在边缘区域具有场电介质的半导体器件的制作方法_4

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00是可以包括在本体/阳极区115与漂移区120之间的阻挡层121的MCD。基座层130可以分别包括第一导电类型的第一区131和在漂移区120与第二表面102之间延伸的第二导电类型的第二区132。晶体管单元TC在MCD的正常正向偏置状态下被关断。在变换电流方向之前,施加到栅极电极155的电势生成穿过本体/阳极区115的从源极区110到漂移区120的反型层。反型层使本体/阳极区115与漂移区120之间的第一 pn结pnl短路,并且减小或抑制从本体/阳极区115到漂移区120中的空穴注射。漂移区120中的载流子等离子体被减少并且可以减少恢复电荷。阻挡层121减小沿着第一 pn结pnl的横向电压降以避免在到反型层一定距离的栅极结构150之间的注射。
[0076]根据提及包括MGD(带MOS栅极的二极管)单元的IGFET的实施例,半导体器件500可以包括IGFET单元和具有电连接到第一负载电极310的栅极电极的MGD单元。在半导体器件500的反向传导模式下,第一和第二负载电极310、320之间的电流流动导致本体/阳极区115相对于第一负载电极310和MGD的栅极电极被负偏置,并且可以在本体/阳极区115中形成反型层。如果在反向模式下穿过半导体器件500的总电流大于平均电流流动密度阈值,则其通常由与跨越第一 Pn结pnl的总电流流动的情况相比减小了电损耗的单极电流流动支配。
[0077]图2A到2G提及半导体器件500的横向横截面以用于图示出图1A到IE的半导体器件500中的任一个的非可耗尽延伸区170的横向延伸部的实施例。
[0078]没有功能晶体管单元的边缘区域690将包括功能晶体管单元的有源区域610与半导体本体100的侧表面103相分离。边缘区域690包括栅极构造330的垂直突出部中的栅极区域695。在所图示的实施例中,栅极区域695被分派给包括单个栅极焊盘的栅极构造330。根据其他实施例,栅极构造330可以包括多于一个的栅极焊盘、一个栅极流道和/或一个或多个栅极指状物,并且栅极区域695可以包括栅极指状物和/或栅极流道中的形成在栅极电极与金属化平面中的栅极焊盘之间的电连接区段的另外的部分。栅极焊盘和栅极区域695可以被布置在拐角中或者沿着半导体本体100的横向侧中的一个布置。栅极流道可以围绕有源区域610。栅极指状物可以将有源区域610分离成分离的单元域。
[0079]图2A示出了沿着留出栅极区域695的圆周线CL完全围绕有源区域610的非可耗尽延伸区170。沿着圆周线CL,非可耗尽延伸区170的净掺杂剂浓度是恒定的。可耗尽延伸区175可以在被取向到侧表面103的侧处直接邻接边缘区域690中的非可耗尽延伸区170或者与之重叠。
[0080]图2B提及具有非可耗尽延伸区的第一区段170a中的沿着圆周线CL近似恒定的第一净掺杂剂浓度Pl+和第二区段170b中的更高的(例如是第一净掺杂剂浓度Pl +的至少两倍高)的增强的第二净掺杂剂浓度P2+的实施例。第二区段170b可以是靠近半导体本体100的拐角的横向弯曲的区段和/或在有源区域610与栅极区域695之间的区段。第一区段170a可以是连接第二区段170b的笔直区段。
[0081]第二区段170b可以通过以局部增大的注入剂量注入所关注的掺杂剂,或者通过执行沿着圆周线CL具有均匀注入剂量的第一注入和在第二区段中选择性有效的第二注入来形成。
[0082]第二区段170b中的较高掺杂剂浓度可以补偿靠近拐角且靠近栅极区域695并且由没有源极和本体接触的半导体本体100的较宽部分中(例如在栅极区域695中并且靠近拐角)的增大的空穴电流密度产生的增大的空穴电流,在该较宽部分中沿着圆周线CL的延伸区170、175的每长度单位分配了更多的空穴。
[0083]非可耗尽延伸区170的沿着圆周线CL的掺杂剂浓度轮廓可以包括具有介于第一和第二掺杂剂浓度之间的掺杂剂浓度的另外的区段。非可耗尽延伸区的第一区段170a可以包含至少2.5E12cm2的掺杂剂剂量,例如至少lE13cm 2或大于2E13cm 2。第二区段170b可以包含是第一掺杂剂剂量的至少两倍高的掺杂剂剂量,例如第一掺杂剂剂量的至少四倍尚O
[0084]在图2C中的半导体器件500中,非可耗尽延伸区170包括在栅极区域695中的栅极焊盘的垂直突出部中形成的扩大部分170x。扩大部分170x可以在完整的栅极区域695的范围内延伸并且可以与栅极构造的包括至少栅极焊盘的完整垂直突出部重叠。非可耗尽延伸区170的另一部分如参考图2A描述的那样围绕有源区域610。
[0085]在图2D中,非可耗尽延伸区170在栅极区域695中的栅极焊盘的垂直突出部中排他地形成。非可耗尽延伸区170可以包括在被分派给栅极指状物和/或栅极流道的栅极区域的另外的区段中的另外的区段。
[0086]图2E的半导体器件500不同于图2B中的那个,在于非可耗尽延伸区170包括在栅极区域695的完整或至少主要部分的范围内延伸并且与栅极焊盘的垂直突出部的至少主要部分重叠的增强掺杂剂浓度170b的区段。非可耗尽延伸区170可以包括在被分派给栅极指状物和/或栅极流道的栅极区域695的另外的区段中的另外的区段。
[0087]图2F提及具有包括沿着圆周线CL布置的隔离分段的非可耗尽延伸区170的实施例。这些分段可以是半导体本体100的拐角中的弯曲区段和/或有源区域610与栅极区域695之间的区段。
[0088]图2G提及具有沿着横向侧中的一个且相对于半导体本体100的横向中心轴对称布置的栅极区域695的布局。可耗尽和非可耗尽延伸区175、170的区段可以完全跨越栅极区域695。在另一实施例中,栅极焊盘可以位于有源区域610的中间。
[0089]图3提及具有至少在栅极构造330的垂直突出部的一部分中形成的非可耗尽延伸区170的半导体器件500。非可耗尽延伸区170可以在栅极构造330的垂直突出部的至少40%的范围内(例如在至少80%的范围内)延伸。根据一个实施例,非可耗尽延伸区170在栅极构造330的整个垂直突出部的范围内延伸。栅极构造330、将栅极构造330与空闲栅极电极155a电连接的导电结构157以及如图3中所示的非可耗尽延伸区170的配置可以与参考图1A到IF描述的半导体器件500中的任一个相组合。中间层电介质结构200邻接半导体本体100的第一表面101。在边缘区域690中,中间层电介质结构200将栅极构造330与半导体本体100相分离。中间层电介质结构200可以包括导电结构157,其中场电介质211将导电结构157与半导体本体100相分离,并且盖电介质212将导电结构157与栅极构造330相分离。
[0090]在半导体本体100中的栅极构造330的至少一部分的垂直突出部中的是具有晶体管单元TC的本体/阳极区115的导电类型的非可耗尽延伸区170。栅极构造330可以是适合作为用于接合导线或者像是焊接夹的另一个芯片到引线框或芯片到芯片连接的着陆焊盘的栅极焊盘。栅极焊盘可以与导电结构157直接连接。导电结构157可以是集成栅极电阻器或多晶态硅二极管的一部分或者可以在栅极焊盘下面被省略。为了进一步的细节,对图1A到2G的描述进行参考。
[0091]在变换电流方向期间,非可耗尽延伸区170减小对于边缘区域690与被取向到边缘区域690的第一负载电极310的最外面的接触之间的空穴电流流动有效的电阻。与在空穴电流流动的情况下被完全耗尽并且因此具有相对高的欧姆电阻的可耗尽延伸区相比,非可耗尽延伸区170并不被完全耗尽并且因此改进空穴的耗尽过程并减小动态开关损耗。在没有非可耗尽延伸区170时,栅极构造330的电容在第二区182的耗尽之后增加了栅极到漏极电容Cgd,非可耗尽延伸区170屏蔽栅极构造330,使得栅极到漏极电容Cgd不增大或者增大至导致减小的开关损耗的较低程度。
[0092]图4的图示意性地示出了作为负载电流Isat的函数的开关损耗Eoff。没有非可耗尽延伸区的比较示例791示出与包括非可耗尽延伸区的器件792相比更高的开关损耗。非可耗尽延伸区减小变换电流方向损耗。由于在谐振应用中电容性地存储在半导体器件500中的能量被恢复,所以由栅极构造330产生的损耗可以贡献总的变
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