带有公共基区的晶体管制造技术

一个包括一个单公共基区（２０２）的晶体管（２００）。一个或多个源区（１１２）形成在基区（２０２）中。一个或多个栅区（１２０）重叠在公区基区（２０２）和源区（１１２）之上。在另一个实施例中，栅区（３２０）具有一个高起的中心区（３２１）。在又一个实施例中，某些源区（４０２）横向连接（４０４）。此外，可利用一个多晶硅图形（６０２）来提供一栅指馈电网络（６１４、６１６、６１８），而栅指（６０４、６０６、６０８、６２０）的长度小于管芯最大尺寸的一半。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体器件，特别是具有公共基区的晶体管以及具有高效实用布局的晶体管。过去的垂直类型的晶体管，例如功率MOSFET(金属氧化物硅场效应晶体管)，包含限定出各独立有源区的分隔开的基区单元。在含有多个这种区域的典型器件芯片中，这些区域在电学上相互耦合在一起，使得它们起一个单一的晶体管的作用。多个分割开的单元有一定的缺点。例如为了得到最大功率必须将每一只管芯的基区一发射区短接在一起。此外，单元拐角部分对击穿电压有不良影响。进一步说，某些可替代这些单元的晶体管结构，例如条状结构，更引起特有的弱点。例如条型设计的晶体管本身含有延伸的栅指。对这些延伸的栅指必须制作电极接触以便开关晶体管。通常延伸的栅指的电连接制作在它们的端部。这样就产生一个沿长度方向而改变的电阻。因而，导致晶体管特性沿栅指长度方向改变。本领域的技术人员会认识到这一现象是所不期望的。因此，需要的是这样的晶体管，它可避免单独的分隔单元所有的问题。更进一步说，所需要的晶体管应具有高效和实用的设计，其特性参数在器件的不同部位没有显著的改变。附图说明图1是按照本专利技术的一个实施例而画出的一个垂直MOS晶体管的剖面简图;图2是本专利技术一个实施例的俯视简图;图3是本专利技术另一实施例的晶体管的剖面简图;图4是本专利技术另一实施例的局部俯视图;图5是本专利技术又一个实施例晶体管的剖面简图;图6是说明一个晶体管管芯设计的俯视简图，该晶体管管芯设计包括已构成图型的多晶硅栅指;图7是图6所示半导体管芯的俯视图，它另外包括一个金属层;图8是表示晶体管一部分的局部剖面简图;图9是图6中一部分的放大视图。一般来说，本专利技术的一个最佳实施例是一个金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)它带有一个公共“基区”。根据一般的工业常识，该基区有时指的是体区、槽或阱。在工业上的一个典型的增强型N沟MOSFET晶体管中，基区是一种P+和P型掺杂的结构区域，用于为场效应晶体管提供沟道区。根据工业常识，人们会理解到类似的技术也应用于绝缘栅双极晶体管(IGBT)和P沟MOSFET。这种具有单个公共基区的器件消除了在分隔单元的器件中发现的外部角区，因此改善了击穿电压。此外，单一公共基区器件也降低了开放基区的雪崩注入的可能性。为了更详细理解，我们可参考附图。图1是本专利技术一个实施例的MOSFET晶体管的局部剖面图。更准确地说，MOSFET100是一种垂直堆垛式半导体结构。晶体管100是一个增强型N沟MOSFET，它包含N+衬底102。在衬底102上用工业上熟知的方法生长N型外延层104达足够的厚度。P型区106是较大公共基区的一部分，这将在图2的俯视图中作进一步的说明。P型区106含有P+区108(即此区较低处的凸起)和P型区110(此区较高处的凸起)。晶体管100还包含N+掺杂的源区112。源区112处在公共基区106的上凸起110中。此外，晶体管100还包括一个改善器件某些工作参数的N型掺杂层114。层114有时称为预栅(pre-gate)注入层，因为它在制作器件的栅极之前形成。112区和114层的N型掺杂被认为是第一类掺杂。具体地说，层114降低晶体管的开态电阻。氧化层116在晶体管100的第一表面118上。其边缘重叠在公共基区106的上凸起部分110和源区112上。栅区120重盖在氧化层116上。具有工业常识的人一定熟悉图1所示MOSFET器件的工作原理以及制作图示器件所用的工艺，并理解晶体管100在第一表面118和第二表面122之间垂直传导电流，该第二表面即底面，它平行于第一表面118。现在返回图2，图2特别说明本专利技术此实施例的一个重要的新颖特性。更具体地说，图2是按照本专利技术的一个实施例绘出的晶体管200的俯视简图。如带有标号1的虚线所示，晶体管200包括图1所示的晶体管部分100。晶体管200包含单公共基区202。单公共基区202包括P+区204和P区206。图2中定义区206的线只用于指示P-型密度由P+到P-之间的过度区。为了更好地理解可参考图1，P+区204相当基区106的下凸起部分108，P型区206相当基区106的上凸起部分110。此外，源区112可由图2的俯视图看到。而且，栅120也示于图2的俯视图中。晶体管部分208的栅在图2中被拿开，结果显示出栅极下面的详细情况。更准确地说，外延层210被暴露出来。再参考图1，外延层210与栅120正下方的区124相似。图2所示的俯视图披露了本专利技术一个实施例的晶体管200的某些重要特性。晶体管200包括具有几个暴露出外延部分(即区210)的小区的单公共基区202。由于这种特殊实施例的几何结构，将单公共基区202考虑成是条型基区。将这些条块考虑成在图中在这些外延区210之间纵向延伸。晶体管200和类似的晶体管至少包括两个这种延伸的基区部分或条块组成。这些条被基区边界212结合成一个整体。基区边界212是公共基区202的矩形外边。参照图2，源区112形成在公共基区202中的部分208中。更确切地说，在所示实施例中，源区112是相对平行延伸的区域。复盖基区202和源区112的是栅区120。在所示实施例中，栅区120由延伸的栅区或栅指组成。图3是晶体管200的部分208的又一实施例的剖面简图。图3所示实施例与图1所示实施例之间的一个明显差别是氧化层316的结构。氧化层316有一个中心部分318和边缘部分319。中心部分318高于边缘部分319。栅氧化层316的结构可用普通的制作工艺实现。在栅氧化层316上形成多晶栅320。由于栅氧化层316的形状，多晶硅栅320包括一个高起来的中心区321和周边部分322。中心区321高于周边部分322。栅氧化层316和多晶硅栅320的这种结构的优点是降低了器件的栅漏电容。具有工业常识的人肯定懂得，漏被认为是在器件底面324上的电接触。此外，层316和栅321的结构具有这样一种效应，它使预栅注入层326在栅320的中心部分321下面不连续。在栅中心区域的这种不连续性改善了工作参数，例如，改善了高压器件中的开态电阻。图4说明本专利技术的晶体管的另一个实施例。确切地说，图4的晶体管400与图2的晶体管200非常类似，只是某些相邻的源区被横向连接起来。更具体地说，延伸的源区402经由区404与相邻的延伸源区连接在一起。区404是N+掺杂的，在性质上类似于延伸源区402。这种横跨连接的优点由图5说明。图5是一个按图4设计的晶体管的局部剖面图。确切地说，图5展示了两个器件部分500和502。图5结构与图1的结构十分类似。此外，图5还显示了一个复盖多晶硅栅506的隔离氧化层504。在隔离氧化层504的顶部是金属层508。如众所周知，金属层508提供器件的源电极。因此，要意识到金属层504与延伸源区510接触是非常重要的。随着器件密度的增加，在晶体管部分500和502之间的总面积中将只有很少的空间可供加长延伸的源区510。然而，一个优良的与金属层508的电接触是必不可少的。因此，提供了横向连接区512。横向互连区512使金属层508与延伸源区510达到充分、基本的电接触，因此，可以达到较高的封装密度。图6说明本专利技术一个完整的晶体管管芯的特别有效和实用的设计。为了最清楚地说明此管芯的设计，图6示出了图形化的多晶硅602本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，其特征在于：一个垂直堆垛的半导体结构（１００），它由第一表面（１１８）和与之平行的第二表面（１２２）组成，晶体管的设置要使电流由第一表面（１１８）流向第二表面（１２２）；一个单公共基区（２０２）；以及由第一种材料构成 的一个或多个源区（１１２），它们形成在该单公共基区（２０２）中，其中，相邻的某些一个或多个源区（１１２）用第一种材料横向连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1993-11-22 155504;US 1994-7-8 2728991.一种晶体管，其特征在于一个垂直堆垛的半导体结构(100)，它由第一表面(118)和与之平行的第二表面(122)组成，晶体管的设置要使电流由第一表面(118)流向第二表面(122)；一个单公共基区(202)；以及由第一种材料构成的一个或多个源区(112)，它们形成在该单公共基区(202)中，其中，相邻的某些一个或多个源区(112)用第一种材料横向连接。2.一种晶体管，其特征在于一个公共基区(202);一个或多个形成在公共基区(202)上的源区(112);以及一个或多个重叠在公共基区(202)和一个或多个源区(112)上的栅区(120)，其中每个栅区(120)都由一个延伸的栅指(320)组成，栅指的截面具有一个中心部分(321)和一个边缘部分(322)，并且此中心部分(321)厚于边缘部分(322)。3.如权利要求2的晶体管，进一步包含一个在一个或多个栅区(320)下的预栅注入层(326)，该预栅注入层(326)在栅区的中心部分(321)之下的面积上是不连续的。4.如权利要求2的晶体管，其中，一个或多个源区(402)中某些相邻的源区被横向连接(404)。5.一种纵向型晶体管，其特征在于一个公共条形基区(202);多个由第一种掺杂材料构成的延伸的源区(510)，该多个源区形成在公共条形基区(202)中，源区(510)中的某些相邻的源区由第一种掺杂材料横向连接(512);以及重叠在公共条形基区(202)和一个或多个源区(510)之上的一个或多个栅指(120)。6.如权利要求5的纵向型晶体管，其中，一个或多个栅指中的每个都含有一个中心部分(321)和一个边缘部分(322)，且中心部分(321)高于边缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬P罗勃，威廉L弗拉格尔，鲍尔J格罗尼格，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]