[實用新型]半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420538353.2
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN204102904U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 川尻智司
• 申請（專利權(quán)）人: 三墾電氣株式會社
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/423;H01L29/78;H01L29/739
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及進行開關(guān)動作的溝槽柵型的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

功率MOSFET或絕緣柵雙極晶體管(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor：IGBT)等已作為進行大電流的開關(guān)動作的開關(guān)元件(功率半導(dǎo)體元件)來使用。在這樣的開關(guān)元件中，使用了溝槽柵型的開關(guān)元件，其在形成于半導(dǎo)體基板上的槽(溝槽)中形成有絕緣膜以及柵電極。IGBT中的槽的寬度通常設(shè)定為1μm以下的程度(例如，參照專利文獻1)。

圖6是示出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。在圖6中，在半導(dǎo)體基板180上，在作為漏極層的n⁺層181上，依次形成有n^-層182、p^-層183。在半導(dǎo)體基板180的表面?zhèn)龋纬捎胸炌╬^-層183的槽185。槽185沿與圖6中的紙面垂直方向延伸，且平行地形成有多個(在圖示的范圍內(nèi)為4個)。在各個槽185的內(nèi)面上均勻地形成有氧化膜186，且以嵌入到槽185中的方式形成有柵電極187。

此外，在半導(dǎo)體基板180的表面?zhèn)龋诓?85的兩側(cè)形成有作為源區(qū)的n⁺層188。在半導(dǎo)體基板180的表面形成有源電極189。另一方面，在半導(dǎo)體基板180的整個背面，與n⁺層181接觸地形成有漏電極190。另一方面，在半導(dǎo)體基板180的表面?zhèn)龋愿采w槽185的方式形成有層間絕緣膜191，因此，源電極189與n⁺層188和p^-層183這雙方接觸，與柵電極187絕緣。在圖6所示的范圍外的表面?zhèn)戎校纾诓?85的延伸方向(紙面垂直方向)的端部側(cè)，使全部柵電極187連接，并與公共的柵極配線連接。此外，在圖6所示的范圍內(nèi)，在整個表面中形成有源電極189，在表面?zhèn)龋摉艠O配線與源電極189分離地形成。因此，在每一槽185中，由于施加于柵極配線(柵電極187)的電壓，在槽185的側(cè)面的p^-層183中形成有溝道，半導(dǎo)體裝置110導(dǎo)通。即，能夠通過對柵電極187施加的電壓來進行源電極189與漏電極190之間的電流的開關(guān)控制。由于在每一槽185中形成的溝道全部并聯(lián)連接，因此能夠在源電極189與漏電極190之間流過大電流。

此外，圖6示出了功率MOSFET的結(jié)構(gòu)，但在IGBT的情況下，也能夠適用相同的結(jié)構(gòu)。在該情況下，例如可以構(gòu)成為，在半導(dǎo)體基板180的下層配置p層(集電層)，使背面電極與集電層接觸。即，背面電極作為集電極而發(fā)揮作用。

為了使該半導(dǎo)體裝置高速動作，需要降低反饋電容Crss和輸入電容Ciss。在圖6的結(jié)構(gòu)中，反饋電容Crss為柵電極187和漏電極190之間的電容，輸入電容Ciss為柵電極187和源電極189之間的電容與反饋電容Crss之和。此處，在圖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，難以降低反饋電容Crss。已知的是，通過加厚氧化膜186，能夠降低反饋電容Crss。但是，動作速度以外的半導(dǎo)體裝置的特性也與氧化膜186的厚度非常相關(guān)，因此，氧化膜186的厚度通常被設(shè)定為在動作速度以外得到期望的特性。因此，與層間絕緣膜191不同，氧化膜186通過與半導(dǎo)體層(p^-層183等)之間的界面特性特別好的熱氧化而較薄地形成。在該情況下，難以降低反饋電容Crss。

為了解決這樣的問題，例如研究了在槽185底部中，僅特別加厚氧化膜186的結(jié)構(gòu)。此外，研究了如下結(jié)構(gòu)：在槽185的底部，設(shè)置有分別具有與柵電極187、氧化膜186相同的結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體層、第1氧化膜，在其上形成上述柵電極187、氧化膜186。

根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，能夠降低反饋電容Crss。另一方面，在這些結(jié)構(gòu)中，使形成有溝道的部分即槽185的側(cè)面上的p^-層183上(側(cè)面)的氧化膜186變薄，因此，能夠得到動作速度以外也具有良好特性的半導(dǎo)體裝置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特表2013-524481號

實用新型內(nèi)容

實用新型所要解決的技術(shù)問題