[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480026440.2
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN105190900B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 川尻智司;小川嘉壽子
• 申請（專利權(quán)）人: 三墾電氣株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/28;H01L21/336;H01L29/41;H01L29/417;H01L29/423;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

本發(fā)明涉及進(jìn)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)

絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)具有高輸入阻抗和低導(dǎo)通電壓，因此被使用在電機(jī)驅(qū)動電路等中。然而，在IGBT中，耐壓和導(dǎo)通電壓具有折中的關(guān)系。

因此，為了在保持高耐壓的同時降低導(dǎo)通電壓，已經(jīng)提出了各種方法。例如，提出過如下結(jié)構(gòu)：在基區(qū)和漂移區(qū)之間形成雜質(zhì)濃度高于漂移區(qū)且蓄積有空穴(hole)的n型層(以下稱為“載流子蓄積層”)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠防止來自集電區(qū)的空穴到達(dá)發(fā)射極電極，能夠降低導(dǎo)通電壓(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-353456號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

然而，要想實現(xiàn)具有載流子蓄積層的半導(dǎo)體裝置，需要進(jìn)行用于形成載流子蓄積層的工序，從而增加了半導(dǎo)體裝置的制造工序。另外，對于在半導(dǎo)體裝置中配置雜質(zhì)濃度高于漂移區(qū)的載流子蓄積層的方法而言，存在以下問題：耗盡層難以良好地擴(kuò)大，無法充分消除耐壓和導(dǎo)通電壓的折中。

因此，本申請的申請人發(fā)現(xiàn)了在IGBT中通過擴(kuò)大槽的寬度來降低導(dǎo)通電阻的技術(shù)。然而，在擴(kuò)大了槽寬度的結(jié)構(gòu)的IGBT中，存在反饋電容Crss增大的問題。

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種溝槽柵型的半導(dǎo)體裝置，能夠充分消除耐壓和導(dǎo)通電壓的折中，并且還能夠降低反饋電容。

用于解決課題的手段

根據(jù)本發(fā)明的一個方式，提供一種半導(dǎo)體裝置，其具有：(a)第1導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體區(qū)域；(b)第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體區(qū)域，其配置于第1半導(dǎo)體區(qū)域的上方；(c)第1導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域，其配置于第2半導(dǎo)體區(qū)域的上方；(d)多個第2導(dǎo)電型的第4半導(dǎo)體區(qū)域，其配置于第3半導(dǎo)體區(qū)域的上方；(e)絕緣膜，在從第4半導(dǎo)體區(qū)域的上表面起延伸并貫通第4半導(dǎo)體區(qū)域和第3半導(dǎo)體區(qū)域而到達(dá)第2半導(dǎo)體區(qū)域的槽的內(nèi)壁上，分別配置有該絕緣膜；(f)控制電極，其在槽的側(cè)面中被配置在絕緣膜的與第3半導(dǎo)體區(qū)域的側(cè)面相對的區(qū)域上；(g)第1主電極，其與第1半導(dǎo)體區(qū)域電連接；(h)第2主電極，其與第4半導(dǎo)體區(qū)域電連接；以及(i)底面電極，其在槽的底面上以與控制電極分離的方式配置在絕緣膜的上方，并與第2主電極電連接，并且，在俯視時，槽的延伸方向的長度為槽的寬度以上，并且槽的寬度比相鄰的槽彼此之間的間隔寬。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種半導(dǎo)體裝置，其具有：(a)第1導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體區(qū)域；(b)第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體區(qū)域，其配置于第1半導(dǎo)體區(qū)域的上方；(c)第1導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域，其配置于第2半導(dǎo)體區(qū)域的上方；(d)多個第2導(dǎo)電型的第4半導(dǎo)體區(qū)域，其配置于第3半導(dǎo)體區(qū)域的上方；(e)絕緣膜，在從第4半導(dǎo)體區(qū)域的上表面起延伸并貫通第4半導(dǎo)體區(qū)域和第3半導(dǎo)體區(qū)域而到達(dá)第2半導(dǎo)體區(qū)域的槽的內(nèi)壁上，分別配置有該絕緣膜；(f)控制電極，其在槽的側(cè)面中被配置在絕緣膜的與第3半導(dǎo)體區(qū)域的側(cè)面相對的區(qū)域上；(g)底面電極，其在槽的底面上以與控制電極分離的方式配置在絕緣膜的上方；(h)第1主電極，其與第1半導(dǎo)體區(qū)域電連接；(i)層間絕緣膜，其配置在控制電極和底面電極的上方；(j)第2主電極，其隔著層間絕緣膜配置在控制電極和底面電極的上方且處于第3半導(dǎo)體區(qū)域上和第4半導(dǎo)體區(qū)域上，并且該第2主電極與第4半導(dǎo)體區(qū)域和底面電極電連接，在俯視時，槽的面積比相鄰的槽之間的半導(dǎo)體區(qū)域的面積大。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種溝槽柵型的半導(dǎo)體裝置，其能夠充分消除耐壓和導(dǎo)通電壓的折中并且能夠降低反饋電容。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。

圖2是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體裝置的槽的寬度、集電極-發(fā)射極間電壓、以及集電極-發(fā)射極間飽和電壓之間的關(guān)系的曲線圖。

圖3是表示在半導(dǎo)體裝置中蓄積空穴的狀態(tài)的仿真結(jié)果。

圖4是槽周邊的電位分布的仿真結(jié)果。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體裝置的槽的寬度、集電極-發(fā)射極間電壓、以及集電極-發(fā)射極間飽和電壓之間的關(guān)系的另一曲線圖。

圖6是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序剖面圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序剖面圖(續(xù))。