半导体装置制造方法及图纸

技术编号:20290653 阅读:42 留言:0更新日期:2019-02-10 20:49
积累层通过积累载流子从而具有降低作为IGBT导通时的集电极‑发射极间电压的导通电压(Von)的功能。但是,在IGBT的关断时,该载流子有助于关断损耗(Eoff)。提供一种半导体装置,其包括具备沿预先确定的方向延伸的多个沟槽部、分别设置在多个沟槽部中的相邻的两个沟槽部之间的台面部和漂移层的半导体基板,多个沟槽部包括栅极沟槽部和虚设沟槽部,台面部具有发射极区、接触区和设置在比发射极区和接触区更靠下方的积累层,在与栅极沟槽部相邻的台面部中在深度方向上设置的积累层的数量比在两个虚设沟槽部之间的台面部中在深度方向上设置的积累层的数量多。

Semiconductor Device

By accumulating carriers, the accumulator can reduce the on-off voltage (Von) between collector and emitter when IGBT is on. However, when IGBT is turned off, the carrier helps to turn off the loss (Eoff). A semiconductor device is provided, which includes a semiconductor substrate with a plurality of grooves extending in a predetermined direction, a mesa and a drift layer between two adjacent grooves in a plurality of grooves, a plurality of grooves including a gate groove and a fictitious groove, and a mesa with an emitter area, a contact area and a location closer to the emitter area and a contact area than the emitter area and the contact area. The number of accumulation layers in the depth direction in the mesa adjacent to the grid groove is larger than that in the mesa adjacent to the grid groove.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及半导体装置。
技术介绍
以往,已知具有载流子积累层的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)(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2007-311627号公报
技术实现思路
技术问题载流子积累层也称为积累层。积累层通过积累载流子(例如,空穴),从而具有降低作为IGBT导通时的集电极-发射极间电压的导通电压(Von)的功能。但是,在IGBT的关断时,该载流子有助于关断损耗(Eoff)。技术方案在本专利技术的第一方式中,提供一种半导体装置。半导体装置可以具有半导体基板。半导体基板可以具备:两个沟槽部、台面部和漂移层。两个沟槽部可以沿预先确定的方向延伸。台面部可以设置在两个沟槽部之间。漂移层可以设置在台面部的下方。漂移层可以是第一导电型。台面部可以具有:发射极区、接触区和多个积累层。发射极区的掺杂浓度可以比漂移层的掺杂浓度高。此外,发射极区的至少一部分可以位于半导体基板的上表面。进一步地,发射极区可以是第一导电型。接触区的至少一部分可以位于半导体基板的上表面。此外,接触区可以是第二导电型。多个积累层可以在比发射极区和接触区更靠下方的位置以在半导体基板的深度方向上排列的方式设置。深度方向可以是从半导体基板的上表面向下表面的方向。多个积累层可以具有比漂移层的第一导电型的掺杂浓度高的第一导电型的掺杂浓度。多个积累层中的至少一个积累层可以设置在发射极区的至少一部分的下方,但不设置在接触区的一部分区域的下方。发射极区与接触区可以在预先确定的方向上交替地设置。至少一个积累层可以不设置在多个接触区中的每一个接触区的一部分区域的下方。至少一个积累层可以是岛状积累层。岛状积累层可以包括多个积累区。多个积累区可以具有比漂移层的第一导电型的掺杂浓度高的第一导电型的掺杂浓度。多个积累区可以在与深度方向垂直的平面内分别离散地设置。多个积累区中的每一个积累区都可以以设置在发射极区的至少一部分的下方,但不设置在接触区的一部分区域的下方的方式分开。除了在深度方向上最接近上表面的积累层以外的全部的积累层可以是岛状积累层。台面部还可以具有基区。基区可以具有比接触区低的第二导电型的掺杂浓度。发射极区可以具有底部区域。底部区域可以在半导体基板的内部,不与接触区直接接触且与基区直接接触。多个积累区中的每一个积累区在预先确定的方向上的长度可以比底部区域在预先确定的方向上的长度长。取而代之,多个积累区中的每一个积累区在预先确定的方向上的长度可以比底部区域在预先确定的方向上的长度短。在将多个积累区中的每一个积累区在预先确定的方向上的长度设为LCHS,并将发射极区的底部区域在预先确定的方向上的长度设为L0的情况下,LCHS和L0可以满足:0.5≤LCHS/L0≤2。在本专利技术的第二方式中,提供一种半导体装置。半导体装置可以具有半导体基板。半导体基板可以包括晶体管区。半导体基板在所述晶体管区中具备:多个沟槽部、台面部和漂移层。多个沟槽部可以沿预先确定的方向延伸。台面部可以分别设置在多个沟槽部中的相邻的两个沟槽部之间。漂移层可以设置在台面部的下方。漂移层可以是第一导电型。多个沟槽部可以包括栅极沟槽部和虚设沟槽部。栅极沟槽部可以具有栅极导电部。可以向栅极导电部提供栅极电位。虚设沟槽部可以具有虚设沟槽导电部。可以向虚设沟槽导电部提供发射极电位。台面部可以具有:发射极区、接触区和积累层。发射极区的掺杂浓度可以比漂移层的掺杂浓度高。发射极区的至少一部分可以位于半导体基板的上表面。发射极区可以是第一导电型。接触区的至少一部分可以位于半导体基板的上表面。接触区可以是第二导电型。积累层可以设置在比发射极区和接触区更靠下方的位置。积累层可以具有比漂移层的第一导电型的掺杂浓度高的第一导电型的掺杂浓度。在与栅极沟槽部相邻的台面部中沿深度方向设置的积累层的数量可以比在两个虚设沟槽部之间的台面部中沿深度方向设置的积累层的数量多。深度方向可以是从半导体基板的上表面向下表面的方向。在两个虚设沟槽部之间的台面部可以不设置积累层。取而代之,在两个虚设沟槽部之间的台面部可以设置一个积累层。在晶体管区中,与预先确定的方向垂直的方向上的两个虚设沟槽部之间的第一距离可以比与预先确定的方向垂直的方向上的虚设沟槽部和栅极沟槽部之间的第二距离大。应予说明,上述专利技术概要未列举本专利技术的所有必要特征。另外,这些特征组的子组合也能够成为专利技术。附图说明图1是局部示出第一实施方式中的半导体装置100的上表面的图。图2是示出图1的A-A截面处的一例的立体图。图3是示出图1的B-B截面处的一例的截面图。图4是示出图1的C-C截面处的一例的截面图。图5的(A)、图5的(B)和图5的(C)分别是Y轴方向的单位结构长度的比较例1、比较例2和第一实施方式的立体图。图6A是示出低电流导通时的Vge和Vce的模拟的图。图6B是示出具备第一积累层62、第二积累层64和第三积累层66的半导体装置100的导通时的电子电流和位移电流的图。图6C是示出导通时的集电极电流Ic的波形例的图。图7的(A)和图7的(B)是示出图2的YZ面的图。图8的(A)是示出Von相对于LCHS/L0的模拟结果。图8的(B)是示出dV/dt相对于LCHS/L0的模拟结果。图8的(C)是示出Eoff相对于LCHS/L0的模拟结果。图9是示出Eoff相对于Vce的模拟结果。图10是示出半导体装置100的制造方法的一例的流程图。图11A是示出第一变形例中的图2的YZ面的图。图11B是示出第二变形例中的图2的YZ面的图。图11C是示出第三变形例中的图2的YZ面的图。图12是第二实施方式中的与图1的A-A截面对应的立体图。图13是局部示出第三实施方式中的半导体装置100的上表面的图。图14是示出第三实施方式的D-D截面处的一例的立体图。图15A是局部示出第四实施方式的半导体装置100的上表面的图。图15B是示出图15A的E-E截面处的一例的截面图。图16是示出图15B的a-a截面和b-b截面处的掺杂浓度分布的一例的图。图17是示出图15B的a-a截面和b-b截面处的掺杂浓度分布的另一例的图。图18是第五实施方式的A-A截面的立体图。符号说明10:半导体基板,11:阱区,12:发射极区,14:基区,15:接触区,18:漂移层,19:台面部,20:缓冲层,21:连接部,22:集电极层,24:集电电极,25:连接部,30:虚设沟槽部,32:虚设沟槽绝缘膜,33:虚设沟槽,34:虚设沟槽导电部,38:层间绝缘膜,40:栅极沟槽部,42:栅极绝缘膜,43:栅极沟槽,44:栅极导电部,48:栅极流道,49:接触孔,50:栅极金属层,52:发射电极,54、56:接触孔,60:多个积累层,62:第一积累层,62R:第一积累区,64:第二积累层,64R:第二积累区,66:第三积累层,66R:第三积累区,68:高浓度层,70:晶体管部,80:二极管部,82:阴极层,87:空穴高浓度区,92:上表面,94:下表面,100:半导体装置,101、102、103、104:波形具体实施方式以下,通过专利技术的实施方式对本专利技术进行说明,但以下实施方式并不限定权利要求书所涉及的专利技术。此外,实施方式中所说明的特征的全部组合未必是专利技术的技术方案所必须的。图1是局部示出第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置,其特征在于,所述半导体装置具有包括晶体管区的半导体基板,所述半导体基板在所述晶体管区中具备:多个沟槽部,沿预先确定的方向延伸;台面部,分别设置在所述多个沟槽部中的相邻的两个沟槽部之间;以及第一导电型的漂移层,设置在所述台面部的下方,所述多个沟槽部包括:栅极沟槽部,具有栅极导电部,并且栅极电位被提供到所述栅极导电部;以及虚设沟槽部,具有虚设沟槽导电部,并且发射极电位被提供到所述虚设沟槽导电部,所述台面部具有:第一导电型的发射极区,其掺杂浓度比所述漂移层高,且所述发射极区的至少一部分位于所述半导体基板的上表面;第二导电型的接触区,其至少一部分位于所述半导体基板的上表面;以及积累层,其设置在比所述发射极区和所述接触区更靠下方的位置,且具有比所述漂移层的第一导电型的掺杂浓度高的第一导电型的掺杂浓度,在与所述栅极沟槽部相邻的所述台面部中沿从所述半导体基板的所述上表面向下表面的深度方向设置的所述积累层的数量比在两个所述虚设沟槽部之间的所述台面部中沿所述深度方向设置的所述积累层的数量多。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.08 JP 2016-238469;2017.06.05 JP 2017-111101.一种半导体装置,其特征在于,所述半导体装置具有包括晶体管区的半导体基板,所述半导体基板在所述晶体管区中具备:多个沟槽部,沿预先确定的方向延伸;台面部,分别设置在所述多个沟槽部中的相邻的两个沟槽部之间;以及第一导电型的漂移层,设置在所述台面部的下方,所述多个沟槽部包括:栅极沟槽部,具有栅极导电部,并且栅极电位被提供到所述栅极导电部;以及虚设沟槽部,具有虚设沟槽导电部,并且发射极电位被提供到所述虚设沟槽导电部,所述台面部具有:第一导电型的发射极区,其掺杂浓度比所述漂移层高,且所述发射极区的至少一部分位于所述半导体基板的上表面;第二导电型的接触区,其至少一部分位于所述半导体基板的上表面;以及积累层,其设置在比所述发射极区和所述接触区更靠下方的位置,且具有比所述漂移层的第一导电型的掺杂浓度高的第一导电型的掺杂浓度,在与所述栅极沟槽部相邻的所述台面部中沿从所述半导体基板的所述上表面向下表面的深度方向设置的所述积累层的数量比在两个所述虚设沟槽部之间的所述台面部中沿所述深度方向设置的所述积累层的数量多。2.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,在两个所述虚设沟槽部之间的所述台面部不设置所述积累层。3.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,在两个所述虚设沟槽部之间的所述台面部设置一个所述积累层。4.根据权利要求1~3中任一项所述的半导体装置,其特征在于,所述发射极区与所述接触区在所述预先确定的方向上交替地设置,与所述栅极沟槽部相邻的所述台面部具有多个积累层,所述多个积累层中的至少一个积累层设置在所述发射极区的至少一部分的下方,但不设置在所述接触区的一部分区域的下方。5.根据权利要求4所述的半导体装置,其特征在于,...

【专利技术属性】
技术研发人员:内藤达也
申请(专利权)人:富士电机株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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