半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

实施方式主要提供一种既能提高内置二极管的反向恢复特性、可靠性又高的半导体装置及其制造方法。根据实施方式，半导体装置具备：上部电极；下部电极；衬底，位于所述上部电极和所述下部电极之间；埋入电极部，位于所述衬底和所述上部电极之间，具有栅极电极；以及硅层，位于所述衬底和所述上部电极之间，具有与所述埋入电极部邻接的台面部、位于所述台面部和所述衬底之间的第一区域、以及位于所述埋入电极部和所述衬底之间的第二区域，所述第一区域的能级密度高于所述第二区域的能级密度。级密度高于所述第二区域的能级密度。级密度高于所述第二区域的能级密度。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
[0001]相关申请：
[0002]本申请以日本专利申请2021－45548号(申请日为2021年3月19日)为基础申请享受优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。


[0003]实施方式主要涉及半导体装置及其制造方法。

技术介绍

[0004]在MOSFET(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)中，存在与MOSFET动作部不同的内置二极管。通过改善该内置二极管的反向恢复特性，能够有助于提高电路效率。作为改善内置二极管的反向恢复特性的方法，已知有照射高能粒子并控制漂移层中的载流子的寿命的方法。

技术实现思路

[0005]实施方式提供一种既能提高内置二极管的反向恢复特性、可靠性又高的半导体装置及其制造方法。
[0006]根据实施方式，半导体装置具备：上部电极；下部电极；衬底，位于所述上部电极和所述下部电极之间；埋入电极部，位于所述衬底和所述上部电极之间，具有栅极电极；以及硅层，位于所述衬底和所述上部电极之间，具有与所述埋入电极部邻接的台面部、位于所述台面部和所述衬底之间的第一区域、以及位于所述埋入电极部和所述衬底之间的第二区域，所述第一区域的能级密度高于所述第二区域的能级密度。
附图说明
[0007]图1是实施方式的半导体装置的模式剖视图。
[0008]图2是示出实施方式的半导体装置的制造方法的模式剖视图。
[0009]图3是表示反向恢复电荷量Qrr对于寿命控制区域的宽度的依存性的模拟结果的图表。
[0010]图4A是示出质子的照射能量与透射范围之间的关系的图表，图4B是示出电子的照射能量与透射范围之间的关系的图表。
[0011]图5是表示反向恢复电荷量Qrr对于寿命控制区域的纵向位置的依存性的模拟结果的图表。
具体实施方式
[0012]以下，参照附图，对实施方式进行说明。再有，在各附图中，对相同的结构标注相同的附图标记。在以下实施方式中，将第一导电型设为n型，将第二导电型设为p型来进行说明，但也可以将第一导电型设为p型，将第二导电型设为n型。
[0013]图1是实施方式的半导体装置1的模式剖视图。
[0014]半导体装置1具备：上部电极50；下部电极60；位于上部电极50和下部电极60之间的衬底10；埋入电极部30，位于衬底10和上部电极50之间，具有栅极电极31；以及硅层20，位于衬底10和上部电极50之间。半导体装置1是通过栅极电极31的控制来向连结上部电极50和下部电极60的方向(纵向)流过电流的纵型半导体装置。
[0015]在衬底10上设置有硅层20。在衬底10的背面设置有下部电极60。衬底10是硅衬底。在硅层20中形成有多个沟槽，在该沟槽内设置有埋入电极部30。硅层20具有与埋入电极部30邻接的多个台面部11a。通过在硅层20中形成沟槽，从而也形成了与该沟槽邻接的台面部11a。沟槽不到达衬底10。
[0016]埋入电极部30和台面部11a例如在图1中在贯穿纸面的方向上以条纹状延伸。或者，埋入电极部30(沟槽)也可以是圆柱或六角柱形状。
[0017]硅层20具有设置在衬底10上的漂移层11、基层12和源极层13。衬底10和漂移层11的导电型为n型。漂移层11的n型杂质浓度低于衬底10的n型杂质浓度。
[0018]台面部11a包括：漂移层11的一部分；设置在该漂移层11的一部分上的p型基层12；以及设置在基层12的表面上的n型源极层13。源极层13的n型杂质浓度高于漂移层11的n型杂质浓度。
[0019]此外，漂移层11具有：位于台面部11a和衬底10之间的第一区域11b；以及位于埋入电极部30和衬底10之间的第二区域11c。第一区域11b位于台面部11a的下方，第二区域11c位于埋入电极部30的下方。第一区域11b和第二区域11c在埋入电极部30与台面部11a邻接的方向(横向)上连续。在图1中，为了便于说明，用虚线表示第一区域11b与第二区域11c的边界。
[0020]在一个埋入电极部30中例如设置有两个栅极电极31。栅极电极31隔着栅极绝缘膜42而与基层12的侧面对置。栅极绝缘膜42设置在基层12的侧面和栅极电极31之间。
[0021]通过对栅极电极31给予阈值以上的电压，能够在基层12中的与栅极电极31对置的部分形成n型沟道(反转层)。
[0022]此外，埋入电极部30具有场板电极32。场板电极32位于埋入电极部30的宽度方向(横向)的大致中央位置。场板电极32在埋入电极部30内延伸到栅极电极31的下方。场板电极32的底部位于比栅极电极31的底部更靠近衬底10的位置。再有，在本实施方式中，埋入电极部30具有栅极电极31和场板电极32，但也可以是不具有场板电极32而具有栅极电极31的情况。
[0023]在场板电极32和漂移层11之间设置有绝缘膜41。在场板电极32和栅极电极31之间设置有绝缘膜43。
[0024]场板电极32例如与上部电极50电连接。或者，场板电极32也可以与栅极电极31电连接。在停止了向栅极电极31施加阈值以上的电压的关断状态下，场板电极32使漂移层11的电场分布变得平缓。
[0025]上部电极50设置在埋入电极部30之上以及台面部11a之上。在栅极电极31和上部电极50之间、以及场板电极32和上部电极50之间设置有绝缘膜44。上部电极50与台面部11a的上表面(源极层13的上表面以及基层12的上表面)相连。或者，也可以是将上部电极50的一部分设置在形成于台面部11a的上表面的凹部内，并且上部电极50与源极层13的侧面相
连的结构。
[0026]下面，对半导体装置1的制造方法进行说明。
[0027]在衬底10上形成硅层20和埋入电极部30之后，如图2所示地，将上部电极50形成在埋入电极部30之上以及台面部11a之上。这时，上部电极50具有位于台面部11a之上的第一部分51和位于埋入电极部30之上的第二部分52。
[0028]第二部分52的厚度(埋入电极部30的绝缘膜44的上表面和第二部分52的上表面之间的最短距离)比第一部分51的厚度(台面部11a的上表面和第一部分51的上表面之间的最短距离)厚。在上部电极50的上表面形成凹凸。例如利用电镀法将Cu形成作为上部电极50。或者，上部电极50的材料也可以是Al。
[0029]将具有这种膜厚差的上部电极50作为掩模，从上部电极50一侧照射能量粒子100。能量粒子100是质子或者电子。
[0030]能量粒子100透射上部电极50的第一部分51和台面部11a而到达漂移层11中的台面部11a之下的区域。由此，在图1所示的台面部11a之下的第一区域11b中形成成为电子与空穴的复合中心的能级(寿命抑制因数)。在对半导体装置1的内置二极管(由基层12、漂移层11和衬底1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其中，具备：上部电极；下部电极；衬底，位于所述上部电极和所述下部电极之间；埋入电极部，位于所述衬底和所述上部电极之间，具有栅极电极；以及硅层，位于所述衬底和所述上部电极之间，具有与所述埋入电极部邻接的台面部、位于所述台面部和所述衬底之间的第一区域、以及位于所述埋入电极部和所述衬底之间的第二区域，所述第一区域的能级密度高于所述第二区域的能级密度。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一区域的晶体缺陷密度高于所述第二区域的晶体缺陷密度。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一区域的氢浓度高于所述第二区域的氢浓度。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，多个所述埋入电极部和多个所述台面部条纹状延伸。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一区域和所述第二区域在所述埋入电极部与所述台面部邻接的方向上连续。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述埋入电极部具有场板电极，所述场板电极与...

【专利技术属性】
技术研发人员：大麻浩平，
申请(专利权)人：东芝电子元件及存储装置株式会社，
类型：发明
国别省市：