[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本申请涉及半导体器件及其制造方法。一种半导体器件包括能够在独立于单元性能的情况下实现栅极电容的精细调节的沟槽栅极IGBT。在栅极布线引出区域中，多个沟槽在与Y方向正交的X方向上相互隔开地布置。在平面图中每个沟槽具有被矩形外轮廓和矩形内轮廓包围的形状。沟槽栅极电极设置在每个沟槽中，以便电耦合到引出电极。为了在集电极和发射极之间获得足够的击穿电压，将沟槽形成在p型浮置区域中。在平面图中n^‑型漂移区域形成在位于沟槽内轮廓的内部的区域中，由此在n^‑型漂移区域和沟槽栅极电极之间形成的电容可以被用作反向传输电容。

相关申请的交叉引用

这里通过参考并入2015年10月22日提交的日本专利申请No.2015-207889的全部公开内容，包括说明书、附图和摘要。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造方法，并且更具体而言，涉及一种适合于在包括沟槽栅极绝缘栅极双极晶体管(IGBT)的半导体器件中使用的技术。

背景技术

例如，日本未审专利申请公开No.2013-140885(专利文件1)公开了一种注入增强(IE)型沟槽栅极IGBT，其中单元形成区域基本包括：具有线性有源单元区域的第一线性单位单元区域、具有线性空穴集电极单元区域的第二线性单位单元区域以及位于这些区域之间的线性非有源单元区域。

[相关现有技术文件]

[专利文件]

[专利文件1]日本未审专利申请公开No.2013-140885

发明内容

沟槽栅极IGBT具有以下结构：适合减少反向传输电容和降低接通电阻，同时保持注入增强(IE)效果。然而，如果反向传输电容变得太低，在IGBT的并行操作中的开关波形或者在负载的短路中的瞬时波形振荡，并且在一些情况下，其振荡可能不能被控制。在这样的情况下，单元区域中的沟槽的深度可以被调节，来增加反向传输电容，但是单元性能有时改变或恶化。由于单元区域中的所有沟槽的深度易于变化，难以精细调节它们的值。另一方面，如果反向传输电容变得过高，开关损耗变差。

通过以下结合附图对本发明的详细描述，本发明的其他问题和新颖特征将被更清楚地理解。

根据本发明一个方面的一种半导体器件，包括：半导体衬底，具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面；第一区域，在平面图中设置在所述半导体衬底的中心处；以及第二区域，在平面图中设置在所述第一区域的外部。所述第一区域包括：多个第一沟槽，在所述第一主表面处在第一方向上延伸并且在与所述第一方向正交的第二方向上彼此隔开地布置；以及多个第一沟槽栅极电极，经由第一绝缘膜设置在相应的所述第一沟槽中。所述第二区域包括：多个第二沟槽，在所述第二方向上彼此隔开地布置，在平面图所述第二沟槽中的每个沟槽具有被矩形外轮廓和矩形内轮廓包围的形状；以及多个第二沟槽栅极电极，经由第二绝缘膜设置在相应的所述第二沟槽中。所述第二沟槽栅极电极通过在所述第二沟槽栅极电极之上形成的引出电极而电耦合在一起。所述第一沟槽中的每个沟槽导向至所述第二沟槽中的任意一个沟槽，由此所述第二沟槽栅极电极电耦合到所述第一沟槽栅极电极。此外，所述第二区域包括：设置在所述半导体衬底中的第一导电类型的第一半导体区域；设置在所述第一主表面和所述第一半导体区域之间的所述半导体衬底中的第二导电类型的第二半导体区域，所述第二导电类型与所述第一导电类型不同；以及设置在所述第一半导体区域和所述第二主表面之间的所述半导体衬底中的所述第二导电类型的第三半导体区域。在平面图中所述第二沟槽形成在所述第二半导体区域中，以及在平面图中所述第一导电类型的第四半导体区域形成在以下区域中，所述区域位于每个所述第二沟槽的外部且在每个所述第二沟槽的内轮廓的内部，所述第四半导体区域适于与所述第二绝缘膜接触并且导向至所述第一半导体区域。

因此，一个实施例可以实现使得能够独立于单元性能精细调节栅极电容的包括沟槽栅极IGBT的半导体器件。

附图说明