專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垂直型半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
垂直型半導(dǎo)體裝置具備一對(duì)主電極，其分別被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的表面 和背面。為了降低通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)，垂直型半導(dǎo)體裝置大多具有溝 槽柵。為了進(jìn)一步降低通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)，人們正在進(jìn)行在具有溝槽 柵的垂直型半導(dǎo)體裝置中利用載流子屏蔽層的技術(shù)開發(fā)。在日本特開 2007-266622號(hào)公報(bào)中公開了一種具有載流子屏蔽層(電荷屏蔽層)的垂直 型半導(dǎo)體裝置。圖5概略地表示了日本特開2007-266622號(hào)公報(bào)所公開的半導(dǎo)體裝置100 的主要部分的縱剖面圖。在半導(dǎo)體裝置100中，在半導(dǎo)體襯底120的表面上 設(shè)置有發(fā)射極128，在半導(dǎo)體襯底120的背面上設(shè)置有集電極121。半導(dǎo)體襯 底120從背面開始依次具有p+型的集電區(qū)122、 n+型的緩沖區(qū)123、 n型的漂 移區(qū)124和p型的體區(qū)125的積層。半導(dǎo)體裝置100具備貫穿體區(qū)125的多個(gè)溝槽柵130。溝槽柵130具有 柵極絕緣膜134和由該柵極絕緣膜134覆蓋的溝槽柵極132。溝槽柵極132 和發(fā)射極128，由層間絕緣膜129進(jìn)行電絕緣。半導(dǎo)體裝置100還具備選擇性地設(shè)置在半導(dǎo)體襯底120的表層部上的 多個(gè)p+型的體接觸區(qū)127以及n+型的發(fā)射區(qū)126。發(fā)射區(qū)126與溝槽柵130 的側(cè)面接觸。體接觸區(qū)127和發(fā)射區(qū)126，與發(fā)射極128形成電連接。半導(dǎo)體裝置100還具備設(shè)置在漂移區(qū)124內(nèi)的載流子屏蔽層150。載 流子屏蔽層150例如由二氧化硅形成。將載流子屏蔽層150設(shè)置在溝槽柵130 與溝槽柵130之間。3載流子屏蔽層150能夠阻擋從背面的集電區(qū)122被注入到漂移區(qū)124的 空穴的移動(dòng)。由此，漂移區(qū)124內(nèi)的空穴濃度上升，從而使通態(tài)電阻(或者 通態(tài)電壓)降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的課題在利用載流子屏蔽層的技術(shù)中，亟待進(jìn)一步降低通態(tài)電阻(或者通態(tài)電 壓)。本發(fā)明的目的在于，提供一種在具有載流子屏蔽層的垂直型半導(dǎo)體裝置 中進(jìn)一步降低通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)的技術(shù)。解決問題的方案本說明書所公開的垂直型半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體襯底、多個(gè)溝槽柵和 載流子屏蔽層。半導(dǎo)體襯底具有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)；第二導(dǎo)電型 的第二半導(dǎo)體區(qū)，其被設(shè)置在該第一半導(dǎo)體區(qū)上；第一導(dǎo)電型的表面半導(dǎo)體 區(qū)，其被選擇性地設(shè)置在該第二半導(dǎo)體區(qū)上并與表面電極形成電連接。多個(gè) 溝槽柵極貫穿第二半導(dǎo)體區(qū)。載流子屏蔽層設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)。在本說 明書所公開的垂直型半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體襯底具有溝道區(qū)和非溝道區(qū)。溝 道區(qū)是夾在溝槽柵與溝槽柵之間的區(qū)域，表面半導(dǎo)體區(qū)以與溝槽柵的側(cè)面接 觸的方式配置在該溝道區(qū)中。即，在表面半導(dǎo)體區(qū)與第一半導(dǎo)體區(qū)之間沿著 溝槽柵的側(cè)面設(shè)置有第二半導(dǎo)體區(qū)，并通過施加至溝槽柵的電壓而在該第二 半導(dǎo)體區(qū)中形成有溝道。非溝道區(qū)是夾在溝槽柵與溝槽柵之間的區(qū)域，在該 非溝道區(qū)中沒有配置表面半導(dǎo)體區(qū)。因此，在非溝道區(qū)中不會(huì)形成溝道。在 俯視本說明書所公開的垂直型半導(dǎo)體裝置時(shí)，配置在非溝道區(qū)中的載流子屏 蔽層在非溝道區(qū)所占的占有面積比，高于配置在溝道區(qū)中的載流子屏蔽層在 溝道區(qū)所占的占有面積比。在這里，"占有面積比"是指，當(dāng)將俯視時(shí)的溝 道區(qū)(或者非溝道區(qū))的面積作為l時(shí)，載流子屏蔽層在該溝道區(qū)(或者非 溝道區(qū))中所占的面積的比例。"占有面積比"包括在溝道區(qū)中完全不存 在載流子屏蔽層的情況時(shí)的0;和在全部的非溝道區(qū)中存在有載流子屏蔽層 的情況時(shí)的1。載流子屏蔽層的占有面積比越高，則越阻擋該區(qū)域中的載流 子在縱方向上的移動(dòng)。根據(jù)這種形式的半導(dǎo)體裝置，從背面一側(cè)被注入到非溝道區(qū)中的第一半 導(dǎo)體區(qū)的第一類型的一部分載流子在縱方向上的移動(dòng)被載流子屏蔽層阻擋， 從而向橫方向移動(dòng)。由于載流子屏蔽層在溝道區(qū)中的占有面積比小，因此向 橫方向移動(dòng)的第一類型的載流子集中在該溝道區(qū)中。另一方面，從溝道區(qū)的 表面半導(dǎo)體區(qū)中注入第二類型的載流子。因而，由于第一類型的載流子和第 二類型的載流子集中在溝道區(qū)中，所以電導(dǎo)率調(diào)制被激活，從而使半導(dǎo)體裝 置的通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)顯著降低。
如圖5所示的半導(dǎo)體裝置，與通過載流子屏蔽層使半導(dǎo)體襯底內(nèi)的載流 子濃度均勻地上升相比，將半導(dǎo)體襯底劃分為溝道區(qū)和非溝道區(qū)，使載流子 集中在溝道區(qū)時(shí)，通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)將會(huì)顯著降低。當(dāng)使載流子集 中在溝道區(qū)時(shí)，能補(bǔ)償因形成非溝道區(qū)所導(dǎo)致的溝道面積的減少，從而能夠 使通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)降低。本說明書所公開的半導(dǎo)體裝置就是利用 這種現(xiàn)象，并與圖5所示的半導(dǎo)體裝置的作用效果明顯不同。在本說明書所 公開的半導(dǎo)體裝置中，具有創(chuàng)新和新穎的技術(shù)思想。
發(fā)明的效果
根據(jù)本說明書所公開的技術(shù)，能夠使載流子集中在溝道區(qū)并且使電導(dǎo)率 調(diào)制激活。通過使載流子集中在溝道區(qū)，從而能夠補(bǔ)償因形成了非溝道區(qū)所 導(dǎo)致的溝道面積的減少，并能夠使通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)降低。


圖1概略地表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置10的主要部分的剖面圖。 圖2概略地表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置11的主要部分的剖面圖。 圖3概略地表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置12的主要部分的剖面圖。 圖4概略地表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置13的主要部分的剖面圖。 圖5概略地表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置100的主要部分的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本說明書所公開的垂直型半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體襯底、多個(gè)溝槽柵和 載流子屏蔽層。半導(dǎo)體襯底具有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)；第二導(dǎo)電型 的第二半導(dǎo)體區(qū)，其被設(shè)置在該第一半導(dǎo)體區(qū)上；第一導(dǎo)電型的表面半導(dǎo)體
區(qū)，其被選擇性地設(shè)置在該第二半導(dǎo)體區(qū)上并與表面電極形成電連接。多個(gè)溝槽柵極貫穿第二半導(dǎo)體區(qū)。將載流子屏蔽層設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)。在本說明書所公開的垂直型半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體襯底具有溝道區(qū)和非溝道區(qū)。溝道區(qū)是夾在溝槽柵與溝槽柵之間的區(qū)域，表面半導(dǎo)體區(qū)以與溝槽柵的側(cè)面接觸的方式配置在該溝道區(qū)中。非溝道區(qū)是夾在溝槽柵與溝槽柵之間的區(qū)域，在該非溝道區(qū)中沒有配置表面半導(dǎo)體區(qū)。在俯視本說明書所公開的垂直型半導(dǎo)體裝置時(shí)，配置在非溝道區(qū)中的載流子屏蔽層在非溝道區(qū)所占的占有面積比，要高于配置在溝道區(qū)中的載流子屏蔽層在溝道區(qū)所占的占有面積比。
在上述垂直型半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選為，載流子屏蔽層配置在非溝道區(qū)中，并在溝道區(qū)的至少一部分上開口。根據(jù)這種形式，能夠使在非溝道區(qū)中的縱方向移動(dòng)被阻擋的第一類型的載流子向橫方向移動(dòng)，并集中在溝道區(qū)的開口處。
在上述的垂直型半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選將載流子屏蔽層設(shè)置在比溝槽柵更深的位置上。
當(dāng)載流子屏蔽層被設(shè)置在比溝槽柵更深的位置時(shí)，即使由于掩膜偏移而引起載流子屏蔽層與溝槽柵的位置關(guān)系稍微偏移，也能夠使對(duì)半導(dǎo)體裝置特性的影響較為輕微。
在上述的垂直型半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選為，載流子屏蔽層橫跨非溝道區(qū)并從一個(gè)溝槽柵的下方延伸到另一個(gè)溝槽柵的下方。
根據(jù)這種方式，通過載流子屏蔽層能夠使從背面注入到非溝道區(qū)的第一半導(dǎo)體區(qū)的第一類型的多數(shù)載流子向橫方向移動(dòng)，并能夠集中在溝道區(qū)。溝道區(qū)中的電導(dǎo)率調(diào)制進(jìn)一步被激活，從而能夠使通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)進(jìn)一步降低。
在上述的垂直型半導(dǎo)體裝置中，也可以在非溝道區(qū)設(shè)置貫穿第二半導(dǎo)體
區(qū)的仿真溝槽柵(dummy trench gate)。在這種情形下，優(yōu)選將載流子屏蔽層設(shè)置在比仿真溝槽柵更深的位置上。
在上述的垂直型半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選將載流子屏蔽層設(shè)置在自半導(dǎo)體襯底的表面到載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度以下的深度處。
由此，即使集中在溝道區(qū)中的載流子越過了載流子屏蔽層的開口后，也能夠維持積聚到半導(dǎo)體襯底的表面的狀態(tài)。
在上述的垂直型半導(dǎo)體裝置中，載流子屏蔽層的材料，只要是比載流子屏蔽層周圍的半導(dǎo)體材料更能抑制載流子移動(dòng)的材料即可。例如，載流子屏
6蔽層能夠利用二氧化硅、多孔硅、氮化硅。此外，載流子屏蔽層也可以是空洞。
在上述的垂直型半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選為，載流子屏蔽層在溝道區(qū)的至少一部分上開口，并在俯視時(shí)該開口被配置為包含表面半導(dǎo)體區(qū)的下方。更優(yōu)選為，所述開口橫跨溝道區(qū)從一個(gè)溝槽柵的下方延伸到另一個(gè)溝槽柵的下方。
在上述的垂直型半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選為，非溝道區(qū)的體區(qū)(第二半導(dǎo)體區(qū)的一個(gè)示例)的表面由絕緣膜覆蓋，并且非溝道區(qū)的體區(qū)為浮動(dòng)狀態(tài)。
實(shí)施例
下面，參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說明。在下面的實(shí)施例中，作為半導(dǎo)體材料使用了單晶硅，但也可以使用其他的半導(dǎo)體材料來代替該示例。例如在半導(dǎo)體材料中可以使用氮化鎵系、碳化硅系、砷化鎵系的化合物半導(dǎo)體。此外，
雖然在下面的實(shí)施例中對(duì)穿通型的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)進(jìn)行說明，但本說明書公開的技術(shù)也可以適用于非穿通型的IGBT。而且，本說明書公開的技術(shù)也可以適用于MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。
圖1概略地表示半導(dǎo)體裝置10的主要部分的縱剖面圖。在半導(dǎo)體裝置10中，在半導(dǎo)體襯底20的表面上設(shè)置有發(fā)射極28，在半導(dǎo)體襯底20的背面上設(shè)置有集電極21。在發(fā)射極28的材料中使用了鋁，作為集電極21的材料使用了鋁、鈦、鎳、金。發(fā)射極28被固定在地電位，在集電極21上施加正的電壓。
半導(dǎo)體襯底20從背面開始依次積層了 p+型的集電區(qū)22、 n+型的緩沖區(qū)23、 n型的漂移區(qū)24 (第一半導(dǎo)體區(qū)的一個(gè)示例)和p型的體區(qū)25 (第二半導(dǎo)體區(qū)的一個(gè)示例)。利用離子注入技術(shù)，在半導(dǎo)體襯底20的背層部上形成集電區(qū)22和緩沖區(qū)23。并且也利用離子注入技術(shù)，在半導(dǎo)體襯底20的表層部上形成體區(qū)25。集電極21與集電區(qū)22形成電連接。
半導(dǎo)體裝置10具有貫穿體區(qū)25的多個(gè)溝槽柵30。溝槽柵30具有柵極絕緣膜34和由該柵極絕緣膜34覆蓋的溝槽柵極32。柵極絕緣膜34的材料為二氧化硅，溝槽柵極32的材料為被導(dǎo)入了高濃度雜質(zhì)的有機(jī)硅聚合物。溝槽柵極32與發(fā)射極28，由層間絕緣膜29形成電絕緣。層間絕緣膜29的材料為二氧化硅。
如圖1所示，半導(dǎo)體裝置10的半導(dǎo)體襯底20具有溝道區(qū)10A和非溝道區(qū)IOB。溝道區(qū)IOA和非溝道區(qū)10B沿著一個(gè)方向重復(fù)配置在半導(dǎo)體襯底IOA和非溝道區(qū)IOB被配置為帶狀。溝道區(qū)10A是夾在溝槽柵30與溝槽柵30之間的區(qū)域，在溝道區(qū)10A的體區(qū)25上，選擇性地設(shè)置有n+型的發(fā)射區(qū)26 (表面半導(dǎo)體區(qū)的一個(gè)示例)和p+型的體接觸區(qū)27。發(fā)射區(qū)26和體接觸區(qū)27與發(fā)射極28進(jìn)行電連接。另一方面，非溝道區(qū)10B是夾在溝槽柵30與溝槽柵30之間的區(qū)域，在非溝道區(qū)10B的體區(qū)25上未設(shè)置有發(fā)射區(qū)26和體接觸區(qū)27。此外，在本例中，雖然在非溝道區(qū)10B中未設(shè)置有體接觸區(qū)27，但也可以在非溝道區(qū)10B中設(shè)置體接觸區(qū)27來替代該示例。根據(jù)有無發(fā)射區(qū)26來區(qū)分溝道區(qū)10A和非溝道區(qū)IOB。溝道區(qū)10A的發(fā)射區(qū)26被設(shè)置為與溝槽柵30的側(cè)面接觸。
半導(dǎo)體裝置10還具有設(shè)置在漂移區(qū)24內(nèi)的載流子屏蔽層52。載流子屏蔽層52被配置在非溝道區(qū)10B中并在溝道區(qū)10A上開口。將載流子屏蔽層52設(shè)置在比溝槽柵30更深的位置上。并且，如圖1所示，從半導(dǎo)體襯底20的表面到載流子屏蔽層52的距離10D為空穴的擴(kuò)散長(zhǎng)度以下。即，從半導(dǎo)體襯底20的表面到載流子屏蔽層52的距離IOD，要長(zhǎng)于溝槽柵30且短于空穴的擴(kuò)散長(zhǎng)度。
載流子屏蔽層52，橫跨非溝道區(qū)10B從一個(gè)溝槽柵30的下方延伸到另一個(gè)溝槽柵30的下方。g卩，在俯視半導(dǎo)體裝置10的非溝道區(qū)10B時(shí)，載流子屏蔽層52存在于全部的非溝道區(qū)IOB。另一方面，載流子屏蔽層52的開口被形成為，橫跨溝道區(qū)10A從一個(gè)溝槽柵30的下方延伸到另一個(gè)溝槽柵30的下方。gp，在俯視半導(dǎo)體裝置10的溝道區(qū)10A時(shí)，在溝道區(qū)10A中不存在載流子屏蔽層52。載流子屏蔽層52的材料為二氧化硅，也可以為多孔硅或者空洞來代替二氧化硅。
在俯視半導(dǎo)體裝置10的非溝道區(qū)10B時(shí)，載流子屏蔽層52存在于全部的非溝道區(qū)IOB。因而，配置在非溝道區(qū)10B中的載流子屏蔽層52在非溝道區(qū)10B所占的占有面積比為1。另一方面，在俯視半導(dǎo)體裝置10的溝道區(qū)10A時(shí)，在溝道區(qū)10A中不存在載流子屏蔽層52。因而，在溝道區(qū)10A中的載流子屏蔽層52的占有面積比為0。當(dāng)以載流子屏蔽層52的占有面積比進(jìn)行比較時(shí)，則存在以下關(guān)系，非溝道區(qū)10B的載流子屏蔽層52的占有面積比，要高于溝道區(qū)10A的載流子屏蔽層52的占有面積比。在半導(dǎo)體裝置10中，如果將載流子屏蔽層52的占有面積比維持為上述關(guān)系，就能夠取得后述的通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)的降低效果。因此，在半導(dǎo)體裝置10的其他示例中，只要將載流子屏蔽層52的占有面積比維持為上述關(guān)系，在俯視時(shí)，載流子屏蔽層52就可以存在于溝道區(qū)10A的一部分中，載流子屏蔽層52也可以不存在于非溝道區(qū)10B的一部分中。
接下來，對(duì)半導(dǎo)體裝置10的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在半導(dǎo)體裝置10中，通過是否對(duì)溝槽柵極32施加閥值電壓以上的正電壓而對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)通/斷開切換。當(dāng)沒有在溝槽柵極32上施加閥值電壓以上的電壓時(shí)，體區(qū)25介于發(fā)射區(qū)26與漂移區(qū)24之間，不能從發(fā)射區(qū)26向漂移區(qū)24注入電子。當(dāng)沒有在溝槽柵極32上施加閥值電壓以上的電壓時(shí)，半導(dǎo)體裝置IO將會(huì)斷開。
當(dāng)在溝槽柵極32上施加閥值電壓以上的正電壓時(shí)，在發(fā)射區(qū)26與漂移區(qū)24之間的體區(qū)25將會(huì)反轉(zhuǎn)，從而形成溝道。電子通過該溝道從發(fā)射區(qū)26被注入到漂移區(qū)24。當(dāng)在溝槽柵極32上施加閥值電壓以上的電壓時(shí)，半導(dǎo)體裝置10將會(huì)導(dǎo)通。
當(dāng)半導(dǎo)體裝置10導(dǎo)通時(shí)，空穴從背層部的集電區(qū)22被注入到漂移區(qū)24。空穴在漂移區(qū)24中沿著縱方向移動(dòng)，通過體區(qū)25被排出到發(fā)射極28。
如圖1所示，在半導(dǎo)體裝置10中，在半導(dǎo)體襯底20的全部背層部設(shè)置有集電區(qū)22。因此，當(dāng)半導(dǎo)體裝置10導(dǎo)通時(shí)，從半導(dǎo)體襯底20的全部背層部中注入空穴。從半導(dǎo)體襯底20的背層部被注入到非溝道區(qū)10B的漂移區(qū)24的空穴在縱方向的移動(dòng)被載流子屏蔽層52阻擋，從而向橫方向移動(dòng)。由于在載流子屏蔽層52上設(shè)置有對(duì)應(yīng)于溝道區(qū)10A的開口，因此向橫方向移動(dòng)的空穴集中在該開口處。
另一方面，從溝道區(qū)10A的發(fā)射區(qū)26中注入電子。因而，由于空穴和電子集中在溝道區(qū)IOA中，電導(dǎo)率調(diào)制被激活，從而使半導(dǎo)體裝置10的通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)顯著降低。
半導(dǎo)體裝置IO具有對(duì)非溝道區(qū)10B與載流子屏蔽層52進(jìn)行組合的特征。通過將載流子屏蔽層52配置在非溝道區(qū)10B中，能夠使從背層部注入的空穴集中在溝道區(qū)10A中。由此，在溝道區(qū)IOA中電導(dǎo)率調(diào)制被激活，從而使通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)降低。雖然在半導(dǎo)體裝置10中設(shè)置非溝道區(qū)10B會(huì)導(dǎo)致溝道面積減少，但通過在溝道區(qū)IOA的電導(dǎo)率調(diào)制所引起的低電阻化的作用來補(bǔ)償該溝道面積的減少，結(jié)果是能夠獲得低電阻。其結(jié)果是，半導(dǎo)體裝置IO能夠得到非常低的通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)。
9(第一變形例)
圖2概略地表示半導(dǎo)體裝置11的主要部分的剖面圖。圖2的半導(dǎo)體裝置
11為圖1的半導(dǎo)體裝置10的變形例，其特征在于具有仿真溝槽柵40。將仿 真溝槽柵40設(shè)置在非溝道區(qū)10B中并貫穿體區(qū)25。在本例中，雖然在非溝 道區(qū)10B中設(shè)置了一個(gè)仿真溝槽柵40，但也可以設(shè)置多個(gè)仿真溝槽柵40。
仿真溝槽柵40具有:仿真絕緣膜44和由該仿真絕緣膜44覆蓋的仿真溝 槽柵極42。由于仿真溝槽柵40用與溝槽柵30共同的工序制造，因而具有與 溝槽柵30共同的形式。仿真溝槽柵極42可以與溝槽柵極32形成電連接，也 可以與發(fā)射極28形成電連接。
如上所述，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置11中，為了降低通態(tài)電阻(或者通 態(tài)電壓)，最好設(shè)置具有一定程度面積的非溝道區(qū)IOB。在這種情況下，在非 溝道區(qū)10B中，溝槽柵30與溝槽柵30之間的距離將會(huì)增大。在這種情況下， 有時(shí)在非溝道區(qū)10B的體區(qū)25與漂移區(qū)24之間的pn結(jié)上增加一個(gè)較大的 電場(chǎng)。當(dāng)在非溝道區(qū)10B中設(shè)置了仿真溝槽柵40時(shí)，能夠緩和該電場(chǎng)集中。 非溝道區(qū)10B與仿真溝槽柵40的組合，是一種用于改善半導(dǎo)體裝置11的耐 壓的非常有用的技術(shù)。 (第二變形例)
圖3概略地表示半導(dǎo)體裝置12的主要部分的剖面圖。圖3的半導(dǎo)體裝置 12為圖2的半導(dǎo)體裝置11的變形例，其特征在于，非溝道區(qū)10B的體區(qū)25 由層間絕緣膜29覆蓋。因而，非溝道區(qū)10B的體區(qū)25的電位為浮動(dòng)狀態(tài)。
當(dāng)非溝道區(qū)10B的體區(qū)25由層間絕緣膜29覆蓋時(shí)，從背面注入的空穴 不會(huì)通過非溝道區(qū)10B的體區(qū)25而被排出到發(fā)射極28。因而，能夠使更多 的空穴集中在溝道區(qū)10A中。覆蓋非溝道區(qū)10B的體區(qū)25的技術(shù)和載流子 屏蔽層52的技術(shù)的組合，對(duì)降低通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)是非常有用的。 (第三變形例)
圖4概略地表示半導(dǎo)體裝置13的主要部分的剖面圖。圖4的半導(dǎo)體裝 置13為圖2的半導(dǎo)體裝置11的變形例，并且載流子屏蔽層54在非溝道區(qū) 10B中被分割成多個(gè)。即使在本例中也能維持以下的關(guān)系，即、非溝道區(qū)10B 的載流子屏蔽層52的占有面積比要高于溝道區(qū)10A的載流子屏蔽層52的占 有面積比。在本例中，從背層部注入到非溝道區(qū)10B的漂移區(qū)24的空穴的 一部分移動(dòng)到設(shè)置在溝道區(qū)10A的載流子屏蔽層54的開口處，其另一部分則移動(dòng)到設(shè)置在非溝道區(qū)10B的載流子屏蔽層54的開口處。即使在半導(dǎo)體 裝置13中，由于也能維持載流子屏蔽層52的占有面積比的關(guān)系，因此從背 層部注入到非溝道區(qū)10B的漂移區(qū)24的空穴的一部分能夠集中在溝道區(qū) IOA中，從而使通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)降低。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但這些只不過是示例，并 非限定權(quán)利要求書的范圍。在權(quán)利要求書中所記載的技術(shù)包括對(duì)以上例示的 具體實(shí)施例進(jìn)行的各種變形、變更。
而且，在本說明書或者附圖中說明的技術(shù)要素，可以通過單獨(dú)或者各種 組合從而發(fā)揮在技術(shù)方面的有用性，并非限定于申請(qǐng)時(shí)權(quán)利要求所記載的組 合。并且，在本說明書或者附圖中例示的技術(shù)可以同時(shí)達(dá)到多個(gè)目的，并可 以通過達(dá)到其中的一個(gè)目的而具有在技術(shù)方面的有用性。
權(quán)利要求
1、一種垂直型半導(dǎo)體裝置，該裝置具備半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)；第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)，其設(shè)置在該第一半導(dǎo)體區(qū)上；第一導(dǎo)電型的表面半導(dǎo)體區(qū)，其被選擇性地設(shè)置在該第二半導(dǎo)體區(qū)上并與表面電極形成電連接；多個(gè)溝槽柵，其貫穿所述第二半導(dǎo)體區(qū)；載流子屏蔽層，其被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)，所述半導(dǎo)體襯底具有溝道區(qū)和非溝道區(qū)，所述溝道區(qū)是夾在溝槽柵與溝槽柵之間的區(qū)域，所述表面半導(dǎo)體區(qū)以與溝槽柵的側(cè)面接觸的方式配置在所述溝道區(qū)中，所述非溝道區(qū)是夾在溝槽柵與溝槽柵之間的區(qū)域，在所述非溝道區(qū)中沒有配置所述表面半導(dǎo)體區(qū)，在俯視時(shí)，配置在非溝道區(qū)中的載流子屏蔽層在非溝道區(qū)所占的占有面積比，高于配置在溝道區(qū)中的載流子屏蔽層在溝道區(qū)所占的占有面積比。
2、 如權(quán)利要求1所述的垂直型半導(dǎo)體裝置，載流子屏蔽層被配置在非溝 道區(qū)中，并在溝道區(qū)的至少一部分上開口。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的垂直型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，載流子屏 蔽層被設(shè)置在比溝槽柵更深的位置上。
4、 如權(quán)利要求3所述的垂直型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，載流子屏蔽層 橫跨非溝道區(qū)從一個(gè)溝槽柵的下方延伸到另一個(gè)溝槽柵的下方。
5、 如權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的垂直型半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在非溝道區(qū)中設(shè)置有貫穿第二半導(dǎo)體區(qū)的仿真溝槽柵。
6、 如權(quán)利要求5所述的垂直型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，載流子屏蔽層 被設(shè)置在比仿真溝槽柵更深的位置上。
7、 如權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)所述的垂直型半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 載流子屏蔽層被設(shè)置在自半導(dǎo)體襯底的表面到載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度以下的深度 處。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在具有載流子屏蔽層的垂直型半導(dǎo)體裝置中進(jìn)一步降低通態(tài)電阻(或者通態(tài)電壓)的技術(shù)。半導(dǎo)體裝置(10)的半導(dǎo)體襯底(20)具有溝道區(qū)(10A)和非溝道區(qū)(10B)。在溝道區(qū)(10A)中設(shè)置有發(fā)射區(qū)(26)，其與溝槽柵(30)的側(cè)面接觸并與發(fā)射極(28)形成電連接。在非溝道區(qū)(10B)的體區(qū)(25)中沒有設(shè)置發(fā)射區(qū)(26)。在俯視時(shí)，配置在非溝道區(qū)(10B)中的載流子屏蔽層(52)在非溝道區(qū)(10B)所占的占有面積比，要高于配置在溝道區(qū)(10A)中的載流子屏蔽層(52)在溝道區(qū)(10A)所占的占有面積比。
文檔編號(hào)H01L29/78GK101675525SQ20088001487
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者大西豐和, 莊司智幸, 西田秀一 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社