[发明专利]具有完全耗尽的沟道区的功率半导体晶体管

说明书

本发明涉及具有完全耗尽的沟道区的功率半导体晶体管。一种功率半导体晶体管包括耦合到第一负载端子的半导体主体，该晶体管进一步具有：半导体漂移区，被包括在所述半导体主体中；第一沟槽，沿垂直方向延伸到半导体主体中；第一源区；第一半导体沟道区；第二沟槽，沿所述垂直方向延伸到所述半导体主体中；引导区域，电连接到所述第一负载端子。

技术领域

本说明书涉及一种功率半导体晶体管的实施例以及涉及一种加工功率半导体晶体管的方法的实施例。特别地，本说明书涉及一种具有完全耗尽的沟道区的功率半导体晶体管（例如，IGBT）的实施例以及涉及对应的加工方法。

背景技术

汽车、消费者和工业应用中的现代器件的许多功能（诸如，转换电能和驱动电动机或电机）依赖于半导体器件。例如，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管（举几个例子）已经被用于各种应用，这些应用包括但不限于电源和功率转换器中的开关。

例如，这样的功率半导体晶体管包括多个MOS控制头，其中每一个控制头可以具有至少一个沟槽栅电极以及与所述至少一个沟槽栅电极邻近布置的源区和沟道区。为了将晶体管设定到导通状态（在该导通状态期间，可以传导正向方向上的负载电流）中，可以给栅电极提供具有处于第一范围内的电压的控制信号，以在沟道区内引起反型沟道。为了将晶体管设定到阻塞状态（在该阻塞状态期间，可以阻塞正向电压并且避免正向方向上的负载电流的流动）中，可以给栅电极提供具有处于与第一范围不同的第二范围内的电压的控制信号，以在由晶体管的沟道区和漂移区之间的过渡形成的pn结处引起耗尽区，其中耗尽区也被称为“空间电荷区”且可以主要扩展到晶体管的漂移区中。在该上下文中沟道区常常也被称作“体区”，在所述体区中所述反型沟道可以由控制信号引起以将晶体管设定在导通状态中。在没有反型沟道的情况下，沟道区与漂移区形成阻塞pn结。

在当被提供给栅电极的控制信号具有处于第二范围内的电压时的时间期间，晶体管通常不应转到导通状态。不受控的状态改变可能导致晶体管的故障或者甚至破坏。

发明内容

根据实施例，一种功率半导体晶体管包括耦合到第一负载端子的半导体主体，该晶体管进一步具有：半导体漂移区，被包括在所述半导体主体中且具有第一导电类型的掺杂剂；第一沟槽，沿垂直方向延伸到所述半导体主体中，所述第一沟槽包括通过第一绝缘体与所述半导体主体电绝缘的第一控制电极，其中所述第一沟槽受两个第一沟槽侧壁横向限制且受第一沟槽底部垂直限制；第一源区，与所述第一沟槽侧壁中的一个邻近地横向布置且电连接到所述第一负载端子；第一半导体沟道区，被包括在所述半导体主体中且同所述第一源区与相同的第一沟槽侧壁邻近地横向布置，所述第一半导体沟道区具有第二导电类型的掺杂剂且将所述第一源区与所述漂移区隔离；第二沟槽，沿所述垂直方向延伸到所述半导体主体中，其中所述第二沟槽受两个第二沟槽侧壁横向限制且受第二沟槽底部垂直限制；引导区域，电连接到所述第一负载端子且比所述第一沟槽底部更深地延伸到所述半导体主体中，所述引导区域与所述第一半导体沟道区分离地且与所述两个第一沟槽侧壁中的另一个和所述第二沟槽侧壁中的一个中的每一个邻近地布置，其中在比所述第一沟槽底部更深地布置的区段中，所述引导区域向着所述第一半导体沟道区横向延伸。所述第一沟槽侧壁与所述第二沟槽侧壁之间沿第一横向方向的距离总计小于100nm。