绝缘栅型半导体器件制造技术

提供一种能够容易地耗尽外围区的绝缘栅型半导体器件。所述绝缘栅型半导体器件包括：在半导体衬底的正面中形成的第一至第四外围沟槽；绝缘层，其位于所述外围沟槽中；第五半导体区，其具有第二导电类型，并且在暴露于所述外围沟槽的底面的范围内形成；以及连接区，其将暴露于所述第二外围沟槽的底面的所述第五半导体区连接到暴露于所述第三外围沟槽的底面的所述第五半导体区。所述第二与第三外围沟槽之间的间隔比所述第一与第二外围沟槽之间的间隔以及所述第三与第四外围沟槽之间的间隔中的每一者宽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请基于并要求2014年3月25日提交的编号为2014-062009的在先日本专利申请的优先权的权益，通过引用将该申请的全部内容纳入本文中。在此公开的技术涉及绝缘栅型半导体器件。
技术介绍
公开号为2008-135522的日本专利申请(在下文中称为专利文献1)公开了一种绝缘栅型半导体器件，该半导体器件具有其中形成有MOS结构的器件区以及围绕器件区的外围区。在器件区中，形成多个栅极沟槽，并且在每个栅极沟槽中，形成栅绝缘膜和栅电极。在暴露于栅极沟槽的底面的范围内，形成p型底面围绕区(在下文中称为器件部底面围绕区)。在外围区中，形成多个沟槽以围绕器件区，并且绝缘层填充每个沟槽。在暴露于外围区中的每个沟槽的底面的范围内，形成p型底面围绕区(在下文中称为外围底面围绕区)。当MOSFET关断时，在器件区中，耗尽层从器件部底面围绕区扩展到漂移区内。由此，促进器件区中的漂移区的耗尽。此外，在外围区中，耗尽层从外围底面围绕区扩展到漂移区内。由此，促进外围区中的漂移区的耗尽。因此，绝缘栅型半导体器件的耐受电压得以提高。
技术实现思路
在专利文献1的绝缘栅型半导体器件中，在器件区域中，耗尽层基本上同时从各个器件部底面围绕区扩展。在位于两个器件部底面围绕区之间的每个漂移区中，耗尽从两侧推进，因此，漂移区容易被耗尽。另一方面，在外围区中，当从器件区扩展的耗尽层已到达外围区中的第一(primary)外围底面围绕区(距离器件区最近的外围底面围绕区)时，耗尽层从第一外围底面围绕区延伸到第二外围底面围绕区(距离器件区第二近的外围底面围绕区)。当耗尽层已到达第二外围底面围绕区时，耗尽层从第二外围底面围绕区延伸到第三外围底面围绕区。由此，耗尽层经由每个外围底面围绕区按顺序扩展。因此，在位于两个外围底面围绕区之间的每个漂移区中，耗尽仅从一侧推进。因此，为了使外围区充分地耗尽，有必要缩小外围区中沟槽之间的间隔，从而缩小外围底面围绕区之间的间隔。缩小外围区中的沟槽之间的间隔会使隔开沟槽的分隔壁(partition wall)变薄。在制造过程期间，诸如热应力的应力被施加到分隔壁上。如果分隔壁为薄的，则应力会使分隔壁变形，从而分隔壁中可能发生诸如裂缝的损伤。因此，为了抑制分隔壁中的此类损伤，在此公开的绝缘栅型半导体器件具有以下配置。在此公开的绝缘栅型半导体器件包括：半导体衬底；正面电极，其形成于所述半导体衬底的正面上；以及背面电极，其形成于所述半导体衬底的背面上。所述绝缘栅型半导体器件被配置为在所述正面电极与所述背面电极之间开关电流。所述绝缘栅型半导体器件还包括：第一半导体区，其具有第一导电类型，并且与所述正面电极连接；第二半导体区，其具有第二导电类型，并且与所述第一半导体区接触；第三半导体区，其具有所述第一导电类型，并且通过所述第二半导体区而与所述第一半导体区隔开；多个栅极沟槽，其形成于所述半导体衬底的所述正面中，并且贯穿所述第二半导体区而到达所述第三半导体区；栅绝缘膜和栅电极，其位于所述栅极沟槽中；第四半导体区，其具有所述第二导电类型，并且在暴露于所述栅极沟槽的底面的范围内形成；多个外围沟槽，其形成于所述第二半导体区外侧的范围内的所述半导体衬底的所述正面中。所述多个外围沟槽包括：第一外围沟槽；第二外围沟槽，其在所述第二半导体区侧与所述第一外围沟槽相邻；第三外围沟槽，其相对于所述第二外围沟槽位于所述第二半导体区侧；以及第四外围沟槽，其在所述第二半导体区侧与所述第三外围沟槽相邻。所述绝缘栅型半导体器件还包括：绝缘层，其位于所述外围沟槽中；第五半导体区，其具有所述第二导电类型，并且在暴露于所述外围沟槽的底面的范围内形成；以及连接区，其由导电层或第二导电类型半导体区形成，并且将暴露于所述第二外围沟槽的底面的所述第五半导体区连接到暴露于所述第三外围沟槽的底面的所述第五半导体区。所述第二外围沟槽与所述第三外围沟槽之间的间隔比所述第一外围沟槽与所述第二外围沟槽之间的间隔以及所述第三外围沟槽与所述第四外围沟槽之间的间隔中的每一者宽。在该绝缘栅型半导体器件中，第二外围沟槽与第三外围沟槽之间的分隔壁(在下文中，称为第二分隔壁)的宽度为大的，并且第一外围沟槽与第二外围沟槽之间的分隔壁(在下文中，称为第一分隔壁)的宽度以及第三外围沟槽与第四外围沟槽之间的分隔壁(在下文中，称为第三分隔壁)的宽度为窄的。也就是，具有窄宽度的第一分隔壁和第三分隔壁与具有大宽度的第二分隔壁相邻。在绝缘栅型半导体器件的制造过程中，当应力被施加到每个分隔壁上时，由于具有大宽度的第二分隔壁不太可能变形，与第二分隔壁相邻的第一分隔壁和第三分隔壁的变形也受到抑制。因此，第一分隔壁和第三分隔壁中的损伤受到抑制。此外，由于第三分隔壁的宽度为窄的，当绝缘栅型半导体器件被关断时，耗尽层可以从第四外围沟槽的底面处的第五半导体区到达第三外围沟槽的底面处的第五半导体区。第三外围沟槽的底面处的第五半导体区和第二外围沟槽的底面处的第五半导体区通过由导电层或第二导电类型半导体区形成的连接区而被连接。因此，当耗尽层已到达第三外围沟槽的底面处的第五半导体区时，耗尽层从第二外围沟槽的底面处的第五半导体区延伸。由于第一分隔壁的宽度为窄的，从第二外围沟槽的底面处的第五半导体区延伸的耗尽层到达第一外围沟槽的底面处的第五半导体区。由此，该绝缘栅型半导体器件可以使耗尽层从第四外围沟槽延伸到第一外围沟槽。因此，该绝缘栅型半导体器件具有高耐受电压。附图说明图1是半导体器件10的平面图。图2是图1中的范围II的放大图。图3是沿着图2中的线III-III的纵截面图。图4是沿着图2中的线IV-IV的纵截面图。图5是沿着图2中的线V-V的纵截面图。图6是示例出第一实施例的半导体器件10的制造过程的图(与图3对应的纵截面图)。图7是示例出第一实施例的半导体器件10的制造过程的图(与图3对应的纵截面图)。图8是示例出第一实施例的半导体器件10的制造过程的图(与图4对应的纵截面图)。图9是示例出第一实施例的半导体器件10的制造过程的图(与图3对应的纵截面图)。图10是示例出第一实施例的半导体器件10的制造过程的图(与图4对应的纵截面图)。图11是示例出比较例的半导体器件的分隔壁中的损伤的图。图12是第二实施例的半导体器件的与图2对应的放大图。图13是沿着图12中的线XIII-XIII的纵截面图。图14是第三实施例的半导体器件的与图1对应的平面图。图15是第三实施例的半导体器件的与图3对应的纵截面图。图16是第四实施例的半导体器件的与图3对应的纵截面图。图17是第五实施例的半导体器件的与图3对应的纵截面图。图18是示出变型例的外围沟槽54的设置的纵截面图。图19是示出另一变型例的外围沟槽54的设置的纵截面图。具体实施方式首先，将列出在下面描述的实施例的方面。需要指出，以下任一方面都单独地发挥效用。(特征1)一种绝缘栅型半导体器件包括：第一居间(intervening)沟槽和绝缘层。第一居间沟槽在第二外围沟槽与第三外围沟槽之间形成，并且从第二外围沟槽侧延伸到第三外围沟槽侧。绝缘层位于第一居间沟槽中。连接区由在暴露于第一居间沟槽的底面的范围内形成的第六半导体区形成，与暴露于第二外围沟槽的底面的第五半导体区连接，并且与暴露于第三外围沟槽的底面的第五本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅型半导体器件，包括：半导体衬底；正面电极，其形成于所述半导体衬底的正面上；以及背面电极，其形成于所述半导体衬底的背面上；其中所述绝缘栅型半导体器件被配置为在所述正面电极与所述背面电极之间开关电流，所述绝缘栅型半导体器件还包括：第一半导体区，其具有第一导电类型，并且与所述正面电极连接；第二半导体区，其具有第二导电类型，并且与所述第一半导体区接触；第三半导体区，其具有所述第一导电类型，并且通过所述第二半导体区而与所述第一半导体区隔开；多个栅极沟槽，其形成于所述半导体衬底的所述正面中，并且贯穿所述第二半导体区而到达所述第三半导体区；栅绝缘膜和栅电极，其位于所述栅极沟槽中；第四半导体区，其具有所述第二导电类型，并且在暴露于所述栅极沟槽的底面的范围内形成；多个外围沟槽，其形成于所述第二半导体区外侧的范围内的所述半导体衬底的所述正面中，所述多个外围沟槽包括：第一外围沟槽，第二外围沟槽，其在所述第二半导体区侧与所述第一外围沟槽相邻，第三外围沟槽，其相对于所述第二外围沟槽位于所述第二半导体区侧，以及第四外围沟槽，其在所述第二半导体区侧与所述第三外围沟槽相邻，绝缘层，其位于所述外围沟槽中；第五半导体区，其具有所述第二导电类型，并且在暴露于所述外围沟槽的底面的范围内形成；以及连接区，其由导电层或第二导电类型半导体区形成，并且将暴露于所述第二外围沟槽的底面的所述第五半导体区连接到暴露于所述第三外围沟槽的底面的所述第五半导体区，其中，所述第二外围沟槽与所述第三外围沟槽之间的间隔比所述第一外围沟槽与所述第二外围沟槽之间的间隔以及所述第三外围沟槽与所述第四外围沟槽之间的间隔中的每一者宽。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.25 JP 2014-0620091.一种绝缘栅型半导体器件，包括：半导体衬底；正面电极，其形成于所述半导体衬底的正面上；以及背面电极，其形成于所述半导体衬底的背面上；其中所述绝缘栅型半导体器件被配置为在所述正面电极与所述背面电极之间开关电流，所述绝缘栅型半导体器件还包括：第一半导体区，其具有第一导电类型，并且与所述正面电极连接；第二半导体区，其具有第二导电类型，并且与所述第一半导体区接触；第三半导体区，其具有所述第一导电类型，并且通过所述第二半导体区而与所述第一半导体区隔开；多个栅极沟槽，其形成于所述半导体衬底的所述正面中，并且贯穿所述第二半导体区而到达所述第三半导体区；栅绝缘膜和栅电极，其位于所述栅极沟槽中；第四半导体区，其具有所述第二导电类型，并且在暴露于所述栅极沟槽的底面的范围内形成；多个外围沟槽，其形成于所述第二半导体区外侧的范围内的所述半导体衬底的所述正面中，所述多个外围沟槽包括：第一外围沟槽，第二外围沟槽，其在所述第二半导体区侧与所述第一外围沟槽相邻，第三外围沟槽，其相对于所述第二外围沟槽位于所述第二半导体区侧，以及第四外围沟槽，其在所述第二半导体区侧与所述第三外围沟槽相邻，绝缘层，其位于所述外围沟槽中；第五半导体区，其具有所述第二导电类型，并且在暴露于所述外围沟槽的底面的范围内形成；以及连接区，其由导电层或第二导电类型半导体区形成，并且将暴露于所述第二外围沟槽的底面的所述第五半导体区连接到暴露于所述第三外围沟槽的底面的所述第五半导体区，其中，所述第二外围沟槽与所述第三外围沟槽之间的间隔比所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤顺，浜田公守，添野明高，高谷秀史，青井佐智子，山本敏雅，
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