半导体器件制造技术

技术编号:21374953 阅读:37 留言:0更新日期:2019-06-15 12:30
在沟槽(6)的端部中,露出所述沟槽的所述端部(10)的开口(22)被形成在引出电极(20)中,半导体基板的顶表面侧上的所述沟槽栅电极(14)的侧表面与沟槽侧表面(12)间隔开,并且与位于所述半导体基板的顶表面(4)和所述沟槽侧表面之间的边界线相邻的范围覆盖有层叠绝缘膜,所述层叠绝缘膜被构造成使得层间绝缘膜在栅极绝缘膜上层叠。这使得能够防止绝缘膜的介电击穿。

semiconductor device

In the end of the groove (6), the opening (22) of the end (10) of the groove exposed is formed in the lead-out electrode (20), the side surface of the groove gate electrode (14) on the top surface side of the semiconductor substrate is spaced from the groove side surface (12), and the area adjacent to the top surface (4) of the semiconductor substrate and the boundary line between the groove side surface are covered with laminated insulation. The laminated insulating film is constructed so that the interlayer insulating film is laminated on the gate insulating film. This makes it possible to prevent dielectric breakdown of the insulating film.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件
本说明书公开了一种半导体器件,该半导体器件包括沟槽栅电极和引出电极。
技术介绍
如日本专利申请特开第2013-232533号(JP2013-232533A)中所公开的,已知一种半导体器件,该半导体器件被构造成提供从半导体基板的顶表面延伸到深侧的沟槽,并且沟槽栅电极被容纳在该沟槽中。在该半导体器件中,必须使沟槽栅电极与栅极布线导电,并且沿着顶表面延伸的引出电极被设置在半导体基板的顶表面上。沟槽栅电极与引出电极导电,并且引出电极与栅极布线导电。在与半导体基板的顶表面(下文中称为顶表面)和沟槽的侧表面(下文中称为侧表面)之间的边界相邻的范围中,顶表面与侧表面接触。在边界的附近,在顶表面和侧表面之间存在具有小曲率半径的陡峭边缘或陡峭拐角(通常都被称为陡峭部)。沟槽的内表面覆盖有薄栅极绝缘膜,并且陡峭部也覆盖有薄栅极绝缘膜。当平面地观察半导体基板时,沟槽通常在半导体基板的顶表面上成直线地延伸。在这种情况下,当平面地观察半导体基板时,沟槽侧表面成直线地延伸。然而,当平面地观察半导体基板时,沟槽侧表面在沟槽的纵向端部的附近弯曲,并且沟槽的纵向端部由沟槽侧表面形成,因此在平面图中弯曲。在本说明书中,当平面地观察半导体基板时,沟槽侧表面成直线地延伸的范围被称为直线部,并且沟槽侧表面弯曲的范围被称为端部。端部被定位在直线部的两个纵向端侧上。同样在端部中,陡峭部被栅极绝缘膜覆盖。在陡峭部中,大的电场容易作用在栅极绝缘膜上。特别地,端部中的陡峭部在平面地观察的半导体基板的平面中弯曲,并且在垂直于半导体基板的截面中也弯曲,并且那些曲线被组合。特别大的电场容易作用于覆盖端部中的陡峭部的栅极绝缘膜,所以容易发生介电击穿。栅极绝缘膜的膜厚度影响半导体器件的阈值电压,因此仅通过增厚栅极绝缘膜难以确保耐压。JP2013-232533A公开了一种技术,其中覆盖陡峭部的栅极绝缘膜的膜厚度局部增加,以防止覆盖陡峭部的栅极绝缘膜的介电击穿。即,JP2013-232533A公开了一种技术,其中栅极绝缘膜的膜厚度在除了陡峭部以外的范围内减小,并且栅极绝缘膜的膜厚度在陡峭部的范围内增加。注意,在JP2013-232533A中,没有认识到在端部的陡峭部中比在直线部的陡峭部中更容易发生介电击穿,并且在陡峭部的附近的栅极绝缘膜的膜厚度在直线部和端部中均匀地增加。
技术实现思路
陡峭部位于沟槽的开口侧上。当覆盖位于开口侧上的陡峭部的栅极绝缘膜变厚,并且相对于开口侧的较深侧上的栅极绝缘膜变薄时,由于厚栅极绝缘膜,所以在开口侧上形成突出到沟槽中的檐形悬垂部。难以将导电材料填充到其中形成檐形悬垂部的沟槽中。在JP2013-232533A的技术中,在将导电材料填充到沟槽中的同时关闭开口,这导致不能形成必要的沟槽栅电极的情况。即使在沟槽的底部形成厚绝缘膜的情况下,檐形悬垂部也成为障碍。本说明书公开了一种技术,该技术不会对形成沟槽栅电极等造成任何不便,并且能够防止栅极绝缘膜的介电击穿。本说明书中公开的技术使用这样的现象:与在直线部的陡峭部中相比,在端部的陡峭部中更容易发生介电击穿。也就是说,该技术旨在通过使得难以在端部的陡峭部中引起介电击穿来有效地应对介电击穿。在相关技术的半导体器件中,在沟槽端部的陡峭部的附近,沟槽栅电极经由栅极绝缘膜与沟槽的侧表面相对,并且引出电极经由栅极绝缘膜与半导体基板的顶表面相对。因为栅极绝缘膜很薄,所以会出现问题。本说明书中公开的技术采用这样的构造:在端部的陡峭部的附近中,被构造为使得层间绝缘膜层叠在栅极绝缘膜上的层叠绝缘膜被设置在沟槽的侧表面和沟槽栅电极之间,并且被构造为使得层间绝缘膜层叠在栅极绝缘膜上的层叠绝缘膜也被设置在半导体基板的顶表面和引出电极之间。根据本公开的第一方面的半导体器件包括:半导体基板;沟槽,所述沟槽被设置在半导体基板的顶表面上;栅极绝缘膜,所述栅极绝缘膜覆盖沟槽的内表面;沟槽栅电极,所述沟槽栅电极与栅极绝缘膜相邻,并且被容纳在沟槽中;以及引出电极,所述引出电极被设置在顶表面上以沿顶表面延伸,引出电极被电连接到沟槽栅电极,其中:当从上方平面地观察半导体基板的顶表面时,沟槽具有直线部和端部,在所述直线部中,沟槽侧表面成直线地延伸,而在所述端部中,沟槽侧表面弯曲,所述端部位于直线部的纵向端侧上;当从上方平面地观察半导体基板的顶表面时,引出电极覆盖端部并且到达直线部;当从上方平面地观察半导体基板的顶表面时,在端部中的相邻范围中,相邻范围与位于顶表面和沟槽侧表面之间的边界线相邻,顶表面和沟槽侧表面覆盖有栅极绝缘膜和层间绝缘膜。在上述半导体器件中,在容易发生介电击穿的沟槽端部的陡峭部的附近,半导体基板的沟槽侧表面和顶表面都被厚的层叠绝缘膜覆盖,从而不发生介电击穿。在上述方面中,开口可以被形成在引出电极中,在所述开口处,露出所述端部(沟槽端部)。这易于实现下列结构,其中沟槽端部的陡峭部的附近的半导体基板的顶表面用层叠绝缘膜覆盖。在上述方面中,为了用层叠绝缘膜覆盖沟槽端部的陡峭部的附近的沟槽侧表面,优选地,沟槽栅电极的侧表面与沟槽侧表面间隔开。这容易实现下列结构,其中沟槽端部的陡峭部的附近的沟槽侧表面利用层叠绝缘膜覆盖。在上述方面中,层间绝缘膜可以与使栅电极与顶表面电极绝缘的绝缘膜连续。这不会增加层间绝缘膜的形成步骤的数目。在上述方面中,多个沟槽可彼此平行地延伸,并且彼此相邻的沟槽的相应的端部可以被置于不同的纵向位置处。因此,在引出电极中形成开口的情况下(开口对应于各个沟槽),当开口被布置在同一直线上时,引出电极的截面沿直线的截面面积减小,使得从与栅极布线的接触区域到与沟槽的接触区域的电阻增大。当沟槽端部被交替地置于不同的纵向位置处时,开口能够容易地以Z字形方式放置,由此可能防止电阻增大。在上述方面中,引出电极和栅极布线可在从沟槽纵向延伸的延长线上的位置处彼此接触。这使得能够防止半导体基板中的面积浪费。附图说明下面将参考附图描述本专利技术的例证性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性,其中相同的附图标记指示相同的元件,并且其中:图1是示意性地示出实施例1的半导体器件的沟槽、沟槽栅电极和引出电极之间的关系的分解透视图;图2是实施例1的半导体器件的平面图;图3是实施例1的半导体器件的截面图;图4是实施例2的半导体器件的平面图;图5是示意性地示出实施例3的半导体器件的沟槽、沟槽栅电极和引出电极之间的关系的分解透视图图;图6是实施例3的半导体器件的平面图;图7是相关技术的半导体器件的平面图;图8是相关技术的半导体器件的截面图;图9是采取措施的相关技术的半导体器件的截面图;图10是采取措施的相关技术的另一半导体器件的平面图;并且图11是采取措施的相关技术的再一半导体器件的平面图。具体实施方式以下列出了下面描述的实施例的特征。(1)沟槽栅电极的顶表面与半导体基板的顶表面对准,并且层间绝缘膜不进入沟槽。(2)沟槽栅电极的顶表面刻在沟槽端部中。(3)在沟槽端部中,沟槽栅电极不与半导体基板的顶表面侧上的沟槽侧表面相对。(4)在沟槽端部中,沟槽栅电极经由层叠绝缘膜与半导体基板的顶表面侧上的沟槽侧表面相对。(5)沟槽栅电极的顶表面被置于比半导体基板的顶表面深的位置处,并且层间绝缘膜进入沟槽。(6)在引出电极的底表面上,形成从底表面延伸以进本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种半导体器件,包括:半导体基板(2);沟槽(6),所述沟槽(6)被设置在所述半导体基板(2)的顶表面(4)上;栅极绝缘膜(40b、40c),所述栅极绝缘膜(40b、40c)覆盖所述沟槽(6)的内表面;沟槽栅电极(14),所述沟槽栅电极(14)与所述栅极绝缘膜(40b、40c)相邻,并且被容纳在所述沟槽(6)中;以及引出电极(20),所述引出电极(20)被设置在所述顶表面(4)上以便沿着所述顶表面(4)延伸,所述引出电极被电连接到所述沟槽栅电极(14),其中:当平面地观察所述半导体基板(2)的所述顶表面(4)时,所述沟槽(6)具有直线部和端部,在所述直线部中,沟槽侧表面成直线地延伸,而在所述端部中,所述沟槽侧表面弯曲,所述端部位于所述直线部的纵向端侧上;当从上方平面地观察所述半导体基板(2)的所述顶表面(4)时,所述引出电极(20)覆盖所述端部并且到达所述直线部;并且当从上方平面地观察所述半导体基板(2)的所述顶表面(4)时,在所述端部中的相邻范围中,所述相邻范围与位于所述顶表面和所述沟槽侧表面之间的边界线相邻,所述顶表面和所述沟槽侧表面覆盖有所述栅极绝缘膜(40b、40c)和层间绝缘膜(26)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.04 JP 2016-2166741.一种半导体器件,包括:半导体基板(2);沟槽(6),所述沟槽(6)被设置在所述半导体基板(2)的顶表面(4)上;栅极绝缘膜(40b、40c),所述栅极绝缘膜(40b、40c)覆盖所述沟槽(6)的内表面;沟槽栅电极(14),所述沟槽栅电极(14)与所述栅极绝缘膜(40b、40c)相邻,并且被容纳在所述沟槽(6)中;以及引出电极(20),所述引出电极(20)被设置在所述顶表面(4)上以便沿着所述顶表面(4)延伸,所述引出电极被电连接到所述沟槽栅电极(14),其中:当平面地观察所述半导体基板(2)的所述顶表面(4)时,所述沟槽(6)具有直线部和端部,在所述直线部中,沟槽侧表面成直线地延伸,而在所述端部中,所述沟槽侧表面弯曲,所述端部位于所述直线部的纵向端侧上;当从上方平面地观察所述半导体基板(2)的所述顶表面(4)时,所述引出电极(20)覆盖所述端部并且到达所述直线部;并且当从上方平面地观察所...

【专利技术属性】
技术研发人员:大西彻青井佐智子浦上泰
申请(专利权)人:丰田自动车株式会社株式会社电装
类型:发明
国别省市:日本,JP

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