[发明专利]开关元件

说明书

本发明涉及一种开关元件，其抑制第一金属层的裂纹，并确保开关元件的耐压，且降低开关元件导通时的电阻。在所述开关元件中，半导体基板具有第一元件范围和无效范围。第一沟槽跨及第一元件范围和无效范围而在第一方向上延伸。在第一元件范围内，于各个沟槽间区域内设置有多个第二沟槽。在无效范围内，于各个沟槽间区域内未设置有第二沟槽。在沟槽内配置有栅电极。在无效范围内，于层间绝缘膜上未设置有接触孔。第一金属层对层间绝缘膜进行覆盖。绝缘保护膜对无效范围内的第一金属层的外周侧的部分进行覆盖。第二金属层在绝缘保护膜的开口内与第一金属层相接并且与开口的侧面相接。

技术领域

本说明书所公开的技术涉及一种开关元件。

背景技术

在专利文献1中公开了一种具有半导体基板的开关元件，所述半导体基板的上表面通过焊锡而与散热块连接。

此外，专利文献2中公开了一种具有在半导体基板的上表面上以格子状延伸的沟槽的开关元件。以格子状延伸的沟槽具有多个第一沟槽和多个第二沟槽。各个第一沟槽沿着预定的方向而相互平行地延伸。在被第一沟槽夹着的各个沟槽间区域内设置有多个第二沟槽。各个第二沟槽与其两侧的两个第一沟槽连接。第一沟槽与第二沟槽的内表面被栅绝缘膜覆盖。跨及第一沟槽的内部与第二沟槽的内部而配置有栅电极。层间绝缘膜对半导体基板的上表面与栅电极进行覆盖。在半导体基板中的被第一沟槽与第二沟槽包围的矩形的区域(以下称为单元区)的各个上部，于层间绝缘膜上设置有接触孔。上部电极对层间绝缘膜进行覆盖，并且在接触孔内与半导体基板相接。各个单元区具有第一导电型(在此为n型)的第一区域(发射区)和第二导电型(在此为p型)的体区。第一区域与上部电极和栅绝缘膜相接。体区与上部电极相接，并且在第一区域的下侧与栅绝缘膜相接。此外，半导体基板具有第一导电型的第二区域(漂移区)。第二区域在体区的下侧与栅绝缘膜相接，并且通过体区而与第一区域分离。在该开关元件中，当将栅电极的电位控制为预定的电位时，会在体区内形成沟道。通过沟道而使第一区域与第二区域被连接。因此，在第一区域与第二区域之间流通有电流。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-116963号公报

专利文献2：日本特开2015-225872号公报

发明内容

发明所要解决的问题

如专利文献1那样的开关元件的上部电极通常具有第一金属层与第二金属层。第一金属层为与半导体基板的上表面接触的金属层。第一金属层由不容易污染半导体基板并且以低电阻与半导体基板接触的材料构成。第二金属层为被配置在第一金属层上并且与焊锡接触的金属层。第二金属层由易于与焊锡连接的材料构成。

在如专利文献2那样具有以格子状延伸的沟槽的开关元件中，存在为了通过焊锡而使上部电极与外部连接，从而使上部电极由第一金属层和第二金属层构成的情况。例如，图10图示了具有如图9所示那样以格子状延伸的沟槽140的开关元件的Ⅹ-Ⅹ线的截面。在图10中，上部电极150由第一金属层151和第二金属层152构成。当对第一金属层151进行成膜时，在层间绝缘膜162的接触孔162a的上部，于第一金属层151的表面上形成有凹部151a。因此，第一金属层151的上表面具有多个凹部151a。第二金属层152被配置在第一金属层151上。因此，第二金属层152被填充到各个凹部151a内。此外，在如专利文献2那样的开关元件中，通常，如图10所示，半导体基板118的外周部的上表面被绝缘保护膜160覆盖。绝缘保护膜160被设置为，以不与第一金属层151之间产生间隙的方式对第一金属层151的外周侧的部分进行覆盖。绝缘保护膜160具有开口180。在开口180内，第二金属层152对第一金属层151进行覆盖。此外，第二金属层152被设置为，以不与绝缘保护膜160之间产生间隙的方式与绝缘保护膜160的内周侧的端部160a(开口180的侧面)相接。另外，虽然在图10中第二金属层152的一部分越至绝缘保护膜160上，但并不一定要越至绝缘保护膜160上。