[發(fā)明專利]功率用半導(dǎo)體裝置及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210316489.4
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN103137699A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小林仁
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

本申請享受以日本專利申請2011-259851號（申請日：2011年11月29日）為基礎(chǔ)申請的優(yōu)先權(quán)。本申請通過參照該基礎(chǔ)申請而包含該基礎(chǔ)申請的全部內(nèi)容。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種功率用半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)

功率用半導(dǎo)體裝置被用作便攜式個人電腦、家電產(chǎn)品、通信設(shè)備以及服務(wù)器等的電源部的開關(guān)元件。該功率用半導(dǎo)體裝置主要是MOSFET（Metal?Oxide?Semiconductor?Field?Effect?Transistor：金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管），而根據(jù)用途，有IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor：絕緣柵雙極型晶體管）或IEGT（Injection?Enhanced?Gate?Transistor：電子注入增強(qiáng)柵晶體管）等。在該功率用半導(dǎo)體裝置中，在尋求耐壓的同時(shí)，為了降低導(dǎo)通損失而尋求低導(dǎo)通電阻。并且，為了降低開關(guān)損失，還尋求低輸入電容。

導(dǎo)通電阻R_on是漂移層的電阻與溝道層的電阻的和。為了在維持耐壓的同時(shí)降低漂移層的電阻，而使用在溝槽內(nèi)設(shè)置有柵電極的溝槽柵構(gòu)造。尤其，使溝槽在漂移層中較深地延伸，并在柵電極的下部的溝槽內(nèi)設(shè)置具有源極電位的場板電極。通過該場板電極，耗盡層容易從p型基底層向n型漂移層延伸，可以在維持耐壓的同時(shí)使漂移層成為低電阻。

輸入電容C_iss是柵極-源極間電容C_gs與柵極-漏極間電容C_gd的和。在具有上述場板電極的溝槽柵構(gòu)造中，柵極-漏極間電容C_gd與柵極-源極間電容C_gs相比小到可以無視。但是柵極-源極間電容C_gs除了由柵電極和p型基底層之間的柵極絕緣膜引起的電容以外，還具有由柵電極和場板電極之間的絕緣膜引起的電容。因此，在上述溝槽柵構(gòu)造中，與未設(shè)置場板電極的通常的溝槽柵構(gòu)造相比，柵極-源極間電容C_gs變大了。為了開關(guān)損失的進(jìn)一步降低，需要降低柵電極和場板電極之間的柵極-源極間電容C_gs。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

在功率用半導(dǎo)體裝置中，降低柵極-源極間電容。

用于解決技術(shù)問題的手段

本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備：第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層、場絕緣膜、場板電極、第一絕緣膜、導(dǎo)電體、第二絕緣膜、柵極絕緣膜、柵電極、第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層、第一導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體層、層間絕緣膜、第一電極以及第二電極。

第一半導(dǎo)體層具有第一面和與所述第一面相反側(cè)的第二面。場絕緣膜設(shè)置在從第一半導(dǎo)體層的第一面向第一半導(dǎo)體層中延伸的溝槽內(nèi)，具有與第一面相比向第二面?zhèn)群笸说纳隙?。場板電極隔著場絕緣膜設(shè)置在比溝槽內(nèi)的場絕緣膜的上端靠近第二面?zhèn)?。第一絕緣膜設(shè)置在場板電極上，與場絕緣膜一起包圍場板電極。導(dǎo)電體設(shè)置在第一絕緣膜上，朝向第一半導(dǎo)體層的第一面延伸，與場板電極絕緣。第二絕緣膜覆蓋導(dǎo)電體并與場絕緣膜一起使導(dǎo)電體與外部絕緣。柵極絕緣膜設(shè)置在場絕緣膜的上端的上部的溝槽的側(cè)壁上。柵電極設(shè)置在場絕緣膜的上端上，隔著第二絕緣膜與導(dǎo)電體鄰接，并隔著柵極絕緣膜設(shè)置在溝槽內(nèi)。第二半導(dǎo)體層設(shè)置在第一半導(dǎo)體層的第一面，隔著柵極絕緣膜與柵電極鄰接。第三半導(dǎo)體層選擇性地設(shè)置在第二半導(dǎo)體層的面上并隔著柵極絕緣膜與柵電極鄰接，具有比第一半導(dǎo)體層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度更高的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度。層間絕緣膜設(shè)置在柵電極和導(dǎo)電體上。第一電極與第一半導(dǎo)體層的第二面電連接。第二電極與第二半導(dǎo)體層、第三半導(dǎo)體層及場板電極電連接。

附圖說明

圖1是第一實(shí)施方式的功率用半導(dǎo)體裝置的主要部分示意性剖視圖。

圖2是比較例的功率用半導(dǎo)體裝置的主要部分示意性剖視圖。

圖3（a）、（b）是表示第一實(shí)施方式的功率用半導(dǎo)體裝置的制造方法的一部分的主要部分示意性剖視圖。

圖4（a）、（b）是表示第一實(shí)施方式的功率用半導(dǎo)體裝置的制造方法的一部分的主要部分示意性剖視圖。

圖5（a）、（b）是表示第一實(shí)施方式的功率用半導(dǎo)體裝置的制造方法的一部分的主要部分示意性剖視圖。

圖6（a）、（b）是表示第一實(shí)施方式的功率用半導(dǎo)體裝置的制造方法的一部分的主要部分示意性剖視圖。

圖7（a）、（b）是表示第一實(shí)施方式的功率用半導(dǎo)體裝置的制造方法的一部分的主要部分示意性剖視圖。

具體實(shí)施方式