[發明專利]半導體裝置以及半導體裝置的制造方法

在審

• 申請號: 201510811532.8
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105633162A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 高谷秀史;朽木克博;青井佐智子;宮原真一朗
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/10;H01L21/336
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 蘇萌萌;范文萍

技術領域

本說明書中所公開的技術涉及一種具有被配置在溝槽內的柵電極的半導 體裝置。

背景技術

專利文獻1公開了一種具有被配置在溝槽內的柵電極的MOSFET (MetallicOxideSemiconductorFieldEffectTransistor,金屬氧化物半 導體場效應晶體管)。該MOSFET的半導體基板內形成有n型的源極區域、p 型的體區、n型的漂移區。即，該MOSFET為n溝道型。當將預定的電位施加 于柵電極時，與柵絕緣膜相鄰的體區會反轉為n型，并且電流會穿過反轉為 n型的區域(即溝道)而流通。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-128507號公報

發明內容

發明所要解決的課題

在專利文獻1的MOSFET中，溝道長度根據體區的厚度而發生變化。即， 越減薄體區的厚度，則溝道長度變得越短，在MOSFET中產生的損耗變得越小。 此外，體區的厚度也會影響到擊穿電壓。即，當在將MOSFET斷開的狀態下使 漏極電壓上升時，耗盡層會從體區與漂移區的界面伸展到體區內。當進一步 使漏極電壓上升時，耗盡層會到達源極區域。即，會產生源極區域與漂移區 之間通過耗盡層而被連接的狀態(所謂的擊穿)。當產生擊穿時，會產生漏電 流，而成為問題。產生擊穿時的漏極電壓為擊穿電壓。體區的厚度越厚，則 擊穿電壓變得越高(即，被改善)。即，為了縮短溝道長度而需要減薄體區的 厚度，另一方面，為了增高擊穿電壓而需要增厚體區的厚度。如此，現有技 術中溝道長度與擊穿電壓處于此消彼長的關系。該此消彼長的關系在p溝道 型的MOSFET或IGBT等具有柵電極的各種半導體裝置中也同樣會產生。因而， 在說明書中提供一種能夠對該此消彼長的關系進行改善的技術。

用于解決課題的方法

本說明書所公開的半導體裝置具有：半導體基板，其在表面上形成有溝 槽；柵絕緣層，其覆蓋所述溝槽的內表面；柵電極，其被配置在所述溝槽內。 在所述溝槽的側面上形成有高低差。所述溝槽的所述側面具有：位于與所述 高低差相比靠上側的上部側面；所述高低差的表面；以及位于與所述高低差 相比靠下側的下部側面。所述半導體基板具有第一區域、體區、第二區域、 側部區域。所述第一區域為在所述上部側面處與所述柵絕緣層相接的第一導 電型的區域。所述體區為，以從與所述第一區域相接的位置跨至與所述高低 差相比靠下側的位置的方式而被配置，并且在所述第一區域的下側的所述上 部側面處與所述柵絕緣層相接的第二導電型的區域。所述第二區域為，被配 置于所述體區的下側，并在所述下部側面處與所述柵絕緣層相接的第一導電 型的區域。所述側部區域為，在所述高低差的表面處與所述柵絕緣層相接， 并與所述第二區域相連的第一導電型的區域。

另外，在本說明書中，“上側”的含義為形成有溝槽的半導體基板的表面 側，“下側”的含義為與形成有溝槽的半導體基板的表面為相反側的表面側。

在該半導體裝置中，在溝槽的側面上形成有高低差，在該高低差的位置 處形成有第一導電型的側部區域。側部區域與體區的下側的第二區域相連。 由于體區的下端位于與高低差相比靠下側處，因此側部區域以從第二區域向 上側突出的方式而被配置。該半導體裝置通過在第一區域與側部區域之間的 體區內形成溝道來進行開關。即，溝道長度通過從第一區域至側部區域的距 離而被規定。由于側部區域與體區的下端相比向上側突出，因此溝道長度與 體區的厚度(即，從體區的下端到第一區域的距離)相比較短。即，在該半 導體裝置中，能夠將溝道長度設定為與體區的厚度相比較小的值。此外，當 將該半導體裝置斷開時，耗盡層會從第二區域與體區的界面向體區內伸展。 因此，擊穿電壓通過體區的厚度(即，從體區的下端到第一區域的距離)而 被規定。如上所述，體區的厚度與溝道長相比較長。即，能夠獨立于溝道長 度而改善擊穿電壓。如上文所說明的那樣，根據該半導體裝置，能夠克服現 有的溝道長度與擊穿電壓的此消彼長的關系而改善溝道長度與擊穿電壓。例 如，在將溝道長度設為與現有技術相同的情況下，能夠將擊穿電壓設為與現 有技術相比較高。此外，例如，在將擊穿電壓設為與現有技術相等的情況下， 能夠將溝道長度設為與現有技術相比較短。