本发明专利技术的半导体装置100把元件部分170和栅极基座部分180共同配置在同一宽隙半导体基片110上，元件部分170的第1沟道结构146具有多个比栅极沟道118深的第1保护沟道142以及第1埋置层144；栅极基座部分180的第2沟道结构156具有多个第2保护沟道152以及第2埋置层154；第2沟道结构154具有p型的第2半导体区域158以及由导电体构成的第2埋置层,或者，由形成肖特基接触的金属层构成的第2埋置层的任意一项；第2埋置层154与源极电极层128处于电气连接。按照本发明专利技术的半导体装置100，就能够成为耐压强度高，电气特性难以产生偏差，并且，高速开关成为可能，栅极基座部分难以击穿的半导体装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
已知一种在栅极基座部分具有耐压结构的半导体装置(例如，参考专利文献一)。如图22的平面图所示，以往的半导体装置900是在同一块半导体基片910上配置元件部分970和栅极基座部分980。半导体基片910例如可以认为是由硅构成。半导体装置900的耐压为60?300 V。如图23的剖面图所示，元件部分970具有:n型低电阻半导体层912，位于低电阻半导体层912上的η型漂移层914，位于漂移层914上的ρ型壳体层916，壳体层916开口，为了到达漂移层914而形成的栅极沟道918，配置在壳体层916内，使至少一部分露出在栅极沟道918的内周面的状态下，形成的η型的源极区域920，在栅极沟道918的内周面形成的栅极绝缘层922，经由栅极绝缘层922，在栅极沟道918的内侧形成的栅极电极层924以及与栅极电极层924绝缘，在与源极区域920接触的状态下，形成的源极电极层928，此外，元件部分970具有:壳体层916和漂移层914开口，为了到达低电阻半导体层912而形成的源极沟道960，在源极沟道960的内周面形成的绝缘层962，经由绝缘层962，在源极沟道960的内侧形成的与源极电极层928连接的多晶硅层964。栅极基座部分的剖面图如图24所示。很多构成要素与图22相同，但是，取代源极电极层928，设置了栅极电极配线966，栅极沟道918的宽度要比元件部分970宽，栅极电极层924与栅极电极配线966连接。另一方面，由于场效氧化膜968的存在，源极区域920和多晶硅层964跟栅极电极配线966绝缘。此外，栅极基座部分在实际的半导体装置中，因为引线接合等，要与装置外部连接，所以，至少需要几百微米左右的尺寸。根据以往的半导体装置900，在关闭状态下，延伸到漂移层914的耗尽层不仅从壳体层916向低电阻半导体层912延伸，而且，与绝缘层962对向的多晶硅层964保持着源极电位，因此，耗尽层在邻接源极沟道960之间狭窄地延伸，由于这个作用，即使同样的耐压，也能够比原来提高漂移层914的浓度，能够降低开通状态时的电阻(通态电阻)。另一方面，作为既能达到耐压强度高，又能降低通态电阻的方法，作为半导体材料，取代硅，也可以采用碳化硅等的宽隙半导体。先行技术文献【专利文献】【专利文献一】特开2013- 521660号公报
技术实现思路
但是，想要把以往的半导体装置900适用于宽隙半导体，实现比硅更高耐压强度的元件，例如耐压为600?3000 V的元件时，会产生下列课题。也就是说，在以往的半导体装置900中，多晶硅层964保持着源极电位，另一方面，低电阻半导体层912保持着漏极电位，因此，在源极沟道960的底部，所述电位差的相应电场就会外加到绝缘层962。采用宽隙半导体材料，耐压比如达到10倍时，而绝缘层962仍旧保持着硅材料时的厚度的话，10倍的电场就会外加到绝缘层962，这样，在漂移层914被绝缘击穿之前，绝缘层962首先就被绝缘击穿了，因此，无法实现高的耐压强度。可是，在关闭时，漂移层914耗尽化时，必须从邻接漂移层914的壳体层916的部分和邻接绝缘层962的多晶硅层964部分把漂移层914存在的与电子的电荷量的绝对值等量的正电荷吸引过来。这时，壳体层916和多晶硅层964应该吸引的电荷量与漂移层914之间产生的静电电容成比例。多晶硅层964能够制作低电阻的东西，不会成为大的问题，但是，就壳体层916而言，所述空穴的吸引就未必容易。在元件部分970，因为源极区域220的一部分作为p型壳体接触区域与源极电极层928电气连接，所以比较容易实现，在栅极基座部分980，因为取代源极电极层928，存在着栅极电极配线966，所以，不能够用同样的方法。如果是以往的半导体装置900的话，对于壳体层916中的栅极基座部分980，就要把在p型区域的众多载流子空穴吸引到元件部分970。在这里，因为空穴移动度小(如4H-SiC，是电子的七分之一左右)，所以壳体层916容易电阻变高。另外，由于源极沟道960，壳体层916被割裂，因此，空穴只能吸引到源极沟道960的延伸方向(图22的左右方向)，从栅极基座的中心部看的话，至少需要牵引几百微米，这样，电阻进一步变高。由于存在所述这些因素，因此，空穴吸引的时间变长，导致开关速度变慢。另外，由于这时的空穴电流，壳体层916的一部分电位上升，由连接漂移层914，壳体层916以及源极电极层928的源极区域920产生的寄生双极性晶体管开通，过大电流通过，在栅极基座部分的元件有被击穿的危险。如果在栅极基座部分980不设置源极区域920的话，或者，源极区域920不连接源极电极层928的话，虽然不用担心所述寄生双极性晶体管的开通，但是，这时，壳体层916的一部分电位上升时，这次场效氧化膜968就会被外加过高的电压，场效氧化膜968有被绝缘击穿的危险。适用宽隙半导体时，为了防止绝缘层962的绝缘击穿，可以考虑把绝缘层962大幅度加厚，如加厚10倍。可是，这样做的话，会导致在多晶硅层964和漂移层914之间产生的静电电容大幅度降低，这样，应该从漂移层914吸引的空穴大幅度增加，所述的开关速度下降；以及在栅极基座部分980，由于寄生双极性作用产生的元件击穿，或者，场效氧化膜968的绝缘击穿的危险，一系列的课题将会变得更加严重。此外，作为宽隙半导体，采用SiC时，一般使用离子注入，这是为了平面看有选择的形成导入杂质的区域，但是，因为高掺杂的离子注入区域容易造成表面粗糙，所以，如果源极区域920以及所述壳体接触区域这样的高掺杂区域配置在经由场效氧化膜968，与栅极电极配线966对向的部位的话，有时会降低场效氧化膜968的耐压强度。本专利技术是为了解决所述问题而制作的产品，目的是提供一种耐压强度高，电气特性难以产生偏差，并且，高速开关成为可能，栅极基座部分难以击穿的半导体装置。为了解决所述课题，本专利技术的专利技术者们经过反复锐意研究，获得了如下的成果。在元件部分形成多个第1沟道结构，同时，在栅极基座部分形成多个第2沟道结构，这样，就成为耐压强度高，并且电气特性难以产生偏差的半导体装置。其中，第2沟道结构具有:在第2保护沟道的底部形成的第2半导体区域，以及由导电体构成的第2埋置层，或者，由金属层构成的第2埋置层的任意一项。至此，找到了高速开关成为可能，并且栅极基座部分难以击穿的半导体装置，从而完成了本专利技术。本专利技术的半导体装置包括:元件部分，所述元件部分具有:第1导电型的漂移层，位于所述漂移层上面的与第1导电型相反的第2导电型的壳体层，所述壳体层开口，为了到达所述漂移层，形成的栅极沟道；配置在所述壳体层内，使至少一部分露出在所述栅极沟道的内周面的状态下，形成的所述第1导电型的源极区域，在所述栅极沟道的内周面形成的栅极绝缘层，经由所述栅极绝缘层，在所述栅极绝缘层的内侧形成的栅极电极层以及与所述栅极电极层绝缘，在与所述源极区域接触的状态下，形成的源极电极层，栅极基座部分，所述栅极基座部分具有:所述第1导电型的漂移层，位于所述漂移层上面的所述第2导电型的第2导电型半导体层，在所述第2导电型半导体层上面形成的绝缘层，在所述绝缘层上面形成的栅极配线，所述元件部分和所述栅极基座部分共同配置在同一宽隙半导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，包括：元件部分，所述元件部分具有：第1导电型的漂移层，位于所述漂移层上面的与第1导电型相反的第2导电型的壳体层，所述壳体层开口，为了到达所述漂移层，形成的栅极沟道，配置在所述壳体层内，使至少一部分露出在所述栅极沟道的内周面的状态下，形成的所述第1导电型的源极区域，在所述栅极沟道的内周面形成的栅极绝缘层，经由所述栅极绝缘层，在所述栅极绝缘层的内侧形成的栅极电极层以及与所述栅极电极层绝缘，在与所述源极区域接触的状态下，形成的源极电极层，栅极基座部分，所述栅极基座部分具有：所述第1导电型的漂移层，位于所述漂移层上面的所述第2导电型的第2导电型半导体层，在所述第2导电型半导体层上面形成的绝缘层，在所述绝缘层上面形成的栅极配线，所述元件部分和所述栅极基座部分共同配置在同一宽隙半导体基片上，其特征在于：其中，所述元件部分具有第1沟道结构，该第1沟道结构具有：在邻接所述栅极沟道之间的区域，所述壳体层开口，形成比所述栅极沟道深的多个第1保护沟道，还具有在所述各个第1保护沟道的各自内侧形成的第1埋置层，所述栅极基座部分具有第2沟道结构，该第2沟道结构具有：所述第2导电型半导体层开口，形成比所述栅极沟道深的多个第2保护沟道，还具有在所述各个第2保护沟道的各自内侧形成的第2埋置层，所述第2沟道结构还具有：在所述第2保护沟道的至少是底部形成的所述第2导电型的第2半导体区域，以及由导电体构成的第2埋置层，或者，在所述第2保护沟道的底部以及侧部，由形成所述漂移层和肖特基接触的金属层构成的第2埋置层的任意一项，所述第2埋置层与所述源极电极层处于电气连接。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：井上徹人，菅井昭彦，中村俊一，
申请(专利权)人：新电元工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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