專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對電源裝置中可能產(chǎn)生的直通短路(shoot-through)具有抗性(耐性)的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，采用各種方案來實現(xiàn)滿足各種用戶需求的電子裝置，并且這些電子裝置可包括用于提供工作電力的電源裝置以實現(xiàn)各種裝置的功能。由于電力轉(zhuǎn)換效率、小型化等方面的優(yōu)點，電源裝置通?？刹捎瞄_關(guān)模式電源類型。圖1是通常的電源裝置的示意性電路圖。參考圖1，通常的電源裝置10可包括交替地開關(guān)輸入電力的第一開關(guān)HS和第二開關(guān)LS、以及控制第一開關(guān)的開關(guān)和第二開關(guān)的開關(guān)的集成電路(1C)。該通常的電源裝置在隨其采用同步降壓轉(zhuǎn)換器(synchronous buck converter)的情況下可能具有直通短路問題。在這里，可以通過在第一開關(guān)HS和第二開關(guān)LS的交替開關(guān)周期之間強制分配死時間(dead time),解決該直通短路問題。然而，在第一開關(guān)HS和第二開關(guān)LS的接觸點處發(fā)生電壓突變(dV/dt)的情況下，可能難以解決該直通短路問題。換言之，在第一開關(guān)HS和第二開關(guān)LS的接觸點發(fā)生電壓突變(dV/dt)時，大位移電流(i)通過第二開關(guān)LS的柵漏電容部件(Cgd)流至第二開關(guān)LS的柵極端子。在這里，位移電流(i)的一部分(il)流至串聯(lián)連接?xùn)艠O電阻部件(Rg)、柵極電感部件(Lg)和外部電阻器(Rext)的電路，然后流出至接地，而位移電流(i)的其他部分(i2)通過第二開關(guān)(LS)的柵源電容部件(Cg)流出至接地。位移電流的一部分(il)的剩余分量導(dǎo)致對于柵極電阻部件(Rg)和外部電阻器(Rext)的電位降。在這里，當(dāng)該電位降大于第二開關(guān)LS的閾值電壓時，第二開關(guān)被接通，因此，發(fā)生第二開關(guān)LS與先前已接通的第一開關(guān)HS —起被同時接通的直通短路現(xiàn)象。因此，需要增加開關(guān)的柵源電容部件，其導(dǎo)致開關(guān)體積的增加。然而，可能難以在具有有限面積的半導(dǎo)體基底上制造期望數(shù)量的開關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，該半導(dǎo)體器件能夠通過在連接至源極的電極和柵極的突起區(qū)域的側(cè)面之間形成電容、并增大柵源電容來消除直通短路現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:半導(dǎo)體本體，具有預(yù)定的體積；源極，形成在半導(dǎo)體本體的上表面上；柵極，形成在半導(dǎo)體本體的溝槽中，并具有從半導(dǎo)體本體的上表面向上突起的突起區(qū)域，該溝槽其具有預(yù)定的深度并且該突起區(qū)域具有根據(jù)要設(shè)置的電容的水平而改變的突起高度；以及電極，電連接至源極，以與柵極的突起區(qū)域的側(cè)面一起形成電容。該半導(dǎo)體器件還可包括形成在半導(dǎo)體本體下表面上的漏極。該半導(dǎo)體器件還可包括形成在柵極的突起區(qū)域和電極之間的電介質(zhì)層。源極、漏極和柵極可構(gòu)成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。柵極的突起區(qū)域的突起高度可比其寬度大至少0.5倍。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括:制備具有預(yù)定的體積的半導(dǎo)體本體、在半導(dǎo)體本體上表面上形成的源極、在半導(dǎo)體本體的具有預(yù)定的深度的溝槽中形成并且具有從半導(dǎo)體本體的上表面向上突起的突起區(qū)域的柵極、以及覆蓋柵極的突起區(qū)域的電極；磨削并去除用電極的被設(shè)置為覆蓋柵極的突起區(qū)域的上表面的部分；并在柵極的突起區(qū)域的上表面上沉積氧化膜。電極的制備可包括，通過改變柵極的突起區(qū)域的突起高度和電極的面向突起區(qū)域的側(cè)面的長度，來設(shè)置期望的電容水平。電極的制備可包括在半導(dǎo)體本體的下表面上形成漏極。電極的制備可包括將電極電連接至源極。柵極的制備可包括在柵極的突起區(qū)域和電極之間形成電介質(zhì)層。源極、漏極和柵極可構(gòu)成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。柵極的突起區(qū)域的突起高度可比其寬度大至少0.5倍。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，將更清楚地理解本發(fā)明的以上和其他方面、特征以及其他優(yōu)點，其中:圖1是通常的電源裝置的示意性電路圖；圖2是圖1的電源裝置的開關(guān)波形圖；圖3是由于電壓突變所導(dǎo)致的圖1的電源裝置的開關(guān)波形圖；圖4是包括由于圖3的電壓突變而在圖1的電源裝置中采用的開關(guān)半導(dǎo)體器件的寄生電容的等效電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體器件示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖7示出了在制造半導(dǎo)體器件時可能發(fā)生的問題；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體器件的局部放大圖。
具體實施例方式下文中，將參考附圖詳細(xì)地描述實施方式，以使得它們能由本發(fā)明涉及的本領(lǐng)域中的技術(shù)人員容易地實施。
然而，為了不至于不必要地混淆本發(fā)明的主題，將省略涉及熟知的功能或構(gòu)造的詳細(xì)說明。此外，全部附圖中相似的參考標(biāo)號將用以描述具有相同或相似功能的元件。應(yīng)理解，在整個該說明書中，當(dāng)元件被稱為“連接至”另一元件時，它可以是直接連接至其他元件，或者可以是中間介有一個或多個元件而間接連接至其他元件。此外，除非有相反的明確描述，用詞“包括”以及諸如“包含”或“含有”等變形，將被理解為意指包括所述元件，但不排除其他任何元件。下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式。圖5示意地示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造。參考圖5，根據(jù)本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體器件100可包括半導(dǎo)體本體110、源極120、柵極130、電極140、電介質(zhì)層150以及漏極160。半導(dǎo)體本體110可具有預(yù)定的體積，并形成半導(dǎo)體器件100的本體。半導(dǎo)體本體110具有形成在其一部分中的溝槽，該溝槽具有預(yù)定的深度。在半導(dǎo)體器件100是N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的情況下，半導(dǎo)體本體110可由P型雜質(zhì)形成。源極120可以形成在半導(dǎo)體本體110的上表面上，以被設(shè)置在半導(dǎo)體本體110中形成的溝槽周圍的上表面上。在半導(dǎo)體器件100是N型MOSFET的情況下，源極120可由N型雜質(zhì)形成。柵極130可形成于半導(dǎo)體本體110的溝槽中，柵極130的至少一部分可以是半導(dǎo)體本體Iio的上表面上從溝槽內(nèi)部突起的突起區(qū)域。突起區(qū)域131的高度可以根據(jù)要設(shè)置的期望電容水平而改變。通常，柵極130可由諸如多晶硅等的導(dǎo)體材料形成。電極140可設(shè)置為面向柵極130的突起區(qū)域131的側(cè)面，并可電連接至源極120，以與柵極130的突起區(qū)域131的側(cè)面一起形成電容。電極可由諸如多晶硅等的導(dǎo)體材料組成。為了在電極140與柵極130的突起區(qū)域131的側(cè)面之間形成電容，可以在電極140與柵極130的突起區(qū)域131之間形成電介質(zhì)層150。圖5示出了電極140和源極120在半導(dǎo)體器件內(nèi)彼此電連接。然而，對其并沒有限制，電極140和源極120可以通過諸如表面接觸等各種方法在半導(dǎo)體器件的外部或內(nèi)部彼此電連接。漏極160可形成在半導(dǎo)體本體110的下表面上。在半導(dǎo)體器件100是N型MOSFET的情況下，漏極160可由N型雜質(zhì)形成。具有源極120、柵極130和漏極160的半導(dǎo)體器件100可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。同樣，用于半導(dǎo)體本體110、源極120和漏極160的雜質(zhì)，已在半導(dǎo)體器件100是N型MOSFET的情況下描述過了。然而，在半導(dǎo)體器件100是P型MOSFET的情況下，用于半導(dǎo)體本體110、源極120和漏極160的雜質(zhì)可以與在半導(dǎo)體器件100是N型MOSFET的情況下相反。圖6示意地示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法。參考圖5和圖6，可制備具有預(yù)定的體積的半導(dǎo)體本體110 ;形成在半導(dǎo)體本體110的上表面上的源極120 ;形成在半導(dǎo)體本體110的具有預(yù)定的深度的溝槽中并且具有從半導(dǎo)體本體Iio的上表面向上突起的突起區(qū)域131的柵極130 ;以及覆蓋柵極130的突起區(qū)域131的電極140 (SI)。
接著，可通過磨削去除電極140的被設(shè)置為覆蓋柵極130的突起區(qū)域131的上表面的部分(S2)。最后，氧化膜可以是沉積氧化物(S3)。氧化膜可形成在柵極130的突起區(qū)域131的上表面和電極140上。圖7示出了在制造半導(dǎo)體器件時可能發(fā)生的問題。參考圖6和圖7，可制備具有預(yù)定的體積的半導(dǎo)體本體110 ;形成在半導(dǎo)體本體110的上表面上的源極120 ;形成在半導(dǎo)體本體110的具有預(yù)定的深度的溝槽中并且具有從半導(dǎo)體本體Iio的上表面向上突起的突起區(qū)域131的柵極130 ;以及覆蓋柵極130的突起區(qū)域131的電極140 (SI)。在這里，因為柵極130的突起區(qū)域131的上表面和覆蓋突起區(qū)域131的上表面的電極140的表面是粗糙的，所以難以精確地控制電極140和柵極130之間的電容。因此，通過磨削和去除電極140的覆蓋柵極130的突起區(qū)域131的上表面的部分，并調(diào)節(jié)突起區(qū)域131的高度，可控制電極140和柵極130之間的電容。圖8是根據(jù)本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體器件的局部放大圖。參考圖8，柵極130的突起區(qū)域131可具有高度(H)和寬度(L)。在這里，突起區(qū)域131的高度(H)可表示從突起區(qū)域131的上表面到突起區(qū)域131的側(cè)面的面向電極140的部分的長度。如上所述，可調(diào)節(jié)突起區(qū)域131的高度(H)，以控制電極140和柵極130之間的電容，并且在這里，可用圖6的第一操作(SI)來調(diào)節(jié)突起區(qū)域131的高度(H)。突起區(qū)域131的側(cè)面與面向的電極形成電容，并基于面向的電極140的長度和面積、電極與突起區(qū)域131的側(cè)面之間的距離等來控制電容。例如，在電極140和突起區(qū)域131側(cè)面之間的距離縮短時，或突起區(qū)域131的高度或電極140的長度增加時，電容可增大。因此，能夠提高柵源電容而不增加半導(dǎo)體器件100的寬度。如圖6中所示，多個半導(dǎo)體器件可配置在半導(dǎo)體基底上。當(dāng)增加半導(dǎo)體器件的寬度以提高柵源電容時，因為半導(dǎo)體基底具有的面積有限，所以半導(dǎo)體器件之間的距離變得狹窄。因此，由于在半導(dǎo)體器件的制造過程中應(yīng)當(dāng)維持至少預(yù)定的半導(dǎo)體器件之間的距離，所以難以制造期望數(shù)量的半導(dǎo)體器件或獲得優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體器件。與此同時，突起區(qū)域131的高度可設(shè)置成比其寬度大至少0.5倍，因此，與通過維持至少預(yù)定的半導(dǎo)體器件之間的距離并增加半導(dǎo)體器件的寬度而提高的柵源電容的量相t匕，能夠進(jìn)一步提高柵源電容而不增加半導(dǎo)體器件的寬度。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，通過在電極與柵極的突起區(qū)域的側(cè)面之間形成電容，然后改變突起區(qū)域的高度，以提高柵源電容而不增加半導(dǎo)體器件的寬度，可以消除直通短路現(xiàn)象而不增加半導(dǎo)體器件中的寬度。在這里，因為無論柵源電容如何增長，半導(dǎo)體器件的寬度不增加，所以能夠在具有有限面積的半導(dǎo)體基底上獲得期望數(shù)量的半導(dǎo)體器件。此外，如上所述，提供MOSFET作為半導(dǎo)體器件100的實例，但是具有突起區(qū)域的柵極130和與突起區(qū)域的側(cè)面一起形成電容的電極140，也可應(yīng)用于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，通過在連接至源極的電極與柵極的突起區(qū)域的側(cè)面之間形成電容并改變突起區(qū)域的高度以提高柵源電容而不增加半導(dǎo)體器件的寬度，這樣，即使不增加半導(dǎo)體器件的寬度，也可以消除直通短路現(xiàn)象。盡管已關(guān)于實施方式示出和描述了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在沒有背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，能夠進(jìn)行修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 半導(dǎo)體本體，具有預(yù)定的體積； 源極，形成在所述半導(dǎo)體本體的上表面上； 柵極，形成在所述半導(dǎo)體本體的溝槽中，并具有從所述半導(dǎo)體本體的上表面向上突起的突起區(qū)域，所述溝槽具有預(yù)定的深度，并且所述突起區(qū)域具有根據(jù)要設(shè)置的電容水平而改變的突起高度；以及 電極，電連接至所述源極，以與所述柵極的突起區(qū)域的側(cè)面一起形成電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括形成在所述半導(dǎo)體本體的下表面上的漏極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括形成在所述柵極的突起區(qū)域與所述電極之間的電介質(zhì)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述源極、所述漏極和所述柵極構(gòu)成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述柵極的所述突起區(qū)域的突起高度比其寬度大至少0.5倍。
6.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法包括: 制備具有預(yù)定的體積的半導(dǎo)體本體、形成在所述半導(dǎo)體本體的上表面上的源極、形成在所述半導(dǎo)體本體的具有預(yù)定的深度的溝槽中并且具有從所述半導(dǎo)體本體的上表面向上突起的突起區(qū)域的柵極、以及覆蓋所述柵極的突起區(qū)域的電極； 磨削并去除所述電極的被設(shè)置為覆蓋所述柵極的突起區(qū)域的上表面的部分；以及 在所述柵極的突起區(qū)域的上表面上沉積氧化膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述電極的制備包括通過改變所述柵極的突起區(qū)域的突起高度和所述電極的面向所述突起區(qū)域的側(cè)面的長度，來設(shè)置期望的電容水平。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述電極的制備包括在所述半導(dǎo)體本體的下表面上形成漏極。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述電極的制備包括將所述電極電連接至所述源極。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述電極的制備包括在所述柵極的突起區(qū)域與所述電極之間形成電介質(zhì)層。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述源極、所述漏極和所述柵極構(gòu)成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述柵極的突起區(qū)域的突起高度比其寬度大至少0.5倍。
全文摘要
本發(fā)明提供了半導(dǎo)體器件及其制造方法，能夠通過在電極與柵極的突起區(qū)域的側(cè)面之間形成電容并增加?xùn)旁吹碾娙輥硐搪番F(xiàn)象。該半導(dǎo)體器件可包括半導(dǎo)體本體，具有預(yù)定的體積；源極，形成在半導(dǎo)體本體的上表面上；柵極，形成在半導(dǎo)體本體的溝槽中，并具有從半導(dǎo)體本體的上表面向上突起的突起區(qū)域，該溝槽其具有預(yù)定的深度并且該突起區(qū)域具有根據(jù)要設(shè)置的電容的水平而改變的突起高度；以及電極，電連接至源極，以與柵極的突起區(qū)域的側(cè)面一起形成電容。
文檔編號H01L21/336GK103178113SQ201210295888
公開日2013年6月26日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者樸在勛, 徐東秀 申請人:三星電機株式會社