本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體裝置。特別地，本公開(kāi)涉及結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(jfet)功率半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)n溝道垂直jfet結(jié)構(gòu)10被示出在圖1a中。垂直jfet結(jié)構(gòu)10包括n+漏極層26，n-漂移層15被形成在n+漏極層26上。n型溝道區(qū)24位于漂移層15上，并且n+源極層16位于溝道區(qū)14上。n++源極接觸層38位于n+源極層上。漏極歐姆接觸器28位于漏極層26上，并且源極歐姆接觸器40位于源極接觸層38上。溝道區(qū)24、源極層16和源極接觸層38在漂移層15上方被提供作為臺(tái)面12的一部分。p+柵極區(qū)18與溝道區(qū)24相鄰地被提供作為臺(tái)面12的一部分。p++屏蔽區(qū)32被提供為與柵極區(qū)18相鄰，并且柵極歐姆接觸器36被形成在屏蔽區(qū)32上。鈍化層42位于柵極歐姆接觸器36和屏蔽區(qū)32上。

2、圖1a圖示垂直jfet單位基元結(jié)構(gòu)10的一半。整個(gè)結(jié)構(gòu)關(guān)于軸30對(duì)稱(chēng)，并且在溝道區(qū)24的相對(duì)側(cè)包括兩個(gè)柵極區(qū)18作為臺(tái)面12的一部分。也就是說(shuō)，僅jfet裝置的半剖面被示出在圖1a中。描繪的部分能夠圍繞垂直軸30進(jìn)行鏡像以獲得該裝置的單位基元的完全間距。完全jfet裝置包括許多這種單位基元。為了清楚，圖1c圖示整個(gè)jfet單位基元10，整個(gè)jfet單位基元10包括共享相同臺(tái)面12的半基元10a、10b。

3、再次參照?qǐng)D1a，垂直jfet結(jié)構(gòu)10的溝道被形成在臺(tái)面12內(nèi)。n型區(qū)中的溝道橫寬(breadth)處于遠(yuǎn)離柵極區(qū)18和溝道區(qū)24之間的pn結(jié)的水平方向上。溝道寬度(width)進(jìn)入圖1a的平面，并且溝道長(zhǎng)度處于垂直方向上。具有短溝道長(zhǎng)度的這種垂直jfet結(jié)構(gòu)也可被稱(chēng)為靜態(tài)感應(yīng)晶體管(sit)。在sit中，基于在接通狀態(tài)下的低接通電阻(短溝道)和在斷開(kāi)狀態(tài)下對(duì)漏極誘發(fā)勢(shì)壘降低(dibl)的抵抗力之間的折衷，溝道長(zhǎng)度被選擇。傳統(tǒng)p溝道jfet可具有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，但導(dǎo)電型相對(duì)于圖1a中示出的導(dǎo)電型而言被反轉(zhuǎn)。

4、在操作中，通過(guò)相對(duì)于源極層16將反向偏置應(yīng)用于柵極區(qū)18，源極層16和漏極層26之間的電導(dǎo)率被調(diào)制。為了斷開(kāi)n溝道裝置(諸如，jfet結(jié)構(gòu)10)，負(fù)柵極到源極電壓(或者簡(jiǎn)單地講，柵極電壓(vgs))被應(yīng)用于柵極區(qū)18。當(dāng)沒(méi)有電壓被應(yīng)用于柵極區(qū)18時(shí)，電荷載流子能夠自由地從源極層16通過(guò)溝道區(qū)24和漂移層15流到漏極層26。相反地，參照?qǐng)D1b，當(dāng)反向偏置被應(yīng)用于柵極區(qū)18時(shí)，耗盡區(qū)33被形成在柵極區(qū)18和周?chē)膎型區(qū)(也就是說(shuō)，溝道區(qū)24和源極層16)之間的界面。耗盡區(qū)33可延伸到漂移層15中。顧名思義，耗盡區(qū)33耗盡電荷載流子。當(dāng)應(yīng)用于柵極區(qū)18的反向偏置的大小足夠大時(shí)，耗盡區(qū)延伸以覆蓋溝道區(qū)24的整個(gè)橫寬，從而夾斷溝道區(qū)24并且阻礙或阻斷源極層16和漂移層15之間的電荷載流子的流動(dòng)。如圖1a中所指示，在臺(tái)面jfet結(jié)構(gòu)10中，溝道區(qū)24的“橫寬”處于與臺(tái)面12的寬度相同的方向上。因此，臺(tái)面12的側(cè)向?qū)挾榷x溝道區(qū)24的橫寬。

5、jfet裝置的閾值電壓指代裝置開(kāi)始導(dǎo)電的柵極電壓。因?yàn)楫?dāng)柵極電壓足夠大以使耗盡區(qū)的33跨越整個(gè)溝道層24時(shí)發(fā)生溝道區(qū)24的夾斷，所以裝置的閾值電壓對(duì)溝道區(qū)24的橫寬非常敏感。如圖中所示，在圖1a和1b中示出的傳統(tǒng)垂直jfet結(jié)構(gòu)10中，溝道區(qū)24的橫寬由臺(tái)面12的寬度確定。臺(tái)面12的寬度由用于形成臺(tái)面12的制造過(guò)程(也就是說(shuō)，掩蔽和蝕刻過(guò)程)確定。這種制造過(guò)程經(jīng)受各種公差。這些公差內(nèi)的制造變動(dòng)能夠?qū)е乱蜓b置而異的閾值電壓的顯著變動(dòng)，即使在同一制造批次內(nèi)也是如此。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)一些實(shí)施例的功率晶體管裝置包括具有第一導(dǎo)電型的漂移層和漂移層上的臺(tái)面。臺(tái)面包括漂移層上的溝道區(qū)、溝道區(qū)上的源極層和與溝道區(qū)相鄰的臺(tái)面中的柵極區(qū)。溝道區(qū)和源極層具有第一導(dǎo)電型，并且柵極區(qū)具有與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型。溝道區(qū)包括深導(dǎo)電區(qū)以及深導(dǎo)電區(qū)和柵極區(qū)之間的淺導(dǎo)電區(qū)。深導(dǎo)電區(qū)具有第一摻雜濃度，并且淺導(dǎo)電區(qū)具有大于第一摻雜濃度的第二摻雜濃度。

2、在一些實(shí)施例中，淺導(dǎo)電區(qū)沿垂直方向在漂移層和源極層之間延伸，并且其中深導(dǎo)電區(qū)沿垂直方向在漂移層和源極層之間延伸。

3、溝道區(qū)可包括碳化硅，并且淺導(dǎo)電區(qū)可具有大于大約1e17?cm-3的摻雜濃度，并且深導(dǎo)電區(qū)可具有小于大約1e17?cm-3的摻雜濃度。

4、溝道區(qū)可包括碳化硅，并且淺導(dǎo)電區(qū)可具有大約3e17?cm-3到大約5e18?cm-3的摻雜濃度。深導(dǎo)電區(qū)可具有大約1e16?cm-3到大約5e16?cm-3的摻雜濃度。在一些實(shí)施例中，淺導(dǎo)電區(qū)可具有大約1e18?cm-3的摻雜濃度，并且深導(dǎo)電區(qū)可具有大約1.5e16?cm-3的摻雜濃度。淺導(dǎo)電區(qū)可具有深導(dǎo)電區(qū)的摻雜濃度至少大約10倍的摻雜濃度。

5、淺導(dǎo)電區(qū)可具有在側(cè)向方向上分級(jí)(grade)的分級(jí)摻雜輪廓，側(cè)向方向垂直于當(dāng)垂直結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)裝置處于接通狀態(tài)時(shí)通過(guò)溝道區(qū)的載流子流動(dòng)的方向。

6、淺導(dǎo)電區(qū)可在側(cè)向方向上具有大約0.1至0.3微米的橫寬，側(cè)向方向垂直于當(dāng)垂直結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)裝置處于接通狀態(tài)時(shí)通過(guò)溝道區(qū)的載流子流動(dòng)的方向。

7、淺導(dǎo)電區(qū)可在側(cè)向方向上具有橫寬，側(cè)向方向垂直于當(dāng)垂直結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)裝置處于接通狀態(tài)時(shí)通過(guò)溝道區(qū)的載流子流動(dòng)的方向，所述橫寬可以是臺(tái)面的半寬度的大約三分之一。淺導(dǎo)電區(qū)可包括臺(tái)面內(nèi)的注入?yún)^(qū)。

8、功率晶體管裝置還可包括淺導(dǎo)電區(qū)和柵極區(qū)之間的擊穿調(diào)整區(qū)。擊穿調(diào)整區(qū)可具有第一導(dǎo)電型，并且可具有小于淺導(dǎo)電區(qū)的第二摻雜濃度的第三摻雜濃度。

9、垂直結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)裝置表現(xiàn)出小于20v/微米(在一些實(shí)施例中小于10v/微米，并且在一些實(shí)施例中小于5v/微米)的作為臺(tái)面寬度的函數(shù)的閾值電壓的變化。

10、功率晶體管裝置可以是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(jfet)。漂移層、溝道區(qū)和柵極區(qū)可包括碳化硅。

11、在側(cè)向方向上的淺溝道區(qū)的橫寬可獨(dú)立于在側(cè)向方向上的臺(tái)面的寬度，側(cè)向方向可垂直于當(dāng)裝置可處于接通狀態(tài)時(shí)的電流流動(dòng)的方向。

12、在側(cè)向方向上的深溝道區(qū)的橫寬可與在側(cè)向方向上的臺(tái)面的寬度成正比，側(cè)向方向垂直于當(dāng)裝置處于接通狀態(tài)時(shí)的電流流動(dòng)的方向。

13、柵極區(qū)可包括第一柵極區(qū)，并且淺導(dǎo)電區(qū)可包括第一淺導(dǎo)電區(qū)，并且功率晶體管裝置還可包括在臺(tái)面中與第一柵極區(qū)相對(duì)的第二柵極區(qū)，其中溝道區(qū)位于第一柵極區(qū)和第二柵極區(qū)之間。所述裝置可包括在溝道區(qū)中位于深導(dǎo)電區(qū)和第二柵極區(qū)之間的第二淺導(dǎo)電區(qū)。第二淺導(dǎo)電區(qū)可具有大于深導(dǎo)電區(qū)的第一摻雜濃度的第三摻雜濃度。

14、第一柵極區(qū)可被臺(tái)面中的擊穿調(diào)整區(qū)包圍，以使得擊穿區(qū)位于柵極區(qū)上方、下方并且位于柵極區(qū)的與臺(tái)面中的溝道區(qū)相鄰的一側(cè)。擊穿調(diào)整區(qū)可具有第一導(dǎo)電型和第三摻雜濃度，第三摻雜濃度可小于淺導(dǎo)電區(qū)的第二摻雜濃度。

15、深導(dǎo)電區(qū)和溝道區(qū)可在側(cè)向方向上被布置在淺導(dǎo)電區(qū)的相對(duì)側(cè)，側(cè)向方向垂直于功率晶體管裝置中的電流流動(dòng)的方向。

16、根據(jù)一些實(shí)施例的功率晶體管裝置包括：漂移層，具有第一導(dǎo)電型；臺(tái)面，位于漂移層上，臺(tái)面包括漂移層上的溝道區(qū)和溝道區(qū)上的源極層；和柵極區(qū)，在臺(tái)面中位于溝道區(qū)的一側(cè)。溝道區(qū)和源極層具有第一導(dǎo)電型。柵極區(qū)具有與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型。垂直結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)裝置表現(xiàn)出小于20v/微米的作為臺(tái)面寬度的函數(shù)的閾值電壓的變化。

17、一種形成功率晶體管裝置的方法包括：提供具有第一導(dǎo)電型的漂移層；在漂移層上形成具有第一導(dǎo)電型的源極層；通過(guò)選擇性地蝕刻源極層和漂移層的一部分以形成溝槽來(lái)形成臺(tái)面，溝槽延伸到漂移層中并且定義與溝槽相鄰的臺(tái)面，臺(tái)面具有與溝槽相鄰的臺(tái)面?zhèn)缺冢辉谂_(tái)面中形成在漂移層和源極層之間延伸的淺導(dǎo)電區(qū)；并且在臺(tái)面中形成具有第二導(dǎo)電型的柵極區(qū)，其中柵極區(qū)可與臺(tái)面中的溝道區(qū)相鄰。溝道區(qū)包括與淺導(dǎo)電區(qū)相鄰的深導(dǎo)電區(qū)，并且淺導(dǎo)電區(qū)可位于深導(dǎo)電區(qū)和柵極區(qū)之間，并且與深導(dǎo)電區(qū)相比，淺導(dǎo)電區(qū)可具有更高的摻雜濃度。

18、形成淺導(dǎo)電區(qū)可包括：按照第一注入能量在臺(tái)面?zhèn)缺谥袌?zhí)行第一導(dǎo)電型摻雜物離子的斜角離子注入以在臺(tái)面中形成淺導(dǎo)電區(qū)，其中臺(tái)面中的漂移層的一部分形成與淺導(dǎo)電區(qū)相鄰的深導(dǎo)電區(qū)。

19、形成柵極區(qū)可包括：按照可低于第一注入能量的第二注入能量將第二導(dǎo)電型摻雜物離子注入到臺(tái)面?zhèn)缺谥幸栽谂_(tái)面中形成柵極區(qū)，其中淺導(dǎo)電區(qū)可位于柵極區(qū)和深導(dǎo)電區(qū)之間，并且其中第二導(dǎo)電型與第一導(dǎo)電型相反。

20、形成臺(tái)面可包括：在源極層上形成蝕刻掩模，并且蝕刻源極層和漂移層以在蝕刻掩模下方的區(qū)中形成臺(tái)面。形成淺導(dǎo)電區(qū)可包括：使用蝕刻掩模作為注入掩模，將第一導(dǎo)電型摻雜物離子注入到臺(tái)面?zhèn)缺谥小?/p>

21、蝕刻掩?？砂ㄔ礃O層上的sio2蝕刻掩模和sio2掩模上的氮化硅掩模，并且所述方法還可包括：在臺(tái)面和溝槽上形成第二蝕刻掩模；對(duì)第二蝕刻掩模進(jìn)行圖案化以露出臺(tái)面和與臺(tái)面相鄰的溝槽的底面并且露出裝置的邊緣區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)表面區(qū)；并且按照低于第一注入能量的第二注入能量將第二導(dǎo)電型摻雜物離子注入到臺(tái)面?zhèn)缺诤徒Y(jié)終止區(qū)中以在臺(tái)面中形成柵極區(qū)并且在邊緣區(qū)中形成邊緣終止區(qū)。淺導(dǎo)電區(qū)位于柵極區(qū)和深導(dǎo)電區(qū)之間，并且第二導(dǎo)電型與第一導(dǎo)電型相反。

22、第二蝕刻掩?？砂╯io2，并且對(duì)第二蝕刻掩模進(jìn)行圖案化可包括使用氮化硅掩模作為蝕刻停止層選擇性地蝕刻第二蝕刻掩模。

23、根據(jù)一些實(shí)施例的功率晶體管裝置包括：漂移層，具有第一導(dǎo)電型；臺(tái)面，位于漂移層上，臺(tái)面包括漂移層上的溝道區(qū)和溝道區(qū)上的源極層，溝道區(qū)和源極層具有第一導(dǎo)電型；和柵極區(qū)，在臺(tái)面中與溝道區(qū)相鄰，柵極區(qū)具有與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型?？稍谂_(tái)面中在溝道區(qū)和柵極區(qū)之間提供擊穿調(diào)整區(qū)，擊穿調(diào)整區(qū)具有第一導(dǎo)電型。溝道區(qū)可具有第一摻雜濃度，并且其中擊穿調(diào)整區(qū)可具有第二摻雜濃度，第二摻雜濃度可小于第一摻雜濃度。

24、溝道區(qū)可包括深導(dǎo)電區(qū)以及深導(dǎo)電區(qū)和擊穿調(diào)整區(qū)之間的淺導(dǎo)電區(qū)。淺導(dǎo)電區(qū)可具有第一摻雜濃度，并且深導(dǎo)電區(qū)可具有第三摻雜濃度，第三摻雜濃度可小于第一摻雜濃度。擊穿調(diào)整區(qū)包圍臺(tái)面中的柵極區(qū)。