[發(fā)明專利]半導體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110241326.X
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102376709A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 小山雅紀;大倉康嗣;添野明高;永岡達司;杉山隆英;青井佐智子;井口紘子
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社電裝;豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/06;H01L29/10;H01L29/861;H01L29/739
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;夏青

1.一種半導體器件，包括：

半導體襯底(32)，所述半導體襯底(32)包括第一導電類型的漂移層(30)和設(shè)置于所述漂移層(30)上的第二導電類型的基底層(31)，所述漂移層(30)的與所述基底層(31)相對的表面界定所述半導體襯底(32)的第一表面(33)，所述基底層(31)的與所述漂移層(30)相對的表面界定所述半導體襯底(32)的第二表面(34)；

第二導電類型的集電極層(45)，與所述半導體襯底(32)的所述第二表面(34)相鄰設(shè)置；

第一導電類型的陰極層(46)，在與所述集電極層(45)相同的水平面上，與所述半導體襯底(32)的所述第二表面(34)相鄰設(shè)置；以及

集電極電極(47)，設(shè)置于所述集電極層(45)和所述陰極層(46)上，其中

所述半導體襯底(32)的相對于沿所述第一表面(33)的方向包括所述集電極層(45)的區(qū)段構(gòu)成IGBT單元(10)，作為IGBT元件工作，所述半導體襯底(32)的相對于沿所述第一表面的方向包括所述陰極層(46)的區(qū)段構(gòu)成二極管單元(20)，作為二極管元件工作，其中

所述IGBT單元(10)包括：

穿過所述基底層(31)并到達所述漂移層(30)的溝槽(35)；

設(shè)置于所述溝槽(35)的內(nèi)表面上的柵極絕緣膜(36)；

設(shè)置于所述溝槽(35)之內(nèi)的柵極絕緣膜(36)上的柵極電極(37a)；

設(shè)置于所述基底層(31)的表面部分中的第一導電類型的發(fā)射極區(qū)(38)，所述發(fā)射極區(qū)(38)接觸所述基底層(31)之內(nèi)的所述溝槽(35)的側(cè)表面；

設(shè)置于所述基底層(31)的表面部分中的第二導電類型的第一接觸區(qū)(39)；

相對于所述溝槽(35)的深度，在比所述發(fā)射極區(qū)(38)和所述第一接觸區(qū)(39)更深的位置設(shè)置于所述基底層(31)之內(nèi)的第一導電類型的浮置層(40)，所述浮置層(40)將所述基底層(31)分成第一部分以及第二部分，所述第一部分包括所述發(fā)射極區(qū)(38)和所述第一接觸區(qū)(39)，所述第二部分與所述漂移層(30)相鄰；以及

被設(shè)置成覆蓋柵極電極(37a)的末端的層間絕緣膜(41)，

所述二極管單元(20)包括設(shè)置于所述基底層(31)的表面部分中的第二導電類型的第二接觸區(qū)(42)，并且

所述IGBT單元(10)和所述二極管單元(20)還包括電連接到所述發(fā)射極區(qū)(38)、所述第一接觸區(qū)(39)和所述第二接觸區(qū)(42)的發(fā)射極電極(43)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中

所述二極管單元(20)包括：

穿過所述基底層(31)并到達所述漂移層(30)的溝槽(35)；

設(shè)置于所述溝槽(35)的內(nèi)表面上的柵極絕緣膜(36)；以及

設(shè)置于所述溝槽(35)之內(nèi)的所述柵極絕緣膜(36)上的溝槽電極(37b)，并且

所述溝槽電極(37b)電連接到所述發(fā)射極電極(43)以提供發(fā)射極-接地結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件，其中

在所述二極管單元(20)中，在所述溝槽電極(37b)上設(shè)置所述發(fā)射極電極(43)以在所述發(fā)射極電極(43)和所述溝槽電極(37b)之間直接電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件，其中

所述二極管單元(20)包括設(shè)置于所述第一表面(33)上以覆蓋所述溝槽電極(37b)的末端的層間絕緣膜(41)，

所述二極管單元(20)的溝槽(35)在沿所述半導體襯底(32)的所述第一表面(33)的方向上延伸，并且

相對于所述二極管單元(20)的溝槽(35)的縱向，在所述二極管單元(20)的溝槽(35)的末端處，所述溝槽電極(37b)電連接到所述發(fā)射極電極(43)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件，其中

所述二極管單元(20)包括設(shè)置于所述第一表面(33)上以覆蓋所述溝槽電極(37b)的末端的層間絕緣膜(41)，

所述二極管單元(20)的溝槽(35)在沿所述半導體襯底(32)的所述第一表面(33)的方向上延伸，并且

所述IGBT單元(10)和所述二極管單元(20)包括控制電極(56)，所述控制電極相對于所述二極管單元(20)的溝槽(35)的縱向，在所述二極管單元(20)的溝槽(35)的末端處電連接到所述溝槽電極(37b)。