[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

相關申請的交叉引用

本申請基于在2011年9月27日提交的日本專利申請No.2011-211072和2012年9月6日提交的日本專利申請No.2012-196549，通過引用來將上述日本專利申請的內容并入于此。

技術領域

本公開內容涉及具有絕緣柵雙極晶體管（下文簡化為IGBT）的半導體器件。

背景技術

具有IGBT的半導體器件被用在電子電路中，以驅動諸如電機的電感負載。具有典型IGBT的半導體器件具有以下結構。

N^-型漂移層形成在P⁺型集電極層上，P型基極層形成在N^-型漂移層的表面部分中，并且N⁺型發射極層形成在P型基極層的表面部分中。通過貫穿P型基極層和N⁺發射極層到達N^-型漂移層的多個溝槽形成條紋圖案。柵極絕緣層和柵電極在每個溝槽的壁上按順序形成，從而可利用溝槽、柵極絕緣層和柵電極來形成溝槽柵極。此外，發射極電極通過層間介電膜形成在P型基極層和N⁺型發射極層上。發射極電極通過層間介電膜的接觸孔電連接到P型基極層和N⁺型發射極層。此外，集電極電極形成在集電極層的背面上，并電連接到集電極。

在這種半導體器件中，當預定的柵極電壓施加至柵電極時，N型反轉層形成在P型基極層中的在與溝槽中的柵極絕緣層的界面處，并且電子累積層形成在N^-型漂移層中的在與溝槽中的柵極絕緣層的界面處。電子通過反轉層和累積層從N⁺型發射極層流入N^-型漂移層中，并且空穴流入N^-型漂移層中。因此，由于電導率調制使電阻減小，從而其可以改變為導通狀態。

在這種具有IGBT的半導體器件中，與具有MOSFET的半導體器件相比，可以降低導通電壓。然而近年來，已需要導通電壓的進一步減小。

為了上述原因，例如，專利文獻1公開了相鄰的柵電極之間的距離被減小至從0.55nm到0.3μm的非常小的值。

另外，專利文獻2公開了溝槽柵極具有位于N^-型漂移層中的擴大部分，并且該擴大部分的寬度寬于除了擴大部分以外的部分的寬度。因此，相鄰的溝槽柵極的擴大部分之間的距離小于相鄰的溝槽柵極的其它部分之間的距離。

在如專利文獻1、2中所公開的半導體器件中，流入N^-型漂移層中的空穴不太可能通過相鄰的溝槽柵極之間的空間被吸引到P型基極層，而使得大量空穴被累積在N^-型漂移層中。因此，通過反轉層和累積層從N⁺型發射極層流入N^-型漂移層中的電子數量被增加。因為電子遷移率大于空穴遷移率，所以導通電壓被進一步減小。

在專利文獻1、2中，實現了低的導通電壓。然而近年來，已需要半導體器件不僅具有低的導通電壓，而且具有提高的負載短路耐受性。

也就是說，在這種半導體器件中，當負載短路發生時，電流增加至受器件限制的飽和度。隨后，產生與飽和電流成比例的焦耳熱，從而增加了半導體器件的溫度。因此，可能會毀壞半導體器件。

現有技術

專利文獻

專利文獻1：JP-A-2007-43123

專利文獻2：JP-A-2008-153389

發明內容

鑒于上述內容，本公開內容的目的是提供一種不僅具有低導通電壓而且具有改善的負載短路耐受性的半導體。