[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410482814.3
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN104465769B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 川尻智司;鳥居克行
• 申請（專利權(quán)）人: 三墾電氣株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;蔡麗娜

提供一種半導(dǎo)體裝置，其為溝槽柵型的半導(dǎo)體裝置，能夠低價(jià)制造且反饋電容被減小。半導(dǎo)體裝置具備：層疊有第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二半導(dǎo)體區(qū)域、第三半導(dǎo)體區(qū)域以及第四半導(dǎo)體區(qū)域的半導(dǎo)體基板；絕緣膜，其配置在從第四半導(dǎo)體區(qū)域上表面延伸并貫通第四半導(dǎo)體區(qū)域和第三半導(dǎo)體區(qū)域而到達(dá)第二半導(dǎo)體區(qū)域的槽的內(nèi)壁上；控制電極，其在槽的側(cè)面與第三半導(dǎo)體區(qū)域的側(cè)面對置配置在絕緣膜上；第一主電極，其與第一半導(dǎo)體區(qū)域電連接；第二主電極，其與第三半導(dǎo)體區(qū)域和第四半導(dǎo)體區(qū)域電連接；底面電極，其與第二主電極電連接，在俯視觀察時(shí)，槽的延伸方向的長度在槽的寬度以上，而且，槽的寬度比相鄰的槽之間的間隔寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的溝槽柵型的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

作為進(jìn)行大電流的開關(guān)動(dòng)作的開關(guān)元件(功率半導(dǎo)體元件)，使用了功率MOSFET、絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor：IGBT)等。這樣的開關(guān)元件中，使用了在形成于半導(dǎo)體基板的槽(溝槽)中形成有絕緣膜和柵極的溝槽柵型的開關(guān)元件。IGBT中的槽的寬度通常被設(shè)定在大約1μm以下(例如參照專利文獻(xiàn)1。)。

圖6是表示這樣的溝槽柵型的半導(dǎo)體裝置110的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖6中，半導(dǎo)體基板180中，在成為漏層的n+層181之上，依次形成有n-層182，p-層183。在半導(dǎo)體基板180的正面?zhèn)龋纬捎胸炌╬-層183的槽185。槽185在與圖6中的紙面垂直的方向延伸并平行地形成有多個(gè)(在圖示的范圍中為四個(gè))。在各個(gè)槽185的內(nèi)表面均一地形成有氧化膜186，而且柵極187形成為填埋了槽185。

并且，在半導(dǎo)體基板180的正面?zhèn)龋诓?85的兩側(cè)形成有成為源區(qū)的n+層188。在半導(dǎo)體基板180的正面，形成有源極189。另一方面，在半導(dǎo)體基板180背面整個(gè)面與n+層181接觸地形成有漏極190。另一方面，在半導(dǎo)體基板180的正面?zhèn)纫愿采w槽185的方式形成有層間絕緣膜191，因此，源極189與n+層188和p-層183兩者接觸，而與柵極187絕緣。在圖6所示的范圍外的正面?zhèn)龋缭诓?85的延伸方向(紙面垂直方向)的端部側(cè)，所有的柵極187都被連接，并與公共的柵配線連接。并且，在圖6所示范圍內(nèi)，源極189形成在整個(gè)正面，但是在正面?zhèn)龋摉排渚€與源極189分離地形成。因此，對于每個(gè)槽185，通過施加于柵配線(柵極187)的電壓，通過槽185的側(cè)面的p-層183形成溝道，半導(dǎo)體裝置110導(dǎo)通。即，通過施加于柵極187的電壓，能夠進(jìn)行源極189與漏極190之間的電流的開關(guān)控制。按每個(gè)槽185而形成的溝道全部并聯(lián)連接，因此，能夠在源極189與漏極190之間流過大電流。

另外，圖6表示了功率MOSFET的結(jié)構(gòu)，而在IGBT的情況下也能夠應(yīng)用同樣的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，例如能夠?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)：在半導(dǎo)體基板180的下層配置p層(集電層)，背面電極與集電層接觸。即，背面電極作為集電極發(fā)揮能夠。

為了使該半導(dǎo)體裝置高速進(jìn)行動(dòng)作，需要減小反饋電容Crss和輸入電容Ciss。在圖6的結(jié)構(gòu)中，反饋電容Crss為柵極187與漏極190之間的電容，輸入電容Ciss為柵極187與源極189之間的電容同反饋電容Crss之和。這里，圖6的結(jié)構(gòu)中，存在隔著槽185的底部的氧化膜186的電容，因此難以減小反饋電容Crss。通過增厚氧化膜186顯然能夠減小反饋電容Crss。但是，半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作速度以外的特性也很大程度地取決于氧化膜186的厚度，因此，氧化膜186的厚度通常被設(shè)定為在動(dòng)作速度以外能夠獲得所希望的特性。因此，與層間絕緣膜191不同，氧化膜186通過使與半導(dǎo)體層(p-層183等)之間的界面特性特別良好的熱氧化而形成得薄。該情況下，難以減小反饋電容Crss。

為了解決這樣的問題，例如，研究出了僅在槽185底部使氧化膜186特別厚的結(jié)構(gòu)。并且，研究出了這樣的結(jié)構(gòu)：在槽185的底部設(shè)置具有與柵極187、氧化膜186分別相同的結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體層、第一氧化膜，并在其上形成有上述的柵極187、氧化膜186。