开关元件及开关元件的制造方法技术

本发明专利技术提供开关元件及开关元件的制造方法，开关元件具备：半导体基板，具有第一n型半导体层、由外延层构成的p型的体层、通过体层而与第一n型半导体层分离的第二n型半导体层；栅极绝缘膜，覆盖跨及第一n型半导体层的表面、体层的表面及第二n型半导体层的表面的范围；及栅电极，隔着栅极绝缘膜而与体层相向。第一n型半导体层与体层的界面具有倾斜面。倾斜面以随着沿横向远离体层的端部而体层的深度变深的方式倾斜。倾斜面配置在栅电极的下部。

【技术实现步骤摘要】
开关元件及开关元件的制造方法
本公开涉及开关元件及开关元件的制造方法。
技术介绍
日本特开2009-147381号公报公开了具有第一n型半导体层(漂移区)、p型的体层、第二n型半导体层(源区)的开关元件。第二n型半导体层通过体层而与第一n型半导体层分离。栅电极隔着栅极绝缘膜而与将第一n型半导体层和第二n型半导体层分离的范围的体层相向。在所述开关元件中，第一n型半导体层与体层的界面具有以随着远离体层的端部而体层的深度变深的方式倾斜的倾斜面。倾斜面配置在栅电极的下部。通过本申请专利技术者们的研究可知，通过在栅电极的下部的体层与第一n型半导体层的界面设置倾斜面，能够缓和向栅极绝缘膜施加的电场。在日本特开2009-147381号公报的开关元件中，在栅电极的下部的体层与第一n型半导体层的界面设置倾斜面。但是，在日本特开2009-147381号公报中，体层由扩散层构成。在通过扩散层构成体层的情况下，从体层侧向第一n型半导体层侧产生杂质的扩散，因此倾斜面成为以向第一n型半导体层侧凸出的方式弯曲的形状。当这样倾斜面弯曲时，倾斜面相对地变窄，对向栅极绝缘膜施加的电场进行缓和的效果相对变小。因此，在本说明书中，提供一种能够更有效地缓和向栅极绝缘膜施加的电场的开关元件。
技术实现思路
本公开的第一形态的开关元件具备：半导体基板，具有第一n型半导体层、p型的体层及第二n型半导体层，该第一n型半导体层露出于所述半导体基板的表面，该p型的体层由露出于所述半导体基板的所述表面的外延层构成，该第二n型半导体层露出于所述半导体基板的所述表面、且通过所述体层而与所述第一n型半导体层分离；栅极绝缘膜，覆盖跨及所述第一n型半导体层的表面、所述第一n型半导体层与所述第二n型半导体层之间的所述体层的表面及所述第二n型半导体层的表面的范围；及栅电极，隔着所述栅极绝缘膜而与位于所述第一n型半导体层和所述第二n型半导体层之间的所述体层相向。所述第一n型半导体层与所述体层的界面具有倾斜面。所述倾斜面以随着沿横向远离所述体层的端部而所述体层的深度变深的方式倾斜。所述倾斜面配置在所述栅电极的下部。在本公开的第一形态的开关元件中，在栅电极的下部的体层与第一n型半导体层的界面设置倾斜面。而且，在所述开关元件中，体层由外延层构成，几乎不会产生杂质从体层侧向第一n型半导体层侧的扩散。因此，根据所述开关元件的构造，能够在体层与第一n型半导体层的界面设置几乎不弯曲的倾斜面，能够得到相对宽的倾斜面。因此，根据所述构造，能够有效地缓和向栅极绝缘膜施加的电场。在本公开的第一形态的开关元件中，可以是，所述倾斜面相对于所述半导体基板的所述表面的角度小于60°。在本公开的第一形态的开关元件中，可以是，所述界面具有表层部界面，该表层部界面在所述栅电极的下部从所述半导体基板的所述表面向下方延伸、且相对于所述半导体基板的所述表面的角度为80°以上且90°以下，所述倾斜面位于所述表层部界面的下侧，所述倾斜面相对于所述半导体基板的所述表面的角度小于60°。在本公开的第一形态的开关元件中，可以是，所述半导体基板包括至少两个所述体层和至少两个所述第二n型半导体层，所述栅极绝缘膜覆盖跨及所述第二n型半导体层的表面的一部分、所述第一n型半导体层中的位于两个所述体层之间的部分即间隔部的表面及所述体层的位于所述间隔部与所述第二n型半导体层之间的部分的表面的范围。本公开的第二形态的开关元件的制造方法中，所述开关元件具备：半导体基板，具有第一n型半导体层、p型的体层及第二n型半导体层，该第一n型半导体层露出于所述半导体基板的表面，该第二n型半导体层露出于所述半导体基板的所述表面、且通过所述体层而与所述第一n型半导体层分离；栅极绝缘膜；及栅电极，隔着所述栅极绝缘膜而与位于所述第一n型半导体层和所述第二n型半导体层之间的所述体层相向，所述开关元件的制造方法包括以下步骤：在所述半导体基板的上表面形成具有开口的掩模；对所述开口内的所述半导体基板的上表面进行蚀刻而形成凹部；通过所述蚀刻将所述凹部形成为，所述凹部的侧面相对于所述半导体基板的上表面成为倾斜面，该倾斜面以随着沿横向远离所述凹部的端部而所述凹部的深度变深的方式倾斜；去除所述掩模；通过外延生长，使所述体层外延生长到所述半导体基板的上表面和所述凹部内；对所述半导体基板的上表面进行研磨；向所述体层的一部分选择性地注入n型杂质离子，形成所述第二n型半导体层；以覆盖跨及所述第一n型半导体层的表面、所述第一n型半导体层与所述第二n型半导体层之间的所述体层的表面及所述第二n型半导体层的表面的范围的方式形成所述栅极绝缘膜；以覆盖所述栅极绝缘膜的整个上表面的方式形成所述栅电极；以覆盖所述半导体基板的表面及所述栅电极的表面的方式形成层间绝缘膜；在设于所述层间绝缘膜的接触孔内形成接触插塞；在所述层间绝缘膜的上表面配置上部电极；及在所述半导体基板中的与形成所述层间绝缘膜的面相反的面配置下部电极。附图说明前述及后述的本专利技术的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的附图标记表示相同的部件。图1是实施例1的MOSFET的纵向剖视图。图2是表示具有相对宽的倾斜面的MOSFET的电场分布的图。图3是表示比较例1的MOSFET的电场分布的图。图4是表示比较例2的MOSFET的电场分布的图。图5是对接通电阻进行比较的坐标图。图6是对向栅极绝缘膜施加的电场进行比较的坐标图。图7是实施例1的MOSFET的制造工序的说明图。图8是实施例1的MOSFET的制造工序的说明图。图9是实施例1的MOSFET的制造工序的说明图。图10是实施例1的MOSFET的制造工序的说明图。图11是实施例1的MOSFET的制造工序的说明图。图12是实施例2的MOSFET的纵向剖视图。图13是实施例2的MOSFET的制造工序的说明图。具体实施方式图1所示的MOSFET10具有GaN半导体基板12。GaN半导体基板12是以GaN(氮化镓)为主成分的半导体基板。GaN半导体基板12具有多个源层40、多个体层42及漂移层44。各源层40是n型区域，露出于GaN半导体基板12的上表面12a。各体层42是p型区域，配置在对应的源层40的周围。各体层42覆盖对应的源层40的侧面和下表面。各体层42在与源层40相邻的范围，露出于GaN半导体基板12的上表面12a。漂移层44是n型区域，配置于各体层42的下侧。而且，在一对体层42之间也配置漂移层44。以下，将漂移层44中的位于一对体层42之间的部分称为间隔部44a。间隔部44a有时被称为JFET区域。间隔部44a露出于GaN半导体基板12的上表面12a。而且，漂移层44露出于GaN半导体基板12的下表面12b的大致整个区域。漂移层44通过各体层42而与各源层40分离。体层42与漂移层44之间的界面50是pn结面。在体层42与间隔部44a之间的部分的界面50设有倾斜面52。倾斜面52从GaN半导体基板12的上表面12a向斜下方延伸。倾斜面52延伸至体层42的底面。倾斜面52以随着沿横向(与上表面12a平行的方向)远离体层42的端部42a而体层42的深度(即，上表面12a与体层42的下端之间的距离)变深的方式相对于上表面12a倾斜。倾斜面52与上表面12a之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关元件，其特征在于，包括：半导体基板，具有第一n型半导体层、p型的体层及第二n型半导体层，所述第一n型半导体层露出于所述半导体基板的表面，所述p型的体层由露出于所述半导体基板的所述表面的外延层构成，所述第二n型半导体层露出于所述半导体基板的所述表面、且通过所述体层而与所述第一n型半导体层分离；栅极绝缘膜，覆盖跨及所述第一n型半导体层的表面、所述第一n型半导体层与所述第二n型半导体层之间的所述体层的表面及所述第二n型半导体层的表面的范围；及栅电极，隔着所述栅极绝缘膜而与位于所述第一n型半导体层和所述第二n型半导体层之间的所述体层相向，所述第一n型半导体层与所述体层的界面具有倾斜面，所述倾斜面以随着沿横向远离所述体层的端部而所述体层的深度变深的方式倾斜，所述倾斜面配置在所述栅电极的下部。

【技术特征摘要】
2016.12.27 JP 2016-2538981.一种开关元件，其特征在于，包括：半导体基板，具有第一n型半导体层、p型的体层及第二n型半导体层，所述第一n型半导体层露出于所述半导体基板的表面，所述p型的体层由露出于所述半导体基板的所述表面的外延层构成，所述第二n型半导体层露出于所述半导体基板的所述表面、且通过所述体层而与所述第一n型半导体层分离；栅极绝缘膜，覆盖跨及所述第一n型半导体层的表面、所述第一n型半导体层与所述第二n型半导体层之间的所述体层的表面及所述第二n型半导体层的表面的范围；及栅电极，隔着所述栅极绝缘膜而与位于所述第一n型半导体层和所述第二n型半导体层之间的所述体层相向，所述第一n型半导体层与所述体层的界面具有倾斜面，所述倾斜面以随着沿横向远离所述体层的端部而所述体层的深度变深的方式倾斜，所述倾斜面配置在所述栅电极的下部。2.根据权利要求1所述的开关元件，其特征在于，所述倾斜面相对于所述半导体基板的所述表面的角度小于60°。3.根据权利要求1所述的开关元件，其特征在于，所述界面具有表层部界面，所述表层部界面在所述栅电极的下部从所述半导体基板的所述表面向下方延伸、且相对于所述半导体基板的所述表面的角度为80°以上且90°以下，所述倾斜面位于所述表层部界面的下侧，所述倾斜面相对于所述半导体基板的所述表面的角度小于60°。4.根据权利要求1～3中任一项所述的开关元件，其特征在于，所述半导体基板包括至少两个所述体层和至少两个所述第二n型半导体层，所述栅极绝缘膜覆盖跨及所述第二n型半导体层的表面的一部分、所述第一n型半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田哲也，大川峰司，森朋彦，上田博之，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP