半导体装置制造方法及图纸

目的在于提供一种能够抑制与栅极焊盘的角部对置的单元中的雪崩击穿的技术。MOSFET具备配设于在俯视时与栅极焊盘(13)的角部对置的区域(41)的拐角单元(17)、以及配设于相对拐角单元(17)而与栅极焊盘(13)相反的一侧的区域的内部单元(14)。在拐角单元(17)的外轮廓形状中，最长的边和与该边对置的各边之间的各最短距离中的最长的距离为内部单元(14)的均等的一边或者短边的长度的2倍以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及沟槽栅型的半导体装置。
技术介绍
作为控制向马达等负载的电力供给的开关元件，在电力电子设备中广泛使用IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等绝缘栅型半导体装置。作为电力控制用的纵向MOSFET之一，具有将栅极电极埋入于半导体层而形成的沟槽栅型MOSFET(例如下述专利文献1、2)。在电力控制用的MOSFET中，需要使导通动作时的电阻小，使截止动作时的耐压高，但一般在沟槽栅型MOSFET中，高耐压化与低导通电阻化处于折衷选择的关系。另一方面，作为能够实现高耐压以及低损耗的下一代的开关元件，使用碳化硅(SiC)等宽带隙半导体的MOSFET、IGBT等受到重视，被认为有希望应用于处理1kV左右或者1kV以上的高电压的
作为宽带隙半导体，除了SiC之外，还具有例如氮化镓(GaN)系材料、金刚石等。在电力控制用的纵向MOSFET中，存在并联连接多个单位MOSFET而作为一个MOSFET对待的情况。MOSFET能够根据构成它的各个单位MOSFET的配置图案进行分类。作为代表性的MOSFET，具有由按正方形状的图案形成源极区域并将其周围利用栅极沟槽包围而成的一个单位MOSFET(单元)构成的单元型、按细长的条状的图案形成源极区域并在两个图案之间配设栅极沟槽的条型等。在包含多个单位MOSFET(单元)的MOSFET区域，在MOSFET区域的外周部，电场的状态与MOSFET区域的内部不同。因此，在做成在MOSFET区域的外周部配设与MOSFET区域的内部相同的构造的单元的结构中，有时在外周部发生雪崩击穿。作为MOSFET整体的耐压由各个单元的耐压中的最低的耐压来决定，所以在配设于电场状态不同的外周部的单元中也需要具有与内部的单元同等的耐压。因此，以高耐压化为目的，提出了将配设在外周部的单元做成与配设在内部的单元不同的构造或者尺寸。例如，在专利文献1中，示出了如下技术：通过使配设在外周部的单元的沟槽延伸而到达电场缓和部，抑制在外周部产生高电场。另外，在专利文献2中，示出了从配设在外周部的全部的单元省去栅极沟槽等的、在外周部形成电场缓和专用的构造的技术。根据这些技术，容易发生雪崩击穿的外周部单元中的耐压提高，能够使作为MOSFET整体的耐压提高。专利文献1：日本特开2005-322949号公报专利文献2：日本特开2011-100877号公报
技术实现思路
用于引出MOSFET的栅极电极以及源极电极的布线分别连接于栅极焊盘以及源极焊盘。关于栅极焊盘以及源极焊盘，有时为了避免电场集中，它们的角部形成为曲线状。根据专利技术者们的解析，发现即使在外周部的单元中，在形成于与该栅极焊盘的角部(弯曲部)对置的区域的单元中也经常发生雪崩击穿的倾向。另一方面，在专利文献1以及2中，公开了与外周部的单元相关的技术，但未公开抑制经常发生雪崩击穿的单元、即与栅极焊盘的角部(弯曲部)对置的单元中的雪崩击穿。因此，本专利技术是鉴于如上所述的问题点而完成的，其目的在于提供能够抑制与栅极焊盘的角部对置的单元中的雪崩击穿的技术。本专利技术涉及一种半导体装置，具备：栅极焊盘；第1单元，配设于在俯视时与所述栅极焊盘的角部对置的区域；以及第2单元，配设于在俯视时相对所述第1单元而与所述栅极焊盘相反的一侧的区域。所述第1单元以及第2单元分别具备：第1导电类型的半导体层；第2导电类型的基区，形成于所述半导体层的上部；栅极电极，隔着栅极绝缘膜而配设于贯通所述基区而到达所述基区下的所述半导体层的沟槽内，并且具有与所述第1单元以及第2单元的俯视时的外轮廓形状对应的图案，且所述栅极电极与所述栅极焊盘电连接；以及第2导电类型的保护扩散层，形成于所述沟槽的底部。所述第1单元以及第2单元中的至少所述第2单元还具备：第1导电类型的源极区域，形成于所述基区的上部中的与所述栅极绝缘膜邻接的部分；以及源极电极，与所述基区以及所述源极区域电连接。所述第1单元以及第2单元的所述外轮廓形状为四边形以上的多边形状，在所述第1单元的所述外轮廓形状中，最长的边和与该边对置的各边之间的各最短距离中的最长的距离为所述第2单元的均等的一边或者短边的长度的2倍以下。根据本专利技术，具备配设于在俯视时与栅极焊盘的角部对置的区域的第1单元以及配设于相对第1单元而与栅极焊盘相反的一侧的区域的第2单元，在第1单元的外轮廓形状中，最长的边和与该边对置的各边之间的各最短距离中的最长的距离为第2单元的均等的一边或者短边的长度的2倍以下。因此，能够抑制与栅极焊盘的角部对置的第1单元中的雪崩击穿。关于本专利技术的目的、特征、方式以及优点，通过以下的详细说明和附图而变得更清楚。附图说明图1是示出实施方式1的MOSFET的结构的俯视图。图2是示出实施方式1的MOSFET的结构的俯视图。图3是示出实施方式1的MOSFET的结构的俯视图。图4是示出实施方式1的MOSFET的结构的剖视图。图5是示出实施方式1的MOSFET的结构的剖视图。图6是示出关联MOSFET的一部分的结构的俯视图。图7是示出关联MOSFET的一部分的结构的剖视图。图8是示出单元尺寸比与电场强度的关系的图。图9是示出实施方式1的MOSFET的结构的俯视图。图10是示出实施方式1的MOSFET的制造方法的剖视图。图11是示出实施方式1的MOSFET的制造方法的剖视图。图12是示出实施方式1的MOSFET的制造方法的剖视图。图13是示出实施方式1的MOSFET的制造方法的剖视图。图14是示出实施方式1的MOSFET的制造方法的剖视图。图15是示出实施方式1的MOSFET的制造方法的剖视图。图16是示出实施方式1的MOSFET的制造方法的剖视图。图17是示出实施方式1的变形例的MOSFET的结构的俯视图。图18是示出实施方式1的变形例的MOSFET的结构的俯视图。图19是示出实施方式2的MOSFET的结构的俯视图。图20是示出实施方式2的MOSFET的结构的剖视图。图21是示出实施方式3的MOSFET的结构的剖视图。图22是示出实施方式4的MOSFET的结构的俯视图。图23是示出实施方式4的MOSFET的结构的剖视图。符号说明2：外延层；3：基区；4：源极区域；5、51：沟槽；6：栅极绝缘膜；7、52：保护扩散层；8：栅极电极；10：源极电极；13：栅极焊盘；14：内部单元；17、19、20：拐角单元；41：区域；42：无效区域。具体实施方式以下，基于附图详细地说明本专利技术的半导体装置的实施方式。另外，本专利技术不限于以下的叙述，能够在不脱离本专利技术的要旨的范围内适当地变更。另外，在以下所示的附图中，为了易于理解，有时各部件的比例尺与实际不同。在各附图之间也一样。<实施方式1><结构>以下，关于本实施方式1的半导体装置，以作为碳化硅(SiC)半导体装置的沟槽栅型MOSFET的情况为例子进行说明。图1是示出本实施方式1的MOSFET的整体结构的俯视图。图1的MOSFET具备栅极焊盘13和单元区域31，作为整体而具有大致四边形状。通过这样将MOSFET的外轮廓形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，具备：栅极焊盘；第1单元，配设于在俯视时与所述栅极焊盘的角部对置的区域；以及第2单元，配设于在俯视时相对所述第1单元而与所述栅极焊盘相反的一侧的区域，所述第1单元以及第2单元分别具备：第1导电类型的半导体层；第2导电类型的基区，形成于所述半导体层的上部；栅极电极，隔着栅极绝缘膜而配设于贯通所述基区而到达所述基区下的所述半导体层的沟槽内，并且具有与所述第1单元以及第2单元的俯视时的外轮廓形状对应的图案，且所述栅极电极与所述栅极焊盘电连接；以及第2导电类型的保护扩散层，形成于所述沟槽的底部，所述第1单元以及第2单元中的至少所述第2单元还具备：第1导电类型的源极区域，形成于所述基区的上部中的与所述栅极绝缘膜邻接的部分；以及源极电极，与所述基区以及所述源极区域电连接，所述第1单元以及第2单元的所述外轮廓形状为四边形以上的多边形状，在所述第1单元的所述外轮廓形状中，最长的边和与该边对置的各边之间的各最短距离中的最长的距离为所述第2单元的均等的一边或者短边的长度的2倍以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.01 JP 2014-0943831.一种半导体装置，具备：栅极焊盘；第1单元，配设于在俯视时与所述栅极焊盘的角部对置的区域；以及第2单元，配设于在俯视时相对所述第1单元而与所述栅极焊盘相反的一侧的区域，所述第1单元以及第2单元分别具备：第1导电类型的半导体层；第2导电类型的基区，形成于所述半导体层的上部；栅极电极，隔着栅极绝缘膜而配设于贯通所述基区而到达所述基区下的所述半导体层的沟槽内，并且具有与所述第1单元以及第2单元的俯视时的外轮廓形状对应的图案，且所述栅极电极与所述栅极焊盘电连接；以及第2导电类型的保护扩散层，形成于所述沟槽的底部，所述第1单元以及第2单元中的至少所述第2单元还具备：第1导电类型的源极区域，形成于所述基区的上部中的与所述栅极绝缘膜邻接的部分；以及源极电极，与所述基区以及所述源极区域电连接，所述第1单元以及第2单元的所述外轮廓形状为四边形以上的多边形状，在所述第1单元的所述外轮廓形状中，最长的边和与该边对置的各边之间的各最短距离中的最长的距离为所述第2单元的均等的一边或者短边的长度的2倍以下。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第1单元的所述多边形状的顶点比所述第2单元的所述多边形状的顶点多。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第1单元的所述多边形状的内角全部为90°以上。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅原胜俊，香川泰宏，田中梨菜，福井裕，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP