源極區8以到達本體接觸摻雜區9。導電層15，例如鎢塞，沉積到溝槽接觸開口中，以與側壁上的源極區8和接觸底部的本體接觸摻雜區9接觸。在隔離層11上形成導電層16，例如金屬層，以形成將源極/本體區連接到源極電極或源極焊盤的導線。
7、通過使用溝槽源極/本體接觸結構，可以縮小mosfet器件的橫向尺寸，從而能夠按比例縮小mosfet設備的尺寸。然而，使用溝槽源極/本體接觸結構的mosfet器件的縮放或收縮可能在晶體管特性中引起不期望的二次效應。例如，相鄰溝槽柵極結構之間的臺面的橫向尺寸的收縮導致本體接觸摻雜區9越來越靠近在溝槽的側壁上的本體區中形成的溝槽區，這可能對器件性能產生負面影響，例如通過增加mosfet器件的閾值電壓。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是解決目前使用溝槽源極/本體接觸結構的mosfet器件的縮放或收縮可能在晶體管特性中引起不期望的二次效應的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提出了一種具有第一電流端子、第二電流端子和柵極端子的溝槽mosfet器件，包括形成在第一導電類型的半導體層中的溝槽中的溝槽柵極結構，所述溝槽柵極結構包括形成在所述溝槽中并通過柵極介電層與所述半導體層隔離的導電柵極層，所述導電柵極層形成所述柵極端子；在與所述溝槽相鄰的所述半導體層的第一表面中并在所述第一表面處的第二導電類型的本體區；第一導電類型的第一摻雜區，形成在所述本體區中并且在與所述溝槽相鄰的所述半導體層的第一表面處，所述第一摻雜區形成所述第一電流端子，其中所述半導體形成所述第二電流端子；以及第二導電類型的第一本體接觸摻雜區，其形成在所述本體區的第一部分中并與所述第一摻雜區間隔開且與所述溝槽間隔開，所述第一本體接觸摻雜區比所述本體區重摻雜。溝槽mosfet器件包括形成在本體區的第一部分中的第一mosfet部分和形成在主體區的第一部分外部的第二mosfet部分。第一mosfet部分具有比第二mosfet部分的體接觸電阻低的本體接觸阻抗。
3、本專利技術另一方面還提供了一種用于形成溝槽mosfet器件的方法，包括：提供第一導電類型的半導體層；在半導體層中形成溝槽晶體管單元的陣列，包括形成由溝槽柵極結構限定的溝槽晶體管單元；在溝槽晶體管單元的陣列中形成第二導電類型的本體區；在溝槽晶體管單元陣列的本體區中形成第一導電類型的源極區；在所述溝槽晶體管單元陣列的第一部分中的每個本體區中形成第二導電類型的第一本體接觸摻雜區，所述第一本體接觸摻雜區與形成在相應體區中的源極區間隔開并且與所述溝槽柵極結構間隔開，所述第一本體接觸摻雜區比所述本體區重摻雜；在本體區的第一部分中形成與第一本體接觸摻雜區的本體接觸，并且僅在本體區第一部分的外側形成與源極區的本體連接；以及形成與所述本體接觸的第一導電層。
4、與現有技術相比，本專利技術解決了使用溝槽源極/本體接觸結構的mosfet器件的縮放或收縮可能在晶體管特性中引起不期望的二次效應的問題。
5、本專利技術的這些和其他優點、方面和新穎特征，以及其所示實施例的細節，將從以下描述和附圖中得到更充分的理解。
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1.一種具有第一電流端子、第二電流端子和柵極端子的溝槽MOSFET器件，其特征在于，所述溝槽MOSFET器件包括：
2.如權利要求1所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，還包括：
3.如權利要求1所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，所述溝槽的長度在所述半導體層中沿第一方向延伸，所述溝槽的寬度在第二方向延伸，第二方向與所述第一方向正交，并且與半導體層的第一表面在同一平面內，溝槽的長度大于所述寬度，并且其中，在與所述溝槽相鄰的半導體層中形成的本體區沿第一方向擴展，并且本體區的第一部分包括位于第一方向上的本體區的一部分。
4.如權利要求1所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，所述第一MOSFET部分和所述第二MOSFET部分形成并聯連接的MOS晶體管，其中，所述第一摻雜區形成所述第一和第二MOSFET部分的第一電流端子，所述半導體層形成所述第一和第二MOSFET部分的第二電流端子，并且所述導電柵極層形成所述第一和第二MOSFET部分的柵極端子。
5.如權利要求1所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，第一MOSFET部分具有第一晶
6.如權利要求5所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，第一晶體管面積在第二晶體管面積的5％到25％之間。
7.如權利要求1所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，第一MOSFET部分具有第一閾值電壓，第二MOSFET部分有第二閾值電壓，第一閾值電壓大于第二閾值電壓。
8.如權利要求1所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，所述溝槽MOSFET器件包括溝槽晶體管單元的陣列，所述溝槽晶體管單元由溝槽柵極結構和相關本體區以及形成在相鄰一對溝槽柵極結構之間的半導體層中的第一摻雜區限定，所述第一MOSFET部分包括形成在包括所述第一本體接觸摻雜區的本體區的第一部分中的溝槽晶體管單元，并且所述第二MOSFET部分包括形成在所述本體區的所述第一部分外部的溝槽晶體管單元。
9.如權利要求1所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，還包括：
10.如權利要求9所述的溝槽MOSFET器件，其特征在于，還包括：
11.一種用于制備溝槽MOSFET器件的方法，其特征在于，包括：
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，第一MOSFET部分形成在溝槽晶體管單元陣列的第一部分中，而第二MOSFET部分則形成在第一部分的外部，第一MOSFET部分的本體接觸電阻低于第二MOSFET部分的本體接觸電阻。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種具有第一電流端子、第二電流端子和柵極端子的溝槽mosfet器件，其特征在于，所述溝槽mosfet器件包括：
2.如權利要求1所述的溝槽mosfet器件，其特征在于，還包括：
3.如權利要求1所述的溝槽mosfet器件，其特征在于，所述溝槽的長度在所述半導體層中沿第一方向延伸，所述溝槽的寬度在第二方向延伸，第二方向與所述第一方向正交，并且與半導體層的第一表面在同一平面內，溝槽的長度大于所述寬度，并且其中，在與所述溝槽相鄰的半導體層中形成的本體區沿第一方向擴展，并且本體區的第一部分包括位于第一方向上的本體區的一部分。
4.如權利要求1所述的溝槽mosfet器件，其特征在于，所述第一mosfet部分和所述第二mosfet部分形成并聯連接的mos晶體管，其中，所述第一摻雜區形成所述第一和第二mosfet部分的第一電流端子，所述半導體層形成所述第一和第二mosfet部分的第二電流端子，并且所述導電柵極層形成所述第一和第二mosfet部分的柵極端子。
5.如權利要求1所述的溝槽mosfet器件，其特征在于，第一mosfet部分具有第一晶體管面積，第二mosfet部分具有第二晶體管面積，第一晶體管面積小于第二晶體管面積。
6.如權利要求5所述的溝槽mosfet器件，其特征在于，第一晶體管面...
【專利技術屬性】
技術研發人員：雷燮光，馬督兒·博德，李文雯，王曉彬，管靈鵬，
申請(專利權)人：萬國半導體國際有限合伙公司，
類型：發明
國別省市：
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