[发明专利]半导体开关元件

说明书

提供了一种沟槽栅半导体开关元件。该元件的半导体衬底包括：第二导电类型的底部区，其在沟槽的底表面处与栅极绝缘层接触；以及第一导电类型的第二半导体区，其从与体区的下表面接触的位置延伸到与底部区的下表面接触的位置，并且在体区的下侧与栅极绝缘层接触。底部区包括：低浓度区，其在底表面之中的位于沟槽在纵向上的端部处的第一范围中与栅极绝缘层接触；以及高浓度区，其在底表面之中的与第一范围相邻的第二范围中与栅极绝缘层接触。

技术领域

本公开涉及一种开关元件。

背景技术

专利文献1公开了一种开关元件。该开关元件包括在其上表面上设置有沟槽的半导体衬底。沟槽的内表面被栅极绝缘层覆盖。栅电极被布置在沟槽内。栅电极通过栅极绝缘层与半导体衬底绝缘。在半导体衬底中设置n型源区、p型体区、n型漂移区和p型底部区(p扩散区)。源区与栅极绝缘层接触。体区在源区的下侧与栅极绝缘层接触。底部区在沟槽的底表面处与栅极绝缘层接触。漂移区从与体区的下表面接触的位置延伸到与底部区的下表面接触的位置。漂移区在体区的下侧与栅极绝缘层接触。

当专利文献1的开关元件关断时，耗尽层从体区与漂移区之间的界面扩展。在这种场合，耗尽层也从底部区与漂移区之间的界面扩展。大范围的漂移区被这些耗尽层耗尽。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公布No.2007-242852

发明内容

如上所述，当专利文献1的开关元件关断时，耗尽层从底部区与漂移区之间的界面扩展到漂移区。此外，该耗尽层也扩展到底部区。作为其结果，在漂移区与底部区之间的耗尽的半导体区中产生电位差。在这种场合，由于栅电极整体具有基本上相同的电位，与不存在沟槽的区域相比，在容纳有栅电极的沟槽下方等电位线分布在更下侧。因此，等电位线在沟槽的底表面与其侧表面之间的拐角周围弯曲。结果，等电位线之间的间隔在拐角周围局部变窄。因此，在拐角周围发生电场集中。

通过平行设置多个沟槽，可减轻沟槽在短方向上的端部(即，拐角)周围的电场集中。与此相反，难以减轻沟槽在纵向上的端部(即，拐角)周围的电场集中。因此，本文的公开提供了一种通过抑制沟槽在纵向上的端部周围的电场集中来改进开关元件的耐压性的技术。

本文所公开的开关元件包括：半导体衬底，在其上表面上设置有沟槽；栅极绝缘层，其覆盖沟槽的内表面；以及栅电极，其被布置在沟槽中并通过栅极绝缘层与半导体衬底绝缘。半导体衬底包括：第一导电类型的第一半导体区，其与栅极绝缘层接触；第二导电类型的体区，其在第一半导体区的下侧与栅极绝缘层接触；第二导电类型的底部区，其在沟槽的底表面处与栅极绝缘层基础；以及第一导电类型的第二半导体区，其从与体区的下表面接触的位置延伸至与底部区的下表面接触的位置，在体区的下侧与栅极绝缘层接触，并通过体区与第一半导体区分离。底部区包括：低浓度区，其在底表面的位于沟槽在纵向上的端部处的第一范围内与栅极绝缘层接触；以及高浓度区，其在底表面的与第一范围相邻的第二范围内与栅极绝缘层接触，并且其第二导电类型的杂质浓度高于低浓度区的杂质浓度。

值得注意的是，第一导电类型和第二导电类型中的一个为n型，另一个为p型。