本公开涉及一种半导体装置及其制造方法，其中半导体衬底具有彼此相对的第一主表面和第二主表面，并且包括衬底主体和外延层。第一功率MOSFET形成在半导体衬底中限定的第一区域中，并且第二功率MOSFET形成在半导体衬底中限定的第二区域中。位于第一主表面的第一部分和第二主表面的第一部分之间的第一区域中的外延层的厚度，小于位于第一主表面的第二部分和第二主表面的第二部分之间的第二区域中的外延层的厚度。外延层的厚度。外延层的厚度。
【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]2022年02月01日提交的日本专利申请号2022
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014036的公开内容(包括说明书、附图和摘要)通过引用以其整体并入本文。
[0003]本专利技术涉及半导体装置以及制造半导体装置的方法，并且例如适用于包括作为开关元件的功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的交通工具中的半导体装置。
技术介绍
[0004]近年来，其中应用作为半导体元件的功率MOSFET的开关已经被用在交通工具中的半导体装置中。这种开关的一个示例能够将来自电池的功率提供到需要功率的组件(诸如前灯、电动窗等)或将该功率切断。
[0005]当执行诸如电池检查或更换的维护时，连接到电池的电缆可以被移除，并且可以在完成维护之后被重新连接。此时，假设电缆以与其原始极性相反的极性连接(反向连接)。
[0006]在电缆被反向连接到电池的情况下，即使开关被关断，电流也会经由功率MOSFET的寄生二极管流入使用功率MOSFET的开关。即，在开关被关断的状态中电流会反向流动。
[0007]下面列出了公开的技术。
[0008][专利文献1]日本未审查专利申请公开号2002
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368219
[0009][专利文献2]日本未审查专利申请公开号2016
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207716
[0010]专利文献1公开了一种半导体装置，其中具有相互连接的相应漏极的两个功率MOSFET和一个半导体芯片被串联连接(反串联连接)，以便防止电流的这种反向流动。此外，专利文献2公开了一种半导体装置，该半导体装置具有柱结构，以便减小当电流流过串联连接(反串联连接)的两个功率MOSFET时的导通电阻。
技术实现思路
[0011]在功率MOSFET被应用为开关的半导体装置中，需要进一步减小电流流过功率MOSFET时的导通电阻。
[0012]根据本说明书中的描述和附图，其他问题和新颖特征将变得明显。
[0013]根据本专利技术的一个实施例的半导体装置包括半导体衬底、第一区域和第二区域、第一开关元件以及半导体元件。半导体衬底具有彼此相对的第一主表面和第二主表面。第一区域和第二区域各自被限定在半导体衬底中。第一开关元件形成在第一区域中，并且被配置为在第一主表面和第二主表面之间执行电流传导。半导体元件形成在第二区域中。半导体衬底包括第一导电类型的衬底主体和第一导电类型的半导体层。半导体层被形成为与衬底主体接触，并且具有第一主表面。在半导体层中，位于第一区域中并且第一开关元件在其中执行电流传导的部分的厚度是第一厚度。在半导体层中，位于第二区域中并且半导体元件在其中执行电流传导的部分的厚度是第二厚度。第一厚度小于第二厚度。
[0014]根据另一个实施例的制造半导体装置的方法包括以下步骤。制备半导体衬底。半导体衬底具有彼此相对的第一主表面和第二主表面，并且包括各自被限定在半导体衬底中的第一区域和第二区域、第一导电类型的衬底主体以及第一导电类型的半导体层。衬底主体具有第二主表面，半导体层被形成为与衬底主体接触，并且半导体层具有第一主表面。在半导体衬底的第一区域中形成第一开关元件，第一开关元件被配置为在第一主表面与第二主表面之间执行电流传导，并且在半导体衬底的第二区域中形成半导体元件。使位于第一区域中的第一厚度小于位于第二区域中的第二厚度。第一厚度是半导体层中的第一开关元件在其中执行电流传导的部分的厚度。第二厚度是半导体层中的半导体元件在其中执行电流传导的部分的厚度。
[0015]根据实施例的半导体装置，可以进一步减小导通电阻。
[0016]根据另一个实施例的制造半导体装置的方法，可以制造能够进一步减小导通电阻的半导体装置。
附图说明
[0017]图1是包括根据第一至第三实施例的半导体装置的电路的示例的电路图。
[0018]图2是根据第一实施例的半导体装置的平面图案的示例的平面图。
[0019]图3是沿图2的线III
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III截取的根据相同实施例的半导体装置的截面图。
[0020]图4是根据相同实施例的半导体装置在其制造步骤的示例中的截面图。
[0021]图5是根据相同实施例的半导体装置在从图4继续的制造步骤中的截面图。
[0022]图6是根据相同实施例的半导体装置在图4中所示的制造步骤的另一示例中的截面图。
[0023]图7是根据相同实施例的半导体装置在从图5或图6继续的制造步骤中的截面图。
[0024]图8是根据相同实施例的半导体装置在从图7继续的制造步骤中的截面图。
[0025]图9是根据相同实施例的半导体装置在从图8继续的制造步骤中的截面图。
[0026]图10是根据相同实施例的半导体装置在从图9继续的制造步骤中的截面图。
[0027]图11是根据相同实施例的半导体装置在从图10继续的制造步骤中的截面图。
[0028]图12是根据相同实施例的半导体装置在从图11继续的制造步骤中的截面图。
[0029]图13是根据相同实施例的半导体装置在从图12继续的制造步骤中的截面图。
[0030]图14是根据相同实施例的半导体装置在从图13继续的制造步骤中的截面图。
[0031]图15是用于描述根据相同实施例的半导体装置在电池被正确连接的情况下的操作的截面图。
[0032]图16是用于描述根据相同实施例的半导体装置在电池被正确连接的情况下的操作的电路图。
[0033]图17是用于描述根据相同实施例的半导体装置在电池被反向连接的情况下的操作的截面图。
[0034]图18是用于描述根据相同实施例的半导体装置在电池被反向连接的情况下的操作的电路图。
[0035]图19是根据第二实施例的半导体装置的截面图。
[0036]图20是根据相同实施例的半导体装置在其制造步骤中的截面图。
[0037]图21是根据相同实施例的半导体装置在从图20继续的制造步骤中的截面图。
[0038]图22是根据相同实施例的半导体装置在从图21继续的制造步骤中的截面图。
[0039]图23是用于描述根据相同实施例的半导体装置在电池被正确连接的情况下和在电池被反向连接的情况下的操作的截面图。
[0040]图24是根据第三实施例的半导体装置的截面图。
[0041]图25是根据相同实施例的半导体装置在其制造步骤中的截面图。
[0042]图26是根据相同实施例的半导体装置在从图25继续的制造步骤中的截面图。
[0043]图27是用于描述根据相同实施例的半导体装置在电池被正确连接的情况下和在电池被反向连接的情况下的操作的截面图。
[0044]图28是根据第四实施例的半导体装置的截面图。
[0045]图29是根据相同实施例的半导体装置在其制造步骤中的截面图。
[0046]图30是根据相同实施例的半导体装置在从图29本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包括：半导体衬底，具有彼此相对的第一主表面和第二主表面；第一区域和第二区域，各自被限定在所述半导体衬底中；第一开关元件，形成在所述第一区域中，并且被配置为在所述第一主表面和所述第二主表面之间执行电流传导；以及半导体元件，形成在所述第二区域中，其中所述半导体衬底包括：第一导电类型的衬底主体；以及所述第一导电类型的半导体层，所述半导体层被形成为与所述衬底主体接触，并且所述半导体层具有所述第一主表面，其中，在所述半导体层中，位于所述第一区域中并且所述第一开关元件在其中执行所述电流传导的部分的厚度是第一厚度，其中，在所述半导体层中，位于所述第二区域中并且所述半导体元件在其中执行电流传导的部分的厚度是第二厚度，并且其中所述第一厚度小于所述第二厚度。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述半导体衬底的所述第一主表面包括：第一主表面的第一部分，位于所述第一区域中；以及第一主表面的第二部分，位于所述第二区域中，其中所述第一主表面的第一部分比所述第一主表面的第二部分更靠近所述第二主表面。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述半导体衬底的所述第二主表面包括：第二主表面的第一部分，位于所述第一区域中；以及第二主表面的第二部分，位于所述第二区域中，并且其中所述第二主表面的第一部分比所述第二主表面的第二部分更靠近所述第一主表面。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一开关元件包括：第一电极，所述第一电极形成在第一沟槽中，所述第一沟槽形成在所述半导体层中，所述第一电极与所述第一沟槽之间插入有第一绝缘膜；第一杂质区域的第二导电类型的第一部分，形成在所述半导体层中以与所述第一绝缘膜接触，并且从所述第一主表面延伸到比所述第一电极的底部浅的位置；以及第二杂质区域的所述第一导电类型的第一部分，形成在所述第一杂质区域的第一部分中，以从所述第一主表面延伸到比所述第一杂质区域的第一部分的底部浅的位置。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中所述第一开关元件包括所述第二导电类型的第一柱状体，所述第一柱状体从所述第一杂质区域的第一部分朝向所述衬底主体延伸。6.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中所述半导体元件包括与所述第一开关元件反串联连接的第二开关元件。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中所述第二开关元件包括：第二电极，所述第二电极形成在第二沟槽中，所述第二沟槽形成在所述半导体层中，所述第二电极与所述第二沟槽之间插入有第二绝缘膜；第一杂质区域的所述第二导电类型的第二部分，形成在所述半导体层中以与所述第二绝缘膜接触，并且从所述第一主表面延伸到比所述第二电极的底部浅的位置；以及第二杂质区域的所述第一导电类型的第二部分，形成在所述第一杂质区域的第二部分中，以从所述第一主表面延伸到比所述第一杂质区域的第二部分的底部浅的位置。8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中所述第二开关元件包括所述第二导电类型的第二柱状体，所述第二柱状体从所述第一杂质区域的第二部分朝向所述衬底主体延伸。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述半导体元件包括控制晶体管，所述控制晶体管被配...
【专利技术属性】
技术研发人员：守屋太郎，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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