半导体装置的制作方法

半导体装置
1.关联申请：
2.本技术以日本专利申请2020-152178号(申请日：2020年9月10日)作为在先申请享受优先权。本技术通过参照该在先申请从而包含在先申请的全部内容。
技术领域
3.本发明的实施方式涉及半导体装置。


背景技术：

4.在各种设备中为了利用大功率而利用功率mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor))。功率设备为了确保耐压而使耗尽层变大，该耗尽层宽度与漂移层浓度成比例关系，随着耐压变高，不得不降低漂移层的浓度。另一方面，如果漂移浓度变低则导通电阻变高，耐压与导通电阻处于权衡(trade off)的关系。在这样的功率设备中，作为用于改善耐压与导通电阻的权衡的构造之一，有超结(super junction)构造。该超结构造通过在n型漂移层形成p型层，能够使n型浓度变高，能够减小导通电阻。像这样通过减小导通电阻，能够缩小芯片大小，结果，能够降低电容，能够形成开关速度快的元件。
5.但是，开关速度与开关时的振铃处于权衡的关系。该开关时的振铃成为导致emi(电磁干扰(electromagnetic interference))噪声等的原因。因此，越使开关速度加快，则起因于振铃的噪声造成问题的情况越多。近年来，由于开关速度快的产品增加，希望针对该振铃的问题进行改进。


技术实现要素：

6.一个实施方式提供减小了开关时的振铃的半导体装置。
7.根据一个实施方式，半导体装置具备第1导电型的基板、第1导电型的漂移层、第2导电型的基层、第1电极、绝缘层、第2电极和第3电极。漂移层被形成在所述基板之上。多个基层在所述漂移层的规定面周期性地在规定方向上延伸形成。第1电极在各个所述基层的所述规定面选择性地在所述规定方向上延伸形成。绝缘层在所述漂移层之上以及选择性地在所述基层之上由氧化膜形成。第2电极在所述绝缘层内，至少一部分与所述第1电极隔着所述氧化膜重叠，在所述规定方向上延伸形成。第3电极在所述绝缘层内，在所述第2电极之间，隔着所述氧化膜在所述漂移层之上在所述规定方向上延伸形成。
附图说明
8.图1是一个实施方式所涉及的半导体装置的剖视图。
9.图2是一个实施方式所涉及的半导体装置的内部电路图。
10.图3是图1的半导体装置的平面图。
11.图4是图1的半导体装置的平面剖视图。
12.图5是一个实施方式所涉及的半导体装置的剖视图。
13.图6是表示一个实施方式所涉及的半导体装置的模拟结果的图。
具体实施方式
14.以下，参照附图说明实施方式。本公开中的各实施方式例如能够用作dmos中的吸收电路。在说明中，设定了各区域中的半导体的型来进行说明，但其是作为一例而举出的，只要能够实现恰当的动作，n型与p型也可以反转。
15.(第1实施方式)
16.图1是示意性地表示第1实施方式所涉及的半导体装置的剖视图。半导体装置1具备基板10、漂移层20、基层30和绝缘层40。
17.基板10例如由n 型的硅形成。该基板10例如作为漏极动作。
18.漂移层20是被形成在基板10上的例如n型的半导体层。在该漂移层20中在驱动时流动电流，因此也可以在适于用作dmos的范围内调整n型的浓度(例如调整为n-型)来形成。通过调整浓度，能够减小半导体装置1的导通电阻。
19.基层30被形成在漂移层20内。基层30例如周期性地配置为在相对于图面垂直的方向上延伸的形状。该基层30也可以形成为：漂移层20的规定面20a与基层30的规定面30a成为大致平面。以下，基层30的规定面30a与漂移层20的规定面20a不作区别都记作规定面20a。在基层30配置有源极电极300。
20.源极电极300在基层30中，在与基层30延伸的方向相同的方向上延伸配置。例如，在基层30内，如图所示，在分离的状态下各配置2个源极电极300。换言之，对于1个基层，2个源极电极300以与基层30共享规定面20a的方式，隔着基层30在规定方向上延伸形成。源极电极300例如也可以由n型或者n 型的半导体层形成。另外，作为其他例子，源极电极300也可以包含具有恰当特性的金属而形成。
21.绝缘层40例如在漂移层20上以及选择性地在基层30上由氧化膜形成。如图1所示，该绝缘层形成为覆盖漂移层20且覆盖基层30的一部分。在该绝缘层40内，具备栅极电极400和场板电极(以下记作fp电极402)。
22.栅极电极400是施加栅极电压的电极。
23.通过向基板10施加漏极电压，向基层30及源极电极300施加源极电压，向栅极电极400施加栅极电压，从而半导体装置1在漏极与源极间流过电流。更详细而言，通过施加上述的电压，在源极电极300与栅极电极400之间的基层30中形成沟道，经由该沟道，载流子在漏极与源极间移动，从而电流流动。例如，通过事先向漏极和源极施加规定的电压，在该状态下向栅极施加超过阈值的电压，从而能够作为开关利用。
24.fp电极402是在被配置于绝缘层40的栅极电极400之间配置的电极。该fp电极402例如与源极电极300电连接。另外，fp电极402优选具有稍许的电阻。
25.通过向该fp电极402施加源极电压，在绝缘层40的漂移层20与fp电极402之间，形成漏极-源极的寄生电容。在漏极-源极间电流流动的定时，该电容和fp电极402的电阻作为基于rc连接的吸收电路动作。
26.图2将上述的半导体装置1的连接作为电路图表示。漏极与基板10连接，源极与源极电极300连接，栅极与栅极电极400连接。
27.电阻rg表现栅极电极400的电阻，cgs、cgd分别表现栅极-源极间的寄生电容、栅极-漏极间的寄生电容。fp电极402由电阻rs和电容cds表现。
28.如上所述，fp电极402被施加源极电压。电阻rs是fp电极402的电阻。电容cds是漂移层20与fp电极402隔着氧化膜而形成的电容。参照电路图，可知相对于作为开关动作的mosfet，并联配置有电阻rs和电容cds。因此，可知fp电极402作为吸收电路动作。
29.为了作为吸收电路动作，电阻rs和电容cds也可以恰当地被设定。该设定例如依赖于fp电极402的大小、材质、还有fp电极402与漂移层20的距离、隔着氧化膜接触的面积等参数。
30.如上，根据本实施方式，在平面型的纵型mosfet中，通过与各个源极电极对应地分别具备栅极电极，并在这些栅极电极间具备fp电极，能够形成吸收电路。通过具有作为该吸收电路的效果，除了作为纵型mosfet的优点的高耐压、低导通电阻之外，还能够抑制起因于开关的高性能的电压振荡。也就是说，能够减小开关时的振铃。该构造不仅在例如图1所示的简单的纵型mosfet中，而且在dmos等中也能够设为同样的构成。
31.图3是本实施方式所涉及的半导体装置1的平面图。另外，图4是图1的a-a剖视图。使用这2个附图，说明平面图中的构成。此外，该半导体装置1仅被示出其一部分。虽然与图1同样未图示，但在各电极上连接有布线，以便对各电极分别施加恰当的电压。
32.首先，如上所述，半导体装置1在基板10上形成有漂移层20，并在该漂移层20的上表面侧配置有基层30。如图4所示，在漂移层20的规定面，基层30周期性地以在规定方向(图的上下的方向)上延伸的方式配置。在该基层30内，同样以在规定方向上延伸的方式配置有源极电极300。例如，对于1个基层30，在两侧配置有源极电极300。像这样，源极电极300在基层30的规定面选择性地在规定方向上延伸配置。
33.如图3所示，在其上侧(相对于附图垂直的近前侧)，在漂移层20之上以及选择性地在基层之上配置有绝缘层40。在绝缘层40内，栅极电极400和fp电极402在规定方向上延伸配置。栅极电极400在绝缘层40的两侧，以其一部分与源极电极300被配置的位置重叠而且其一部分与基层30及漂移层20重叠的方式隔着氧化膜配置。fp电极402在被配置于绝缘层40的两侧的栅极电极400之间，与各个栅极电极400隔着氧化膜配置。
34.如图1、图3、图4所示，本实施方式所涉及的半导体装置1形成纵型mosfet。
35.(第2实施方式)
36.上述的实施方式所涉及的半导体装置1是不具有柱的方式，但不限于此，半导体装置1也可以具有柱。即，半导体装置1也可以是超结型的mosfet。
37.图5是示意性地表示本实施方式所涉及的半导体装置的剖视图。半导体装置1除了上述的半导体装置1的构成之外，漂移层20由柱形成。
38.漂移层20例如具备n型的第1柱200以及p型的第2柱202。
39.第1柱200是作为漂移区域被形成的柱，漏极、源极间的电流在该第1柱200内流动。
40.第2柱202是被形成在基层30的下侧的柱，对漂移区域中的耗尽层的扩展进行控制来抑制屈服的发生，提高耐压性。
41.作为这样的超结型的mosfet，也可以构成为在栅极区域具备fp电极402。fp电极402的动作、效果也与上述的第1实施方式同样。
42.图6是表示在本实施方式中，没有fp电极402即将fp电极402的电阻设为0ω的情况
(比较例)、以及将fp电极402的电阻值设为1ω的情况(实施例)下的漏极-源极间电压vds的模拟结果的图。实线表示本实施方式所涉及的电压，虚线表示比较例的电压。
43.如该图6所示，可知根据本实施方式的半导体装置1，与比较例相比抑制了电压的振荡。
44.如上，根据本实施方式，在超结型的mosfet中，通过在平面型的栅极区域形成fp电极，能够抑制起因于高性能的开关性能的电压振荡。也就是说，能够减小开关时的振铃。
45.以上说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式作为例子来提示，其意图不在于对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式被实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形被包含在发明的范围和主旨中，并且被包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围中。