[發明專利]半導體器件

有效

• 申請號: 201280047137.1
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN103828060B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 樋口安史;深津重光;住友正清
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/739
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 韓宏,陳松濤

1.一種半導體器件，包括：

沿著x-y平面的第一導電型集電極層（11），所述x-y平面由彼此正交的x方向和y方向來定義；

第二導電型漂移層（13），其形成在所述集電極層的正面；

第一導電型基極層（14），其形成在所述漂移層上；

溝槽柵極（18），其包括在所述y方向延伸以形成條紋圖案的溝槽（15），所述溝槽通過在與所述x-y平面正交的z方向上貫穿所述基極層而從所述基極層的沿著所述x-y平面的表面延伸至所述漂移層的內部，所述溝槽柵極還包括形成在所述溝槽的壁上的柵極絕緣層（16）和形成在所述柵極絕緣層上的柵電極（17）；

第二導電型發射極層（19），其形成在所述基極層的表面部分中，并位于所述溝槽柵極的側面；

集電極電極（23），其形成在所述集電極層的背面，并電連接至所述集電極層；以及

發射極電極（22），其電連接至所述發射極層和所述基極層，其中

所述溝槽柵極包括位于所述漂移層中的底部（18b）和從所述基極層的表面延伸以與所述底部連通的連通部（18a），

相鄰的底部之間的在所述x方向上的距離小于相鄰的連通部之間的在所述x方向上的距離，

在所述底部中的柵極絕緣厚于在所述連通部中的柵極絕緣，

在相鄰的溝槽柵極之間的區域在所述y方向上被分割成有效區（P）和無效區（Q），

所述有效區對應于所述發射極層，并用作在電壓施加至所述柵電極時將電荷注入所述漂移層中的注入源，

所述無效區即使在所述電壓施加至所述柵電極時也不用作所述注入源，并且

所述無效區在所述y方向上的間隔L₁（>0）、所述連通部在所述z方向上的長度D₁、以及所述底部在所述z方向上的長度D₂滿足以下關系：L₁≤2（D₁+D₂）。

2.根據權利要求1所述的半導體器件，其中

所述有效區在所述y方向上以所述間隔L₁布置，并且

所述無效區在所述y方向上位于相鄰的有效區之間。

3.根據權利要求2所述的半導體器件，還包括：

第一導電型的第一高濃度基極區（26），其形成在所述無效區中的所述基極層的表面部分中，其中

所述第一高濃度基極區的雜質濃度高于所述基極層的雜質濃度。

4.根據權利要求1所述的半導體器件，其中

所述發射極層沿著所述溝槽柵極在所述y方向上連續延伸，

所述無效區包括第一導電型的第二高濃度基極區（28），所述第一導電型的第二高濃度基極區（28）的雜質濃度高于所述基極層的雜質濃度并低于所述發射極層的雜質濃度，

所述第二高濃度基極區被間斷地分割，并在所述y方向上以所述間隔L₁布置，

所述第二高濃度基極區位于所述基極層中，

所述第二高濃度基極區在所述z方向上與所述發射極層接觸且在所述x方向上與所述溝槽柵極接觸，并且

所述有效區位于相鄰的第二高濃度基極區之間。

5.根據權利要求1-4中的任一項所述的半導體器件，其中

所述L₁和所述D₁滿足以下關系：L₁≤2D₁。

6.根據權利要求1-5中的任一項所述的半導體器件，其中

所述L₁和所述D₁滿足以下關系：D₁≤L₁。

7.根據權利要求1-6中的任一項所述的半導體器件，其中

所述有效區具有周期性結構，使得所述L₁和所述有效區在所述y方向上的長度L₂的每一個是恒定的。

8.根據權利要求1-7中的任一項所述的半導體器件，還包括：

第一導電型基極接觸層（20），其形成在所述基極層的表面部分中的在相鄰的溝槽柵極之間且在所述發射極層之間，其中

所述基極接觸層所延伸的深度深于所述發射極層所延伸的深度，并且

所述基極接觸層在所述x方向上的長度大于相鄰的底部之間的距離。