絕緣柵型場效應晶體管及該晶體管的制造方法

絕緣柵型場效應晶體管及該晶體管的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種絕緣柵型場效應晶體管以及該晶體管的制造方法，其能夠抑制短路故障的產生。FET（1）具有半導體襯底（10）、柵極絕緣膜（20）、柵極電極（30）和導電部件（60）。半導體襯底（10）具有將溝道區域（14）分割成漏極區域（12）側的第1溝道區域（14A）和源極區域（13）側的第2溝道區域（14B）的絕緣槽（11）。導電部件（60）被絕緣槽（11）的漏極側端面（11A）和源極側端面（11B）支承。當規定溫度以上時導電部件（60）被切斷。
【專利說明】絕緣柵型場效應晶體管及該晶體管的制造方法
[0001]本發明基于2013年2月22日提出的日本專利申請N0.2013-033181號的優先權，其包括說明書、附圖和摘要，通過引用其全部內容在此被編入本發明。
【技術領域】
[0002]本發明涉及絕緣柵型場效應晶體管以及該晶體管的制造方法。
【背景技術】
[0003]日本特開2007-96034號公報所記載的絕緣柵型場效應晶體管具有P型的半導體襯底。半導體襯底在表面形成有N型的漏極區域和N型的源極區域。在形成在漏極區域和源極區域之間的溝道區域的表面隔著柵極絕緣膜形成有柵極電極。
[0004]對絕緣柵型場效應晶體管而言，例如當供給過大的電流或電壓等而發生異常時，有可能產生漏極端子和源極端子之間發生短路的所謂短路故障。若絕緣柵型場效應晶體管產生短路故障，則會通過晶體管向其他設備供給持續功率。因此，對其他設備的影響變大。

【發明內容】

[0005]本發明的目的之一在于提供一種能夠抑制短路故障的產生的絕緣柵型場效應晶體管、以及該晶體管的制造方法。
[0006]作為本發明的一方式的絕緣柵型場效應晶體管具有:半導體襯底，其具有漏極區域、源極區域、溝道區域、以及將上述溝道區域分割成上述漏極區域側的第I溝道區域及上述源極區域側的第2溝道區域的絕緣槽；柵極電極，其具有在上述半導體襯底形成上述第I溝道區域的第I柵極電極部、及在上述半導體襯底形成上述第2溝道區域的第2柵極電極部；柵極絕緣膜，其位于上述半導體襯底和上述柵極電極之間，將上述漏極區域及上述源極區域與上述柵極電極絕緣；導電部件，其由作為上述絕緣槽的上述漏極區域側的端面的漏極側端面和作為上述絕緣槽的上述源極區域側的端面的源極側端面支承，且當達到規定溫度以上時被切斷。
[0007]對于上述方式的絕緣柵型場效應晶體管而言，導電部件由漏極側端面和源極側端面支承。即，由導電部件連接第I溝道區域和第2溝道區域。因此，當因絕緣柵型場效應晶體管產生異常等從而使導電部件達到規定溫度以上時，隔斷漏極端子和源極端子之間的導通。因此，能夠抑制短路故障的產生。
[0008]在上述方式的絕緣柵型場效應晶體管中，也可以構成為:上述第I柵極電極部向上述源極區域側形成至上述漏極側端面的位置，上述第2柵極電極部向上述漏極區域側形成至上述源極側端面的位置。
[0009]上述方式的絕緣柵型場效應晶體管，第I柵極電極部向源極區域側形成至漏極側端面的位置。因此，第I溝道區域被形成至漏極側端面為止。另外，第2柵極電極部向漏極區域側形成至源極側端面的位置。因此，第2溝道區域被形成至源極側端面為止。因此，穩定地形成溝道區域。[0010]在上述方式的絕緣柵型場效應晶體管中，也可以構成為:上述導電部件由作為上述漏極側端面的上述柵極絕緣膜側的開口部和作為上述源極側端面的上述柵極絕緣膜側的開口部支承。
[0011]上述方式的絕緣柵型場效應晶體管也可以構成為:還具有樹脂部；上述柵極絕緣膜具有膜分割部；上述膜分割部以上述導電部件為底面，并形成為對上述柵極絕緣膜的上述第I柵極電極部側的部分和上述第2柵極電極部側的部分進行分割的槽；上述樹脂部由上述膜分割部的上述源極區域側的端面及上述膜分割部的上述漏極區域側的端面支承，并當上述導電部件達到上述規定溫度以上時熔融；上述導電部件被熔融的上述樹脂部切斷。
[0012]上述方式的絕緣柵型場效應晶體管具有樹脂部。樹脂部當導電部件達到規定溫度以上時熔融。當樹脂部熔融時，導電部件所承擔的樹脂部的負載增大。因此，導電部件被樹脂部切斷。因此，當在絕緣柵型場效應晶體管產生異常時，能夠隔斷漏極端子和源極端子之間的導通。
[0013]在上述方式的絕緣柵型場效應晶體管中，也可以構成為:對于上述導電部件而言，上述漏極側端面側的端部與上述源極側端面側的端部之間的中間部的厚度比上述漏極側端面側的端部及上述源極側端面側的端部的厚度小。
[0014]對于上述導電部件而言，中間部的厚度比漏極側端面側的端部及源極側端面側的端部的厚度小。因此，與漏極側端面側的端部及源極側端面側的端部的厚度為中間部的厚度以下的情況相比，樹脂部熔融時，導電部件的中間部容易被切斷。
[0015]本發明的另一方式為上述絕緣柵型場效應晶體管的制造方法，該絕緣柵型場效應晶體管的制造方法具備:在上述半導體襯底的襯底材料形成凹部的工序；在上述凹部的內部直至比上述凹部的開口部更低的位置形成定位部的工序；在上述定位部的表面形成上述導電部件的工序；在上述襯底材料形成上述漏極區域及上述源極區域的工序；在上述漏極區域、上述源極區域以及上述導電部件的表面形成上述柵極絕緣膜、而形成上述半導體襯底的工序；從上述半導體襯底除去上述定位部的工序。
[0016]對通過上述方式的制造方法制造的絕緣柵型場效應晶體管而言，導電部件由漏極側端面及源極側端面支承。即，通過導電部件連接第I溝道區域和第2溝道區域。因此，當因在絕緣柵型場效應晶體管產生異常等從而使導電部件達到規定溫度以上時，隔斷漏極端子和源極端子之間的導通。因此，能夠抑制短路故障的產生。
[0017]本絕緣柵型場效應晶體管及該晶體管的制造方法能夠抑制短路故障的產生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]通過以下參照附圖對本發明的優選實施方式進行的詳細描述，本發明上述的和其它的特點和優點得以進一步明確。其中，附圖標記表示本發明的要素，其中:
[0019]圖1是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的剖面結構的剖面圖。
[0020]圖2A是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的、當導電部件達到規定溫度以上時的絕緣柵型場效應晶體管的剖面結構的剖面圖。
[0021]圖2B是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的、當在圖2A之后導電部件的溫度降低時的絕緣柵型場效應晶體管的剖面結構的剖面圖。
[0022]圖3是表示假想的絕緣柵型場效應晶體管的剖面結構的剖面圖。[0023]圖4A、圖4B、圖4C是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法中的在襯底材料形成絕緣槽及定位部的工序的工序圖。
[0024]圖5A、圖5B、圖5C是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法中的形成導電部件的工序的工序圖。
[0025]圖6A、圖6B、圖6C、圖6D是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法中的形成半導體襯底、柵極絕緣膜、柵極電極、漏極端子以及源極端子的工序的工序圖。
[0026]圖7是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法中的切斷硅片的工序的工序圖。
[0027]圖8A是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法中的粉碎定位部的工序的工序圖。
[0028]圖SB是表示第I實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法中的安裝雙金屬片的工序的工序圖。
[0029]圖9A是表示第2實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的剖面結構的剖面圖。
[0030]圖9B是表示第2實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的、當導電部件達到規定溫度以上時的絕緣柵型場效應晶體管的剖面結構的剖面圖。
[0031]圖9C是表示第2實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的、當在圖9B之后導電部件的溫度降低時的絕緣柵型場效應晶體管的剖面結構的剖面圖。
[0032]圖10A、圖10B、圖10C、圖1OD是表示第2實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法中的形成導電部件、半導體襯底、柵極絕緣膜、柵極電極、漏極端子以及源極端子的工序的工序圖。
[0033]圖11是表示第2實施方式的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法中的形成樹脂部280的工序的工序圖。
【具體實施方式】
[0034]以下，邊參照附圖邊對本發明的各實施方式進行說明。
[0035]如圖1所示，絕緣柵型場效應晶體管1、以下稱為FET1，具備由P型的硅半導體構成的半導體襯底10。
[0036]FETl具有半導體襯底10、柵極絕緣膜20、柵極電極30、漏極端子40、源極端子50、導電部件60以及雙金屬片70。
[0037]半導體襯底10具有絕緣槽11。半導體襯底10具有N型的漏極區域12、N型的源極區域13以及溝道區域14。
[0038]絕緣槽11形成為向半導體襯底10的圖中的深度方向延伸的槽。絕緣槽11在與深度方向正交的剖面中，具有漏極側端面11A、源極側端面11B、底面IlC以及開口部11D。
[0039]漏極側端面IlA形成為絕緣槽11的圖中的橫方向X的漏極區域12側的端面。源極側端面IlB形成為絕緣槽11的圖中的橫方向X的源極區域13側的端面。
[0040]漏極區域12形成于半導體襯底10的表面側且在橫方向X比絕緣槽11更靠圖中左方。
[0041]源極區域13形成于半導體襯底10的表面側且在橫方向X隔著絕緣槽11與漏極區域12相反的一側。[0042]溝道區域14在橫方向X形成于漏極區域12和源極區域13之間。溝道區域14具有第I溝道區域14A和第2溝道區域14B。
[0043]第I溝道區域14A在橫方向X位于漏極區域12與漏極側端面IlA之間。第2溝道區域14B在橫方向X位于源極區域13與源極側端面IlB之間。
[0044]柵極絕緣膜20形成在半導體襯底10的表面。柵極絕緣膜20具有膜分割部21。柵極絕緣膜20構成為氧化膜。柵極絕緣膜20在橫方向X被膜分割部21分割成2個。
[0045]膜分割部21形成于在橫方向X與絕緣槽11相對應的位置。膜分割部21以雙金屬片70及導電部件60為底面，形成為對柵極絕緣膜20的第I柵極電極部31A側的部分和第2柵極電極部31B側的部分進行分割的槽。膜分割部21具有第I端面21A和第2端面21B。
[0046]第I端面21A在橫方向X位于比漏極側端面IlA更靠源極區域13側的位置。第2端面21B在橫方向X位于比源極側端面IlB更靠漏極區域12側的位置。
[0047]柵極電極30具有第I柵極電極部3IA和第2柵極電極部31B。柵極電極30在橫方向X形成在柵極絕緣膜20的表面側且漏極區域12和源極區域13之間。柵極電極30不與半導體襯底10接觸。
[0048]第I柵極電極部31A在橫方向X形成在漏極區域12與漏極側端面IlA之間。對于第I柵極電極部31A而言，源極區域13側的端部形成至漏極側端面IlA的位置。第I柵極電極部31A的源極區域13側的端部與漏極側端面IlA —致。
[0049]第2柵極電極部31B在橫方向X形成在源極區域13與源極側端面IlB之間。對于第2柵極電極部31B而言，漏極區域12側的端部形成至源極側端面IlB的位置。第2柵極電極部31B的漏極區域12側的端部與源極側端面IlB —致。
[0050]漏極端子40內嵌于柵極絕緣膜20。漏極端子40形成在與漏極區域12接觸的位置。漏極端子40與漏極電極(圖示略)連接。
[0051]源極端子50內嵌于柵極絕緣膜20。源極端子50形成在與源極區域13接觸的位置。源極端子50與源極電極(圖示略)連接。
[0052]導電部件60具有橫方向X的兩個端部61以及兩個端部61之間的中間部62。導電部件60的表面與半導體襯底10的表面一致。導電部件60例如形成為鋁膜。
[0053]漏極區域12側的端部61支承在漏極側端面IlA的開口部11D。源極區域13側的端部61支承在源極側端面IlB的開口部11D。
[0054]雙金屬片70配置在中間部62的表面。雙金屬片70在橫方向X被分割成2個。漏極區域12側的雙金屬片70支承在膜分割部21的第I端面21A。源極區域13側的雙金屬片70支承在膜分割部21的第2端面21B。
[0055]對FETl的功能進行說明。
[0056]當向柵極電極30施加電壓時，漏極端子40和源極端子50通過漏極區域12、第I溝道區域14A、導電部件60、第2溝道區域14B以及源極區域13電連接。
[0057]FETl在其產生異常時，成為漏極端子40和源極端子50的導通被隔斷的狀態的故障(斷開故障)。參照圖2，對FETl發生斷開故障的過程進行說明。
[0058]如圖2A所示，當供給過大的電流或電壓等從而導電部件60的溫度變高時，雙金屬片70的溫度也升高。對雙金屬片70而言，當成為高溫時，中央側的端部朝向導電部件60彎曲。雙金屬片70的中央側的端部按壓導電部件60。因此，導電部件60發生變形。而且，當導電部件60達到比規定溫度高的溫度時，因雙金屬片70的變形量的增大，導電部件60以被壓切的方式被切斷。由此，第I溝道區域14A和第2溝道區域14B的導通被隔斷。因此，漏極區域12和源極區域13的導通被隔斷。即，漏極端子40和源極端子50的導通被隔斷。
[0059]如圖2B所示，雙金屬片70當通過切斷導電部件60而從比規定溫度高的溫度變成低的溫度時，中央側的端部返回至原來的位置。這時，導電部件60維持被切斷的狀態。因此，保持漏極端子40和源極端子50的導通隔斷狀態。
[0060]其中，作為切斷導電部件60的比規定溫度高的溫度，設定有FETl的結溫為動作保證范圍的上限溫度的溫度區域。換言之，預先設定雙金屬片70的形狀或導電部件60的材料及厚度，以便當達到FETl的結溫為上限溫度的溫度區域時，切斷導電部件60。
[0061 ] 參照圖1和圖3，對FETl的作用進行說明。
[0062]圖3表示假想的FET300。假想的FET300與FETl相比較在以下的部分具有不同的結構，在其他的部分具有相同的結構。對于假想的FET300而言，導電部件360支承在半導體襯底10的表面。其中，假想的FET300的說明，對于與FETl通用的部件，賦予與FETl相同的附圖標記。
[0063]對于假想的FET300的導電部件360而言，導電部件360的兩個端部361配置于半導體襯底10的上表面。因此，膜分割部321的第I端面321A形成在比漏極側端面IlA更靠漏極區域12側。第I柵極電極部331A的漏極區域12側的端部形成在比漏極側端面IlA更靠漏極區域12側。另外，膜分割部321的第2端面321B形成在比源極側端面IlB更靠源極區域13側。因此，第2柵極電極部331B的源極區域13側的端部形成在比源極側端面IlB更靠源極區域13側。
[0064]第I溝道區域314A形成在第I柵極電極部331A的下方。第2溝道區域314B形成在第2柵極電極部331B的下方。因此，有可能第I溝道區域314A及第2溝道區域314B沒有到達導電部件360。若為了使第I溝道區域314A及第2溝道區域314B到達導電部件360而延長導電部件360的端部，則導電部件360和柵極電極331A、331B相互接觸。這時，假想的FET300變得不能作為FET發揮作用。因此，在假想的FET300中，有可能漏極區域12和導電部件360不能穩定導通。另外,有可能源極區域13和導電部件360不能穩定導通。
[0065]另一方面，如圖1所示，FETl具有以下結構。
[0066]對于第I柵極電極部31A而言，源極區域13側的端部形成至漏極側端面IlA的位置。另外，對于第2柵極電極部31B而言，漏極區域12側的端部形成至源極側端面IlB的位置。因此，第I溝道區域314A及第2溝道區域314B到達導電部件360。當向柵極電極30施加電壓時，穩定形成溝道區域14。因此，在FETl中，漏極區域12和導電部件60穩定導通。另外，源極區域13和導電部件60穩定導通。
[0067]參照圖4?圖8，對FETl的制造方法進行說明。
[0068]如圖4A所示，準備作為P型的硅半導體的襯底材料100。襯底材料100與形成硅片S (參照圖7)的各元件SI的部分相對應。
[0069]如圖4B所示，在襯底材料100形成作為朝向深度方向的凹部的絕緣槽11。具體而言，在襯底材料100的表面形成露出要形成絕緣槽11的部分的圖案的抗蝕劑膜。然后，將抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻襯底材料100。[0070]如圖4C所示，在絕緣槽11形成定位部110。定位部110的表面位于比襯底材料100的表面更靠底面IIC側。定位部110例如通過CVD法形成為在絕緣槽11填充了玻璃材料的玻璃膜。
[0071]如圖5A所示，在襯底材料100的表面及定位部110的表面形成金屬膜120。具體而言，通過蒸鍍法在襯底材料100的表面和定位部110形成金屬膜120。形成在定位部110的表面的金屬膜120的表面與襯底材料100的表面一致。
[0072]如圖5B所示，除去形成在絕緣槽11的表面以外的金屬膜120。具體而言，在金屬膜120的表面形成露出要形成絕緣槽11的部分以外的部分的圖案的抗蝕劑膜。然后，將該抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻多余的金屬膜120。
[0073]如圖5C所不,研磨加工金屬膜120。金屬膜120的表面與半導體襯底10的表面一致。通過該操作，形成支承在開口部IlD的導電部件60。
[0074]如圖6A所示，在襯底材料100形成N型的漏極區域12和N型的源極區域13。具體而言，在襯底材料100形成露出要形成漏極區域12的部分和要形成源極區域13的部分的圖案的抗蝕劑膜。這之后，將抗蝕劑膜作為掩模，通過離子注入法向襯底材料100摻雜N型的雜質。然后，通過對襯底材料100進行熱處理從而在襯底材料100形成作為N型半導體區域的漏極區域12和源極區域13。
[0075]如圖6B所示，通過在高溫氧化性環境下使襯底材料100達到高溫，在襯底材料100和導電部件60的表面形成氧化膜130。其中，通過該操作，形成半導體襯底10。
[0076]如圖6C所示，在氧化膜130形成柵極電極30、漏極端子40和源極端子50。
[0077]具體如以下那樣形成柵極電極30。首先，在氧化膜130的表面形成露出要形成第I柵極電極部31A和第2柵極電極部31B的部分的圖案的抗蝕劑膜。這之后，通過將抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻氧化膜130，在形成第I柵極電極部31A和第2柵極電極部31B的部分形成凹部。然后，在該凹部通過CVD法形成構成第I柵極電極部31A和第2柵極電極部31B的多晶硅膜。其中，作為硅膜的厚度優選0.4mm以下。
[0078]具體如以下那樣形成漏極端子40和源極端子50。首先，在氧化膜130的表面形成露出要形成漏極端子40的部分和要形成源極端子50的部分的圖案的抗蝕劑膜。這之后，通過將該抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻氧化膜130，在要形成漏極端子40的部分和要形成源極端子50的部分形成凹部。然后，在這些凹部通過濺射法形成構成漏極端子40和源極端子50的鋁膜。
[0079]如圖6D所示，在氧化膜130形成膜分割部21。具體而言，在氧化膜130的表面形成抗蝕劑膜。然后，通過將該抗蝕劑膜作為掩模來蝕刻氧化膜130，形成作為以導電部件60為底部的槽的膜分割部21。通過該操作，形成柵極絕緣膜20。
[0080]如圖7所示，在同一硅片S中形成有多個具有半導體襯底10、柵極絕緣膜20、柵極電極30、漏極端子40、源極端子50和導電部件60的元件SI。對元件SI來說，通過利用劃片而切斷硅片S，分離各元件SI形成各個元件SI。
[0081]如圖8A所示，對于各個元件SI，通過基于激光照射裝置的激光的照射粉碎定位部110。其中，因為通過將從激光照射裝置照射的激光的焦點對準作為定位部110的玻璃膜，而能夠僅破壞玻璃膜，所以在進行玻璃膜的粉碎時能夠將對導電部件60或半導體襯底10等其他部分的影響抑制為較小。這之后，從絕緣槽11除去玻璃膜的碎片。玻璃膜的碎片通過用洗滌液而在SI中被洗凈。由此，如圖8A、圖8B所示，形成沒有定位部110的FETl。
[0082]如圖8B所示，在元件SI安裝雙金屬片70。雙金屬片70的一個固定在第I端面21A的下端部。雙金屬片70的另一個固定在第2端面21B的下端部。
[0083]FETl具有以下的有效效果。
[0084]對于FETl而言，導電部件60由漏極側端面IlA和源極側端面IlB支承。即，通過導電部件60，第I溝道區域14A和第2溝道區域14B相連接。因此，當因FETl產生異常等而使導電部件60達到規定溫度以上時，隔斷漏極端子40和源極端子50之間的導通。因此，能夠抑制短路故障的產生。
[0085]對于FETl而言，第I柵極電極部31A的源極區域13側的端部形成至漏極側端面IlA的位置。因此，第I溝道區域14A形成至漏極側端面11A。第2柵極電極部31B的漏極區域12側的端部形成至源極側端面IlB的位置。因此，第2溝道區域14B形成至源極側端面11B。因此，穩定形成溝道區域14。
[0086]作為用于抑制FETl的短路故障的產生，防止對其他設備的影響的方法，有設置繼電器等的方法。但是，當設置繼電器等時，FETl的結構變復雜且大型化。FETl通過導電部件60抑制短路故障的產生。因此，與設置繼電器等的結構相比較，能夠小型化FETl。
[0087]為了分離為各個元件SI而在具有定位部110的狀態下切斷硅片S。然后，從切斷的各個元件SI除去定位部110。因此，在由定位部110加強各元件SI的強度的狀態下進行硅片S的切斷。因此，能夠在進行硅片S的切斷時抑制在元件SI產生變形或破損。能夠抑制因元件SI的強度不足而引起的成品率的低下。
[0088]定位部110使用與FETl的各部所使用的材料相比較脆的材料即玻璃材料來形成。因此，能夠將因作為定位部Iio的玻璃膜的除去而對FETl的影響抑制為較小。
[0089]接下來，對第2實施方式進行說明。
[0090]本實施方式的FET200與第I實施方式的FETl相比較在以下的部分具有不同的結構，在其他的部分具有相同的結構。FET200代替雙金屬片70而具有樹脂部280。其中，第2實施方式的FET200的說明中，對于與第I實施方式的FETl通用的結構，賦予與第I實施方式的FETI相同的附圖標記。
[0091]如圖9A所示，FET200具有半導體襯底10、柵極絕緣膜20、柵極電極30、漏極端子40、源極端子50、導電部件260和樹脂部280。
[0092]膜分割部21作為以導電部件260為底面，對柵極絕緣膜20的第I柵極電極部31A側的部分和第2柵極電極部31B側的部分進行分割的槽而形成。
[0093]導電部件60具有橫方向X的兩個端部61以及兩個端部61之間的中間部62。導電部件60的表面與半導體襯底10的表面一致。
[0094]漏極區域12側的端部61支承在漏極側端面IlA的開口部11D。源極區域13側的端部61支承在源極側端面IlB的開口部11D。
[0095]樹脂部280配置在中間部62的表面。樹脂部280支承在膜分割部21的第I端面21A和第2端面21B。樹脂部280的體積比由絕緣槽11形成的空間的體積大。樹脂部280由氟樹脂形成。作為氟樹脂可列舉四氟乙烯。
[0096]對FET200發生斷開故障的過程進行說明。
[0097]如圖9B所示，當供給過大的電流或電壓等從而導電部件260的溫度變高時，樹脂部280的溫度也變高。樹脂部280在成為高溫時熔融。因此，由第I端面21A和第2端面21B支承的負載變得由導電部件260承擔。因此，導電部件260的中間部262向下方彎曲。
[0098]如圖9C所示，當導電部件60達到比規定溫度高的溫度時，導電部件260的中間部262所承擔的負載超過中間部262的耐受量。這時，導電部件260被熔融的樹脂部280切斷。熔融的樹脂部280移動至絕緣槽11內。由此，第I溝道區域14A和第2溝道區域14B的導通被隔斷。因此，漏極區域12和源極區域13的導通被隔斷。漏極端子40和源極端子50的導通被隔斷。
[0099]當因切斷導電部件260而從比規定溫度高的溫度成為低的溫度時，樹脂部280在絕緣槽11的內部再次凝固。這時，導電部件60維持被切斷的狀態。因此，保持漏極端子40和源極端子50的導通隔斷狀態。
[0100]作為切斷導電部件60的比規定溫度高的溫度，設定有FET200的結溫為動作保證范圍的上限溫度的溫度區域。換言之，預先設定樹脂部280的材料、樹脂部280的重量、導電部件260的材料以及導電部件260的厚度等，以便當達到FET200的結溫為上限溫度的溫度區域時，切斷導電部件260。
[0101]對FET200的制造方法進行說明。
[0102]通過圖4A?圖4C、圖5A?圖5C所示的操作，在作為P型的硅半導體的襯底材料100形成絕緣槽11、定位部110和導電部件260。
[0103]如圖1OA所示，導電部件260的中間部262比兩個端部261較薄地形成。具體而言，在導電部件260的表面形成露出中間部262的圖案的抗蝕劑膜。然后，將該抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻中間部262。然后，在襯底材料100形成N型的漏極區域12和N型的源極區域13。
[0104]如圖1OB所示，通過在高溫氧化性環境下使襯底材料100達到高溫，在襯底材料100和導電部件260的表面形成氧化膜130。
[0105]其中，通過該操作，形成半導體襯底10。
[0106]如圖1OC所示，在氧化膜130形成柵極電極30、漏極端子40和源極端子50。
[0107]如圖1OD所示，在氧化膜130形成膜分割部21。
[0108]如圖11所示，形成樹脂部280。具體而言，例如將四氟乙烯等熔融的氟樹脂填充至膜分割部21。氟樹脂通過凝固形成樹脂部280。
[0109]如圖7所示，在同一硅片S中形成有多個具有半導體襯底10、柵極絕緣膜20、柵極電極30、漏極端子40、源極端子50和導電部件60的元件SI。對元件SI來說，通過利用劃片而切斷硅片S，分離各元件SI形成各個元件SI。
[0110]各個元件SI通過基于激光照射裝置的激光的照射來粉碎定位部110。這之后，從絕緣槽11除去玻璃膜的碎片。玻璃膜的碎片通過用洗滌液而在Si中被洗凈。由此，如圖9A所示，形成沒有定位部110的FET200。
[0111]FET200除了上述的第I實施方式所具有的有效效果之外還具有以下的有效效果。
[0112]FET200具有樹脂部280。樹脂部280當導電部件260達到規定溫度以上時熔融。當樹脂部280熔融時，導電部件260承擔的樹脂部280的負載增大。因此，導電部件260被樹脂部280切斷。因此，當FET200產生異常時，能夠隔斷漏極端子40和源極端子50之間的導通。[0113]對于導電部件260而言，中間部262的厚度比各端部261的厚度小。因此，與各端部261的厚度為中間部262的厚度以下的情況相比，當樹脂部280熔融時，導電部件260的中間部262容易被切斷。
[0114]另外，各端部261的厚度比中間部262的厚度大。因此，與各端部261的厚度比中間部262的厚度小的情況相比，在樹脂部280沒有熔融的狀態下，導電部件260從漏極側端面IlA和源極側端面IlB脫落的可能性較低。
[0115]樹脂部280的體積比由絕緣槽11形成的空間的體積大。因此，當樹脂部280熔融而移動至絕緣槽11的內部時，被切斷的導電部件260固定在凝固了的樹脂部280中。因此，能夠抑制導電部件260再次接觸。
[0116]對于FET200而言，在將硅片S切斷成各元件SI之前形成樹脂部280。因此，樹脂部280在娃片S的切斷時，加強各兀件SI。因此，能夠在進彳了娃片S的切斷時抑制在兀件SI產生變形或破損。因此，能夠抑制因元件SI的強度不足而引起的成品率的低下。
[0117]本發明包括上述各實施方式以外的實施方式。以下表示作為本發明的其他實施方式的上述各實施方式的變形例。另外，還能夠相互組合以下的各變形例。
[0118].第I實施方式的FETl具有雙金屬片70。但是，FETl的結構并不限定于此。總之，只要是伴隨溫度上升發生變形的材料，能夠使用形狀記憶合金或超彈性合金等雙金屬片以外的材料來代替雙金屬片70。
[0119]?第2實施方式的FET200具有氟樹脂的樹脂部280。但是，FET200的結構并不限定于此。總之，只要是具有絕緣性且在規定溫度以上熔融的樹脂材料，能夠采用任意的樹脂。
[0120]?對于第2實施方式的FET200而言，樹脂部280的體積比形成在絕緣槽11的內部的空間的體積大。但是，FE T200的結構并不限定于此。例如，對于變形例的FET200而言，樹脂部280的體積為形成在絕緣槽11的內部的空間的體積以下。
[0121]?第I實施方式的導電部件60由雙金屬片70的變形而切斷。另外，第2實施方式的導電部件260由樹脂部280的負載而切斷。但是，切斷導電部件260的結構并不限定于這些結構。總之，只要是當導電部件60、260達到規定溫度以上時被切斷的結構，能夠采用任意的結構。
[0122]?對于各實施方式的FETl而言，第I柵極電極部31A的源極區域13側的端部與漏極側端面IlA—致。但是，FETl的結構并不限定于此。例如，對于變形例的FETl而言，第I柵極電極部31A的源極區域13側的端部位于漏極側端面IlA和漏極區域12之間。
[0123]?對于各實施方式的FETl而言，第2柵極電極部31B的漏極區域12側的端部與源極側端面IlB—致。但是，FETl的結構并不限定于此。例如，對于變形例的FETl而言，第2柵極電極部31B的漏極區域12側的端部位于源極側端面IlB和源極區域13之間。
[0124]?對于各實施方式的導電部件60、260而言，各端部61、261支承在開口部11D。但是，導電部件60、260的結構并不限定于此。例如，對于變形例的導電部件60、260而言,各端部61、261在端面IlAUlB中被支承在比開口部IlD更靠底面IlC側的部分。
[0125]?對于各實施方式的導電部件60、260而言,表面與半導體襯底10的表面一致。但是，導電部件60、260的結構并不限定于此。例如，對于變形例的導電部件60、260而言,導電部件60、260的表面的一部分或表面的全部位于比半導體襯底10的表面更靠柵極電極30側或底面lie側。
[0126]?各實施方式的導電部件60、260由鋁形成。但是，導電部件60、260的材料并不限定于此。總之，只要是具有導電性的材料，能夠采用任意的材料。
[0127].對于各實施方式的FET1、200而言，作為切斷導電部件60、260的高溫區域，設定有FET1、200的結溫為動作保證范圍的上限溫度的溫度區域。但是，切斷導電部件60、260的高溫區域只要是能夠抑制在FET1、200發生短路故障的溫度，能夠設定任意的高溫區域。
[0128]?各實施方式的定位部110由玻璃材料形成。但是，定位部110的結構并不限定于此。例如，也可以采用在比較低的溫度下熔融的樹脂材料等其他的材料。該情況下，在低溫環境下進行劃片之后將各個元件SI放置于高溫環境下，熔融定位部110。然后，通過使熔融的樹脂材料從絕緣槽11的內部流出來除去。其中，當在FET200中使定位部110為樹脂材料時，采用比樹脂部280熔融溫度低的樹脂材料。
[0129]?對于各實施方式的FET1、200而言，絕緣槽11具有底面11C。但是，FET1、200的結構并不限定于此。例如，對于變形 例的FET1、200而言，絕緣槽11的底部有開口。該情況下，在制造FET1、200時，能夠通過在硅片S的背面粘貼其他的晶片來抑制半導體襯底10分離。
[0130]?各實施方式的FET1、200的制造方法中，利用劃片來切斷硅片S。但是，FET1、200的制造方法并不限定于該結構。例如，變形例的FET1、200的制造方法利用劃線器切斷硅片S0
[0131].各實施方式的FET1、200適用于P溝道型的絕緣柵型場效應晶體管，但也能夠適用于N溝道型的絕緣柵型場效應晶體管。
【權利要求】
1.一種絕緣柵型場效應晶體管，其特征在于，具有: 半導體襯底，其具有漏極區域、源極區域、溝道區域以及將所述溝道區域分割成所述漏極區域側的第I溝道區域及所述源極區域側的第2溝道區域的絕緣槽； 柵極電極，其具有在所述半導體襯底形成所述第I溝道區域的第I柵極電極部、及在所述半導體襯底形成所述第2溝道區域的第2柵極電極部； 柵極絕緣膜，其位于所述半導體襯底和所述柵極電極之間，將所述漏極區域及所述源極區域與所述柵極電極絕緣；以及 導電部件，其由作為所述絕緣槽的所述漏極區域側的端面的漏極側端面和作為所述絕緣槽的所述源極區域側的端面的源極側端面支承，且當達到規定溫度以上時被切斷。
2.根據權利要求1所述的絕緣柵型場效應晶體管，其特征在于， 所述第I柵極電極部向所述源極區域側形成至所述漏極側端面的位置， 所述第2柵極電極部向所述漏極區域側形成至所述源極側端面的位置。
3.根據權利要求1所述的絕緣柵型場效應晶體管，其特征在于， 所述導電部件由作為所述漏極側端面的所述柵極絕緣膜側的開口部和作為所述源極側端面的所述柵極絕緣膜側的開口部支承。
4.根據權利要求2所述的絕緣柵型場效應晶體管，其特征在于， 所述導電部件由作為所述漏極側端面的所述柵極絕緣膜側的開口部和作為所述源極側端面的所述柵極絕緣膜側的開口部支承。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的絕緣柵型場效應晶體管，其特征在于， 還具有樹脂部， 所述柵極絕緣膜具有膜分割部， 所述膜分割部以所述導電部件為底面，并形成為對所述柵極絕緣膜的所述第I柵極電極部側的部分和所述第2柵極電極部側的部分進行分割的槽， 所述樹脂部由所述膜分割部的所述源極區域側的端面及所述膜分割部的所述漏極區域側的端面支承，并當所述導電部件達到所述規定溫度以上時熔融， 所述導電部件被熔融的所述樹脂部切斷。
6.根據權利要求5所述的絕緣柵型場效應晶體管，其特征在于， 對于所述導電部件而言，所述漏極側端面側的端部與所述源極側端面側的端部之間的中間部的厚度比所述漏極側端面側的端部及所述源極側端面側的端部的厚度小。
7.—種絕緣柵型場效應晶體管的制造方法，其特征在于，其是權利要求1至4中任意一項所述的絕緣柵型場效應晶體管的制造方法，具備: 在所述半導體襯底的襯底材料形成凹部的工序； 在所述凹部的內部直至比所述凹部的開口部更低的位置形成定位部的工序； 在所述定位部的表面形成所述導電部件的工序； 在所述襯底材料形成所述漏極區域及所述源極區域的工序； 在所述漏極區域、所述源極區域以及所述導電部件的表面形成所述柵極絕緣膜，而形成所述半導體襯底的工序；以及 從所述半導體襯底除去所述定位部的工序。
【文檔編號】H01L23/482GK104009011SQ201410055773
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月19日 優先權日:2013年2月22日
【發明者】丹野聰, 脅田恭之 申請人:株式會社捷太格特