半导体装置制造方法及图纸

半导体装置(1)具备衬底(10)、第1导电型的漂移层(12)、多个栅极电极(26)以及多个第2导电型的重复区域(40)。设穿过栅极电极(26)的排列方向上的栅极电极(26)的中心并且在衬底(10)的厚度方向上延伸的中心线为单元中心线(Oc)，在栅极电极(26)的排列方向上，设相邻的单元中心线(Oc)彼此之间的距离为单元间距(Pc)，设穿过栅极电极(26)的排列方向上的重复区域(40)的中心并且在衬底(10)的厚度方向上延伸的中心线为重复中心线(Or)，在栅极电极(26)的排列方向上，设相邻的重复中心线(Or)彼此之间的距离为重复间距(Pr)，单元间距(Pc)与重复间距(Pr)不同。重复间距(Pr)不同。重复间距(Pr)不同。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置


[0001]本公开涉及半导体装置。

技术介绍

[0002]以往，如专利文献1记载的那样，已知具备在衬底的面方向上等间隔地配置的栅极电极及p型基极(base)区域、以及交替地重复配置的p型柱(column)区域及n型柱区域的半导体装置。此外，p型柱区域在栅极电极的排列方向上配置在相邻的栅极电极彼此之间。进而，栅极电极的排列间隔和p型柱区域的排列间隔相同。
[0003]专利文献1：日本特开2019－102761号公报

技术实现思路

[0004]当制造半导体装置时，存在由于掩模偏移从而p型柱区域相对于栅极电极的相对位置偏移的情况。由此，专利文献1所记载的半导体装置中，由于栅极电极的排列间隔与p型柱区域的排列间隔相同，所以栅极电极与p型柱区域的间隔变化，例如，各个p型柱变得在衬底的厚度方向上正对栅极电极。因此，若当半导体装置导通时在p型基极区域形成沟道区域，则经由n型柱流动的电子的移动被各p型柱区域妨碍，所以半导体装置的导通电阻增加。因而，在专利文献1所记载的半导体装置中，由于制造所引起的p型柱区域相对于栅极电极的相对位置的偏差，从而半导体装置间的导通电阻的偏差较大。
[0005]本公开的目的在于，提供降低半导体装置间的导通电阻的偏差的半导体装置。
[0006]本公开的一实施方式的半导体装置，具备：衬底，具有形成有半导体元件的单元区域；第1导电型的漂移层，形成在衬底的表面侧，杂质浓度比衬底低；第1电极，形成在漂移层的表面侧；第2电极，形成在衬底的背面侧；栅极电极，在一个方向上隔开间隔而配置有多个，根据施加电压使半导体元件导通而使电流在第1电极及第2电极之间流动；以及第2导电型的重复区域，在漂移层内在栅极电极的排列方向上隔开间隔而配置有多个。设穿过栅极电极的排列方向上的栅极电极各自的中心并且在衬底的厚度方向上延伸的中心线为单元中心线，在栅极电极的排列方向上，设相邻的单元中心线彼此之间的距离为单元间距，设穿过栅极电极的排列方向上的重复区域各自的中心并且在衬底的厚度方向上延伸的中心线为重复中心线，在栅极电极的排列方向上，设相邻的重复中心线彼此之间的距离为重复间距，单元间距与重复间距不同。
[0007]由此，即使栅极电极的排列方向上的重复区域相对于栅极电极的相对位置偏移，与单元间距和重复间距相同时相比半导体装置的导通电阻的变化的范围也变小。因此，半导体装置中的导通电阻的偏差与单元间距和重复间距相同时相比是较小的。因而，半导体装置间的导通电阻的偏差降低。
附图说明
[0008]图1是第1实施方式的半导体装置的上表面布局图。
[0009]图2是图1的II－II线截面图。
[0010]图3是比较例的半导体装置的截面图。
[0011]图4是比较例的半导体装置的截面图。
[0012]图5是偏移量与导通电阻的关系图。
[0013]图6是偏移量为单元间距的4分之1时的半导体装置的截面图。
[0014]图7是偏移量为单元间距的2分之1时的半导体装置的截面图。
[0015]图8是第2实施方式的半导体装置的截面图。
[0016]图9是第3实施方式的半导体装置的截面图。
[0017]图10是图9的X－X线截面图。
[0018]图11是第4实施方式的半导体装置的截面图。
[0019]图12是第5实施方式的半导体装置的一部分的上表面布局图。
[0020]图13是图12的XIII－XIII线截面图。
[0021]图14是图12的XIV－XIV线截面图。
[0022]图15是表示在半导体装置内流动的电子以及电流的示意图。
[0023]图16是表示在半导体装置内流动的电子以及电流的示意图。
[0024]图17是第5实施方式的变形例的半导体装置的一部分的上表面布局图。
[0025]图18是第5实施方式的变形例的半导体装置的一部分的上表面布局图。
[0026]图19是第6实施方式的半导体装置的一部分的上表面布局图。
[0027]图20是图19的XX－XX线截面图。
[0028]图21是表示在半导体装置内流动的电子的示意图。
[0029]图22是表示在半导体装置内流动的电子的示意图。
[0030]图23是第6实施方式的变形例的半导体装置的一部分的上表面布局图。
[0031]图24是第6实施方式的变形例的半导体装置的一部分的上表面布局图。
具体实施方式
[0032]以下，参照附图说明实施方式。另外，在以下的各实施方式中，对于相互相同或等同的部分附加同一标记，将其说明省略。
[0033](第1实施方式)
[0034]本实施方式的半导体装置1例如用于车辆用的电子装置的驱动。这里，作为半导体装置1，以形成有沟槽栅构造的反转型的MOSFET的SiC半导体装置为例进行说明。
[0035]半导体装置1如图1及图2所示，具备n
+
型衬底10、漂移层12、p型基极区域14、n
+
型源极区域16以及p型接触区域18。此外，半导体装置1具备栅极沟槽22、栅极绝缘膜24、栅极电极26、层间绝缘膜30、源极电极32、漏极电极34、p型保护环36以及重复区域40。
[0036]n
+
型衬底10由SiC形成为四边状。此外，n
+
型衬底10的n型杂质浓度例如是1.0
×
10
19
/cm3。进而，n
+
型衬底10的表面例如为(0001)Si面。此外，n
+
型衬底10的偏离(off)方向例如为＜11－20＞方向。另外，n型杂质例如是氮、磷等。
[0037]这里，将半导体装置1中的形成有MOSFET的区域设为单元区域RC。此外，将包围该单元区域RC的区域设为外周区域RG。
[0038]漂移层12具有n
－
型层120。n
－
型层120在单元区域RC及外周区域RG中通过SiC形成
在n
+
型衬底10的表面上。此外，n
－
型层120的n型杂质浓度低于n
+
型衬底10的n型杂质浓度，例如是5.0
×
10
15
～2.0
×
10
16
/cm3。进而，n
－
型层120如后述那样，形成与包括重复区域40的p型柱交替地重复的n型柱125。
[0039]p型基极区域14在单元区域RC中通过SiC形成在n
－
型层120的表层部。此外，p型基极区域14的p型杂质浓度例如是2.0
×
10
17
/cm3。进而，p型基极区域14的厚度例如是300nm。另外，p型杂质例如是铝、硼等。
[0040]n
+
型源极区域16形成在p型基极区域14的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：衬底，具有形成有半导体元件的单元区域；第1导电型的漂移层，形成在上述衬底的表面侧，杂质浓度比上述衬底低；第1电极，形成在上述漂移层的表面侧；第2电极，形成在上述衬底的背面侧；栅极电极，在一个方向上隔开间隔而配置有多个，根据施加电压使上述半导体元件导通而使电流在上述第1电极及上述第2电极之间流动；以及第2导电型的重复区域，在上述漂移层内在上述栅极电极的排列方向上隔开间隔而配置有多个；设穿过上述栅极电极的排列方向上的上述栅极电极各自的中心并且在上述衬底的厚度方向上延伸的中心线为单元中心线；在上述栅极电极的排列方向上，设相邻的上述单元中心线彼此之间的距离为单元间距；设穿过上述栅极电极的排列方向上的上述重复区域各自的中心并且在上述衬底的厚度方向上延伸的中心线为重复中心线；在上述栅极电极的排列方向上，设相邻的上述重复中心线彼此之间的距离为重复间距；上述单元间距与上述重复间距不同。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述漂移层具有第1导电型的柱；上述重复区域是第2导电型的柱，通过在上述栅极电极的排列方向上与上述第1导电型的柱交替地重复从而形成超结构造。3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，上述衬底的厚度方向上的上述重复区域的长度大于上述栅极电极的排列方向上的上述重复区域的长度。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述重复区域是在上述栅极电极的排列方向上夹着上述漂移层的深层。5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，上述栅极电极的排列方向上的上述重复区域的长度大于上述衬底的厚度方向上的上述重复区域的长度。6.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，设上述单元间距为Pc；设上述重复间距为Pr；设2以上的自然数为i；设与上述i不同的2以上的自然数为j；上述栅极电极及上述重复区域形成为，i
×
Pc＝j
×
Pr成立。7.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述重复区域具有在与上述栅极电极的排列方向交叉的方向即交叉方向上相互连接
而排列的多个波状部；上述波状部包括：直线部，在上述交叉方向上延伸；第1倾斜部，与上述直线部连接，并且从与上述直线部的边界部相对于上述交叉方向倾斜延伸；中间部，与上述第1倾斜部连接，并且从与上述第1倾斜部的边界部向上述直线部延伸的方向延伸；以及第2倾斜部，与上述中间部连接，并且从与上述中间部的边界部相对于上述交叉方向倾斜延伸；上述第2倾斜部的与上述中间部相反侧的端和旁边的上述波状部中的上述直线部的与上述第1倾斜部相反侧的端连接，从而相互相邻的上述波状部被连接且在上述交叉方向上排列。8.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述重复区域具有在与上述栅极电极的排列方向交叉的方向即交叉方...

【专利技术属性】
技术研发人员：登尾正人，新林智文，斋藤顺，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社未来瞻科技株式会社，
类型：发明
国别省市：