【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种具有垂直晶体管装置的半导体管芯。
技术介绍
1、在垂直晶体管装置中，垂直沟道被沿侧向形成在栅极区旁边。为了该目的，栅电极被布置在沿垂直方向延伸到半导体主体中的栅极沟槽中。例如，在管芯的垂直顶视图中看到，栅极沟槽能够在侧向方向上具有细长延伸部。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种有益的半导体管芯和/或制造所述半导体管芯的方法。
2、在权利要求1的实施例中，除了晶体管装置之外，mos栅控二极管(“mgd”)被形成管芯中。针对晶体管装置的栅极沟槽具有其细长延伸部的第一侧向方向，晶体管装置和mgd被接连布置。与例如在垂直于第一侧向方向的第二侧向方向上将晶体管和mgd放置在彼此旁边(参见图6进行图示)的替代布置相比，关于光刻要求，在第一侧向方向上放置在晶体管装置旁边的mgd的集成能够例如不那么关键。
3、为了图示，晶体管能够例如包括在第二侧向方向上(也就是说，垂直于细长栅极沟槽)接连布置的多个晶体管装置基元。栅极沟槽能够特别地分别在第一侧向方向上具有条纹形状，例如直线延伸部。在第二侧向方向上的栅极沟槽之间的距离能够随着减小基元间距而减小。因此，在第二侧向方向上将晶体管和mgd布置在彼此旁边，例如在第二侧向方向上将mgd集成在装置基元或栅极沟槽之间，能够通常在光刻和制造方面导致增加的努力，详见下文。
4、在本描述中并且在从属权利要求中提供各种实施例和特征。其中，独立于特定权利要求种类，个体特征将被公开，本公开涉及设备和装置方面，而且还涉
5、在第一侧向方向上，栅极沟槽具有它的细长延伸部，这个方向还能够被称为“纵向方向”。垂直于其的侧向方向(“第二侧向方向”)还能够被称为栅极沟槽的横向方向。通常，在针对横向方向的栅极沟槽的两个侧向侧，能够布置相应沟道区。独立于这些细节，本申请的方案是针对栅极沟槽的纵向方向接连布置晶体管装置和mgd。“接连”将不会暗示直接相邻，例如不排除晶体管装置和mgd之间的另一元件，例如接触结构(例如，场电极接触器，参见下文)。
6、(一个或多个)侧向方向例如垂直于管芯的垂直方向。垂直方向能够例如垂直于管芯的层的表面，例如硅衬底的表面和/或沉积在衬底上的外延层的表面和/或其上沉积正面金属化的绝缘层的表面和/或正面金属化本身的表面。
7、晶体管装置的栅极区能够包括栅电极和例如栅极电介质，所述栅极电介质按照电容方式将栅电极耦合到沟道区。同样地，mgd栅极电介质能够将mgd栅电极耦合到mgd沟道区。例如，在第二侧向方向/横向方向上截取(taken)，与晶体管装置的栅极电介质相比，mgd栅极电介质能够例如具有更小的厚度。
8、特别地，术语“mos栅控二极管”或“mgd”能够描述具有短路的栅电极和源电极的mosfet结构，mgd能够例如被视为两端子场效应结构。另外，mgd的主体区(mgd栅电极按照电容方式耦合到该主体区并且mgd沟道区被形成在该主体区中)能够例如被连接到管芯的源极接触器。考虑晶体管，所谓的主体二极管(body diode)能够例如被形成在垂直晶体管装置的主体区和它的漏极区(或者特别地，漂移区)之间。mgd能够被并联连接到晶体管装置的主体二极管，这能够例如减小切换或功率损耗。
9、除了具有按照电容方式耦合到主体区/沟道区的栅电极的栅极区之外，晶体管装置能够包括源极区和漏极区。源极区能够被布置在半导体主体的正面，并且漏极区能够被布置在其垂直相对背面。从正面，栅极沟槽能够沿垂直方向延伸到半导体主体中。除了沿垂直方向位于源极和漏极区之间的主体区之外，晶体管装置能够包括沿垂直方向位于主体区和漏极区之间的漂移区，与漏极区相比，所述漂移区例如由相同的掺杂类型制成但具有更低的掺杂浓度。晶体管装置能够特别地是功率装置，例如具有至少10v、20v、30v、40v或50v的击穿电压，可能的上限例如不超过800v、600v、400v或200v(典型电压等级能够例如是60v、80v、100v、150v和200v)。
10、晶体管装置和mgd能够特别地具有相同的导电型，也就是说，与例如第二导电型的mgd主体区相同的导电型的晶体管装置的主体区。类似地，晶体管装置和mgd的源极区以及它们的漏极区和漂移区(如果存在的话)能够具有第一导电型。在示例性实施例中，第一导电型是n型，并且第二导电型是p型。
11、通常，虽然在第一侧向方向上被接连布置，但晶体管装置和mgd的栅极沟槽或电极能够在第二侧向方向上移位，例如高达半个基元间距。然而，在实施例中，晶体管装置的栅电极和mgd栅电极被布置在公共直线上，所述公共直线平行于第一侧向方向。在垂直顶视图中看到，作为假想线的公共直线能够连接晶体管装置(其至少一个基元)和mgd(再一次，其至少一个基元)。在垂直顶视图中看到，针对第二侧向方向(横向方向)，假想公共直线能够特别地在栅极沟槽和mgd沟槽中位于中心。换句话说，栅极沟槽和mgd栅极沟槽在第一侧向方向上对准。
12、在实施例中，晶体管装置的栅电极和mgd栅电极被布置在同一个沟槽中，也就是说，布置在其不同部分中。换句话说，晶体管装置的栅电极能够被布置在沟槽的第一部分中，并且mgd栅电极能够被布置在同一个连续沟槽的第二部分中，第一部分和第二部分在第一侧向方向上被接连布置。换句话说，再一次，晶体管装置的栅极沟槽和mgd沟槽是同一个连续沟槽的不同部分，所述连续沟槽能够特别地在第一侧向方向上具有直线延伸部。
13、通常，晶体管装置能够在例如延伸到漂移区中的沟槽中包括场电极。除了场电极之外，相应场电极区能够包括场电介质，所述场电介质能够例如按照电气方式将场电极与漂移区隔离。例如，经由正面金属化，场电极能够例如按照电气方式连接到晶体管装置的源极区。独立于这些细节，通过将电压施加于场电极，场电极能够例如允许例如在漂移区中的场整形。
14、在特定实施例中，晶体管装置包括具有细长形状的场电极，所述场电极还能够被称为场板。特别地，细长场电极能够在栅极沟槽中被布置在栅电极下方。换句话说，场电极被布置在栅极沟槽的下部中，并且栅电极被布置在栅极沟槽的上部中。在特定实施例中，场电极沿侧向在晶体管装置和mgd之间连接到正面接触器，例如连接到管芯的源极接触器。正面接触器能够特别地被形成在金属化层中，例如是在晶体管装置上方或特别地跨多个晶体管装置基元延伸的正面金属化板。
15、在实施例中，制成场电极所用的场电极材料在公共或连续沟槽中连续地延伸，晶体管装置的栅电极和mgd栅电极被布置在所述连续沟槽中。换句话说，场电极材料在同一个连续沟槽的第一部分和第二部分中连续地延伸，并且在第一部分和第二部分之间的间隔的情况下，它也在其间延伸。
16、mgd栅电极能够被连接到管芯的正面接触器，特别地连接到源极接触器。在实施例中，mgd栅极和电极和场电极被连接到同一个正面接触器，例如连接到同一个正面金属化板，参本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体管芯(1)，包括：
2.如权利要求1所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的所述栅电极(11)和所述MGD栅电极(21)被布置在公共直线(33)上，所述公共直线(33)平行于所述第一侧向方向(31)。
3.如权利要求1或2所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的所述栅电极(11)和所述MGD栅电极(21)被布置在连续沟槽(40)的不同部分(40.1，40.2)中。
4.如前面权利要求中任何一项所述的半导体管芯(1)，所述晶体管装置(10)在所述栅极沟槽(12)中在所述栅电极(11)下方包括细长场电极(50)，其中所述场电极(50)沿侧向在所述晶体管装置(10)和所述MOS栅控二极管(20)之间连接到正面接触器(60)。
5.如权利要求3和4所述的半导体管芯(1)，其中所述场电极(50)由场电极材料(61)制成，所述场电极材料(61)连续地在所述连续沟槽(40)中延伸，也就是说，在所述栅极沟槽(12)中并且在所述MGD沟槽(22)中延伸。
6.如权利要求4或5所述的半导体管芯(1)，其
7.如结合权利要求4至6之一的权利要求3所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的所述栅电极(11)和所述MGD栅电极(21)由相同的栅电极材料(25)制成，所述栅电极材料(25)被布置在所述连续沟槽(40)中并且在所述连续沟槽(40)的所述不同部分(40.1，40.2)之间被中断。
8.如前面权利要求中任何一项所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的主体区(13)和所述MOS栅控二极管(20)的MGD主体区(23)是连续注入区(70)的不同部分(70.1，70.2)。
9.如前面权利要求中任何一项所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的主体区(13)通过垂直互连件(19)而被连接到正面接触器(60)，并且所述MOS栅控二极管(20)的MGD主体区(23)通过MGD垂直互连件(29)而被连接到所述正面接触器(60)，像所述晶体管装置(10)的所述垂直互连件(19)一样，所述MGD垂直互连件(29)具有相同的类型。
10.如前面权利要求中任何一项所述的半导体管芯(1)，其中针对所述第一侧向方向(31)，相应垂直晶体管装置(10.1，10.2)被布置在所述MOS栅控二极管(20)的两侧。
11.如前面权利要求中任何一项所述的半导体管芯(1)，其中在垂直于所述第一侧向方向(31)的通过所述MOS栅控二极管(20)的垂直剖面中看到，在相应MGD沟槽(22.1-22.3)中具有相应MGD栅电极(21.1-21.3)的多个MOS栅控二极管(20.1-20.3)被布置在彼此旁边。
12.如权利要求11所述的半导体管芯(1)，其中在所述垂直剖面中看到，至少十个MOS栅控二极管(20.1-20.3)被布置在彼此旁边。
13.一种制造如前面权利要求中任何一项所述的半导体管芯(1)的方法，包括下述步骤：
14.如权利要求13所述的方法，其中步骤ii)包括：
15.如权利要求14所述的方法，其中蚀刻掩模定义用于去除所述第一栅极氧化物的开口，所述开口在垂直于所述第一侧向方向(31)的第二侧向方向上跨多个沟槽延伸。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体管芯(1)，包括：
2.如权利要求1所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的所述栅电极(11)和所述mgd栅电极(21)被布置在公共直线(33)上，所述公共直线(33)平行于所述第一侧向方向(31)。
3.如权利要求1或2所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的所述栅电极(11)和所述mgd栅电极(21)被布置在连续沟槽(40)的不同部分(40.1，40.2)中。
4.如前面权利要求中任何一项所述的半导体管芯(1)，所述晶体管装置(10)在所述栅极沟槽(12)中在所述栅电极(11)下方包括细长场电极(50)，其中所述场电极(50)沿侧向在所述晶体管装置(10)和所述mos栅控二极管(20)之间连接到正面接触器(60)。
5.如权利要求3和4所述的半导体管芯(1)，其中所述场电极(50)由场电极材料(61)制成，所述场电极材料(61)连续地在所述连续沟槽(40)中延伸，也就是说，在所述栅极沟槽(12)中并且在所述mgd沟槽(22)中延伸。
6.如权利要求4或5所述的半导体管芯(1)，其中所述mgd栅电极(21)也被连接到所述正面接触器(60)。
7.如结合权利要求4至6之一的权利要求3所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的所述栅电极(11)和所述mgd栅电极(21)由相同的栅电极材料(25)制成，所述栅电极材料(25)被布置在所述连续沟槽(40)中并且在所述连续沟槽(40)的所述不同部分(40.1，40.2)之间被中断。
8.如前面权利要求中任何一项所述的半导体管芯(1)，其中所述晶体管装置(10)的主...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·武特，A·马拉克，T·M·菲尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：
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