[發(fā)明專利]碳化硅半導(dǎo)體裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010105742.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN111834448A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荒岡干
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/78;H01L21/336;H01L21/331;H01L29/423;H01L29/06
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 金玉蘭;楊敏

本發(fā)明提供能夠防止絕緣破壞的碳化硅半導(dǎo)體裝置。柵極多晶硅層的第一部分在邊緣終端區(qū)隔著柵極絕緣膜設(shè)置在半導(dǎo)體基板的正面的第一表面上，構(gòu)成柵極流道。柵極多晶硅層的第一部分沿深度方向Z與邊緣p⁺⁺型接觸區(qū)對(duì)置。柵極多晶硅層的第一部分的芯片端部側(cè)的端部位于邊緣p⁺⁺型接觸區(qū)的面內(nèi)。場(chǎng)氧化膜從芯片端部向芯片中央側(cè)延伸，并在半導(dǎo)體基板的正面的第一表面上終止于比柵極多晶硅層的第一部分更靠芯片端部側(cè)的位置，與柵極多晶硅層分離地配置。因此，在柵極多晶硅層的表面不產(chǎn)生因場(chǎng)氧化膜而引起的階梯，遍及柵極多晶硅層的整個(gè)表面是平坦的。場(chǎng)氧化膜的芯片中央側(cè)的端部位于比邊緣p⁺⁺型接觸區(qū)更靠芯片端部側(cè)的位置，位于p型基區(qū)上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳化硅半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

以往，將碳化硅(SiC)作為半導(dǎo)體材料的溝槽柵極型SiC-MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor：具備由金屬-氧化膜-半導(dǎo)體這三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的絕緣柵極的MOS型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)成為在邊緣終端區(qū)的柵極金屬(Gate Metal)層的正下方，構(gòu)成柵極流道的柵極多晶硅(poly-Si)層在場(chǎng)氧化膜(Field Oxide)上延伸的結(jié)構(gòu)。對(duì)現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的邊緣終端區(qū)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。

圖13是示出從半導(dǎo)體基板的正面?zhèn)扔^察現(xiàn)有的碳化硅半導(dǎo)體裝置的布局的俯視圖。圖14是放大表示圖13的矩形框AA的俯視圖。圖13的矩形框AA將半導(dǎo)體基板150的角部側(cè)的頂點(diǎn)AA1與半導(dǎo)體基板150的中央側(cè)的頂點(diǎn)AA2作為一組對(duì)角頂點(diǎn)。由該矩形框AA包圍的部分是半導(dǎo)體基板(半導(dǎo)體芯片)150的邊緣終端區(qū)102的一部分。圖15是示出圖14的切割線BB-BB’處的截面結(jié)構(gòu)的截面圖。圖16是示出圖13的切割線CC-CC’處的截面結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖13～圖16所示的現(xiàn)有的碳化硅半導(dǎo)體裝置110是在包圍有源區(qū)101的周圍的邊緣終端區(qū)102具備柵極金屬層113和柵極多晶硅層114的溝槽柵結(jié)構(gòu)的縱型MOSFET。在有源區(qū)101，在半導(dǎo)體基板150的正面?zhèn)仍O(shè)置有構(gòu)成MOS柵極結(jié)構(gòu)的各部分。在有源區(qū)101，在半導(dǎo)體基板150的正面的后述的第一表面153a上，彼此分離地設(shè)置有源極焊盤111和柵極焊盤112。源極焊盤111具有一部分向內(nèi)側(cè)凹陷的大致矩形的平面形狀。

源極焊盤111占據(jù)有源區(qū)101的一大半的表面積，并且從有源區(qū)101延伸到邊緣終端區(qū)102。在圖13中，利用比后述的場(chǎng)氧化膜121更細(xì)的虛線來(lái)表示源極焊盤111的外周111a。柵極焊盤112配置在源極焊盤111的凹部，并且具有三邊被源極焊盤111包圍的大致矩形的平面形狀。在邊緣終端區(qū)102，在半導(dǎo)體基板150的正面上，從在有源區(qū)101構(gòu)成MOS柵極結(jié)構(gòu)的溝槽136的內(nèi)壁延伸有柵極絕緣膜137。

在半導(dǎo)體基板150的正面的、后述的第二表面153b的柵極絕緣膜137上設(shè)置有場(chǎng)氧化膜121。場(chǎng)氧化膜121從半導(dǎo)體基板150的端部(以下，稱為芯片端部)向有源區(qū)101側(cè)(以下，稱為芯片中央側(cè))延伸，在半導(dǎo)體基板150的正面的第一表面153a上終止于邊緣終端區(qū)102內(nèi)。場(chǎng)氧化膜121在半導(dǎo)體基板150的正面的第一表面153a上，配置于柵極金屬層113的正下方、柵極焊盤112的正下方、以及連結(jié)柵極焊盤112與柵極金屬層113的金屬層(以下，稱為柵極連結(jié)金屬層)113a的正下方。

柵極多晶硅層114在比場(chǎng)氧化膜121更靠芯片中央側(cè)，設(shè)置在半導(dǎo)體基板150的正面的柵極絕緣膜137上。柵極多晶硅層114從柵極絕緣膜137上向場(chǎng)氧化膜121上沿芯片端部側(cè)延伸，配置在柵極金屬層113的正下方、柵極焊盤112的正下方以及柵極連結(jié)金屬層113a的正下方，并且終止于半導(dǎo)體基板150的正面的第一表面153a的面內(nèi)。柵極多晶硅層114的、柵極金屬層113的正下方的第一部分114a是在溝槽136的端部與柵電極138連接的柵極流道。