在邊緣區(qū)域具有場電介質(zhì)的半導體器件的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]像是半橋電路的應用在半導體開關器件的半導體本體的本體與漂移區(qū)之間使用本體二極管作為在開關器件的反向模式下的續(xù)流二極管。在本體二極管的正向偏置模式下，注射到漂移區(qū)中的空穴和電子形成導致本體二極管的低正向電壓降的高密度電荷載流子等離子體。電荷載流子的顯著部分涌進將包括晶體管單元的有源區(qū)域與半導體本體的側(cè)表面相分離的邊緣區(qū)域。當開關器件從反向偏置變成正向偏置時，本體二極管從正向偏置變成反向偏置并且移動電荷載流子被從漂移區(qū)移除。
[0002]期望的是提供更可靠的半導體器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個實施例，半導體器件包括具有布置在有源區(qū)域中且不在有源區(qū)域與半導體本體的側(cè)表面之間的邊緣區(qū)域中的晶體管單元的半導體本體。場電介質(zhì)鄰接半導體本體的第一表面并且在邊緣區(qū)域中將連接到晶體管單元的柵極電極的導電結(jié)構(gòu)與半導體本體相分離。場電介質(zhì)包括從第一垂直延伸部到第二更大的垂直延伸部的過渡部。該過渡部在半導體本體中的非可耗盡延伸區(qū)的垂直突出部中，其中非可耗盡延伸區(qū)具有晶體管單元的本體/陽極區(qū)的導電類型，并且電連接到本體/陽極區(qū)中的至少一個。
[0004]根據(jù)另一個實施例，半導體器件包括具有布置在有源區(qū)域中且不在有源區(qū)域與半導體本體的側(cè)表面之間的邊緣區(qū)域中的晶體管單元的半導體本體。中間層電介質(zhì)結(jié)構(gòu)鄰接半導體本體的第一表面。在邊緣區(qū)域中，中間層電介質(zhì)結(jié)構(gòu)將柵極構(gòu)造與半導體本體相分離。在半導體本體中的該柵極構(gòu)造的至少一部分的垂直突出部中的是具有晶體管單元的本體/陽極區(qū)的導電類型的非可耗盡延伸區(qū)。該非可耗盡延伸區(qū)電連接到本體/陽極區(qū)中的至少一個。
[0005]根據(jù)另一實施例，半橋電路包括具有布置在有源區(qū)域中且不在有源區(qū)域與半導體本體的側(cè)表面之間的邊緣區(qū)域中的晶體管單元的半導體本體。場電介質(zhì)鄰接半導體本體的第一表面并且在邊緣區(qū)域中將導電結(jié)構(gòu)與半導體本體相分離。場電介質(zhì)包括從第一垂直延伸部到第二更大的垂直延伸部的過渡部。該過渡部在半導體本體中的非可耗盡延伸區(qū)的垂直突出部中，其中非可耗盡延伸區(qū)具有晶體管單元的本體/陽極區(qū)的導電類型，并且電連接到本體/陽極區(qū)中的至少一個。
[0006]在閱讀以下詳細描述時且在查看附圖時，本領域技術(shù)人員將認識到附加的特征和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0007]附圖被包括來提供對本發(fā)明的進一步理解并且被并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。這些圖圖示了本發(fā)明的實施例并連同描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其他實施例和意圖的優(yōu)點將被容易地意識到，因為通過參考以下詳細描述它們變得更好理解。
[0008]圖1A是根據(jù)與平面柵極電極和在半導體本體與導電結(jié)構(gòu)之間的場電介質(zhì)的無臺階過渡部有關的實施例的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0009]圖1B是根據(jù)與平面柵極電極和在半導體本體與導電結(jié)構(gòu)之間的場電介質(zhì)的有臺階過渡部有關的實施例的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0010]圖1C是根據(jù)與平面柵極電極和在半導體本體與導電結(jié)構(gòu)之間的場電介質(zhì)的無臺階過渡部有關的實施例的超結(jié)IGFET的一部分的示意性橫截面視圖。
[0011]圖1D是根據(jù)與埋入式可耗盡延伸區(qū)和在導電結(jié)構(gòu)與半導體本體之間的場電介質(zhì)的無臺階過渡部有關的實施例的超結(jié)IGFET的一部分的示意性橫截面視圖。
[0012]圖1E是根據(jù)與埋入式柵極電極有關的實施例的超結(jié)IGFET的一部分的示意性橫截面視圖。
[0013]圖1F是根據(jù)另一個實施例的MCD(M0S控制的二極管)的一部分的示意性橫截面視圖。
[0014]圖2A是根據(jù)具有以恒定摻雜劑濃度沿著圓周線圍繞有源區(qū)域的非可耗盡延伸區(qū)的實施例的半導體器件的示意性橫向橫截面視圖。
[0015]圖2B是根據(jù)提供圍繞有源區(qū)域且包括增強摻雜劑濃度的區(qū)段的非可耗盡延伸區(qū)的實施例的半導體器件的示意性橫向橫截面視圖。
[0016]圖2C是根據(jù)具有在柵極構(gòu)造的垂直突出部中形成的非可耗盡延伸區(qū)的擴大部分的實施例的半導體器件的示意性橫向橫截面視圖。
[0017]圖2D是根據(jù)具有在柵極構(gòu)造的垂直突出部中排他地形成的非可耗盡延伸區(qū)的實施例的半導體器件的示意性橫向橫截面視圖。
[0018]圖2E是根據(jù)具有包括在柵極構(gòu)造的垂直突出部中的增強摻雜劑濃度的區(qū)段的非可耗盡延伸區(qū)的實施例的半導體器件的示意性橫向橫截面視圖。
[0019]圖2F是根據(jù)提供分段式非可耗盡延伸區(qū)的實施例的半導體器件的示意性橫向橫截面視圖。
[0020]圖2G是根據(jù)具有在柵極構(gòu)造的一部分的垂直突出部中形成的非可耗盡延伸區(qū)的一部分的實施例的半導體器件的示意性橫向橫截面視圖。
[0021]圖3是根據(jù)具有在柵極構(gòu)造的一部分的垂直突出部中的非可耗盡延伸區(qū)的另一個實施例的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0022]圖4是比較關斷損耗以用于說明實施例的效果的示意圖。
[0023]圖5A是根據(jù)具有兩個η型IGFET的實施例的半橋電路的示意性電路圖。
[0024]圖5Β是根據(jù)具有P型和η型IGFET的實施例的半橋電路的示意性電路圖。
[0025]圖5C是根據(jù)具有IGBT的實施例的半橋電路的示意性電路圖。
[0026]圖是根據(jù)另一實施例的全橋電路的示意性電路圖。
【具體實施方式】
[0027]在以下詳細描述中，對附圖進行參考，附圖形成其一部分并且在附圖中以舉例說明的方式示出其中可以實踐本發(fā)明的特定實施例。應理解的是，可以利用其他實施例并且可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下進行結(jié)構(gòu)或邏輯改變。例如，針對一個實施例圖示或描述的特征可以用于其他實施例上或者結(jié)合其他實施例使用以產(chǎn)出又另一實施例。所意圖的是，本發(fā)明包括這樣的修改和變化。使用特定語言描述示例，其不應當被解釋為限制所附權(quán)利要求的范圍。這些圖未按比例并且僅用于說明性目的。為了清楚起見，如果未另有說明，已經(jīng)通過在不同的附圖中的對應標記指定了相同的元件。
[0028]術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”、“包括有”等等是開放的，并且這些術(shù)語指示所陳述的結(jié)構(gòu)、元件或特征的存在但不排除附加的元件或特征。冠詞“一個”、“一”和“該”意圖包括復數(shù)以及單數(shù)，除非上下文清楚地另有指示。
[0029]術(shù)語“電連接”描述電連接的元件之間的永久性低歐姆連接，例如所關注的元件之間的直接接觸或者經(jīng)由金屬和/或高摻雜半導體的低歐姆連接。術(shù)語“電耦合”包括可以在電耦合的元件之間提供被適配用于信號傳輸?shù)囊粋€或多個中間元件，例如可控用來臨時地提供第一狀態(tài)下的低歐姆連接和第二狀態(tài)下的高歐姆電解耦的元件。
[0030]這些圖通過緊挨著摻雜類型“η”或“ρ”指示或“ + ”來圖示了相對摻雜濃度。例如，“η ”意指低于“η”摻雜區(qū)的摻雜濃度的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)具有比“η”摻雜區(qū)更高的摻雜濃度。相同的相對摻雜濃度的摻雜區(qū)不一定具有相同的絕對摻雜濃度。例如，兩個不同的“η”摻雜區(qū)可以具有相同或不同的絕對摻雜濃度。
[0031]圖1A到IE提及包括有源晶體管單元和/或可控減飽和或注射單元的可控半導體器件500，例如可控半導體二極管，以示例的方式，諸如MCD、包括通常意義上包括具有金屬柵極的FET以及具有非金屬柵極的FET的MOSFET (金屬氧化物半導體FET)的IGFET (絕緣柵極場效應晶體管)、JFET (結(jié)型場效應晶體管)、IGBT (絕緣柵極雙極型晶體管)和半導體閘流管。
[0032]半導體器件500中的每一個基于來自諸如硅(Si)、碳化硅(SiC)、鍺(Ge)、硅鍺晶體(SiGe)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)或任何其他AmBv半導體之類的單晶態(tài)半導體材料的半導體本體100。
[0033]半導體本體100具有第一表面101，該第一表面101可以是近似平面的或者其可以由共平面表面區(qū)段以及平行于第一表面101的主要是平面的第二表面102所跨越的平面給出。第一和第二表面101、102之間的最小距離被選擇成實現(xiàn)半導體器件500的指定的電壓阻斷能力。側(cè)表面103