專利名稱：絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，即，通過(guò)將與反向柵區(qū)域連接的電極 和源極電極分離而可由 一個(gè)芯片進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換動(dòng)作的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
圖10中，作為現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置之一例，表示n溝道型MOSFET。圖 IO(A)是平面圖，圖10(B)是圖10 ( A)的e-e線剖面圖。另外，圖10 (A)中省略層間絕緣膜，由虛線表示源極電極。如圖IO(A)，在襯底表面條紋狀地形成溝槽44,與溝槽44相鄰配置源 極區(qū)域48及體區(qū)域49。溝槽44、源極區(qū)域48、體區(qū)域49沿同 一方向延伸。如圖10 (B)， n溝道型MOSFET在n +型半導(dǎo)體襯底41上設(shè)置由n-型外延層構(gòu)成的漏極區(qū)域42，并在其上設(shè)置p型溝道層43。設(shè)置從溝道層 43到達(dá)漏極區(qū)域42的溝槽44，并由柵極氧化膜45將溝槽44的內(nèi)壁包覆， 在溝槽44中埋設(shè)4冊(cè)極電極46。在與溝槽44相鄰的溝道層43表面形成n +型源極區(qū)域48 ，在相鄰的兩 個(gè)單元的源極區(qū)域48間的溝道層43表面形成p +型體區(qū)域49。溝槽44上 由層間絕緣膜50覆蓋，并設(shè)置與源極區(qū)域48及體區(qū)域49接觸的源極電極 51。源極電極51在源極區(qū)域48及體區(qū)域49上連續(xù)設(shè)置。另外，在襯底背 面設(shè)置漏極電極52。上述的MOSFET例如在二次電池充放電時(shí)進(jìn)行蓄電池管理的保護(hù)電路 裝置中采用。圖11是表示保護(hù)電路裝置之一例的電路圖。在二次電池LiB上串if關(guān)連接兩個(gè)MOSFETQl、 Q2。 MOSFETQl、 Q2 共同連接漏極D,在兩端分別配置源極S,各柵極G與控制電路IC連接。 控制電路IC在檢測(cè)二次電池LiB的電壓的同
例如，控制電路IC檢測(cè)電池電壓，在檢測(cè)到的電壓高于最高設(shè)定電壓時(shí)，將MOSFETQ2切換為截止，阻止二次電池LiB過(guò)充電。另夕卜，在檢測(cè) 到的電壓低于最低設(shè)定電壓時(shí)，將MOSFETQ1切換為截止，阻止二次電池 LiB過(guò)放電。專利文獻(xiàn)l:(曰本)特開2002- 118258號(hào)公報(bào)如圖10,現(xiàn)有的MOSFET中，體區(qū)域49和源極區(qū)域48共同、且與源 極電極51連接，它們的電位固定。而且，在將MOSFET利用于雙向轉(zhuǎn)換元 件中時(shí)，將兩個(gè)MOSFET串聯(lián)連接，切換各自的源極電極51的電位，雙向 地形成電流^^徑。這是由于，MOSFET內(nèi)設(shè)有寄生二極管。即，在體區(qū)域49(即，反向 柵區(qū)域)和源極區(qū)域48的電位固定的MOSFET中，不能避免截止時(shí)的寄生 二極管的順向動(dòng)作。因此，在MOSFET截止時(shí)，需要進(jìn)行控制，以不形成寄生二極管造成 的不要求的電流路徑。因此，如圖11，將相同單元數(shù)、同一芯片尺寸的兩個(gè)MOSFET串聯(lián)連 接，由控制電路進(jìn)行MOSFETQl、 Q2及它們的寄生二極管的控制。由此形 成所希望的電流路徑。但是，在MOSFET中，降低導(dǎo)通電阻時(shí)需要某種程度的單元數(shù)量及芯 片尺寸。另一方面，二次電池作為攜帶終端的蓄電池已普及，伴隨攜帶終端 的小型化，其保護(hù)電路也要求小型化。但是，在串聯(lián)連接兩個(gè)MOSFETQl、 Q2的上述的保護(hù)電路中，對(duì)應(yīng)于該要求是有限制的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述課題而構(gòu)成的，本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置具有 漏極區(qū)域，其在一導(dǎo)電型半導(dǎo)體襯底上層積有一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；反向?qū)щ?型溝道層，其設(shè)于所述半導(dǎo)體層表面；溝槽，其在所述半導(dǎo)體層表面條紋狀 地延伸，具有貫通溝道層的深度；柵極絕緣膜，其設(shè)于所述溝槽的內(nèi)壁；柵 極電極，其被埋入所述溝槽中； 一導(dǎo)電型源極區(qū)域，其設(shè)置在所述溝槽間的 所述溝道層表面；反向?qū)щ娦头聪驏艆^(qū)域，其由設(shè)于所述漏極區(qū)域下方的所 述溝道層上第 一反向柵區(qū)域和設(shè)于所述溝道層表面的第二反向柵區(qū)域構(gòu)成； 第一電極層，其設(shè)于所述源極區(qū)域上；第二電極層，其設(shè)于所述第二反向柵區(qū)域上。根據(jù)本發(fā)明，第一，可將源極電極和漏極電極分別與反向柵區(qū)域連接。由此，可由一個(gè)MOSFET在將源極區(qū)域和反向柵區(qū)域短路的狀態(tài)、和將漏 極區(qū)域和反向柵區(qū)域短路的狀態(tài)之間進(jìn)行切換。由此，在MOSFET截止時(shí)，可截?cái)嘤杉纳O管形成的不要求的電流 路徑(相對(duì)所希望的電流;洛徑形成反向的電流^各徑)。因此，可由一個(gè)MOSFET芯片切換雙向的電流路徑，且防止電流逆流。第二，能夠使第一電極層(源極電極)與在動(dòng)作區(qū)域露出的源極區(qū)域的 大致整個(gè)表面接觸。因此，在動(dòng)作區(qū)域，與將第一電極層和第二電極層交替 配置而將源極電極和漏極電極個(gè)別地與反向柵區(qū)域連接的結(jié)構(gòu)相比，能夠降 低導(dǎo)通電阻、增加電流容量。第三，通過(guò)將層間絕緣膜埋入到溝槽中，能夠?qū)崿F(xiàn)第一電極層接觸的襯 墊表面的平坦化。即，不產(chǎn)生層間絕緣膜引起的分步敷層，能夠確保高的緊 密貼合性。另外，在本實(shí)施方式中，由于在除了柵極電極之外的動(dòng)作區(qū)域的 大致整個(gè)表面設(shè)有源極區(qū)域，故源極區(qū)域與第一電極層的接觸面積擴(kuò)大，由 此也可降低導(dǎo)通電阻。第四，可由一個(gè)MOSFET芯片實(shí)現(xiàn)可進(jìn)4亍雙向轉(zhuǎn)換動(dòng)作的元件，例如 在二次電池的保護(hù)電路中采用的情況等，可實(shí)現(xiàn)零件數(shù)量的減少和裝置的小 型化。


圖1 (A)、 (B)是說(shuō)明本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的平面圖；圖2是說(shuō)明本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的剖面圖；圖3是說(shuō)明本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的剖面圖；圖4是說(shuō)明本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的電路圖；圖5是說(shuō)明本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的示意圖；圖6是說(shuō)明本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的示意圖；圖7表示用于與本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置比較的其他絕緣柵型半導(dǎo) 體裝置，(A)為立體圖，(B)為剖面圖，(C)為剖面圖；圖8是表示用于與本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置比較的其他絕緣柵型半 導(dǎo)體裝置的平面圖9是說(shuō)明本發(fā)明的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的剖面圖； 圖IO用于說(shuō)明現(xiàn)有的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，(A)為平面圖，(B)為剖 面圖；圖11是說(shuō)明現(xiàn)有的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置的電路圖。 符號(hào)說(shuō)明1n+型硅半導(dǎo)體襯底2n-型外延層溝道層溝槽6柵極氧化膜7柵極電極10層間絕緣膜12源極區(qū)域12a第一源極區(qū)域12b第二源極區(qū)域13反向柵區(qū)域13a第一反向柵區(qū)域13b第二反向柵區(qū)域14第一電極層15第二電極層16漏極電極20MOSFET21二次電池22保護(hù)電路24控制電路29控制端子41n+型硅半導(dǎo)體襯底42n-型外延層43溝道層44溝槽45柵極氧化膜46柵極電極48源極區(qū)域49體區(qū)域50層間絕緣膜51源極電極52漏極電極101n+型硅半導(dǎo)體襯底102n-型外延層103溝道層105溝槽106柵極氧化膜107柵極電極110層間絕緣膜112源極區(qū)域113反向4冊(cè)區(qū)i或114第一電極層115第二電極層具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1 ~圖9,以n溝道型的溝槽結(jié)構(gòu)的MOSFET為例說(shuō)明本發(fā)明的 實(shí)施方式。首先，參照?qǐng)D1 ~圖8說(shuō)明第一實(shí)施方式。圖l是表示MOSFET的平面 圖。圖1 (A)是省略了表面的電極層以及層間絕緣膜的圖，圖1 (B)是配 置有表面電極層的圖。MOSFET20由半導(dǎo)體襯底1、半導(dǎo)體層2、溝道層3、溝槽5、柵極絕緣 膜6、柵極電極7、源極區(qū)域12、反向柵區(qū)域13、層間絕緣膜IO、第一電極 層14、第二電極層15和第三電極層16構(gòu)成。在n +型硅半導(dǎo)體襯底之上配置有n-型半導(dǎo)體層的襯底表面，設(shè)置作 為p型雜質(zhì)區(qū)域的溝道層3。溝槽5在溝道層3表面的圖案中形成為沿第一 方向延伸的條紋狀。溝槽5的內(nèi)壁由對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電壓的柵極絕緣膜6包覆。 柵極電極7將導(dǎo)入雜質(zhì)而謀求低電阻化的多晶硅埋設(shè)于溝槽5內(nèi)。
源極區(qū)域12使高濃度的n型(n +型)雜質(zhì)在溝道層3表面擴(kuò)散而設(shè)置。 源極區(qū)域12設(shè)于溝槽5之間的溝道層3表面。即，源極區(qū)域12在相鄰的溝 槽5之間連續(xù)，由第一源極區(qū)域12a和第二源極區(qū)域12b構(gòu)成。第一源極區(qū) 域12a與溝槽5相鄰設(shè)置。第二源極區(qū)域12b設(shè)置在圖1 ( A)虛線所示的 區(qū)域上，與設(shè)置在相鄰的溝槽5之間的兩個(gè)第一源極區(qū)域12a連接。反向柵區(qū)域13是高濃度的p型(p +型)雜質(zhì)區(qū)域，由第一反向柵區(qū)域 13a和第二反向柵區(qū)域13b構(gòu)成。第一反向柵區(qū)域13a設(shè)置在第二源極區(qū)域 12b下方的溝道層3上。即，在圖1 (A)中，在虛線所示的區(qū)域、在表面上 設(shè)置第二源極區(qū)域12b，在其下方設(shè)置第一反向柵區(qū)域13a。第二反向柵區(qū)域13b設(shè)置在源極區(qū)域12外周的溝道層3表面。第一反 向柵區(qū)域13a延伸到源極區(qū)域12外周，與第二反向柵區(qū)域13b —體化，第 一反向柵區(qū)域13a以及第二反向柵區(qū)域13b電連接。另外，在本實(shí)施方式中， 配置源極區(qū)域12、第一反向柵區(qū)域13a、柵極電極7，將直至晶體管的動(dòng)作 區(qū)域(即源極區(qū)域12的外周端)的區(qū)域作為動(dòng)作區(qū)域8。溝槽5中的柵極電極7被引出到動(dòng)作區(qū)域8之外，作為柵極引出電極17 向第二反向柵區(qū)域13b的外周延伸。參照?qǐng)D1 (B)，對(duì)第一電極層14以及第二電極層15進(jìn)行說(shuō)明。第一電 極層14為一個(gè)平板狀的源極電極，覆蓋在動(dòng)作區(qū)域8的源極區(qū)域12之上以 及柵極電極7之上而設(shè)置。在柵極電極7上設(shè)置層間絕緣膜(未圖示)，第 一電極層14與從設(shè)于層間絕緣膜上的接觸孔露出的源極區(qū)域12 (第二源極 區(qū)域12b)接觸。平板狀的第一電極層14整體為電極焊盤，在規(guī)定的位置固 定接合引線等并施加源極電位。另一方面，第二電極層15為第一電極層14外周的設(shè)于第二反向柵區(qū)域 13b上的反向柵電極。第二電極層15與第二反向柵區(qū)域13b接觸，也與第一 反向柵區(qū)域13a電連接。第二電極層15例如由芯片角部等確保反向柵電極 的電極焊盤區(qū)域15p，在此，如虛線圓標(biāo)記所示，固定接合引線等并施加反 向柵電位。另外，在電極焊盤區(qū)域15p的下方，以與其重疊的圖案配置第二 反向柵區(qū)域13b。第二電極層15通過(guò)例如與第一電極層14同一金屬層構(gòu)成。在包圍第二電極層15外側(cè)的柵極引出電極17上，通過(guò)與第一電極層14、 第二電極層15同一金屬層，設(shè)置柵極配線18以及4冊(cè)極電極的電極焊盤區(qū)域 18p。在電極焊盤區(qū)域18p上例如如虛線圓標(biāo)記所示固定接合引線等并施加 柵極電位。圖2以及圖3表示本實(shí)施方式的剖面圖。圖2為圖1的a-a線剖面圖， 圖3為圖1的b-b線剖面圖。襯底在n +型硅半導(dǎo)體襯底1之上層積n -型半導(dǎo)體層2等而設(shè)有漏極 區(qū)域。n-型半導(dǎo)體層2例如為外延層。在n-型半導(dǎo)體層2表面設(shè)置作為p 型雜質(zhì)區(qū)域的溝道層3。溝槽5被設(shè)為貫通溝道層3到達(dá)n -型半導(dǎo)體層2 的深度。溝槽5內(nèi)壁設(shè)置對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電壓的膜厚的柵極絕緣膜(氧化膜)6，在 溝槽5中，向多晶硅層注入雜質(zhì)而埋設(shè)謀求低電阻化的柵極電極7。參照?qǐng)D2,在圖1的a-a線剖面圖中，第一源極12a與溝槽5鄰接設(shè)置。 第二源極區(qū)域12b設(shè)置在相鄰的第一源極區(qū)域12a之間，與兩側(cè)的第一源極 區(qū)域12a連接。第二源極區(qū)域12b形成為與第一源極區(qū)域12a相同的深度， 設(shè)于其下方的第一反向柵區(qū)域13a也在上方擴(kuò)散，最終，其深度比第一源極 區(qū)域12a淺。反向柵區(qū)域13在相鄰的柵極電極7之間設(shè)置第一反向柵區(qū)域13a，在源 極區(qū)域12外周設(shè)置第二反向柵區(qū)域13b。第一反向柵區(qū)域13a位于溝道層3 的第二源極區(qū)域12b下方。在柵極電極7上設(shè)置層間絕緣膜10。層間絕緣膜10覆蓋至第一源極區(qū) 域12a之上。并且，在其上i殳置第一電4及層14。即，第二源極區(qū)域12b從溝 道層3表面露出，經(jīng)由接觸孔CH與第一電極層14連接。第二電極層(反向柵電極)15設(shè)置在動(dòng)作區(qū)域8 (源極區(qū)域12)外周設(shè) 有的第二反向柵區(qū)域13b上。第二反向柵區(qū)域13b在溝道層3表面露出而與 第二電極層15接觸。在n +型半導(dǎo)體襯底1背面設(shè)置第三電極層16 (漏極電極)。另外，參照?qǐng)D3，在圖1的b-b線剖面(動(dòng)作區(qū)域8外)，在相鄰的漏 極5之間僅設(shè)置第二反向柵區(qū)域13b,與配置于其上的第二電極層15接觸。第一反向柵區(qū)域13a延伸到源極區(qū)域12外周，與第二反向柵區(qū)域13b 一體化，與第二反向柵區(qū)域13b以及第二電極層15電連接。才艮據(jù)本實(shí)施方式，在構(gòu)成一個(gè)芯片的MOSFET20中，可分別控制對(duì)第 一電極層14施加的電位和對(duì)第二電極層15施加的電位。即，可分別獨(dú)立地 控制源極區(qū)域12和反向柵區(qū)域13的電位關(guān)系。
即，本實(shí)施方式的MOSFET20可由 一個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)進(jìn)行雙向電流路徑的 切換的雙向轉(zhuǎn)換元件，以下對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。圖4 ~圖6是表示將圖1的MOSFET20用于雙向轉(zhuǎn)換元件的情況之一例 的圖。圖4是表示二次電池的保護(hù)電路的電路圖，圖5及圖6是表示 MOSFET20截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的示意圖。如圖4所示，保護(hù)電路22具有作為轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)MOSFET20和控制 電路24。MOSFET20與二次電池21串聯(lián)連接，進(jìn)行二次電池21的充電及放電。 在MOSFET20上形成雙向電流路徑?？刂齐娐?4具有對(duì)MOSFET20的柵極G施加控制信號(hào)的一個(gè)控制端子29?？刂齐娐?4在進(jìn)行充放電動(dòng)作時(shí)，將MOSFET20切換為導(dǎo)通，根據(jù) MOSFET的源極S及漏極D的電位、使電流沿二次電池21的充電方向及二 次電池21的》文電方向流動(dòng)。另外，在例如充》丈電動(dòng)作截止時(shí)、或充》文電切 換時(shí)等，MOSFET20成為截止?fàn)顟B(tài)。而且此時(shí)，利用內(nèi)設(shè)于MOSFET20內(nèi) 的寄生二極管形成與所希望的路徑反向的電流路徑，但在本實(shí)施例中，將反向的電流路徑截?cái)唷＜?，在MOSFET20截止時(shí)，如虛線標(biāo)記所示，將源極S 或漏極D的任意低電位的端子與反向柵BG連接，截?cái)嗷诩纳O管的電流路徑。具體地說(shuō)，在進(jìn)行充電時(shí)，以漏極D為電源電位VDD，以源極S為接 地電位GND。而且，對(duì)柵極G施加規(guī)定的電位，使MOSFET20成為導(dǎo)通狀 態(tài)，沿充電方向(標(biāo)記X)形成電流^各徑。在進(jìn)行放電時(shí)，以漏極D為接地電位GND,以源極S為電源電位VDD。 而且，對(duì)柵極G施加規(guī)定的電位，使MOSFET20成為導(dǎo)通狀態(tài)，沿放電方 向(標(biāo)記Y)形成電流3各徑。接著，參照?qǐng)D5及圖6對(duì)MOSFET20的截止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行說(shuō)明。圖5表示 充電時(shí)使MOSFET20截止的情況，圖6表示放電時(shí)使MOSFET20截止的情 況。另外，圖5及圖6是模式地表示與源極區(qū)域12以及反向柵區(qū)域13連接 的第一電極層14和第二電極層15以及第三電極層16的關(guān)系并說(shuō)明本實(shí)施 方式的動(dòng)作的示意圖。因此，不與圖2所示的本實(shí)施方式的剖面構(gòu)造圖完全 一致。
如圖5，在從充電向放電切換時(shí)或過(guò)充電時(shí)等、在充電狀態(tài)下使MOSFET20截止的情況下，通過(guò)控制電路24使源極S和反向柵BG短路。此時(shí)，對(duì)作為第三電極層16的漏極電極(漏極D )施加電源電位VDD， 使第二電極層15 (反向柵BG)和第一電極層14 (源極S)短路接地。由于 漏才及D為電源電位VDD,因此作為由p型溝道層3和n型襯底(n+型半導(dǎo) 體襯底1/n-型半導(dǎo)體層2)形成的寄生二極管，成為反向偏壓狀態(tài)。即，由 寄生二極管得到的電流路徑被截?cái)?，故可防止逆流。另外，漏極D為比反向 柵BG高的電位，不會(huì)引起寄生雙向動(dòng)作。另一方面，如圖6所示，在從放電向充電切換時(shí)或過(guò)放電時(shí)等、在放電 狀態(tài)下使MOSFET20截止的情況下，通過(guò)控制電路24使漏極D和反向柵 BG短路。在該情況下，使漏極電極16 (漏極D)和第二電極層15 (反向柵BG) 短路而接地，對(duì)第一電極層14 (源極S )施加電源電位VDD。由于源極S為電源電位VDD，故作為寄生二極管，成為反向偏壓狀態(tài)， 由寄生二極管得到的電流路徑被截?cái)?，故可防止逆流。另外，漏極D和反向 柵BG為同電位，不會(huì)引起寄生雙向動(dòng)作。這樣，在本實(shí)施方式中，與源^L區(qū)域12連"^妾的第一電才及層14和與反向 柵區(qū)域13連接的第二電極層15分別獨(dú)立地形成。因此，對(duì)第一電極層14 和第二電極層15分別施加規(guī)定的電位，使用一個(gè)MOSFET20即可控制雙向 轉(zhuǎn)換。在此，圖7及圖8所示構(gòu)造的MOSFET20'也能夠進(jìn)行同樣的動(dòng)作。圖7是表示MOSFET20'的圖，圖7(A)是立體圖，圖7(B)、(C) 分別為圖7 (A)的c-c線剖面圖、d-d線剖面圖。參照?qǐng)D7，在n +型半導(dǎo)體襯底101上層積n-型半導(dǎo)體層102而設(shè)置漏 極區(qū)域，在其表面設(shè)置溝道層103。條紋狀的溝槽105在第一方向上延伸， 內(nèi)壁被柵極氧化膜106包覆并埋設(shè)柵極電極107。源極區(qū)域112以及反向柵 區(qū)域113設(shè)置在溝道層103表面，沿相對(duì)溝槽105垂直的第二方向延伸。另 外，源極區(qū)域112以及柵極區(qū)域113沿溝槽105的延伸方向交替配置。柵極電極107由層間絕緣膜110包覆。在源極區(qū)域112以及反向柵區(qū)域 113上分別以相同的圖案(虛線)配置與其接觸的第一電極層114、第二電 極層115。另外，在圖7(A)中，僅表示了第一電極層114以及第二電極層115的圖案，但實(shí)際上，如圖7(B)所示，第一電極層114經(jīng)由接觸孔CH 與源極區(qū)域112接觸，如圖7(C)所示，第二電極層115經(jīng)由接觸孔CH與 反向柵區(qū)域113接觸。圖8是圖7的MOSFET20'的配置反向柵電極107以及源極區(qū)域112的 動(dòng)作區(qū)域108的平面示意圖。第一電4及層114以及第二電才及層115在動(dòng)作區(qū)域108,在相對(duì)溝槽105 以及柵極電極107正交的方向上交替配置，在動(dòng)作區(qū)域108外與第一電極焊 盤118以及第二電極焊盤116連接。這樣，分別將與源極區(qū)域112接觸的第 一 電極層114和與反向柵區(qū)域113 接觸的第二電極層115分離，在溝槽105的與延伸方向不同的反向上延伸， 由此，可分別對(duì)第一電極層114和第二電極層115施加電位。因此，通過(guò)與參照?qǐng)D4~圖6說(shuō)明的動(dòng)作同樣的操作，能進(jìn)行防止由寄 生二極管引起的逆流的控制。因此，可由一個(gè)MOSFET實(shí)現(xiàn)雙向的轉(zhuǎn)換源 極。但是，此時(shí)，在動(dòng)作區(qū)域108中，由于將第一電極層114和第二電極層 115交替配置，各自的線寬縮窄，會(huì)使電阻增高。因此，在本實(shí)施方式中，設(shè)置覆蓋源極區(qū)域12大致整個(gè)表面的平板狀 的第一電極層14,使第二源極區(qū)域12b與第一電極層14接觸。并且，在反 向柵區(qū)域13,在動(dòng)作區(qū)域8外，將第二反向柵區(qū)域13b和第二電極層15連 接。由此，在動(dòng)作區(qū)域8露出的全部第二源極區(qū)域12b能夠與第一電極層14 接觸。另外，在動(dòng)作區(qū)域8僅配置平板狀的一個(gè)第一電極層14。因此，如圖 7所示，與將第一電極層114和第二電極層115在動(dòng)作區(qū)域108上交替地構(gòu) 圖的結(jié)構(gòu)相比，無(wú)需考慮這些電極層的構(gòu)圖掩模的對(duì)合容限。另外，由于在 平板狀的第一電極層14上流動(dòng)的電流增加，故能夠降低配線電阻。因此， 可降低導(dǎo)通電阻。圖9是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的圖，相當(dāng)于圖2的剖面圖。第二實(shí)施 方式將層間絕緣膜10埋設(shè)在溝槽5中，對(duì)與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素， 省略i兌明。柵極電極7的上部設(shè)置在溝槽5開口部即溝道層3表面下方數(shù)千A左 右。第一源極區(qū)域12a設(shè)置在溝槽5開口部周圍的溝道層3的表面，另外， 其一部分沿溝槽5側(cè)壁在溝槽5深度方向上延伸，設(shè)置為經(jīng)由柵極絕緣膜6 到達(dá)柵極電極7的深度。除去動(dòng)作區(qū)域8的外周端，層間絕緣膜10整體埋入到溝槽5中。柵極 電極7上端(表面)位于自溝道層3表面下方數(shù)千A左右，在從其柵極電極 7上到溝道層3表面的溝槽5中將層間絕緣膜10全部埋入，不存在向襯底表 面突出的部分。第一電極層14在柵極電極7以及層間絕緣膜10上大致平坦地設(shè)置，與 源極區(qū)域12接觸。由此，能夠防止分步敷層的惡化引起的空隙產(chǎn)生、引線 接合時(shí)的裂縫，提高可靠性。另外，在第一實(shí)施方式中，被層間絕緣膜10包覆的第一源極區(qū)域12a, 在第二實(shí)施方式中也在溝道層3表面露出，能夠與第一電極層14接觸。由 此，有助于降低導(dǎo)通電阻。另外，省略圖示，但在相當(dāng)于圖3的剖面中，第二電極層15在柵極電 極7以及層間絕緣膜10上大致平坦地設(shè)置，與反向柵區(qū)域13接觸。由此，能夠防止分步敷層的惡化引起的空隙產(chǎn)生、引線接合時(shí)的斷裂。 另外，可降低反向柵區(qū)域13的導(dǎo)通電阻。另外，如上所述，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，以n溝道型MOSFET為例 進(jìn)行了說(shuō)明，但也可適用導(dǎo)電型相反的p溝道型MOSFET。另外，不限于溝 道結(jié)構(gòu)的MOSFET，在經(jīng)由柵極絕緣膜在溝道層表面設(shè)有柵極電極的平面型 結(jié)構(gòu)的MOSFET中也同樣可以實(shí)施。
權(quán)利要求
1、一種絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有漏極區(qū)域，其在一導(dǎo)電型半導(dǎo)體襯底上層積有一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；反向?qū)щ娦蜏系缹樱湓O(shè)于所述半導(dǎo)體層表面；溝槽，其在所述半導(dǎo)體層表面條紋狀地延伸，具有貫通溝道層的深度；柵極絕緣膜，其設(shè)于所述溝槽的內(nèi)壁；柵極電極，其被埋入所述溝槽中；一導(dǎo)電型源極區(qū)域，其設(shè)置在所述溝槽間的所述溝道層表面；反向?qū)щ娦头聪驏艆^(qū)域，其由設(shè)于所述源極區(qū)域下方的所述溝道層上的第一反向柵區(qū)域和設(shè)于所述溝道層表面的第二反向柵區(qū)域構(gòu)成；第一電極層，其設(shè)于所述源極區(qū)域上；第二電極層，其設(shè)于所述第二反向柵區(qū)域上。
2、 如權(quán)利要求1所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一 電極層是一個(gè)平板狀，覆蓋在所述源極區(qū)域上以及所述柵極電極上方而設(shè) 置。
3、 如權(quán)利要求1所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第二 電極層設(shè)置在所述第一電極層的外周。
4、 如權(quán)利要求1所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述源極 區(qū)域具有與所述溝槽鄰接的第一源極區(qū)域、和該第一源極區(qū)域之間的第二源 極區(qū)域，所述第一反向柵區(qū)域設(shè)置在所述第二源極區(qū)域下方。
5、 如權(quán)利要求4所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第二 源極區(qū)域從所述溝道層表面露出而與所述第 一電極層接觸。
6、 如權(quán)利要求1所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第二 反向柵區(qū)域從所述溝道層表面露出而與所述第二電極層接觸。
7、 如權(quán)利要求1所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有與所 述漏極區(qū)域連接的第三電極層，在未對(duì)所述柵極電極施加電壓時(shí)、將所述第 一電極層及所述第三電極層中任一方和所述第二電極層電連接。
8、 如權(quán)利要求7所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一 電極層以及第三電極層中的任一低電位的電極層與所述第二電極層連接。
9、 如權(quán)利要求7所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一 電極層以及所述第三電極層中的任意另 一方電極層被施加電源電壓。
10、 如權(quán)利要求1所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，根據(jù)所述 源極區(qū)域以及所述漏極區(qū)域的電位，在對(duì)所述柵極電極施加電壓時(shí)、在所述 源極區(qū)域以及所述漏極區(qū)域之間形成雙向的電流路徑。
11、如權(quán)利要求1所述的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述柵 極電極與所述第 一電極層之間設(shè)置層間絕緣膜，該層間絕緣膜被埋入到所述溝槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種絕緣柵型半導(dǎo)體裝置。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，源極區(qū)域及反向柵區(qū)域與共同的源極電極接觸，不能分別控制源極區(qū)域和反向柵區(qū)域的電位。因此，在將這種MOSFET用于雙向轉(zhuǎn)換元件時(shí)，將兩個(gè)MOSFET串聯(lián)連接，由控制電路進(jìn)行MOSFET的導(dǎo)通截止及寄生二極管的控制，阻礙了裝置的小型化。在動(dòng)作區(qū)域整個(gè)面上設(shè)置源極區(qū)域，在溝槽間的源極區(qū)域下方設(shè)置第一反向柵區(qū)域，在源極區(qū)域外設(shè)置與第一反向柵區(qū)域連接的第二反向柵區(qū)域。將與源極區(qū)域接觸的第一電極層設(shè)置在動(dòng)作區(qū)域的整個(gè)面上，將與第二反向柵區(qū)域接觸的第二電極層設(shè)置在第一電極層的外周。能夠分別對(duì)第一電極層和第二電極層施加電位，進(jìn)行防止寄生二極管引起的逆流的控制。
文檔編號(hào)H01L29/40GK101132024SQ20071014098
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月23日
發(fā)明者夏目正, 石田?？?申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社;三洋半導(dǎo)體株式會(huì)社