相邻半导体鳍形部间有场电极的半导体器件及其制造方法_2

文档序号:9889971阅读:来源:国知局
>[0032]源极区域110以及漂移区120具有相同的第一导电类型。沟道/本体区域115可以具有相同的第一导电类型或者具有与第一导电类型互补的第二导电类型。
[0033]这些被绘出的实施形式涉及具有η掺杂的源极区域110、η掺杂的漂移区120以及P掺杂的沟道/本体区域115的增强型的η沟道FET晶体管单元。根据涉及耗尽型的η沟道FET的实施形式,沟道/本体区域115为η掺杂的。对于P沟道FET晶体管单元,第一导电类型是P型。
[0034]半导体鳍形部190的紧接着主表面101的上部分190a包括至少源极区域110和沟道/本体区域115,并且可以具有比在上部分190a与基平面BP之间构造的在其中构造有漂移区120的至少部分的下部分190b更小的横向宽度。
[0035]按照一实施形式,至少在主表面101与下部分190b之间的上部分190a中,半导体鳍形部190的侧壁是(111)晶体面,所述(111)晶体面由晶面刻蚀(kr i s ta 11 ο graph i scherAetzen)得出,例如借助于TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液、KOH(氢氧化钾)溶液或者EDP(乙二胺邻苯二酚)溶液而得出。
[0036]在半导体鳍形部190的下部分190b之间布置的场电极结构250分别包括场电介质251以及场电极255,其中场电介质251将场电极255与半导体鳍形部190的半导体材料以及半导体本体100的在基平面BP和背面表面102之间的连贯的部分195电绝缘。场电介质251由半导体氧化物、半导体氮化物或者半导体氮氧化物组成或者包含半导体氧化物、半导体氮化物或者半导体氮氧化物,所述半导体氧化物是例如氧化硅、例如热生长的氧化硅或者被沉积的氧化硅,所述半导体氮化物是例如氮化硅,所述半导体氮氧化物是例如氮氧化硅。
[0037]场电极255由高掺杂的多晶硅、金属半导体化合物(例如硅化物)和/或金属、金属合金或者金属氮化物组成,或者包含高掺杂的多晶硅、金属半导体化合物(例如硅化物)和/或金属、金属合金或者金属氮化物。
[0038]栅极电极结构150的第一部分被布置在半导体鳍形部190的上部分190a的两个对置侧上,其中栅极电极结构150的被分配给相邻的半导体鳍形部190的第一部分将布置在相邻的半导体鳍形部190之间的场电极255的上部分围住。
[0039]栅极电极结构150包括栅极电极155,并且对于IGFET类型的晶体管单元TC来说可以包括栅极电介质151,所述栅极电介质151至少沿着半导体鳍形部190的上部分190a被构造。对于JFET类型的晶体管单元TC来说,缺少栅极电介质,并且栅极电极155紧邻相应的半导体鳍形部190的上部分190a。
[0040]栅极电介质151由半导体氧化物、半导体氮化物或者半导体氮氧化物组成或者包括半导体氧化物、半导体氮化物或者半导体氮氧化物,所述半导体氧化物是例如热的氧化硅或者被沉积的氧化硅,所述半导体氮化物是例如氮化硅,所述半导体氮氧化物是例如氮氧化硅。
[0041 ]栅极电极155由高掺杂的多晶体硅、金属-半导体化合物(例如硅化物)、金属、金属氮化物(例如TaN或者TiN)和/或金属合金组成,或者包含高掺杂的多晶体硅、金属-半导体化合物(例如硅化物)、金属、金属氮化物(例如TaN或者TiN)和/或金属合金。
[0042]介电结构220将第一负载电极310、例如η沟道FET晶体管单元TC的源极电极与包括在半导体鳍形部190之上的连在一起的第二部分的栅极电极155分开。第一接触结构315a从第一负载电极310经过在介电结构220中的开口延伸直至半导体鳍形部190的上部分190a或者延伸到所述上部分190a中。第一接触结构315a沿着半导体鳍形部190彼此是隔开的,并且能够至少部分地延伸至至少到在涉及的半导体鳍形部190的源极区域110与沟道/本体区域115之间的过渡部。根据一实施形式,源极区域110沿着至少一个横向方向、例如在与沟道/本体区域115的高掺杂的接触区117的截面平面和/或垂直于与所述高掺杂的接触区117的截面平面中交替,使得第一接触结构315a不仅接上源极区域110而且接上沟道/本体区域115。
[0043]第二接触结构315b可以通过介电结构220中的其他开口将场电极255例如与第一负载电极310连接。介电隔离部222沿着第一和第二接触结构315a、315b的垂直侧壁延伸并且使其与栅极电极155绝缘。
[0044]介电结构220包括一个或者多个由介电材料构成的层,包括例如由热生长的半导体氧化物(比方说热的氧化硅、被沉积的氧化硅、例如在使用正硅酸四乙酯的情况下被沉积为前驱体级(Vor Iaeuferstufe )的氧化娃)或者娃玻璃(例如PSG(磷娃酸盐玻璃)、BSG(硼娃酸盐玻璃)或者BPSG(硼磷硅酸盐玻璃))、半导体氮化物(例如氮化硅)或者半导体氮氧化物(例如氮氧化硅)构成的层。
[0045]第一负载电极310可以构造半导体器件500的第一负载端子LI,或者与第一负载端子LI电连接。
[0046]半导体本体100的在半导体鳍形部190之下的连贯的部分195紧接着基平面BP可以具有所连接的漂移区部分。根据一实施形式,在连贯的部分195的区域中构造有场停止区(Feldstoppzone)128,所述场停止区128的掺杂材料浓度超过在漂移区120中的掺杂材料浓度至少10倍。
[0047]此外,在基平面BP和背面表面102之间,高掺杂的连接层140被构造在半导体鳍形部190和场电极结构250的垂直投影中。在娃半导体层10a的情况下掺杂材料浓度为至少1E18 cm—3的高掺杂的连接层140—方面作为晶体管单元TC的漏极区域起作用,而另一方面将漏极电流导出到半导体本体100的在具有晶体管单元TC的单元场之外的区域中。连接层140可以通过沉淀部结构(Sinkerstruktur)与在构件正面上的第二负载电极或者与到其他单元场的其他连接结构电连接,其中第二负载电极可以构造半导体器件500的第二负载端子或者可以与这种第二负载端子电连接。
[0048]负载电极的材料分别是铝Al、铜Cu或由具有或者没有其他添加物、例如硅的铝和铜构成的合金AlCu。此外,这两个负载电极可以具有其他能导电的辅助层和中间层。
[0049]晶体管单元TC按照该原因在高载流能力的情况下是具有非常短的关断时间的FinFET。不同于在制造具有被深埋入半导体本体中的沟道/本体区域115的晶体管单元时,所述制造包括在相对窄的半导体鳍形部之间具有高的长宽比的沟槽内的多个关键工艺,在制造半导体器件500时,深沟槽已经可以在紧跟随沟槽刻蚀的工艺中大部分被重新填满,并且由此中间的窄的半导体鳍形部190被稳定化。在制造期间的倒塌的半导体鳍形部190的风险显著降低,并且由此能运行的半导体器件500的产量得以改善。
[0050]相对于其中一方面为源极区域和另一方面为漏极区域被构造在不同的半导体鳍形部中或被构造在同一半导体鳍形部的不同横向部分中的思路,半导体器件500的纯竖直的思路增大了在可供使用的横向半导体面上的整个漂移区横截面的份额。由此,在相同的负载电流的情况下,半导体器件5 O O的面积特定的载荷降低,或面积效率(FlaechenefTizienz)被增大。
[0051]根据在图1B中描绘的实施形式,半导体器件500包括沿着第一横向方向延伸的第一半导体鳍形部191和沿着与第一横向方向相交的第二横向方向延伸的第二半导体鳍形部192。在所绘出的实施实例中,两个横向方向彼此垂直地走向。半导体鳍形部191、192形成具有矩形的、例如近似方形的网格的网络,这些网格可以被布置成有规律的行和列。场电极255是具有近似矩形的、例如方形的横向横截面面积的场针(Fe I dnade In )。在鳍形部节点上分别相互连接四个半导体鳍形部191、192。
[0052]图1C涉及具有场针的实施方案,所述场针被布置在具有有按行彼此相对移位的网格行的网络的网格中。鳍形部节点分别连接三个半导体鳍形部191、192。图1B的十字形的鳍形部节点通过T形鳍形部节点被替换。
[0053]在图1D的实施形式中,所有半导体鳍形部190以相同的横向方向彼此平行地走向。
[0054]图2至8B涉及上述的由半导体基板500a构成的半导体器件500的制造。
[0055]半导体基板500a由半导体层10a组成或者包括所述半导体层100a,所述半导体层IOOa由单晶半导体材料、例如硅S 1、碳化硅S i C、锗Ge、硅锗晶体S iGe、氮化镓GaN或者砷化镓GaAs构成。根据一实施形式,半导体基板500a是硅晶片。根据另一实
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