[发明专利]半导体装置

说明书

本发明提供一种半导体装置，具备半导体基板、上表面电极、下表面电极及经由栅极绝缘膜而设于沟槽内的栅电极。半导体基板具有与上表面电极接触的P型体层、介于体层与下表面电极之间的n型漂移层、沿着沟槽的底面设置的p型浮置区及沿着沟槽的侧面在体层与浮置区之间延伸的p型连接区。沟槽沿着俯视时的长边方向具有未设置连接区的第一区间及设置有连接区的第二区间。而且，第二区间中的沟槽的侧面的倾倒角度比第一区间中的沟槽的侧面的倾倒角度大。

技术领域

本说明书中公开的技术涉及一种半导体装置，特别涉及一种沟槽栅极型半导体装置。在此所谓的沟槽栅极型半导体装置是指在半导体基板设置的沟槽内具有与半导体基板绝缘的栅电极的半导体装置。沟槽栅极型半导体装置包含例如MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)和IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)。

背景技术

日本特开2007-242852号公报公开了一种沟槽栅极型MOSFET。该MOSFET具备在上表面具有沟槽的半导体基板、设置于半导体基板的上表面的上表面电极、设置于半导体基板的下表面的下表面电极及经由栅极绝缘膜而设置于沟槽内的栅电极。半导体基板具有与上表面电极接触的p型体层、介于体层与下表面电极之间的n型漂移层、位于漂移层内并沿着沟槽的底面设置的p型浮置区及沿着沟槽的侧面在体层与浮置区之间延伸的p型连接区。

在上述MOSFET中，沿着沟槽的底面形成浮置区，并沿着沟槽的侧面形成对浮置区和体层之间进行连接的连接区。根据这种结构，在MOSFET被断开时，电场强度在沟槽的底面附近缓和，所以提高了MOSFET的耐压性。而且，在MOSFET被导通时，通过连接区迅速地将空穴从体层导入至浮置区，从而浮置区的充电被抑制。

另一方面，沿着沟槽的侧面形成连接区比较困难。为了沿着沟槽的侧面形成连接区，需要通过沟槽的开口，向沟槽的侧面进行p型杂质的离子注入。在此，由于沟槽的开口宽度比较狭窄，所以针对沟槽的侧面(特别是，沟槽的除了长边方向的两端部分之外的侧面)的离子注入必然只能以浅入射角实施。在浅入射角的离子注入中，离子难以被注入到半导体基板中，所以例如必须增加施加到离子的加速能量。然而，如果增加施加到离子的加速能量，则出现例如半导体基板内的结晶缺陷增多的问题。以这种方式沿着沟槽的侧面形成连接区比较困难。

发明内容

在本说明书中，提供一种在沟槽栅极型半导体装置中能够沿着沟槽的侧面容易地形成连接区的技术。

本说明书公开的技术在半导体装置中被实现。该半导体装置具备：在上表面具有沟槽的半导体基板；设置于半导体基板的上表面的上表面电极；设置于半导体基板的位于上表面的相反侧的下表面的下表面电极；及经由栅极绝缘膜而设置于沟槽内的栅电极。半导体基板具有：与上表面电极接触的P型体层；介于体层与下表面电极之间的n型漂移层；设置于漂移层内并在沟槽的底面露出的p型浮置区；及沿着沟槽的侧面在体层与浮置区之间延伸的p型连接区。沟槽沿着俯视时的长边方向具有未设置连接区的第一区间及设置有连接区的第二区间。而且，第二区间中的沟槽的侧面的倾倒角度比第一区间中的沟槽的侧面的倾倒角度大。

在此，沟槽侧面的倾倒角度是指沟槽侧面相对于沟槽的深度方向所成的角度。特别是，以沟槽侧面与深度方向平行时为基准(即倾倒角度为0)，沟槽侧面朝向半导体基板的上表面侧越倾斜，则倾倒角度越大。

在上述半导体装置中，在沟槽的长边方向的一部分区间(即第二区间)中，沟槽侧面的倾倒角度变大，在该倾倒角度大的侧面形成连接区。根据这种结构，在通过p型杂质的离子注入来形成连接区时，能够使离子以比较深的入射角向沟槽侧面入射。因而，例如能够降低施加到离子的加速能量，由此，例如能够抑制半导体基板内生成的结晶缺陷。另一方面，沟槽的长边方向的其他区间(即第一区间)是沿着沟槽侧面形成沟道的区间，但在该区间，侧面的倾倒角度比较小。如此若在形成沟道的区间中沟槽侧面被陡峭地形成，则能够提高通过沟道的载流子的移动性。

附图说明