[發明專利]開關器件和制造開關器件的方法

有效

• 申請號: 201710665659.2
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107833921B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 黑川雄斗;山下侑佑;浦上泰
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;株式會社電裝
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/36;H01L29/10;H01L21/336
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 韓峰;孫志湧

本發明涉及開關器件和制造開關器件的方法。開關器件包括半導體襯底；第一溝槽和第二溝槽；柵極絕緣層；和柵極電極。半導體襯底包括在延伸到第一溝槽和第二溝槽的底表面的區域中布置的第一導電類型的第一半導體區、第二導電類型的本體區、第一導電類型的第二半導體區、第二導電類型的第一底部半導體區和第二底部半導體區，以及從第一溝槽在從本體區的下端的深度到第一溝槽和第二溝槽的底表面的深度的深度范圍內延伸以到達第二溝槽的第二導電類型的連接半導體區，所述連接半導體區接觸所述第二半導體區，并且被連接到所述本體區以及所述第一底部半導體區和所述第二底部半導體區。

技術領域

本說明書中公開的技術涉及一種開關器件和制造該開關器件的方法。

背景技術

日本專利申請公開No.2015-118966(JP 2015-118966 A)公開了一種包括布置在溝槽中的柵極電極的開關器件。該開關器件包括n型第一半導體區(源極區)、p型本體區、和n型第二半導體區(漂移區)。第一半導體區、本體區、和第二半導體區在溝槽的側表面處與柵極絕緣層接觸。另外，開關器件包括p型底部半導體區，該p型底部半導體區與溝槽的底表面接觸。開關器件還包括沿溝槽的側表面的部分延伸的p型連接半導體區。連接半導體區連接到本體區和底部半導體區。通過連接半導體區，控制底部半導體區的電位大體上等于本體區的電位。當斷開開關器件時，耗盡層從底部半導體區延伸到第二半導體區中。通過耗盡層，抑制了底部半導體區附近(即，溝槽的底部的附近) 的電場聚焦。

發明內容

在開關器件中，在本體區和第二半導體區之間的界面處的p-n結能夠被使用為p-n二極管。在JP 2015-118966 A的開關器件中，連接半導體區連接到本體區并且與第二半導體區接觸。因此，在連接半導體區和第二半導體區之間的界面還能夠操作為p-n二極管。p-n二極管并聯連接到開關器件。當將反向電壓施加到開關器件時，電流流過p-n 二極管。p-n二極管能夠被使用為所謂的回流二極管。

為了降低當電流流過p-n二極管時的損失，可優選地的是p-n二極管的正向電壓降小。因此，本說明書提出了一種進一步降低包括在開關器件中的p-n二極管的正向電壓降的技術。

在本說明書中公開的開關器件包括：半導體襯底；第一溝槽，該第一溝槽被布置在半導體襯底的上表面中；第二溝槽，該第二溝槽被布置在半導體襯底的上表面中并且被從第一溝槽間隔開地布置；柵極絕緣層，該柵極絕緣層中的每個覆蓋第一溝槽和第二溝槽中的對應一個的內表面；以及柵極電極，該柵極電極中的每個被布置在第一溝槽和第二溝槽中的對應一個中，并且通過柵極絕緣層中的對應一個將柵極電極中的每個與半導體襯底絕緣。半導體襯底包括第一半導體區、本體區、第二半導體區、第一底部半導體區、第二底部半導體區、和連接半導體區。第一半導體區是布置在所述第一溝槽和所述第二溝槽之間并且經由柵極絕緣層面對第一溝槽和第二溝槽中的柵極電極的第一導電類型的區。本體區是從下側接觸第一半導體區并且經由柵極絕緣層面對第一溝槽和第二溝槽中的柵極電極的第二導電類型的區。第二半導體區是從下側接觸本體區的第一導電類型的區，第二半導體區通過本體區與第一半導體區分離開，以及第二半導體區經由柵極絕緣層面對第一個溝槽和第二溝槽中的柵極電極。第一底部半導體區是在延伸到第一溝槽的底表面的區域中布置的第二導電類型的區，第一底部半導體區接觸第二半導體區。第二底部半導體區是在延伸到第二溝槽的底表面的區域中布置的第二導電類型的區，第二底部半導體區接觸第二半導體區。連接半導體區是在本體區下方的區域的部分處布置的第二導電類型的區，連接半導體區在從本體區的下端的深度到第一溝槽和第二溝槽的底表面的深度的深度范圍中從第一溝槽延伸以到達第二溝槽，連接半導體區接觸第二半導體區，以及連接半導體區連接到本體區、第一底部半導體區、和第二底部半導體區。

第一導電類型和第二導電類型中的一個是n型以及另一個是p型。在第一半導體區中，經由柵極絕緣層面對第一溝槽中的柵極電極的部分和經由柵極絕緣層面對第二溝槽中的柵極電極的部分可以彼此連續或彼此分離開。