[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110318482.1
• 申請(qǐng)日: 2011-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102456741A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 川島義也
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/739;H01L29/423
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 孫志湧;穆德駿

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

包括說(shuō)明書、附圖和摘要的2010年10月20日提交的日本專利申請(qǐng)No.2010-235632的公開(kāi)通過(guò)引用整體并入這里。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有溝槽柵電極的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

高耐受電壓半導(dǎo)體器件包括具有溝槽柵電極的半導(dǎo)體器件，例如，垂直MOSFET或IGBT。這種半導(dǎo)體器件所需的一個(gè)性能是導(dǎo)通電阻低。半導(dǎo)體器件的精細(xì)化是降低導(dǎo)通電阻的一種方法。然而，隨著精細(xì)化，近年來(lái)產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，即柵電極之間的距離減小了，從而柵電極的寄生電容增加了。考慮到上述，F(xiàn)OM(品質(zhì)因數(shù))，即(導(dǎo)通電阻)×(柵電極的寄生電容)近年來(lái)被用作示出具有溝槽柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的性能的一個(gè)度量。

提高FOM的一種技術(shù)包括通過(guò)采用確保半導(dǎo)體器件的耐受電壓以增加外延層的雜質(zhì)濃度并且降低電阻的結(jié)構(gòu)來(lái)降低導(dǎo)通電阻的方法。例如，P.Goarin等人公開(kāi)了通過(guò)在溝槽內(nèi)部形成深溝槽并且形成厚氧化物膜來(lái)確保半導(dǎo)體器件的耐受電壓的方法(Proceedings?of?19th?International?Symposium?on?Power?Semiconductor?Devices?&?ICs，2007，pp.61-64)。此外，Y.Kawashima等人公開(kāi)了通過(guò)利用pn結(jié)來(lái)確保半導(dǎo)體器件的耐受電壓的方法(Proceedings?of?the?22nd?International?Symposium?on?Power?Semiconductor?Devices?&?ICs，2010，pp.329-332)。日本未審查專利公布No.2009-32951描述了通過(guò)延伸勢(shì)阱直到鄰近單元區(qū)域的周圍區(qū)域，可以防止降低半導(dǎo)體器件的耐受電壓。

日本未審查專利公布No.2001-217419描述了：通過(guò)在平面布局中形成基本上弓形形狀的溝槽的角，能夠防止施加在柵極絕緣膜上的電場(chǎng)強(qiáng)度的局部增加。

發(fā)明內(nèi)容

當(dāng)與外延層的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)層(即，與單元區(qū)域的阱相同結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)層)布置到圍繞單元區(qū)的外圍時(shí)，由于在雜質(zhì)區(qū)和外延層之間形成了pn結(jié)，所以能夠確保外圍處的耐受電壓。然而，由于溝槽柵電極比上述的雜質(zhì)區(qū)域(外阱)形成得更深，所以使外阱處于通過(guò)溝槽柵電極與單元區(qū)域的阱分離的浮置狀態(tài)。為了防止這樣，需要巧妙地設(shè)計(jì)溝槽柵電極的平面布局。另一方面，由于溝槽電極大約延伸了長(zhǎng)的距離，所以柵極電阻可以依據(jù)平面布局而增加。

因此，需要巧妙設(shè)計(jì)溝槽柵電極的平面布局，以抑制外部的阱通過(guò)溝槽柵電極與單元區(qū)域的阱分離，同時(shí)抑制柵極電阻的增加。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種半導(dǎo)體器件，包括：

半導(dǎo)體襯底；

第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，其形成在半導(dǎo)體襯底的上方；

第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)層，其形成在半導(dǎo)體層的表面層中；

第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)層，其形成到除了邊緣之外的第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)層的表面層；

柵極接觸區(qū)，其通過(guò)在平面圖中向內(nèi)凹進(jìn)第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)層而形成；

上柵電極，其至少一部分由其中沒(méi)有形成第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)層的第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)層的區(qū)域上方的絕緣層形成，圍繞第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)層，并且在平面圖中在與柵極接觸區(qū)重疊的部分處向內(nèi)突出；

多個(gè)第一掩埋柵電極，其形成在其中形成第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)層的半導(dǎo)體層的區(qū)域中，在半導(dǎo)體層中比第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)層掩埋得更深，沿著第一方向彼此平行延伸，且其兩端分別延伸超出第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)層從而連接到上柵電極；

第一掩埋連接電極，其在與上柵電極重疊的位置處掩埋在半導(dǎo)體層中，掩埋到與第一掩埋柵電極相同的深度，并將第一掩埋柵電極的端部彼此連接；和

源極接觸，其在半導(dǎo)體層中掩埋得比第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)層更深且比第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)層的底部更淺，并且每個(gè)都位于第一掩埋柵電極中的每一個(gè)之間，其中

在與位于柵極接觸區(qū)中的上柵電極重疊的方向上延伸的第一掩埋柵電極中的至少一些的端部在平面圖中位于柵極接觸區(qū)的邊緣上，

端部通過(guò)第一掩埋連接電極彼此連接，以及

第一掩埋連接電極沒(méi)有連接到作為鄰近于在其端部通過(guò)第一掩埋連接電極彼此連接的第一掩埋柵電極的第一掩埋柵電極的接觸的一側(cè)上的第一掩埋柵電極。