[发明专利]开关元件及其制造方法

说明书

本发明公开开关元件及其制造方法。开关元件具备半导体基板、沟槽、栅极绝缘膜以及栅极电极。源极区域在半导体基板的上表面露出，与栅极绝缘膜相接。主体区域在源极区域的下侧与栅极绝缘膜相接。漂移区域在主体区域的下侧与栅极绝缘膜相接。底部区域在沟槽的底面与栅极绝缘膜相接。连接区域在沟槽的侧面与栅极绝缘膜相接，连接主体区域与底部区域。沟槽的侧面具有第一侧面和位于第一侧面的下侧的第二侧面。第二侧面的倾斜角度比第一侧面的倾斜角度大。主体区域与漂移区域的界面在第一侧面与栅极绝缘膜相接。

技术领域

本说明书所公开的技术涉及开关元件及其制造方法。

背景技术

在专利文件1中，公开了具备半导体基板、沟槽(trench)、栅极绝缘膜以及栅极电极的开关元件。沟槽被设置在半导体基板的上表面。栅极绝缘膜覆盖沟槽的内表面。栅极电极被配置在沟槽内，通过栅极绝缘膜与半导体基板绝缘。在该开关元件中，半导体基板具有源极区域、主体区域、漂移区域、底部区域以及连接区域。源极区域为在半导体基板的上表面露出、且与栅极绝缘膜相接的n型区域。主体区域为在源极区域的下侧与栅极绝缘膜相接的p型区域。漂移区域为在主体区域的下侧与栅极绝缘膜相接、且通过主体区域从源极区域分离的n型区域。底部区域为在沟槽的底面与栅极绝缘膜相接的p型区域。连接区域为在沟槽的侧面与栅极绝缘膜相接、且连接主体区域与底部区域的p型区域。漂移区域在不存在连接区域的范围与栅极绝缘膜相接。

该开关元件截止时，耗尽层从主体区域及底部区域延伸到漂移区域内。通过从底部区域延伸的耗尽层，抑制电场向栅极绝缘膜的底面周边集中。

该开关元件导通时，在主体区域形成沟道(channel)，在漂移区域内扩散的耗尽层收缩，开关元件成为导通状态。在该过程中，空穴经由连接区域从主体区域被供给到底部区域。其结果，从底部区域扩散到漂移区域的耗尽层向底部区域收缩。据此，能够使漂移区域的电阻下降。

专利文件1：日本专利公开特开2015-118966号公报

连接区域的杂质浓度低时，在开关元件截止的过程中，连接区域耗尽。开关元件导通时，通过连接区域内的耗尽层收缩，从而经由连接区域，底部区域与主体区域电连接。而且，经由连接区域，空穴从主体区域被供给到底部区域。因此，在空穴被供给到底部区域为止的期间，耗尽层从底部区域扩散到漂移区域，通过扩散到漂移区域的耗尽层，电流路径被限制。因此，刚导通之后的导通电阻高。所以，为了降低开关元件刚导通之后的导通电阻，优选连接区域的杂质浓度高。

为了提高连接区域的杂质浓度，考虑增大沟槽的侧面的倾斜角度(沟槽的侧面相对于半导体基板的上表面竖立的垂线的角度)，使得p型杂质易于注入到沟槽的侧面。但是，增大沟槽的倾斜角度时，沟道的迁移率降低。因此，导通电阻增大。

发明内容

本说明书是鉴于上述情况，提供一种能够适当降低开关元件的导通电阻的技术。

本说明书公开的开关元件具备半导体基板、沟槽、栅极绝缘膜以及栅极电极。所述沟槽被设置在所述半导体基板的上表面。所述栅极绝缘膜覆盖所述沟槽的内表面。所述栅极电极被配置在所述沟槽内，通过所述栅极绝缘膜与所述半导体基板绝缘。所述半导体基板具有源极区域、主体区域、漂移区域、底部区域以及连接区域。所述源极区域为在所述半导体基板的所述上表面露出、且与所述栅极绝缘膜相接的第一导电型区域。所述主体区域为在所述源极区域的下侧与所述栅极绝缘膜相接的第二导电型区域。所述漂移区域为在所述主体区域的下侧与所述栅极绝缘膜相接、且通过所述主体区域从所述源极区域分离的第一导电型区域。所述底部区域为在所述沟槽的底面与所述栅极绝缘膜相接的第二导电型区域。所述连接区域为在所述沟槽的侧面与所述栅极绝缘膜相接、且连接所述主体区域与所述底部区域的第二导电型区域。所述沟槽具有第一侧面和第二侧面。所述第二侧面位于所述第一侧面的下侧，倾斜角度比所述第一侧面大。所述主体区域在所述第一侧面的范围与所述栅极绝缘膜相接。

此外，在本说明书中，第一导电型和第二导电型的一个是指n型，另一个是指p型。