绝缘栅场效应晶体管装置及其制作方法_2

文档序号:8516178阅读:来源:国知局
主体200是 n-材料。备选地,半导体主体200可W更重渗杂,和/或可采用P型渗杂剂(例如侣或棚) 来渗杂。在另一个实施例中,半导体主体200由另一种类型的半导体材料来形成。
[0012] 在所示实施例中,半导体主体200沿半导体主体200的底侧208具有渗杂层214。 渗杂层214可渗杂有与半导体主体200相同类型的渗杂剂(例如n型渗杂剂),和/或可比 半导体主体200更重地渗杂(例如n+材料)。
[0013] 半导体主体200包括渗杂的第一阱区216,其表示半导体主体200中渗杂有与半导 体主体200不同类型(例如带相反电荷)的渗杂剂的体积。例如,第一阱区216可渗杂有P 型渗杂剂。如图2所示,第一阱区216可设置在半导体主体200中,使得第一阱区216包括 不到整个半导体主体200,并且半导体主体216比第一阱区216显著大(例如在体积上)。
[0014] 在一个实施例中,第一阱区216相对于半导体主体200经过重渗杂(例如,第一阱 区216可W是P+渗杂体积)。第一阱区216相互横向间隔开,并且通过半导体主体200的 分隔区218相互分隔。分隔区218可称作结型栅场效应晶体管(JFET)区。分隔区218能 够具有宽度尺寸254,其在半导体主体200中从第一阱区216之一横向延伸到图2所示的另 一第一阱区216。
[0015] 半导体主体200包括渗杂的第二阱区220,其表示半导体主体200中渗杂有与第 一阱区216不同类型(例如带相反电荷)的渗杂剂的体积。例如,第二阱区220可渗杂有 n型渗杂剂。在一个实施例中,第二阱区220比半导体主体200更重地渗杂(例如,第二阱 区220可W是n+渗杂体积)。
[0016] 如图2所示,第二阱区220可设置在半导体主体200的第一阱区216中,使得第二 阱区220包括不到整个第一阱区216,并且封入第一阱区216中。第二阱区220可在半导体 主体200中延伸深度尺寸222,其比第一阱区216从半导体主体200的顶侧212延伸到半导 体主体200中的深度尺寸224小。第二阱区220可在半导体主体200中横向延伸宽度尺寸 226,其比第一阱区216在半导体主体200中横向延伸的宽度尺寸228小。
[0017] 栅极电介质234设置在半导体主体200的顶侧212上。栅极电介质234包括非传 导材料(例如二氧化娃或者不传传导流的另外某个材料)或者由其形成。栅极电介质234 横向延伸于半导体主体200的顶侧212的相对端236、238之间。在所示实施例中,相对端 236、238直接设置在第一和第二阱区216、220上方,使得栅极氧化物234是延伸于分隔区 218的连续主体。
[001引栅极电介质234按照厚度尺寸240、242安排,W形成不同段244、246、248。栅极 氧化物234可W是连续主体,使得氧化物段244、246、248相互接合而不是相互分隔。外段 244、248设置在内氧化物段246的相对侧上。第一外氧化物段244从第一端236延伸到内 氧化物段246,W及第二外氧化物段248从第二端238延伸到内氧化物段246。备选地,可 提供具有一个或多个其他厚度尺寸的一个或多个其他氧化物段。
[0019] 在所示实施例中,内氧化物段246设置在分隔区218 (JFET)上方。例如,内氧化物 段246可W没有延伸到第一阱区216之上,而是可限制到分隔区218上方的区域。外氧化 物段244、248可设置在第一阱区216W及第二阱区220的部分上方。在一个实施例中,内 氧化物段246的厚度尺寸242比外氧化物段244、248的厚度尺寸240大。例如,外氧化物 段244、248的厚度尺寸240可W是0. 05微米或W下,W及内氧化物段246的厚度尺寸242 可大于0.05微米。在一个实施例中,厚度尺寸242可W是0.1微米或W上。在另一个实施 例中,厚度尺寸242可W是0. 25微米或W上。备选地,厚度尺寸242可W是0. 55微米或W 上。内氧化物段246的厚度尺寸242能够基于外氧化物段244、248的厚度尺寸240。例如, 厚度尺寸242可W是厚度尺寸240的整数倍,例如2、5、11或其他整数倍。备选地,厚度尺 寸242可W是厚度尺寸240的非整数倍。
[0020] 传导栅极触点250设置在栅极氧化物234上方。栅极触点250可由一个或多个传 导材料(例如金属、金属合金、多晶娃等)或者包括一个或多个传导材料。栅极触点250通 过栅极氧化物234与半导体主体200分隔。栅极氧化物234防止栅极触点250与半导体主 体200接合。在所示实施例中,栅极触点250连续地延伸于整个栅极氧化物234。备选地, 栅极触点250可W仅延伸于栅极氧化物234的一部分。栅极触点250与传导栅极端子252 传导地禪合。栅极端子252可与控制单元108 (图1所示)传导地禪合,使得控制单元108 能够控制电栅极信号施加到栅极端子252的时间,如W下所述。
[0021] 在操作中,源极端子202能够与电源102(图1所示)传导地禪合,并且漏极端子 204能够与负载104(图1所示)传导地禪合。当没有栅极信号施加到栅极端子252或者 具有比IGFET装置106的导通电压(阔值电压)要低的电压施加到栅极端子252时,IGFET 装置106处于阻挡或者非传导状态。当处于阻挡或者非传导状态时,没有显著电流流经源 极端子202和漏极端子204。控制单元108 (图1所示)能够控制成向栅极端子252施加具 有满足或超过IGFET装置106的阔值电压的栅极信号。当施加该种栅极信号时,半导体主 体200中的负电荷载流子(例如电子)的较高浓度被吸引到FET沟道区、即沿半导体表面 的216的部分。负电荷载流子可从第二阱区220来吸引。
[0022] 负电荷载流子的较高浓度形成沟道区中沿第一阱区216与第二阱区220之间的半 导体主体200的表面的逆转层。逆转层在第一阱表面216与栅极电介质234之间的界面处 或附近提供半导体主体200中的传导沟道。如果栅极信号具有充分高的电压,则所形成的 传导沟道将允许施加到源极端子202的电流流经源极触点210和半导体主体200 (例如经 过传导沟道),W及经过漏极触点250流动到漏极端子204。当例如通过将栅极信号的电压 降低到低于IGFET装置106的阔值电压去除栅极信号时,不再形成传导沟道,并且电流可能 无法经过半导体主体200流动到漏极端子204。栅极信号的施加能够用来按照该种方式控 制电流从电源1〇2(图1所示)到负载104(图1所示)的流动。
[0023] 在一个实施例中,渗杂表面区域230的单独存在可能不增加SiC和Si化界面处的 峰值电场。能够消除渗杂表面区域230,并且相反条件的J阳T区中的净浓度可W是重要的, 因为在栅极氧化物下(例如在氧化物半导体界面处)的峰值电场处于JFET区的中间。
[0024] 图3是按照一个示例的IGFET装置300的截面图。与图2所示的IGFET装置106 相似,IGFET装置300包括半导体主体302、第一阱区304、第二阱区306、栅极氧化物310和 传导栅极触点250。只有IGFET装置300的一部分在图3中示出。例如,IGFET装置300还 可包括另一个第一阱区304和/或第二阱区306,并且可包括与层214 (图2所示)相似的 渗杂层、与漏极206 (图2所示)相似的漏极W及与源极触点210 (图2所示)相似的触点。
[0025] 在所示示例中,IGFET装置300中的栅极氧化物310具有0. 05微米的恒定厚度尺 寸322。例如,栅极氧化物310可能没有与图2所示的IGFET装置106相似的较厚内段和较 薄外段。
[0026] 继续参照图3,图4示出图3所示IGFET装置300中的电场与位置之间的关系400、 402,其中该装置工作在阻挡(关断)状态。沿着水平轴314(其表示离IGFET装置300的 左侧的横向距离)和垂直轴404(其表示单位为每厘米100000伏特(例如(V/cm3)X106) 的电场的幅值)来示出关系400、402。示出表示离IGFET装置300的左侧的距离的水平轴 314W及表示离半导体主体302的顶侧318的距离的垂直轴316。
[0027] 关系400表示半导体主体302中在水平轴314的不同横向距离的电场的幅值。关 系402表示栅极氧化物310中在水平轴314的不同横向距离的电场的幅值。如图4所示,栅 极氧化物310中的电场比半导体主体302中从IGFET装置300的左侧一直到第一阱区304 与半导体主体302的其余部分的横向距离(例如在大约3. 05微米处)小。在比该个界面 大的横向距离处,栅极氧化物310中的电场更大。在模型中,结果示出栅极氧化物402中的 电场接近4020000V/cm3的值(例如在5. 08微米或W上的横向距离处)。
[002引 图5、图7和图9示出按照附加示例的IGFET装置500、700、900的截面图。与图 2所示的IGFET装置106相似,IGFET装置500、700、900包括半导体主体502、702和902、 第一阱区504、704和904、第二阱区506、706和906、栅极氧化物510、710和910W及传导 触点512、712和912。只有IGFET装置500、700、900的部分在图5、图7和图9中示出。例 如,IGFET装置500、700、900还可包括附加第一阱区504、704、904和/或第二阱区506、706、 906,并且可包括与层214(图2所示)相似的渗杂层、与阴极206(图2所示)相似的阴极 W及与源极触点210(图2所示)相似的触点。
[0029] 栅极氧化物510、7
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