溝槽晶體管器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開大體上涉及一種晶體管器件，并且更加具體地涉及一種包括半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域的晶體管器件，該半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域包括源極區(qū)域和本體區(qū)域。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如IGBT (絕緣柵極雙極晶體管)或者M(jìn)OSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)等晶體管器件廣泛地用于切換不同類型的電負(fù)載。例如，晶體管器件可以用于功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用、電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用、或者照明應(yīng)用，僅舉幾例。
[0003]IGBT是包括具有互補(bǔ)摻雜類型(導(dǎo)電類型)的集電極區(qū)域(通常稱為漏極區(qū)域)和發(fā)射極區(qū)域(通常稱為源極區(qū)域)的電壓控制型MOS晶體管器件。IGBT進(jìn)一步包括:柵極電極，其通過柵極電介質(zhì)與本體區(qū)域介電絕緣，與本體區(qū)域相鄰，并且與本體區(qū)域相鄰地從發(fā)射極區(qū)域延伸至基極區(qū)域(漂移區(qū)域)?；鶚O區(qū)域布置在本體區(qū)域與集電極區(qū)域之間。在IGBT的導(dǎo)通狀態(tài)下，柵極電極在發(fā)射極區(qū)域與漂移區(qū)域之間的本體區(qū)域中生成導(dǎo)電溝道，從而使得發(fā)射極區(qū)域可以將第一導(dǎo)電類型的電荷載流子注入到漂移區(qū)域中。同時(shí)，集電極區(qū)域?qū)⒌诙?dǎo)電類型的電荷載流子注入到漂移區(qū)域中，其中第一和第二導(dǎo)電類型的電荷載流子在漂移區(qū)域中形成電荷載流子等離子體。該電荷載流子等離子體引起IGBT的較低導(dǎo)電損耗。
[0004]IGBT的相關(guān)操作參數(shù)是飽和電壓(通常稱為VCEsat)和飽和電流(通常稱為ICEsat)。飽和電壓是在IGBT的正常操作模式下在典型電流(額定電流)下在IGBT的發(fā)射極與集電極區(qū)域之間的電壓。飽和電壓表征了在IGBT的正常操作模式下發(fā)生的功率損耗。飽和電流是在比飽和電壓高得多的電壓下發(fā)生的電流。飽和電流表征了在超載情形下的IGBT的行為，諸如，例如在負(fù)載中的短路。在超載情形下的高電流可能損壞相關(guān)的電路系統(tǒng)。
[0005]需要設(shè)計(jì)一種具有低飽和電壓和低飽和電流的IGBT，從而在正常操作模式下具有低的損耗并且在相關(guān)的電路系統(tǒng)中具有低的損壞風(fēng)險(xiǎn)。然而，減小飽和電壓的常規(guī)設(shè)計(jì)措施增加了飽和電流。因此，需要在很大程度上獨(dú)立于飽和電流的情況下調(diào)節(jié)IGBT的飽和電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一個(gè)實(shí)施例涉及一種晶體管器件。該晶體管器件包括:在半導(dǎo)體本體中在第一溝槽與第二溝槽之間的半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域；在半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域中的第一導(dǎo)電類型的本體區(qū)域和第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)域；在半導(dǎo)體本體中的第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)域；以及柵極電極，其在第一溝槽中、與本體區(qū)域相鄰，并且通過柵極電介質(zhì)與本體區(qū)域介電絕緣。本體區(qū)域?qū)⒃礃O區(qū)域與漂移區(qū)域分開，并且延伸至半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域的與源極區(qū)域相鄰的表面。本體區(qū)域包括鄰接半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域的表面和第一溝槽的表面區(qū)域。表面區(qū)域具有比本體區(qū)域的將源極區(qū)域與漂移區(qū)域分開的部分更高的摻雜濃度。
[0007]本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀以下詳細(xì)說明和對(duì)應(yīng)附圖，會(huì)認(rèn)識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0008]下面參考附圖對(duì)示例進(jìn)行闡釋。附圖用于圖示特定原理，從而使得僅僅對(duì)理解這些原理所需的各個(gè)方面進(jìn)行了圖示。附圖未按比例繪制。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示類似的特征。
[0009]圖1A至圖1C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的部分的垂直截面圖(圖1A和圖1B)和俯視圖(圖1C);
[0010]圖2示出了在圖1A至圖1C和圖2中示出的晶體管器件的垂直截面圖以便圖示晶體管器件的一種操作方式；
[0011]圖3示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件對(duì)于常規(guī)晶體管器件的特性曲線；
[0012]圖4圖示了包括布置在溝槽中的接觸電極的IGBT的垂直截面圖；
[0013]圖5示出了在圖4中示出的晶體管器件的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；
[0014]圖6示出了在圖4中示出的晶體管器件的另一實(shí)施例的俯視圖；
[0015]圖7圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的透視截面圖；
[0016]圖8圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的透視截面圖；
[0017]圖9示出了根據(jù)另一實(shí)施例的晶體管器件的垂直截面圖；以及
[0018]圖10示出了根據(jù)又一實(shí)施例的晶體管器件的垂直截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在以下詳細(xì)說明中，對(duì)對(duì)應(yīng)附圖進(jìn)行參考。附圖構(gòu)成本說明書的一部分，并且以圖示的方式示出了可以實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施例。要理解，在本文中描述的各種實(shí)施例的特征可以彼此組合，除非特別注明不可以組合。
[0020]圖1A至圖1C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶體管器件的一個(gè)部分的不同視圖。圖1A示出了晶體管器件的該部分在剖面A-A中的垂直截面圖，圖1B示出了在與剖面A-A不同的剖面B-B中的垂直截面圖，以及圖1C示出了俯視圖。參考圖1A至圖1C，晶體管器件包括半導(dǎo)體本體100。半導(dǎo)體本體100可以包括常規(guī)半導(dǎo)體材料，諸如，例如硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)等。
[0021]半導(dǎo)體本體100包括在第一溝槽3與第二溝槽4之間的半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域。第一溝槽3和第二溝槽4中的每一個(gè)從表面延伸到半導(dǎo)體本體100中。半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域包括第一導(dǎo)電類型(摻雜類型)的本體區(qū)域20以及與第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型(摻雜類型)的源極區(qū)域12。具有柵極電極31和柵極電介質(zhì)32的柵極結(jié)構(gòu)30布置在第一溝槽3中。柵極電極31與本體區(qū)域20相鄰，并且通過柵極電介質(zhì)32與本體區(qū)域20介電絕緣。柵極電極31可以包括常規(guī)柵極電極材料，諸如，例如金屬或者高摻雜多晶硅半導(dǎo)體材料。柵極電介質(zhì)可以包括常規(guī)柵極電介質(zhì)材料，諸如，例如氧化物。柵極電極31用于控制在源極區(qū)域12與漂移區(qū)域11之間的本體區(qū)域20中的導(dǎo)電溝道。在本文中將在下文中對(duì)這點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)的闡釋。漂移區(qū)域11與本體區(qū)域20鄰接并且具有第二導(dǎo)電類型，該第二導(dǎo)電類型是源極區(qū)域12的導(dǎo)電類型。
[0022]參考圖1A，本體區(qū)域20將源極區(qū)域12與漂移區(qū)域11分開。gp，在半導(dǎo)體本體100的垂直方向上，本體區(qū)域部分21定位在源極區(qū)域12與漂移區(qū)域11之間。半導(dǎo)體本體100的“垂直方向”是垂直于半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域的表面101的方向。在圖1A中，附圖標(biāo)記21表示本體區(qū)域20的將源極區(qū)域12與漂移區(qū)域11分開的部分。該部分21在下文中將稱為第一部分21。
[0023]與源極區(qū)域12相鄰地，本體區(qū)域20延伸至半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域的表面101。在本體區(qū)域20與表面101鄰接的那些區(qū)域中，本體區(qū)域20包括表面區(qū)域23，該表面區(qū)域23具有比將源極區(qū)域12與本體區(qū)域11分開的第一本體區(qū)域部分21更高的摻雜濃度。從第一溝槽3和第二溝槽4，表面區(qū)域23至少鄰接具有柵極電極31和柵極電介質(zhì)32的第一溝槽3。即，表面區(qū)域23至少與在第一溝槽3中的柵極電介質(zhì)32鄰接。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，表面區(qū)域23，在半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域的橫向方向上，從第一溝槽3延伸至第二溝槽4。這在圖1B和圖1C中進(jìn)行了圖示。
[0024]作為半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域在橫向方向(垂直于縱向方向)上的尺寸的、半導(dǎo)體臺(tái)式區(qū)域的寬度，例如在100納米與2000納米(2微米)之間。
[0025]參考圖1A，源極區(qū)域12和本體區(qū)域20電連接至發(fā)射極節(jié)點(diǎn)(發(fā)射極端子)E，并且柵極電極31電連接至柵極節(jié)點(diǎn)(柵極端子)G。在圖1A中僅僅示意性地示出了本體區(qū)域20和源極區(qū)域12至發(fā)射極節(jié)點(diǎn)E的電連接。下面參考圖3至圖5對(duì)用于將本體區(qū)域20和源極