[發明專利]溝槽結構半導體裝置

有效

• 申請號: 201210435227.X
• 申請日: 2006-12-11
• 公開（公告）號: CN102903740A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 鳥居克行
• 申請（專利權）人: 三墾電氣株式會社
• 主分類號: H01L29/08
• 分類號: H01L29/08;H01L29/78;H01L29/739
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 毛立群;王忠忠

本申請是下述申請的分案申請:

發明名稱:?溝槽結構半導體裝置

申請日:?2006年12月11日

申請號:?200680046922.X?(PCT/JP2006/324688)

技術領域

本發明涉及一種耐破壞性被改善后的例如IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）或者絕緣柵型場效應晶體管等的溝槽（trench）結構半導體裝置。

背景技術

例如，在日本特開2005-57028號公報（專利文獻1）等中公開了具有用于謀求高耐壓化的溝槽結構的IGBT。如圖1所示，典型的溝槽結構IGBT在半導體襯底1’之中具有多個溝槽2。半導體襯底1’具有N型發射極區域3、P型基極區域4、N^-型基極區域5、N⁺型緩沖區域6、P⁺型集電極區域7、公知的P^-型降低表面電場（RESURF）區域8、N⁺型溝道截斷環區域9。在溝槽2之中配置有柵極絕緣膜10和具有柵電極功能的柵極導電體11。發射電極12形成在半導體襯底1’的一個主面21的凹部33、34之中以及絕緣膜36之上，并連接到N型發射極區域3和P型基極區域4，集電極13在半導體襯底1’的另一個主面22連接到P⁺型集電極區域7。

在使圖1的IGBT進行導通動作時，集電極13的電位高于發射電極12的電位，且柵極導電體11的電位高于發射電極12的電位。由此，在與溝槽2相鄰的P⁺型基極區域4形成溝道，從集電極13向發射電極12流過電流。在使IGBT截止時，柵極導電體11的電位為低于閾值的值。由此，P型基極區域4的溝道消失。其結果是，截止時的集電極13和發射電極12之間的電壓高于導通時的電壓，在P型基極區域4和N^-型基極區域5之間施加比較高的反偏置電壓，如虛線所示，耗盡層14’擴展。

但是，對于耗盡層14’的擴展來說，在多個溝槽2中，在配置在半導體襯底1’的內側的內側溝槽2a的附近和配置在外側的外側溝槽2b的附近不同。即，在內側溝槽2a的附近，耗盡層14’沿著其側面以及底面良好地擴展，電場集中被良好地緩和。相對于此，在外側溝槽2b的外側，由于在其外側沒有溝槽，所以，耗盡層14’的擴展受到限制，該外側溝槽2b的附近的電場強度大于其他部分，在外側溝槽2b的附近，容易發生擊穿。若發生擊穿，則伴隨于此的大電流集中地流過外側溝槽2b的附近，存在導致IGBT破壞的危險。

為了減弱外側溝槽2b附近的電場強度，考慮在外側溝槽2b的外側形成P型基極區域4較深的部分。由于該P型基極區域4較深的部分具有擴展耗盡層14’的作用，所以，在外側溝槽2b的附近的電場集中被緩和。但是，P型基極區域4較深的部分必須利用P型雜質的擴散來形成，若進行該P型雜質較深的擴散，則P型雜質不僅在深度方向（垂直方向）擴散，也在橫向（水平方向）擴散，從而該較深的擴散部分的表面積變大，導致半導體襯底1’的平面尺寸變大。

以上，對現有的溝槽結構IGBT進行了敘述，但是，具有溝槽結構的絕緣柵極型場效應晶體管等其他的半導體裝置也具有與溝槽結構IGBT同樣的問題。

專利文獻1：日本特開2005-57028號公報。?

發明內容

本發明所要解決的課題是要求難以破壞的溝槽結構半導體裝置，本發明的目的是提供一種能夠符合該要求的溝槽結構半導體裝置。

用于解決上述課題的本發明涉及溝槽結構半導體裝置，其特征在于，具有：

半導體襯底，其具有彼此對置的一個以及另一個主面、內側溝槽以及外側溝槽，該內側溝槽在所述一個主面的內側部分從所述一個主面向所述另一個主面延伸，該外側溝槽在比所述一個主面的所述內側部分更靠近外側的部分從所述一個主面向所述另一個主面延伸；

第一半導體區域（例如，發射極區域），形成在所述半導體襯底中，與所述內側溝槽相鄰配置并具有在所述半導體襯底的所述一個主面露出的表面，并且，具有第一導電型；

第二半導體區域（例如，P型基極區域），形成在所述半導體襯底中，與所述第一半導體區域相鄰，并在比所述第一半導體區域深的位置與所述內側以及外側溝槽相鄰，具有在所述半導體襯底的所述一個主面露出的表面，并且具有第二導電型；

第三半導體區域（例如，第一N型基極區域），形成在所述半導體襯底中，與所述第二半導體區域和所述內側溝槽這兩者相鄰，并以所述半導體襯底的所述一個主面為基準形成得比所述內側溝槽深，并且具有第一導電型；