[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。所述元件的半导体衬底包括：第二导电类型底部区，其与所述沟槽的底表面处的所述栅极绝缘层接触；以及第一导电类型第二半导体区，其从与所述体区的下表面接触的位置延伸到与所述底部区的下表面接触的位置。所述底部区包括：第一底部区，其与位于所述沟槽的纵向上的端部处的所述底表面的第一范围中的所述栅极绝缘层接触，并且从所述底表面延伸到第一位置；以及第二底部区，其与在邻近所述第一范围的第二范围中的所述栅极绝缘层接触，并且从所述底表面延伸到比所述第一位置更低的第二位置。

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。该开关元件包括具有在其上表面提供的沟槽的半导体衬底。沟槽的内表面由栅极绝缘层覆盖。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。在半导体衬底中提供n型源极区、p型体区、n型漂移区和p型底部区(p扩散区)。源极区与栅极绝缘层接触。体区与在源极区的下侧上的栅极绝缘层接触。底部区与沟槽的底表面处的栅极绝缘层接触。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。漂移区与在体区的下侧上的栅极绝缘层接触。

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。大范围的漂移区由这些耗尽层耗尽。

[引文列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开No.2007-242852

发明内容

如上文所提到的，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中。进一步地，该耗尽层也扩展到底部区中。因此，在漂移区与底部区之间的耗尽的半导体区中生成电势差。在这种场合，由于在其整体上具有基本上相同的电势的栅电极，与其中没有沟槽存在的区域相比较，等势线被分布在具有容纳在其中的栅电极的沟槽下面的下侧上。因此，等势线在沟槽的底表面与其侧表面之间的拐角周围弯曲。因此，等势线之间的间隔在拐角周围局部变窄。因此，电场集中在拐角周围发生。

在短方向上在沟槽的端部(即，拐角)周围的电场集中能够通过平行提供沟槽缓和。与此相反，缓和在纵向上在沟槽的端部(即，拐角)周围的电场集中是困难的。因此，本文中的本公开提供了通过抑制在纵向上在沟槽的端部周围的电场集中改进开关元件的耐压的技术。

在本文中所公开的开关元件包括：半导体衬底，在其上表面上提供沟槽；栅极绝缘层，其覆盖沟槽的上表面；以及栅电极，其被布置在沟槽中并且通过栅极绝缘层与半导体衬底绝缘。半导体衬底包括：第一导电类型第一半导体区，其与栅极绝缘层接触；第二导电类型体区，其与第一半导体区的下侧上的栅极绝缘层接触；第二导电类型底部区，其与沟槽的下表面处的栅极绝缘层接触；以及第一导电类型第二半导体区，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，与体区的下侧上的栅极绝缘层接触，并且通过体区与第一半导体区分离。底部区包括：第一底部区，其与被定位在沟槽的纵向上的端部处的底表面的第一范围中的栅极绝缘层接触，并且从底表面延伸到比底表面低的第一位置；以及第二底部区，其与在邻近第一范围的底表面的第二范围中的栅极绝缘层接触，并且从底表面延伸到比第一位置低的第二位置。

显著地，第一导电类型和第二导电类型中的一个是n型，并且其另一个是p型。