半导体装置制造方法及图纸

提供半导体装置。本发明专利技术具有：第1导电型的第1半导体区域；第2导电型的第2半导体区域，其配置于第1半导体区域的上方；第1导电型的第3半导体区域，其配置于第2半导体区域的上方；第2导电型的第4半导体区域，其配置于第3半导体区域的上方；绝缘膜，其配置于槽的内壁上，该槽从第4半导体区域的上表面起延伸并贯通第4半导体区域和第3半导体区域而到达第2半导体区域；控制电极，其配置在槽的侧面的绝缘膜上，并与第3半导体区域相对；第1主电极，其与第1半导体区域电连接；第2主电极，其与第4半导体区域电连接；以及底面电极，其配置在槽的底面的绝缘膜的上方，并且该底面电极被配置为与控制电极分离，在俯视时，槽在延伸方向上的长度比槽的宽度大，并且，槽的宽度比彼此相邻的所述槽的间隔宽。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置本申请是申请日为：2014年8月29日、申请号为：201480026440.2(PCT/JP2014/072811)、专利技术名称为“半导体装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及进行开关动作的沟槽栅型的半导体装置的结构。
技术介绍
绝缘栅型双极晶体管(IGBT)具有高输入阻抗和低导通电压，因此被使用在电机驱动电路等中。然而，在IGBT中，耐压和导通电压具有折中的关系。因此，为了在保持高耐压的同时降低导通电压，已经提出了各种方法。例如，提出过如下结构：在基区和漂移区之间形成杂质浓度高于漂移区且蓄积有空穴(hole)的n型层(以下称为“载流子蓄积层”)。根据该结构，能够防止来自集电区的空穴到达发射极电极，能够降低导通电压(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-353456号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，要想实现具有载流子蓄积层的半导体装置，需要进行用于形成载流子蓄积层的工序，从而增加了半导体装置的制造工序。另外，对于在半导体装置中配置杂质浓度高于漂移区的载流子蓄积层的方法而言，存在以下问题：耗尽层难以良好地扩大，无法充分消除耐压和导通电压的折中。因此，本申请的申请人发现了在IGBT中通过扩大槽的宽度来降低导通电阻的技术。然而，在扩大了槽宽度的结构的IGBT中，存在反馈电容Crss增大的问题。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种沟槽栅型的半导体装置，能够充分消除耐压和导通电压的折中，并且还能够降低反馈电容。用于解决课题的手段根据本专利技术的一个方式，提供一种半导体装置，其具有：(a)第1导电型的第1半导体区域；(b)第2导电型的第2半导体区域，其配置于第1半导体区域的上方；(c)第1导电型的第3半导体区域，其配置于第2半导体区域的上方；(d)多个第2导电型的第4半导体区域，其配置于第3半导体区域的上方；(e)绝缘膜，在从第4半导体区域的上表面起延伸并贯通第4半导体区域和第3半导体区域而到达第2半导体区域的槽的内壁上，分别配置有该绝缘膜；(f)控制电极，其在槽的侧面中被配置在绝缘膜的与第3半导体区域的侧面相对的区域上；(g)第1主电极，其与第1半导体区域电连接；(h)第2主电极，其与第4半导体区域电连接；以及(i)底面电极，其在槽的底面上以与控制电极分离的方式配置在绝缘膜的上方，并与第2主电极电连接，并且，在俯视时，槽的延伸方向的长度为槽的宽度以上，并且槽的宽度比相邻的槽彼此之间的间隔宽。根据本专利技术的另一方式，提供一种半导体装置，其具有：(a)第1导电型的第1半导体区域；(b)第2导电型的第2半导体区域，其配置于第1半导体区域的上方；(c)第1导电型的第3半导体区域，其配置于第2半导体区域的上方；(d)多个第2导电型的第4半导体区域，其配置于第3半导体区域的上方；(e)绝缘膜，在从第4半导体区域的上表面起延伸并贯通第4半导体区域和第3半导体区域而到达第2半导体区域的槽的内壁上，分别配置有该绝缘膜；(f)控制电极，其在槽的侧面中被配置在绝缘膜的与第3半导体区域的侧面相对的区域上；(g)底面电极，其在槽的底面上以与控制电极分离的方式配置在绝缘膜的上方；(h)第1主电极，其与第1半导体区域电连接；(i)层间绝缘膜，其配置在控制电极和底面电极的上方；(j)第2主电极，其隔着层间绝缘膜配置在控制电极和底面电极的上方且处于第3半导体区域上和第4半导体区域上，并且该第2主电极与第4半导体区域和底面电极电连接，在俯视时，槽的面积比相邻的槽之间的半导体区域的面积大。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种沟槽栅型的半导体装置，其能够充分消除耐压和导通电压的折中并且能够降低反馈电容。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的结构的示意性剖面图。图2是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的槽的宽度、集电极-发射极间电压、以及集电极-发射极间饱和电压之间的关系的曲线图。图3是表示在半导体装置中蓄积空穴的状态的仿真结果。图4是槽周边的电位分布的仿真结果。图5是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的槽的宽度、集电极-发射极间电压、以及集电极-发射极间饱和电压之间的关系的另一曲线图。图6是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的制造方法的工序剖面图。图7是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的制造方法的工序剖面图(续)。图8是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的栅极电极、底面电极、绝缘膜以及发射区的配置的示意图，图8的(a)是俯视图，图8的(b)是沿图8的(a)的VIII-VIII方向的剖面图。图9是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的发射区的配置例的示意性立体图。图10是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的发射区的另一配置例的示意性立体图。图11是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的槽和连接槽的配置例的示意性俯视图。图12是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的槽和连接槽的连接部位的结构的示意性俯视图。图13是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的图12示出的连接部位处的、沿槽延伸的方向的示意性剖面图。图14是表示本专利技术的另一实施方式的半导体装置的结构例的示意性剖面图。图15是表示本专利技术的另一实施方式的半导体装置中的槽内的结构的变形例的图。图16是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的槽和连接槽的配置例的示意性俯视图。图17是表示本专利技术的实施方式的半导体装置的图12示出的连接部位处的、沿A-A的方向的示意性剖面图。具体实施方式接着，参照附图来说明本专利技术的实施方式。在以下的附图的记载中，对相同或者类似的部分标注相同或者类似的标号。并且，需要注意到附图只是示意性的，厚度与平面尺寸的关系、各部分的长度的比率等与实际情况不同。因此，具体的尺寸应该参照以下说明进行判断。另外，当然附图相互之间也包括彼此的尺寸关系或比率不同的部分。另外，以下所示的实施方式只是举例示出了用于使本专利技术的技术思想具体化的装置或方法，本专利技术的技术思想并不将构成部件的形状、结构、配置等特定为下述的内容。本专利技术的实施方式能够在所要求保护的范围内施加各种改变。如图1所示，本专利技术的实施方式的半导体装置1的半导体基板100具有：第1导电型的第1半导体区域10、配置在第1半导体区域10上的第2导电型的第2半导体区域20、配置在第2半导体区域20上的第1导电型的第3半导体区域30、以及配置在第3半导体区域30上的第2导电型的第4半导体区域40。如图1所示，形成有槽25，该槽25从第4半导体区域40的上表面起延伸并贯通第4半导体区域40和第3半导体区域30而到达第2半导体区域20。在槽25的内壁上配置有绝缘膜50。并且，在槽25的壁面上的绝缘膜50上，以与第3半导体区域30的侧面相对的方式配置有控制电极60。另外，槽25的内壁面的底面侧的绝缘膜50上以与控制电极60分离的方式配置有底面电极65。并且，半导体装置1具有：与第1半导体区域10电连接的第1主电极80，以及与第3半导体区域30和第4半导体区域40电连接的第2主电极90。另外，第2主电极90也可以不与第3半导体区域30电连接。底面电极65与第2主电极90电连接。第1导电型和第2导电型互为相反导电型。即，如果第1导电型是n型，则第2导电型是p型；如果第1导电型是p型，则第2导电型是n型。以下，对第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，所述半导体装置具有：第1导电型的第1半导体区域；第2导电型的第2半导体区域，其配置于所述第1半导体区域的上方；第1导电型的第3半导体区域，其配置于所述第2半导体区域的上方；第2导电型的第4半导体区域，其配置于所述第3半导体区域的上方；绝缘膜，其配置于槽的侧面上，所述槽从所述第4半导体区域的上表面起延伸并贯通所述第4半导体区域和所述第3半导体区域而到达所述第2半导体区域；第1控制电极，其隔着所述绝缘膜配置于所述槽的一个侧面上；第2控制电极，其隔着所述绝缘膜配置于所述槽的相邻的槽的另一个侧面上；第1主电极，其与所述第1半导体区域电连接；第2主电极，其与所述第4半导体区域电连接；以及连接槽，其连接所述槽和所述相邻的槽，所述槽内的第1控制电极和与所述槽相邻的槽内的第2控制电极在所述连接槽内连接。

【技术特征摘要】
2013.09.20 JP 2013-194834;2014.07.18 JP 2014-148351.一种半导体装置，其特征在于，所述半导体装置具有：第1导电型的第1半导体区域；第2导电型的第2半导体区域，其配置于所述第1半导体区域的上方；第1导电型的第3半导体区域，其配置于所述第2半导体区域的上方；第2导电型的第4半导体区域，其配置于所述第3半导体区域的上方；绝缘膜，其配置于槽的侧面上，所述槽从所述第4半导体区域的上表面起延伸并贯通所述第4半导体区域和所述第3半导体区域而到达所述第2半导体区域；第1控制电极，其隔着所述绝缘膜配置于所述槽的一个侧面上；第2控制电极，其隔着所述绝缘膜配置于所述槽的相邻的槽的另一个侧面上；第1主电极，其与所述第1半导体区域电连接；第2主电极，其与所述第4半导体区域电连接；以及连接槽，其连接所述槽和所述相邻的槽，所述槽内的第1控制电极和与所述槽相邻的槽内的第2控制电极在所述连接槽内连接。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述控制电极的连接部在所述连接槽的底部的绝缘膜上从所述连接槽的内侧壁面朝向外侧壁面延伸，所述连接槽的底部上的所述控制电极的连接部的厚度比所述槽内的所述控制电极的厚度薄。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，与所述槽的长度方向并行地设置有外侧槽，所述外侧槽的宽度比所述槽彼此的间隔宽。4.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述控制电极配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：川尻智司，小川嘉寿子，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP