JP2009111304A - 過電圧保護機能内蔵型mos型半導体装置とその製造方法。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ツエナーダイオード16に電気的に接続されたドレイン領域16表面に、主IGBTもしくはMOSFETのウェル4よりも深いn型領域17を形成する過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置とする。
【選択図】 図1
Description
また、IGBTのコレクタ−ゲート間に、IGBTの耐圧より100V以上低く、10〜20mAの電流値での動作抵抗が5kΩ以下であるツエナーダイオードを接続させる構造が知られている(特許文献2)。
IGBTの逆方向サージ耐量を向上させるために設けられる逆導通ダイオードを備えるIGBTの公知の構造が、電源電圧をコレクタ−エミッタ間に逆方向に誤接続した場合、IGBTが破壊されるという問題点を解決するために、逆導通ダイオードとコレクタ間に抵抗を接続することが知られている(特許文献3)。
アップドレイン型のMOSFETとすることによるオン抵抗の増大を防ぐために、表面に設けられる深くて高濃度のn+層を、トレンチを用いて面積を増大させずに形成する方法が記載されている(特許文献4、5)。
まず、図9に示すように、このIGBTには、ツエナーダイオード16と直列に導電接続されているドレイン領域7が設けられている半導体基板の表面層の下方に、主として高抵抗のドリフト層3からなる抵抗体13が等価的に挿入されていることになる。ツエナーダイオード16はpn拡散層の抵抗率、断面積、長さを変えることにより、その抵抗を予め設計することができるが、主としてドリフト層(半導体基板)3からなる前記抵抗体13は、半導体装置単体チップのダイシング切断面を含んでおり、その切断面状態によって抵抗値が一定しない。また、半導体基板自体の抵抗率は設計耐圧値と密接な関係があってその制約を受けるので、設計耐圧と無関係に、任意の抵抗値を設定する目的で前記抵抗率を選択することは難しいという不都合がある。このことは、1μs以下の非常に早いサージが入った場合に、この抵抗体13への充電時間によって、表面側ドレイン電極8の電位がそれに追随できずに、電圧上昇が遅れる場合が発生する。この場合、ツエナーダイオード16と、その直下の半導体表面との間に高い電圧が瞬間的に印加されることになり、酸化膜20の絶縁破壊を招くことになる。また、この酸化膜20の表面は、特に外部から保護されていないために、さまざまな外部からのイオンなどの影響によって表面状態が変化して、その表面抵抗値も変化することが予想され、信頼性の点からも問題が発生する可能性がある。というのは、図9では酸化膜20の上にツエナーダイオード16が載置された状態の断面を示しているが、酸化膜20上にツエナーダイオード16が載置される部分は酸化膜20の表面のごく一部にすぎないからである。
本発明は、以上述べた問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ドレイン−ゲート間に、過電圧保護用のツエナーダイオードを有するMOS型半導体装置において、過電圧による破壊耐量をさらに向上させるMOS型半導体装置を提供することである。
特許請求の範囲の請求項2記載の発明によれば、前記一導電型ドレイン領域の深さが、前記他方の主面に形成される拡散領域に到達している特許請求の範囲の請求項1記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置とする。
特許請求の範囲の請求項3記載の発明によれば、前記一導電型ドレイン領域と前記他方の主面に形成される拡散領域とが切断面に沿って形成される一導電型低抵抗層により連結されている特許請求の範囲の請求項1記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置とする。
特許請求の範囲の請求項5記載の発明によれば、前記切断面に沿って形成される一導電型低抵抗層は、ダイシングした後にイオン注入とそれに続く熱処理によって形成される特許請求の範囲の請求項3記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置の製造方法とする。
特許請求の範囲の請求項6記載の発明によれば、一導電型半導体基板の一方の主面に、他導電型ベース領域と、該他導電型ベース領域内の表面層に選択的に形成されるソース領域と、該ソース領域表面と前記一導電型半導体基板表面とに挟まれる前記他導電型ベース領域表面にゲート絶縁膜を介して載置されるゲート電極を備えるMOSゲート構造を有し、さらに、前記一方の主面に、該MOSゲート構造を取り囲む耐圧構造部と該耐圧構造部を取り囲む一導電型ドレイン領域とを備え、該ドレイン領域表面と前記ゲート電極との間にツエナーダイオードが電気的に接続され、前記一方の主面と他方の主面間に主電流が流れる構造を有する過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置において、前記一導電型半導体基板の一方の主面に形成される前記ドレイン領域内表面に形成されるトレンチと、該トレンチの内表面に形成される一導電型拡散層を備える過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置とする。
特許請求の範囲の請求項8記載の発明によれば、半導体装置がIGBTである特許請求の範囲の請求項1乃至6のいずれか一項に記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置またはその製造方法とする。
本発明では、要するに、前記発明の目的を達成するために、(1)ツエナーダイオードに電気的に接続されたドレイン側表面に、主IGBTもしくはMOSFETのウェル拡散よりも深いn型領域を形成する。特許請求の範囲の請求項1、2、7、8に関連する。図1、2、3、4に関連する。(2)ツエナーダイオードに電気的に接続された半導体チップ端面に高濃度のn型不純物の拡散領域を形成する。特許請求の範囲の請求項3、4、5、7、8に関連する。図5、6に関連する。(3)ツエナーダイオードに電気的に接続されたドレイン側表面から、トレンチ溝を形成して、その底と側面に高濃度のn型領域を形成する。特許請求の範囲の請求項6、7、8に関連する。図7に関連する。本発明は前記(1)、(2)、(3)のいずれかを特徴とする構成を備える過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置またはその製造方法とするものである。
図1〜図3は、本発明の実施例1にかかるIGBTの要部断面図である。図4〜図6は本発明の実施例2にかかるIGBTの要部断面図である。図7、図8は本発明の実施例3にかかるIGBTの要部断面図である。
その製造方法を図6のIGBTの要部断面図に示す。主たるIGBTもしくはMOSFETのウエハの製造工程がほぼ終了して、ウエハを切断してチップを取り出すために、ウエハのダイシングを行う際に、リンを含むような雰囲気中でレーザーダイシングを行う。このとき、レーザーで大きなエネルギーが半導体基板に注入され、局部的に高温となって半導体基板が液体状なるかまたは蒸発して除去されるが、その際、雰囲気中のリンが不純物として高温の半導体基板の切断面に取り込まれて形成されるn型領域18がダイシング切断面に形成される。あるいは、通常のダイアモンドブレードを用いたダイサーによって機械的にダイシングを施した後、エクスパンダーでバラバラにチップ化する前に、切断面にリンのイオン注入を行って、400℃程度の熱処理を行うこともできる。これらの方法では、簡易的に低い抵抗のn型導電層を半導体基板の切断面に形成できるため、その点では本発明の実施例1の製造方法よりは簡便である。ただし、前述の図6に示す方法では、実際に半導体に導入される不純物量の制御が困難であることから、抵抗のばらつきが大きくなるというデメリットがある。
この構造またはその製造方法によれば、本発明の実施例1のような深い拡散領域17が不要になることから、生産のスループットが向上するという利点がある。トレンチ50の深さが深いほど、深くまでn型領域18−1が形成できる。図7では、トレンチ50の深さはバッファ層2には達していない図を示しているが、バッファ層2、あるいはコレクタ層1に達するような深さにしたほうが好ましい。ただし、その場合には、たとえば600Vのデバイスであれば、ドリフト層3が50μm程度あるため、50μm以上の深いトレンチ50を形成する必要がある。図8に、実施例3のIGBTの製造方法の特徴部分を示した。ほぼ、IGBTもしくはMOSFETの製造工程が終了した段階のウエハに対して(図8(a))、ドレイン領域7内の表面に、エッチングマスク26を用いてトレンチ27を形成する(図8(b))。トレンチ27内面にイオン注入28(図8(c))、もしくは気相拡散などによってn型領域29を形成する(図8(d))。このとき、形成されたn型領域29は高濃度1×1019cm-3以上であることが好ましい。
以上説明した実施例1、2、3によれば、ツエナーダイオードに直列に接続される半導体基板側の抵抗を効果的に小さくすることが可能で、早いサージに対しても十分に保護が可能となる。また、IGBTの場合には、ツエナーダイオードに流れる電流を、新たに追加したn型領域内に制限できるため、不要な電流の拡散を防止でき、電流の集中を防止して、破壊耐量の低下を防止できる。
2 バッファ層
3 ドリフト層
4 pベース領域
5 ゲート絶縁膜
5−1 ゲート電極
6 エミッタ電極
7 ドレイン領域
8 ドレイン電極
9 ゲート抵抗
10 G−K間容量
12 経路
13 抵抗体
16 ツエナーダイオード
17 深いn型拡散層
18 n型拡散層
20、21 酸化膜
22 開口部
26 ドライエッチングマスク
27 トレンチ
28 リンイオン注入
29 n型拡散層。
Claims (8)
- 一導電型半導体基板の一方の主面に、他導電型ベース領域と、該他導電型ベース領域内の表面層に選択的に形成されるソース領域と、該ソース領域表面と前記一導電型半導体基板表面とに挟まれる前記他導電型ベース領域表面にゲート絶縁膜を介して載置されるゲート電極を備えるMOSゲート構造を有し、さらに、前記一方の主面に、該MOSゲート構造を取り囲む耐圧構造部と該耐圧構造部を取り囲む一導電型ドレイン領域とを備え、該ドレイン領域表面と前記ゲート電極との間にツエナーダイオードが電気的に接続され、前記一方の主面と他方の主面間に主電流が流れる構造を有する過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置において、前記一導電型ドレイン領域は、前記MOSゲート構造を構成する前記他導電型ベース領域よりも前記一方の主面からの深さが深い領域として形成されていることを特徴とする過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置。
- 前記一導電型ドレイン領域の深さが、前記他方の主面に形成される拡散領域に到達していることを特徴とする請求項1記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置。
- 前記一導電型ドレイン領域と前記他方の主面に形成される拡散領域とが切断面に沿って形成される一導電型低抵抗層により連結されていることを特徴とする請求項1記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置。
- 前記切断面に沿って形成される一導電型低抵抗層は、リン雰囲気で行われるレーザーダイシングにより形成されることを特徴とする請求項3記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置の製造方法。
- 前記切断面に沿って形成される一導電型低抵抗層は、ダイシングした後にイオン注入とそれに続く熱処理によって形成されることを特徴とする請求項3記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置の製造方法。
- 一導電型半導体基板の一方の主面に、他導電型ベース領域と、該他導電型ベース領域内の表面層に選択的に形成されるソース領域と、該ソース領域表面と前記一導電型半導体基板表面とに挟まれる前記他導電型ベース領域表面にゲート絶縁膜を介して載置されるゲート電極を備えるMOSゲート構造を有し、さらに、前記一方の主面に、該MOSゲート構造を取り囲む耐圧構造部と該耐圧構造部を取り囲む一導電型ドレイン領域とを備え、該ドレイン領域表面と前記ゲート電極との間にツエナーダイオードが電気的に接続され、前記一方の主面と他方の主面間に主電流が流れる構造を有する過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置において、前記一導電型半導体基板の一方の主面に形成される前記一導電型ドレイン領域内表面に形成されるトレンチと、該トレンチの内表面に形成される一導電型拡散層を備えることを特徴とする過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置。
- 半導体装置がMOSFETであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置またはその製造方法。
- 半導体装置がIGBTであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の過電圧保護機能内蔵型MOS型半導体装置またはその製造方法。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102545860A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-07-04 | 株式会社日立制作所 | 半导体装置、以及使用该半导体装置的超声波诊断装置 |
US8283697B2 (en) | 2009-12-04 | 2012-10-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Internal combustion engine igniter semiconductor device |
CN108475674A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-08-31 | 新电元工业株式会社 | 半导体装置 |
US10199483B2 (en) | 2016-05-26 | 2019-02-05 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
CN109952633A (zh) * | 2016-09-13 | 2019-06-28 | 新电元工业株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
US10361184B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-07-23 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0888354A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-02 | Hitachi Ltd | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JPH10321857A (ja) * | 1997-03-17 | 1998-12-04 | Fuji Electric Co Ltd | 高破壊耐量mos型半導体装置 |
JP2002184988A (ja) * | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Denso Corp | 半導体装置 |
JP2005175161A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Toyota Motor Corp | 半導体装置及び製造方法 |
-
2007
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0888354A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-02 | Hitachi Ltd | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JPH10321857A (ja) * | 1997-03-17 | 1998-12-04 | Fuji Electric Co Ltd | 高破壊耐量mos型半導体装置 |
JP2002184988A (ja) * | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Denso Corp | 半導体装置 |
JP2005175161A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Toyota Motor Corp | 半導体装置及び製造方法 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8283697B2 (en) | 2009-12-04 | 2012-10-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Internal combustion engine igniter semiconductor device |
CN102545860A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-07-04 | 株式会社日立制作所 | 半导体装置、以及使用该半导体装置的超声波诊断装置 |
US9190992B2 (en) | 2010-10-28 | 2015-11-17 | Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. | Semiconductor device and ultrasonic diagnostic apparatus using the same |
US10199483B2 (en) | 2016-05-26 | 2019-02-05 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
CN109952633A (zh) * | 2016-09-13 | 2019-06-28 | 新电元工业株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
US10424578B2 (en) | 2016-09-13 | 2019-09-24 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
CN109952633B (zh) * | 2016-09-13 | 2022-05-27 | 新电元工业株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
US10361184B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-07-23 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
CN108475674A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-08-31 | 新电元工业株式会社 | 半导体装置 |
US10366976B2 (en) | 2016-12-22 | 2019-07-30 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
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