[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201910070123.5
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN110085671B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 木村圭佑
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何沖;黃隸凡

本發明提供一種半導體裝置，其具有半導體基板、溝槽、柵極絕緣膜和柵極。半導體基板具有與柵極絕緣膜接觸的n型發射極區、在發射極區的下側與柵極絕緣膜接觸的p型的上部體區、在上部體區的下側與柵極絕緣膜接觸的n型的中間區域、在中間區域的下側與柵極絕緣膜接觸的p型的下部體區、在下部體區的下側與柵極絕緣膜接觸的n型的漂移區、以及從下側與漂移區接觸的p型的集電極區。下部體區具有第1范圍、以及晶體缺陷密度高于第1范圍的第2范圍。第2范圍與柵極絕緣膜接觸。第1范圍在與柵極絕緣膜相對的一側與第2范圍接觸。

技術領域

本說明書所公開的技術涉及半導體裝置及其制造方法。

背景技術

在專利文獻1中公開了一種具有半導體基板、溝槽、柵極絕緣膜和柵極的半導體裝置。溝槽設置在半導體基板的上表面。柵極絕緣膜覆蓋溝槽的內表面。柵極配置在溝槽內，通過柵極絕緣膜相對于半導體基板絕緣。另外，半導體基板具有發射極區、上部體區、中間區域、下部體區、漂移區和集電極區。發射極區是在半導體基板的上表面露出且與柵極絕緣膜接觸的n型區域。上部體區是位于發射極區的下側且與柵極絕緣膜接觸的p型區域。中間區域是位于上部體區的下側且與柵極絕緣膜接觸的n型區域。下部體區是位于中間區域的下側且與柵極絕緣膜接觸的p型區域。漂移區是位于下部體區的下側且與柵極絕緣膜接觸的n型區域。集電極區是從漂移區的下側與漂移區接觸的p型區域。

在專利文獻1的半導體裝置中，在接通動作時，空穴從集電極區向上部體區的流動在中間區域受到抑制。因此，中間區域下側的下部體區和漂移區之間積累了空穴。由于漂移區內的空穴(即少數載流子)的濃度變高，使得漂移區的電阻降低，半導體裝置中發生的損耗降低。

專利文獻1：日本特開2005-210047號公報

發明內容

如上所述，專利文獻1的半導體裝置接通時，空穴積累在下部體區內。如果下部體區內的柵極絕緣膜附近積累了空穴，則電子會被吸引至柵極的與下部體區相對的部分。由于在積累于下部體區中的空穴和吸引來的電子之間形成電容，所以在表觀上柵極-發射極之間的電容降低。以下，將該現象稱為負電容效果。與負電容效果導致柵極-發射極之間的電容降低對應地，柵極電壓大幅變化，因此，半導體裝置的可靠性降低。本發明提供一種在具有中間區域的半導體裝置中抑制負電容效果的技術。

本發明所公開的半導體裝置具有半導體基板、溝槽、柵極絕緣膜和柵極。所述溝槽設置在所述半導體基板的上表面。所述柵極絕緣膜覆蓋所述溝槽的內表面。所述柵極配置在所述溝槽內，并通過所述柵極絕緣膜相對于所述半導體基板絕緣。所述半導體基板具有發射極區、上部體區、中間區域、下部體區、漂移區和集電極區。所述發射極區是從所述上表面露出且與所述柵極絕緣膜接觸的n型區域。所述上部體區是在所述發射極區的下側與所述柵極絕緣膜接觸的p型區域。所述中間區域是在所述上部體區的下側與所述柵極絕緣膜接觸的n型區域。所述下部體區是在所述中間區域的下側與所述柵極絕緣膜接觸的p型區域。所述漂移區是在所述下部體區的下側與所述柵極絕緣膜接觸的n型區域。所述集電極區是從下側與所述漂移區接觸的p型區域。所述下部體區具有第1范圍、以及晶體缺陷密度高于所述第1范圍的第2范圍。所述第2范圍與所述柵極絕緣膜接觸，所述第1范圍在與所述柵極絕緣膜相對的一側與所述第2范圍接觸。

在上述半導體裝置中，下部體區具有第1范圍、以及晶體缺陷密度高于第1范圍的第2范圍。并且，第2范圍與柵極絕緣膜接觸，第1范圍在與柵極絕緣膜相對的一側與第2范圍接觸。晶體缺陷作為再結合中心起作用。由此，在晶體缺陷密度較高的第2范圍中，載流子的生命周期較短。因此，流入下部體區的第2范圍的空穴與流入第1范圍的空穴相比，以更短的時間消失。其結果，在柵極絕緣膜附近的下部體區中難以積累空穴。由此，該半導體裝置在接通時，不易發生由于負電容效果導致的柵極電壓變化。

附圖說明

圖1是實施例1的半導體裝置10的俯視圖。

圖2是圖1的II-II線處的縱剖視圖。

圖3是對比例的半導體裝置的要部剖視圖，是用于說明負電容效果的圖。