DE112012007020T5 - Halbleitereinrichtung und Herstellungseinrichtung dafür - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitereinrichtung enthält eine Vielzahl von Grabengates, die sich in eine erste Richtung erstrecken, und die mit einem Raum zwischen ihnen in einer zweiten Richtung, die senkrecht zu der ersten Richtung ist, angebracht sind. Jedes der Vielzahl von Grabengates enthält: einen ersten Abschnitt, der an einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats geöffnet ist; einen zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt in eine Richtung erstreckt, die relativ zu einer Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats hin zu einer positiven Richtung der zweiten Richtung geneigt ist; und einen dritten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt in eine Richtung erstreckt, die relativ zu der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats hin zu einer negativen Richtung der zweiten Richtung geneigt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinrichtung und eine Herstelleinrichtung dafür.
  • Hintergrund
  • In einer Halbleitereinrichtung des Grabengate-Typs kann eine Einschaltspannung in der Halbleitereinrichtung dadurch reduziert werden, dass eine Vielzahl von Grabengates so angeordnet werden, dass ein Raum zwischen benachbarten Grabengates eng wird. Jedoch ist ein Halbleitersubstrat in Kontakt mit einer Oberflächenelektrode in einem Bereich zwischen den Grabengates, und wenn der Raum zwischen den benachbarten Grabengates eng ist, wird eine Kontaktfläche zwischen dem Halbleitersubstrat und der Oberflächenelektrode klein. Entsprechend tritt ein Problem des Anwachsens eines Kontaktwiderstands zwischen dem Halbleitersubstrat und der Oberflächenelektrode und ähnliches auf. Deswegen ist in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2006-324488 (Patentliteratur 1) ein Raum zwischen unteren Teilen der benachbarten Grabengates dadurch eng, dass nur die unteren Teile der Grabengates verbreitert sind.
  • Referenzliste
  • Patentliteratur
    • (Patentliteratur 1) Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2006-324488
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wenn, wie in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2006-324488 beschrieben, nur die unteren Teile der Grabengates verbreitert sind, treten die folgenden Probleme auf. Erstens, wird die Anzahl der Schritte des Bildens von Gräben, die jeweils eine Form haben, in denen nur ein unterer Teil breit ist, erhöht, sodass die Schritte kompliziert werden. Zweitens ist die Gateelektrode anfällig dafür, dass ein Loch in jedem breiten unteren Teil erzeugt wird, wenn eine Gateelektrode in jeden Graben gefüllt wird. Die Gateelektrode mit dem Loch ist ein Grund, dass eine Spannung auf das Halbleitersubstrat in einem nachfolgenden thermischen Behandlungsschritt wirkt, und ein Kristalldefekt erzeugt wird, und es ist anfällig dafür, dass ein Leck erzeugt wird.
  • Lösung des technischen Problems
  • Die Halbleitereinrichtung, die in der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung offenbart wird, weist ein Halbleitersubstrat auf; und eine Vielzahl von Grabengates, die sich in einer ersten Richtung erstrecken und die mit einem Raum zwischen ihnen in einer zweiten Richtung angeordnet sind, die senkrecht zu der ersten Richtung ist. Jedes der Vielzahl von Grabengates weist auf: einen ersten Abschnitt, der an einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats geöffnet ist; einen zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt in eine Richtung erstreckt, die relativ zu einer Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats hin zu einer positiven Richtung der zweiten Richtung geneigt ist;0 und einen dritten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt in eine Richtung erstreckt, die relativ zu der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats hin zu einer negativen Richtung der zweiten Richtung geneigt ist.
  • In der oben beschriebenen Halbleitereinrichtung weist jedes der Vielzahl von Grabengates den ersten Abschnitt auf, der an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats geöffnet ist; und den zweiten Abschnitt und den dritten Abschnitt, die sich von dem ersten Abschnitt in der Richtung, die relativ zu der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats hin zu der positiven Richtung bzw. der negativen Richtung der zweiten Richtung geneigt ist, erstrecken. Der zweite Abschnitt in einem Grabengate und der dritte Abschnitt in einem anderen Grabengate, das dazu benachbart ist, erstrecken sich in die jeweiligen Richtungen, in denen der zweite Abschnitt und der dritte Abschnitt entlang der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats nahe zusammen kommen. Dadurch kann sowohl erfüllt werden, dass in den Grabengates, die zueinander benachbart sind, sichergestellt wird, dass genug Platz zwischen den ersten Abschnitten ist, und das ein Raum zwischen dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt eng wird. Jede der Formen des zweiten Abschnitts und des dritten Abschnitts kann dieselbe wie die Form des Grabens sein, der sich entlang der Tiefenrichtung des herkömmlichen Halbleitersubstrats erstreckt. Deswegen ist der Produktionsschritt einfach, und weniger anfällig dafür, dass ein Loch in der Gateelektrode erzeugt wird.
  • Es ist bevorzugt, dass der Neigungswinkel des zweiten Abschnitts relativ zu der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats derselbe wie ein Neigungswinkel des dritten Abschnitts relativ zu der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das Halbleitersubstrat aufweist: eine Driftschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, und eine Körperschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einer vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats relativ zu der Driftschicht angeordnet ist, und wobei die Körperschicht unter einer Verbindungsposition lokalisiert ist, bei der der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt verbunden ist.
  • Die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung offenbart eine Herstellungseinrichtung für die Halbleitereinrichtung, die nützlich bei der Produktion der oben beschriebenen Halbleitereinrichtung ist. Diese Herstelleinrichtung weist auf: eine Kammer; ein Gestell, das in der Kammer angebracht ist, und auf dem das Halbleitersubstrat montiert wird; einen Generator, der konfiguriert ist, ätzende Ionen in der Kammer zu erzeugen; einen Magnetfeldgenerator, der konfiguriert ist, ein magnetisches Feld für die ätzenden Ionen in der Kammer bereitzustellen; und einen Antriebsmechanismus, der konfiguriert ist, eine Richtung des magnetischen Felds durch Anpassen einer Position des magnetischen Feldgenerators relativ zu dem Gestell anzupassen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 ist eine Zeichnung, die konzeptionell eine Ladungsträgerdichteverteilung in der Halbleitereinrichtung nach 1 zeigt.
  • 3 ist eine Illustration, die ein Produktionsverfahren für die Halbleitereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels beschreibt;
  • 4 ist eine weitere Illustration, die das Produktionsverfahren für die Halbleitereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels beschreibt;
  • 5 ist noch eine weitere Illustration, die das Produktionsverfahren für die Halbleitereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels beschreibt;
  • 6 ist noch eine weitere Illustration, die das Produktionsverfahren für die Halbleitereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels beschreibt;
  • 7 ist noch eine andere Illustration, die das Produktionsverfahren für die Halbleitereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels beschreibt;
  • 8 ist noch eine weitere Illustration, die das Produktionsverfahren für die Halbleitereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels beschreibt;
  • 9 ist eine Zeichnung, die konzeptionell eine Produktionseinrichtung für die Halbleitereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
  • 10 ist eine weitere Zeichnung, die konzeptionell die Produktionseinrichtung für die Halbleitereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
  • 11 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Halbleitereinrichtung; und
  • 12 ist eine Zeichnung, die konzeptionell eine Ladungsträgerdichteverteilung in der Halbleitereinrichtung von 11 zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Für die Halbleitereinrichtung nach der vorliegenden Beschreibung ist es nur nötigt, dass sie Grabengates enthält, und sie ist nicht besonders beschränkt. Beispiele der Halbleitereinrichtung beinhalten IGBT, MOSFET und eine Diode.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Wie in 1 gezeigt, enthält eine Halbleitereinrichtung 10 ein Halbleitersubstrat 100, Grabengates 150, eine Oberflächenelektrode 131, und eine hintere Elektrode 132. Ein IGBT ist in dem Halbleitersubstrat 100 gebildet.
  • Das Halbleitersubstrat 100 enthält eine Kollektorschicht 101 des p-Typs, eine Pufferschicht 103 des n-Typs, die auf einer vorderen Oberfläche der Kollektorschicht 101 angeordnet ist, eine Driftschicht 105 des n-Typs, die auf einer vorderen Oberfläche der Pufferschicht 103 angeordnet ist, eine Körperschicht 107 des p-Typs, die auf einer vorderen Oberfläche der Driftschicht 105 angeordnet ist, und Emitterschichten 109 des n-Typs und Körperkontaktschichten 111 des p-Typs, die auf einer vorderen Oberfläche der Körperschicht 107 angeordnet sind. Die Kollektorschicht 101 ist auf einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 angeordnet und ist in Kontakt mit der hinteren Elektrode 132. Die Emitterschichten 109 und die Körperkontaktschichten 111 sind an einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 angeordnet und sind in Kontakt mit der Oberflächenelektrode 131.
  • Die Vielzahl von Grabengates 150 ist in einem Bereich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 hin zu der Position, die tiefer als die Grenzfläche zwischen der Körperschicht 107 und der Driftschicht 105 ist, gebildet. Die longitudinalen Richtungen der Vielzahl von Grabengates 150 erstrecken sich in einer ersten Richtung (y-Richtung), und die Vielzahl von Grabengates 150 sind mit einem Raum zwischen ihnen in einer zweiten Richtung (x-Richtung) angebracht.
  • Jedes der Vielzahl von Grabengates 150 enthält einen ersten Abschnitt 152, der auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 geöffnet ist, einen zweiten Abschnitt 151, der sich von dem ersten Abschnitt 152 in eine dritte Richtung mit einem Winkel relativ zu einer Tiefenrichtung (z-Richtung) des Halbleitersubstrats 100 hin zu einer positiven Richtung der x-Achse erstreckt, und einen dritten Abschnitt 153, der sich in eine vierte Richtung mit einem Winkel relativ zu der z-Richtung hin zu einer negativen Richtung der x-Achse erstreckt. Der erste Abschnitt 152 erstreckt sich im Wesentlichen linear von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 zu dem Inneren der Körperschicht 107 entlang der z-Richtung und wird in der Körperschicht 107 in den zweiten Abschnitt 151 und den dritten Abschnitt 153 verzweigt. Der zweite Abschnitt 151 und der dritte Abschnitt 153 erstrecken sich linear von der Position, in der die Verzweigung auftritt, in der Körperschicht 107 zu der Position an der gleichen Tiefe in der Driftschicht 105. Der Winkel, der zwischen der dritten Richtung und der z-Richtung gebildet ist, ist der gleiche wie der Winkel, der zwischen der vierten Richtung und der z-Richtung gebildet ist. Der Winkel, der zwischen der dritten Richtung oder der vierten Richtung und der z-Richtung gebildet ist, kann angemessen gemäß dem Raum zwischen den Grabenabständen (ersten Abschnitten 152), der Dicke der Körperschicht 107 und ähnlichem in der Halbleitereinrichtung 10 angepasst werden, und ist bevorzugt mehr als 0 Grad und weniger als 45 Grad.
  • Eine Isolationsschicht 155 ist auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 angeordnet, um den ersten Abschnitt 152 zu bedecken. Die Gateelektroden 151c und 153c und die Oberflächenelektrode 131 sind durch die Isolationsschicht 155 isoliert.
  • Der zweite Abschnitt 151 enthält einen Graben 151a, eine Gateisolationsschicht 151b, die auf einer inneren Oberfläche des Grabens 151a gebildet ist, und eine Gateelektrode 151c, die in den Graben 151a gefüllt ist, sodass sie in Kontakt mit der Gateisolationsschicht 151b ist. Der dritte Abschnitt 153 enthält einen Graben 153a, eine Gasteisolationsschicht 153b, die auf der inneren Oberfläche des Grabens 153a gebildet ist, und eine Gateelektrode 153c, die in den Graben 153a gefüllt ist, sodass sie in Kontakt mit der Gateisolationsschicht 153b ist. Die Gräben 151a und 153a, die Gateisolationsschichten 151b und 153b, und die Gateelektroden 151c und 153c erstrecken sich zu dem ersten Abschnitt 152 und erreichen die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats 100.
  • Die dritte Richtung und die vierte Richtung sind zueinander symmetrisch mit Bezug auf eine yz-Ebene, und der zweite Abschnitt 151 und der dritte Abschnitt 153 haben im Wesentlichen die gleiche Form und Größe. Das heißt, der zweite Abschnitt 151 und der dritte Abschnitt 153 haben eine Beziehung, dass sie im Wesentlichen zueinander symmetrisch mit Bezug auf die yz-Ebene sind, die durch die zentrale Position der x-Richtung von jedem Grabengate 150 geht.
  • Die Gräben 151a und 153a sind miteinander an einer zentralen Position in der x-Achsenrichtung der Grabengates 150 verbunden. Die Verbindungsposition, an der die Gräben 151a und 153a miteinander verbunden sind, ist in der Körperschicht 107, und die Körperschicht 107 und die Driftschicht 105 sind zwischen den Gräben 151a und 153a lokalisiert. Die Gateisolationsschichten 151b und 153b sind aus einer Isolationsschicht gebildet. Die Gateelektroden 151c und 153c sind aus einer Polysiliziumschicht gebildet und auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 100 integriert.
  • Zum Beispiel fließt, wenn, wie in 1 gezeigt, die Oberflächenelektrode 131 geerdet ist, die hintere Elektrode 132 ein positives elektrisches Potenzial hat, und jede der Gateelektroden 151c und 153c ein positives elektrisches Potenzial hat, ein Strom von der Seite der hinteren Elektrode 132 hin zu der Seite der Oberflächenelektrode 131 in der Halbleitereinrichtung 10.
  • 2 zeigt eine Ladungsträgerdichteverteilung in der Halbleitereinrichtung 10. Die vertikale Achse zeigt eine Position des Halbleitersubstrats 100 in der Tiefenrichtung an. A1 zeigt eine Position des oberen Endes der Körperschicht 107 an, B1 zeigt die Position der Grenzfläche zwischen der Körperschicht 107 und der Driftschicht 105 an, C1 zeigt die Position der Grenzfläche zwischen der Driftschicht 105 und der Pufferschicht 103 an, und D1 zeigt eine Position der Grenzfläche zwischen der Pufferschicht 103 und der Kollektorschicht 101 an.
  • Zum Vergleich ist eine Ladungsträgerdichteverteilung in einer herkömmlichen Halbleitereinrichtung 70, die in 11 gezeigt ist, in 12 gezeigt. Wie in 11 gezeigt, enthält die Halbleitereinrichtung 70 Grabengates 750, die sich in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 700 erstrecken. Jedes der Grabengates 750 enthält einen Graben 750a, eine Gateisolationsschicht 750b, die auf der inneren Oberfläche des Grabens 750a gebildet ist, und eine Gateelektrode 750c, die in dem Graben 750a gefüllt ist, sodass sie in Kontakt mit der Gateisolationsschicht 750b ist. Die andere Konfiguration ist die gleiche wie die der Halbleitereinrichtung 10, die in 1 gezeigt ist, und 100-er Bezugszahlen in der Halbleitereinrichtung 10 sind durch 700-er Bezugszahlen ersetzt, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
  • Wie in 12 gezeigt, ist in der herkömmlichen Halbleitereinrichtung 70 die Ladungsträgerdichte gleichförmig von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 700 zu der Grenzfläche zwischen einer Körperschicht 707 und einer Driftschicht 705 reduziert. Dadurch ist die Ladungsträgerdichte in der Driftschicht 705 in der Nähe der Körperschicht 707 gering.
  • Im Gegensatz dazu enthält in der Halbleitereinrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel jedes der Grabengates 150 den zweiten Abschnitt 151 und den dritten Abschnitt 153, die sich in die jeweiligen Richtungen erstrecken, die zueinander relativ zu der x-Richtung entgegengesetzt sind. Dadurch wird der Abstand zwischen den benachbarten Grabengates 150 allmählich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 hin zu der Nachbarschaft der vorderen Oberfläche der Driftschicht 105 reduziert, bei der die unteren Teile der Grabengates 150 positioniert sind. Dadurch wird, wie in 2 gezeigt, die Ladungsträgerdichte in der Halbleitereinrichtung 10 allmählich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 hin zu der Tiefenrichtung reduziert, und die Reduktion der Ladungsträgerdichte wird an der Position gestoppt, die flacher als die Grenzfläche zwischen der Körperschicht 107 und der Driftschicht 105 ist. Dann wächst die Ladungsträgerdichte allmählich zu der Position an, die die Driftschicht 105 erreicht. Dadurch ist in der Halbleitereinrichtung 10 die Ladungsträgerdichte in der Driftschicht 105 in der Nähe der Körperschicht 107 hoch, und ein Einschaltwiderstand ist reduziert.
  • Das Produktionsverfahren und die Produktionseinrichtung für die Halbleitereinrichtung 10 werden mit Bezug auf 3 bis 10 beschrieben. Zunächst, wird wie in 3 gezeigt, ein Halbleitersubstrat 500 bereitgestellt. Auf dem Halbleitersubstrat 500 werden, in der Reihenfolge von der hinteren Oberflächenseite eine p-Schicht 501 als eine Kollektorschicht 101, eine n-Schicht 505 als eine Driftschicht 105, und eine p-Schicht 507 als eine Körperschicht 107 geschichtet, und auf der vorderen Oberfläche der p-Schicht 507 werden n-Schichten 509 als Emitterschichten 109 und p-Schichten 511 als Körperkontaktschichten 111 gebildet. Auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 500 wird eine Maske 590 aus einer Oxidschicht gebildet, in der Bereiche zum Bilden von Grabengates 150 geöffnet sind. In diesem Zustand wird, wie in 3 gezeigt, eine Bestrahlung mit ätzenden Ionen entlang der dritten Richtung durchgeführt, in die sich der zweite Abschnitt 151 von jedem Grabengate 150 erstreckt. Dadurch können, wie in 4 gezeigt, Gräben 551a in dem Halbleitersubstrat 500 gebildet werden, die sich in die dritte Richtung erstrecken.
  • Anschließend wird, wie in 4 gezeigt, das Halbleitersubstrat 500 mit ätzenden Ionen entlang der vierten Richtung bestrahlt. Durch die Bestrahlung können, wie in 5 gezeigt, Gräben 553a in dem Halbleitersubstrat 500 gebildet werden, die sich in die vierte Richtung erstrecken. Ein Graben, der eine Öffnung hat, und sich dadurch in zwei Richtungen erstreckt, dass der untere Teil verzweigt ist, kann in dem Halbleitersubstrat 500 gebildet werden.
  • Ein Beispiel des Verfahrens und eine Einrichtung zum Bestrahlen des Halbleitersubstrats 500 mit ätzenden Ionen in der dritten Richtung oder der vierten Richtung wird mit Bezug auf 9 und 10 beschrieben. Wie in 9 gezeigt, enthält eine Einrichtung 8 für eine Verwendung beim Ätzen eine Kammer (nicht gezeigt), einen Generator 810, der konfiguriert ist, ätzende Ionen in der Kammer zu erzeugen, einen Magnetfeldgenerator 821, der konfiguriert ist, ätzende Ionen durch Bereitstellen eines Magnetfelds zu beschleunigen, ein Gestell 823, und einen Antriebsmechanismus 850, der konfiguriert ist, die Position des Magnetfeldgenerators 821 relativ zu dem Gestell 823 anzupassen. Das Gestell 823 ist mit einer RF Spannungsversorgung verbunden. Ein Halbleitersubstrat 830, das konfiguriert ist, dass ein Ätzprozess durchgeführt wird, kann auf dem Gestell 823 montiert werden.
  • Der Magnetfeldgenerator 821 ist eine zylindrische Spule, und 9 zeigt einen Querschnitt entlang der longitudinalen Richtung der zylindrischen Form. Der Antriebsmechanismus 850 kann den Magnetfeldgenerator 821 um das Zentrum der Umlaufbahn 824 in der Kammer drehen und bewegen. Die Umlaufbahn 824 zeigt eine Umlaufbahn an, in der sich ein Spulenteil des Magnetfeldgenerators 821 bewegen kann. Der Antriebsmechanisums 850 kann von außerhalb der Kammer bedient werden und kann den Magnetfeldgenerator 821 drehen und bewegen, ohne die Atmosphäre in der Kammer zu ändern, wie z. B. durch ein Öffnen der Kammer. Der Magnetfeldgenerator 821 kann ein magnetisches Feld in einer Richtung entlang der zentralen Achse des zylindrischen Magnetfeldgenerators 821 erzeugen. Wie in 9 gezeigt, wird ein Winkel des Magnetfeldgenerators 821 relativ zu dem Gestell 823 so angepasst, dass die Richtung der zentralen Achse des Magnetfeldgenerators 821 die dritte Richtung wird, in die sich der zweite Abschnitt 151 von jedem Grabengate 150 erstreckt. Dadurch kann ein Magnetfeld in der dritten Richtung in der Kammer erzeugt werden. Die ätzenden Ionen 841, die in dem Generator 810 erzeugt werden, werden ätzende Ionen 843 in der dritten Richtung durch das Magnetfeld in der dritten Richtung, das durch den Magnetfeldgenerator 821 bereitgestellt wird, und das Halbleitersubstrat 830 wird mit den ätzenden Ionen 843 bestrahlt. Entsprechend kann, wie in 3 gezeigt, das Halbleitersubstrat mit den ätzenden Ionen in der dritten Richtung bestrahlt werden.
  • Nach der Bestrahlung mit ätzenden Ionen in der dritten Richtung, wird der Magnetfeldgenerator 821 gedreht und bewegt entlang der Umlaufbahn 824. Der Magnetfeldgenerator 821 kann entlang der Umlaufbahn 824 in der Kammer gedreht werden, ohne die Kammer zu öffnen. Wie in 10 gezeigt, passt der Antriebsmechanismus 850 einen Winkel des Magnetfeldgenerators 821 relativ zu dem Gestell 823 an, sodass die Richtung der zentralen Achse des Magnetfeldgenerators 821 die vierte Richtung wird, in die sich der dritte Abschnitt 153 von jedem Grabengate 150 erstreckt. Dadurch kann der Magnetfeldgenerator 821 ein Magnetfeld in der vierten Richtung in der Kammer erzeugen. Die ätzenden Ionen 841, die durch den Generator 810 erzeugt werden, werden ätzende Ionen 842 in der vierten Richtung durch ein magnetisches Feld in der vierten Richtung, das durch den Magnetfeldgenerator 821 bereitgestellt wird, und das Halbleitersubstrat 830 wird mit den ätzenden Ionen 842 bestrahlt. Entsprechend kann das Halbleitersubstrat 500, wie in 4 gezeigt, mit den ätzenden Ionen in der vierten Richtung bestrahlt werden.
  • Das Halbleitersubstrat 500 nach 5 wird einem Oberflächenoxidationsprozess unterzogen, und, wie in 6 gezeigt, werden Gateisolationsschichten 551b und 553b in den Gräben 551a bzw. 553a gebildet. Die Gateisolationsschichten 551b und 553b werden ganzheitlich als eine Isolationsschicht gebildet.
  • Anschließend wird, wie in 7 gezeigt, eine Polysiliziumschicht 551 als Gateelektroden 551c und 153c gebildet. Die Polysiliziumschicht 551 wird in die Gräben 551a und 553a in dem Zustand gefüllt, indem sie mit den Isolationsschichten 551b und 553b bedeckt sind, und ein Teil der Polysiliziumschicht 551 wird an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 500 abgelagert. Die Gräben 551a und 553a erstrecken sich linear von der Öffnung in der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 500 entlang der dritten Richtung bzw. der vierten Richtung. Dadurch wird die Polysiliziumschicht 551 einfach in die Gräben 551a und 553a gefüllt, ohne ein Loch zu enthalten.
  • Dann wird, wie in 8 gezeigt, die Polysiliziumschicht 551 auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 500 durch Ätzen oder ähnliches entfernt. Ferner werden die Oberflächenisolationsschicht 155, die Oberflächenelektrode 131, die hintere Elektrode 132 und ähnliches, was in 1 gezeigt ist, gebildet. Dadurch kann die Halbleitereinrichtung 10 gebildet werden.
  • Wie oben beschrieben enthält gemäß der Halbleitereinrichtung 10 jedes der Vielzahl von Grabengates 150 einen ersten Abschnitt 152, der sich auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats öffnet, und einen zweiten Abschnitt 151 und einen dritten Abschnitt 153, die sich von dem ersten Abschnitt 152 in der dritten Richtung bzw. vierten Richtung erstrecken. Die dritte Richtung und die vierte Richtung sind jeweilige Richtungen, die Winkel relativ zu der Tiefenrichtung (z-Richtung) des Halbleitersubstrats 100 hin zu der positiven Richtung (positive Richtung der x-Achse) und der negativen Richtung (negative Richtung der z-Achse) der zweiten Richtung haben. Ein zweiter Abschnitt 151 in einem Grabengate 150 und ein dritter Abschnitt 153 in einem anderen Grabengate 150, das benachbart dazu ist, erstrecken sich in die jeweiligen Richtungen, in der der zweite Abschnitt 151 und der dritte Abschnitt 153 nahe zueinander entlang der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 100 kommen. Dadurch kann in den Grabengates 150, die benachbart zueinander sind, sowohl erfüllt werden, dass sichergestellt ist, dass genug Raum zwischen den ersten Abschnitten 152 ist, als auch, dass ein Raum zwischen dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt verengt ist. Der erste Abschnitt 152 erstreckt sich im Wesentlichen linear von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 in das Innere der Körperschicht 107 entlang der z-Richtung. Die Form des ersten Abschnitts 152 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der erste Abschnitt 152 eine Form haben, die hin zu der positiven Richtungsseite der x-Achse wie in dem zweiten Abschnitt 151 geneigt ist, der hin zu der negativen Richtungsseite der x-Achse geneigt ist, wie in dem dritten Abschnitt 153, und der allmählich die Grabenbreite (Breite in der x-Richtung) von der negativen Richtungsseite der z-Achse hin zu der positiven Richtungsachse der z-Achse reduziert.
  • Ferner können der zweite Abschnitt 151 und der dritte Abschnitt 153 im Wesentlichen die gleiche Form und Größe haben und sich in die jeweiligen Richtungen erstrecken, die zueinander entgegengesetzt sind und relativ zu der yz-Ebene, die durch die zentrale Position der x-Richtung des Grabengates 150 geht, den gleichen Neigungswinkel haben. Der zweite Abschnitt 151 und der dritte Abschnitt 153, die von dem ersten Abschnitt 152 abgezweigt sind, bilden ein Paar und sind symmetrisch zueinander mit Bezug auf die yz-Ebene. Dadurch sind zu der Zeit, wenn die Halbleitereinrichtung 10 eingeschaltet ist, die Länge des Strompfads auf der Seite des zweiten Abschnitts 151 und die Länge des Strompfads auf der Seite des dritten Abschnitts 153 im Wesentlichen gleich, und die Strompfade haben keine Variation. Zum Beispiel ist in dem Fall, in dem das Grabengate 150 in drei Abschnitte verzweigt ist, und ferner ein zentraler Abschnitt, der sich entlang der negativen Richtung der z-Achse erstreckt, zwischen dem zweiten Abschnitt 151 und dem dritten Abschnitt 153 bereitgestellt ist, die Länge der Strompfade in dem zentralen Abschnitt verschieden von den Längen der Strompfade in dem zweiten Abschnitt 151 und dem dritten Abschnitt 153. Wenn die Strompfade Variationen haben, fließt ein Strom in einem Pfad, durch den der Strom einfacher fließt, was in manchen Fällen einen Elementdurchbruch verursacht. In der Halbleitereinrichtung 10 haben die Strompfade keine Variation. Deswegen ist sie weniger anfällig dafür, dass ein Elementdurchbruch auftritt.
  • Ferner ist in der Halbleitereinrichtung 10 die Körperschicht 107 unter einer Verbindungsposition lokalisiert, an der der erste Abschnitt 152 mit dem zweiten Abschnitt 151 und dem dritten Abschnitt 153 verbunden ist. Deswegen werden zu der Zeit, wenn die Halbleitereinrichtung 10 ausgeschaltet ist, Ladungsträger unter der Verbindungsposition zwischen dem zweiten Abschnitt 151 und dem dritten Abschnitt 153 sofort entladen. Entsprechend wird, wenn die Halbleitereinrichtung 10 anschließend eingeschaltet wird, eine Einschaltspannung stabilisiert.
  • Jede der Formen des zweiten Abschnitts 151 und des dritten Abschnitts 153 kann eine Form sein, die sich linear entlang einer Richtung erstreckt, wie in dem Grabengate 750, das sich in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 700 erstreckt, wie in der herkömmlichen Halbleitereinrichtung 700. Der Produktionsschritt ist einfach, und die Gateelektroden 151c und 151c können in die Gräber 151a bzw. 153a gefüllt werden, ohne dass sie ein Loch enthalten.
  • Ferner kann, wenn die Einrichtung 8 in dem Produktionsschritt der Halbleitereinrichtung 10 verwendet wird, die Richtung des durch den bewegbaren Magnetfeldgenerator 821 erzeugten Magnetsfelds einfach angepasst werden, und ein Winkel, bei dem eine Bestrahlung mit ätzenden Ionen durchgeführt wird, kann einfach angepasst werden. Dadurch können in dem Produktionsschritt der Halbleitereinrichtung 10 die Gräber 551a und 553a, die sich in der dritten Richtung bzw. der vierten Richtung erstrecken, einfach in dem Halbleitersubstrat 500 gebildet werden.
  • Spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung wurden im Detail beschrieben, jedoch sind dies nur beispielhafte Anzeigen und beschränken dadurch nicht den Bereich der Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen beschriebene Technik enthält Modifikationen und Variationen der spezifischen oben beschriebenen Beispiele.
  • Technische Merkmale, die in der Beschreibung und den Zeichnungen beschrieben werden, können technisch alleine oder in verschiedenen Kombinationen nützlich sein, und sind nicht auf die Kombinationen beschränkt, die ursprünglich beansprucht wurden. Ferner kann die in der Beschreibung und den Zeichnungen beschriebene Technik gleichzeitig eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen, und eine technische Signifikanz davon beruht im Erreichen von irgendeiner dieser Aufgaben.

Claims (4)

  1. Halbleitereinrichtung mit: einem Halbleitersubstrat; und einer Vielzahl von Grabengates, die sich in einer ersten Richtung erstrecken und die mit einem Raum untereinander in einer zweiten Richtung angeordnet sind, die orthogonal zu der ersten Richtung ist, wobei jedes der Vielzahl von Grabengates aufweist: einen ersten Abschnitt, der an einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats geöffnet ist; einen zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt in einer Richtung erstreckt, die relativ zu einer Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats hin zu einer positiven Richtung der zweiten Richtung geneigt ist; und einen dritten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt in einer Richtung erstreckt, die relativ zu der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats hin zu einer negativen Richtung der zweiten Richtung geneigt ist.
  2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Neigungswinkel des zweiten Abschnitts relativ zu der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats derselbe wie ein Neigungswinkel des dritten Abschnitts relativ zu der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats ist.
  3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halbleitersubstrat aufweist: eine Driftschicht des ersten Leitfähigkeitstyps; und eine Körperschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einer vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats relativ zu der Driftschicht angeordnet ist, wobei die Körperschicht unterhalb einer Verbindungsposition lokalisiert ist, an der der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt verbunden ist.
  4. Herstelleinrichtung für die Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Herstelleinrichtung aufweist: eine Kammer; ein Gestell, das in der Kammer angebracht ist, und auf dem das Halbleitersubstrat montiert ist; einen Generator, der konfiguriert ist, ätzende Ionen in der Kammer zu erzeugen; einen Magnetfeldgenerator der konfiguriert ist, ein magnetisches Feld für die ätzenden Ionen in der Kammer bereitzustellen, und einen Antriebsmechanismus, der konfiguriert ist, eine Richtung des magnetischen Feldes durch Anpassen einer Position des Magnetfeldgenerators relativ zu dem Gestell anzupassen.
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