JP2023046669A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method.
特許文献1は、ドリフト層、トレンチ、p型領域およびアノード電極を含む半導体装置を開示している。トレンチは、ドリフト層の表面に形成されている。p型領域は、トレンチの底壁および側壁を被覆するようにドリフト層に形成されている。アノード電極は、ドリフト層を被覆している。 US Pat. No. 5,300,000 discloses a semiconductor device including a drift layer, trenches, p-type regions and an anode electrode. A trench is formed in the surface of the drift layer. A p-type region is formed in the drift layer to cover the bottom and sidewalls of the trench. The anode electrode covers the drift layer.
一実施形態は、電気的特性を向上できる半導体装置およびその製造方法を提供する。 One embodiment provides a semiconductor device capable of improving electrical characteristics and a method of manufacturing the same.
一実施形態は、主面を有するチップと、前記主面から露出するように前記チップ内に形成された第1導電型の半導体領域と、前記主面に形成され、側壁および底壁を有するトレンチと、前記半導体領域内において前記トレンチの前記底壁に沿う領域のみに形成された第2導電型の不純物領域と、前記主面を被覆し、前記半導体領域とショットキ接合を形成する主面電極と、を含む、半導体装置を提供する。 One embodiment comprises a chip having a main surface, a semiconductor region of a first conductivity type formed in the chip so as to be exposed from the main surface, and a trench formed in the main surface and having sidewalls and bottom walls. an impurity region of the second conductivity type formed only in a region along the bottom wall of the trench in the semiconductor region; and a main surface electrode covering the main surface and forming a Schottky junction with the semiconductor region. A semiconductor device comprising:
一実施形態は、第1導電型の半導体領域が露出した主面を有するウエハを用意する工程と、前記主面側から前記ウエハの不要な部分を除去することにより、側壁および底壁を有するトレンチを前記主面に形成する工程と、前記トレンチの前記底壁のみに第2導電型不純物を導入することにより、前記トレンチの前記底壁のみに沿う第2導電型の不純物領域を前記半導体領域内に形成する工程と、前記半導体領域とショットキ接合を形成する主面電極を前記主面の上に形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法を提供する。 In one embodiment, a trench having sidewalls and bottom walls is formed by preparing a wafer having a main surface in which a semiconductor region of a first conductivity type is exposed, and removing unnecessary portions of the wafer from the main surface side. on the main surface, and by introducing the second conductivity type impurity only into the bottom wall of the trench, an impurity region of the second conductivity type along only the bottom wall of the trench is formed in the semiconductor region. and forming, on the main surface, a main surface electrode forming a Schottky junction with the semiconductor region.
上述のまたはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面の参照によって説明される実施形態により明らかにされる。 The above and further objects, features and advantages are made apparent by the embodiments described with reference to the accompanying drawings.
以下、添付図面を参照して、実施形態が詳細に説明される。添付図面は、模式図であり、厳密に図示されたものではなく、縮尺等は必ずしも一致しない。添付図面の間で対応する構造には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略または簡略化される。説明が省略または簡略化された構造については、省略または簡略化される前になされた説明が適用される。 Embodiments are described in detail below with reference to the accompanying drawings. The attached drawings are schematic diagrams and are not strictly illustrated, and the scales and the like do not necessarily match. Corresponding structures among the accompanying drawings are given the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted or simplified. For structures whose descriptions are omitted or simplified, the descriptions given before the omissions or simplifications apply.
図1は、第1実施形態に係る半導体装置1Aを示す斜視図である。図2は、図1に示す半導体装置1Aを示す平面図である。図3は、図1に示すチップ2の第1主面3のレイアウト例を示す平面図である。図4は、図3に示すIV-IV線に沿う断面図である。図5は、図3に示すV-V線に沿う断面図である。図6は、図3に示す領域VIの拡大図である。図7は、図6に示すVII-VII線に沿う断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a
図1~図7を参照して、半導体装置1Aは、SBD(Schottky Barrier Diode)を備えた半導体整流デバイスである。半導体装置1Aは、六面体形状(具体的には直方体形状)のチップ2を含む。チップ2は、Si(シリコン)の単結晶、または、ワイドバンドギャップ半導体の単結晶からなる。ワイドバンドギャップ半導体は、Siよりも高いバンドギャップを有する半導体である。SiC(炭化シリコン)、GaN(窒化ガリウム)およびC(ダイアモンド)が、ワイドバンドギャップ半導体として例示される。チップ2は、この形態(this embodiment)では、Siチップからなる。
1 to 7,
チップ2は、一方側の第1主面3、他方側の第2主面4、ならびに、第1主面3および第2主面4を接続する第1~第4側面5A~5Dを有している。第1主面3および第2主面4は、それらの法線方向Zから見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において、四角形状に形成されている。第1主面3は、デバイス形成面である。第2主面4は、非デバイス形成面である。第2主面4は、研削痕を有する研削面であってもよい。
The
第1側面5Aおよび第2側面5Bは、第1主面3に沿う第1方向Xに延び、第1方向Xに交差(具体的には直交)する第2方向Yに対向している。第3側面5Cおよび第4側面5Dは、第2方向Yに延び、第1方向Xに対向している。第1~第4側面5A~5Dの長さは、0.5mm以上2mm以下であってもよい。
The
半導体装置1Aは、チップ2の第1主面3側の表層部に形成されたn型(第1導電型)の第1半導体領域6を含む。第1半導体領域6は、第1主面3に沿って延びる層状に形成され、第1主面3および第1~第4側面5A~5Dから露出している。つまり、第1半導体領域6は、第1主面3および第1~第4側面5A~5Dの一部を形成している。第1半導体領域6は、1×1015cm-3以上1×1018cm-3以下のn型不純物濃度を有してもよい。第1半導体領域6は、2μm以上20μm以下の厚さを有していてもよい。第1半導体領域6は、この形態では、n型のエピタキシャル層(Siエピタキシャル層)によって形成されている。
The
半導体装置1Aは、チップ2の第2主面4側の表層部に形成されたn型の第2半導体領域7を含む。第2半導体領域7は、第2主面4に沿って延びる層状に形成され、第2主面4および第1~第4側面5A~5Dから露出している。つまり、第2半導体領域7は、第2主面4および第1~第4側面5A~5Dの一部を形成している。第2半導体領域7は、チップ2の内部において第1半導体領域6に電気的に接続されている。
The
第2半導体領域7は、第1半導体領域6よりも高いn型不純物濃度を有している。第2半導体領域7は、1×1018cm-3以上1×1021cm-3以下のn型不純物濃度を有してもよい。第2半導体領域7は、第1半導体領域6の厚さを超える厚さを有している。第2半導体領域7の厚さは、50μm以上800μm以下であってもよい。第2半導体領域7は、この形態では、n型の半導体基板(Si基板)によって形成されている。
The
半導体装置1Aは、第1主面3に設定されたアクティブ領域8を含む。アクティブ領域8は、SBDが形成される領域である。アクティブ領域8は、平面視において第1主面3の周縁から間隔を空けて第1主面3の内方部(この形態体では中央部)に設定されている。アクティブ領域8は、この形態では、平面視において第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)に沿って延びる四辺を有する四角形状に設定されている。
半導体装置1Aは、第1主面3に設定されたアウター領域9を含む。アウター領域9は、SBDが形成されない領域である。アウター領域9は、第1主面3の周縁部に設定されている。アウター領域9は、この形態では、平面視において第1主面3の周縁に沿って帯状に延び、アクティブ領域8を取り囲む環状(具体的には四角環状)に設定されている。
半導体装置1Aは、アクティブ領域8において第1主面3に形成された少なくとも1つ(この形態では複数)のトレンチ10を含む。トレンチ10の個数は任意であり、第1主面3(アクティブ領域8)の平面積に応じて調整される。複数のトレンチ10は、平面視において第1方向Xに間隔を空けて配列され、第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成されている。つまり、複数のトレンチ10は、平面視において第2方向Yに延びるストライプ状に配列されている。複数のトレンチ10は、第2方向Yに関して、一方側(第1側面5A側)の一端部および他方側(第2側面5B側)の他端部をそれぞれ有している。
The
複数のトレンチ10は、断面視において第1半導体領域6の底部(第2半導体領域7)から第1主面3側に間隔を空けて形成され、第1半導体領域6内に区画された側壁および底壁をそれぞれ有している。複数のトレンチ10は、断面視において底壁に向けて漸減する開口幅を有する先細り形状にそれぞれ形成されていてもよい。複数のトレンチ10は、断面視において略一定の開口幅を有する垂直形状にそれぞれ形成されていてもよい。複数のトレンチ10の底壁角部は、湾曲状に形成されていることが好ましい。また、複数のトレンチ10の開口角部は、湾曲状に形成されていることが好ましい。
The plurality of
図6および図7を参照して、複数のトレンチ10は、断面視において第1方向Xに第1値aの間隔を空けて形成されている。第1値aは、0.4μm以上1.4μm以下であってもよい。複数のトレンチ10は、第1方向Xに関して第1値a以下の第2値b(b≦a)の幅をそれぞれ有している。第2値bは、0.4μm以上1.2μm以下であってもよい。第1値aおよび第2値bの好ましい数値は、後述される。
6 and 7, a plurality of
複数のトレンチ10は、所定の深さDをそれぞれ有している。前記深さDは、0.2μm以上0.4μm以下であってもよい。前記深さDは、0.25μm以上0.35μm以下であることが好ましい。複数のトレンチ10は、1以上5以下のアスペクト比b/Dをそれぞれ有していてもよい。アスペクト比b/Dは、前記深さDに対する前記第2値bの比によって定義される。アスペクト比b/Dは、1を超えていることが好ましい。つまり、複数のトレンチ10は、延在方向(ストライプ方向)に直交する断面視において第1主面3に沿って延びる横長形状に形成されていることが好ましい。
A plurality of
半導体装置1Aは、アウター領域9においてアクティブ領域8を区画するように第1主面3に形成された少なくとも1つ(この形態では複数)の外側トレンチ11を含む。複数の外側トレンチ11は、複数のトレンチ10の群を第1方向Xの両サイドから挟み込んでいる。複数の外側トレンチ11は、平面視において複数のトレンチ10の群から第1方向Xに間隔を空けて配置され、第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成されている。
The
つまり、複数の外側トレンチ11は、平面視において複数のトレンチ10と共に第2方向Yに延びるストライプ状に配列されている。複数の外側トレンチ11は、第2方向Yに関して、複数のトレンチ10とほぼ等しい長さをそれぞれ有している。複数の外側トレンチ11は、この形態では、複数のトレンチ10のうちの最外のトレンチ10を形成していると見なせる。複数の外側トレンチ11は、第2方向Yに関して、一方側(第1側面5A側)の一端部および他方側(第2側面5B側)の他端部をそれぞれ有している。
That is, the plurality of
複数の外側トレンチ11は、断面視において第1半導体領域6の底部(第2半導体領域7)から第1主面3側に間隔を空けて形成され、第1半導体領域6内に区画された内壁、外壁および底壁をそれぞれ有している。外側トレンチ11の内壁は、アクティブ領域8側に位置している。外側トレンチ11の外壁は、アウター領域9側に位置している。外側トレンチ11の底壁は、内壁および外壁を接続している。
The plurality of
複数の外側トレンチ11は、断面視において底壁に向けて漸減する開口幅を有する先細り形状にそれぞれ形成されていてもよい。複数の外側トレンチ11は、断面視において略一定の開口幅を有する垂直形状にそれぞれ形成されていてもよい。複数の外側トレンチ11の底壁角部は、湾曲状に形成されていることが好ましい。また、複数の外側トレンチ11の開口角部は、湾曲状に形成されていることが好ましい。
Each of the plurality of
図6および図7を参照して、複数の外側トレンチ11は、複数のトレンチ10と同様、断面視において隣り合うトレンチ10から第1方向Xに第1値aの間隔を空けて形成されている。また、複数の外側トレンチ11は、複数のトレンチ10と同様、第1値a以下の第2値b(b≦a)の幅をそれぞれ有している。複数の外側トレンチ11は、複数のトレンチ10と同様、所定の深さDをそれぞれ有している。つまり、複数の外側トレンチ11は、アスペクト比b/Dをそれぞれ有している。
6 and 7, like the plurality of
半導体装置1Aは、第1半導体領域6内において複数のトレンチ10の底壁に沿う領域にそれぞれ形成されたp型(第2導電型)の複数の不純物領域12を含む。複数の不純物領域12は、1x1016cm-3以上1x1018cm-3以下のp型不純物濃度を有してもよい。複数の不純物領域12は、複数のトレンチ10のレイアウトに倣って、平面視において第1方向Xに間隔を空けて配列され、第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成されている。つまり、複数の不純物領域12は、平面視において第2方向Yに延びるストライプ状に配列されている。複数の不純物領域12は、第2方向Yに関して、対応するトレンチ10の一端部および他端部の間の全域を帯状にそれぞれ延びている。
The
複数の不純物領域12は、対応するトレンチ10の底壁のみにそれぞれ形成され、当該トレンチ10の側壁には形成されていない。これにより、複数の不純物領域12は、対応するトレンチ10の側壁の全域から第1半導体領域6を露出させるように形成されている。複数の不純物領域12は、具体的には、少なくとも対応するトレンチ10の底壁角部から第1半導体領域6を露出させるように、対応するトレンチ10の側壁から内方に間隔を空けてそれぞれ形成されている。
A plurality of
複数の不純物領域12は、この形態では、対応するトレンチ10の底壁角部および底壁周縁部から第1半導体領域6をそれぞれ露出させるように形成されている。複数の不純物領域12は、断面視において第1半導体領域6の底部(第2半導体領域7)から第1主面3側に間隔を空けて形成されている。これにより、複数の不純物領域12は、第1半導体領域6とpn接合部を形成している。
In this embodiment, the plurality of
第1半導体領域6がトレンチ10の壁面から露出した形態は、不純物領域12を形成するために導入されたp型不純物によって第1半導体領域6がp型の半導体領域に置換されていない形態を含む。したがって、第1半導体領域6がトレンチ10の側壁、底壁角部および底壁周縁部から露出した形態は、極微量(極低濃度)のp型不純物がトレンチ10の側壁、底壁角部および底壁周縁部の少なくとも1つに拡散している形態を含む。つまり、第1半導体領域6は、トレンチ10の側壁、底壁角部および底壁周縁部の少なくとも1つに沿う部分おいてn型不純物領域および当該n型不純物領域のn型不純物濃度未満のp型不純物濃度度を有するp型不純物領域を含んでいてもよい。
The form in which the
図7を参照して、複数の不純物領域12は、内方部から周縁部に向けてp型不純物濃度が漸減する濃度勾配をそれぞれ有している。複数の不純物領域12は、具体的には、内方部側の高濃度領域13、および、周縁部側の低濃度領域14をそれぞれ含む。図7では、高濃度領域13が破線によって示されている。高濃度領域13は、トレンチ10の底壁の中央部から露出している。低濃度領域14は、トレンチ10の側壁から間隔を空けてトレンチ10の底壁周縁部から露出している。
Referring to FIG. 7,
複数の不純物領域12は、断面視において第1方向Xに第1値a以上の第3値c(a≦c)の間隔を空けて複数のトレンチ10の底壁に沿う領域にそれぞれ形成されている。第3値cは、0.4μm以上1.6μm以下であってもよい。第3値cおよび第1値aの第1差分値c-aは、0μm以上0.6μm以下であることが好ましい。第1差分値c-aは、0.2μm以上であることが好ましい。
The plurality of
複数の不純物領域12は、第1方向Xに関して第2値b以下の第4値d(b≦d)の幅をそれぞれ有している。第4値dは、0.35μm以上1.2μm以下であってもよい。第2値bおよび第4値dの第2差分値b-dは、0μm以上0.6μm以下であることが好ましい。第2差分値b-dは、0.2μm以上であることが好ましい。第2差分値b-dは、第1差分値c-aとほぼ等しい。
The plurality of
半導体装置1Aは、アウター領域9においてアクティブ領域8を区画するように第1半導体領域6内に形成された外側不純物領域15を含む。複数の外側不純物領域15は、1x1016cm-3以上1x1018cm-3以下のp型不純物濃度を有してもよい。外側不純物領域15は、複数の不純物領域12とほぼ等しいp型不純物濃度を有していることが好ましい。外側不純物領域15は、平面視においてアクティブ領域8(複数のトレンチ10および複数の外側トレンチ11)を取り囲む環状に形成されている。
外側不純物領域15は、具体的には、複数の第1外側不純物領域16および複数の第2外側不純物領域17を含む。複数の第1外側不純物領域16は、平面視において対応する外側トレンチ11沿って延びる帯状にそれぞれ形成されている。複数の第1外側不純物領域16は、第2方向Yに関して、対応する外側トレンチ11の一端部および他端部の間の全域を帯状に延びている。
複数の第1外側不純物領域16は、対応する外側トレンチ11の内壁の全域を露出させるように、当該外側トレンチ11の外壁および底壁に沿う領域にそれぞれ形成されている。複数の第1外側不純物領域16は、具体的には、対応する外側トレンチ11の内壁および底壁の内壁側角部から第1半導体領域6を露出させるように、当該外側トレンチ11の内壁からアウター領域9側に間隔を空けてそれぞれ形成されている。
A plurality of first
複数の第1外側不純物領域16は、この形態では、対応する外側トレンチ11の底壁の内壁側角部および底壁周縁部から第1半導体領域6をそれぞれ露出させている。複数の第1外側不純物領域16は、対応する外側トレンチ11の外壁から第1主面3の周縁部に向けて引き出され、第1主面3から露出している。複数の第1外側不純物領域16は、第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて形成されている。複数の第1外側不純物領域16は、断面視において第1半導体領域6の底部(第2半導体領域7)から第1主面3側に間隔を空けて形成されている。これにより、複数の第1外側不純物領域16は、第1半導体領域6とpn接合部を形成している。
In this embodiment, the plurality of first
複数の第1外側不純物領域16は、断面視において隣り合う不純物領域12から第1値a以上の第3値c(a≦c)の間隔を空けて対応する外側トレンチ11の底壁に沿う領域にそれぞれ形成されている。複数の第1外側不純物領域16は、第1方向Xに関して不純物領域12の第4値dを超える第5値e(d<e)の幅をそれぞれ有している。第5値eは、トレンチ10の第2値bを超えている(b<e)。第5値eは、5μm以上25μm以下であってもよい。
The plurality of first
複数の第2外側不純物領域17は、複数の第1外側不純物領域16の間の領域において複数のトレンチ10の群を第2方向Yの両サイドから挟み込むように第1半導体領域6内に形成されている。複数の第2外側不純物領域17は、第1方向Xに延びる帯状にそれぞれ形成されている。
The plurality of second
具体的には、一方の第2外側不純物領域17は、複数の第1外側不純物領域16の一端部同士を接続するように第1方向Xに帯状に延び、複数のトレンチ10の一端部および複数の外側トレンチ11の一端部をそれぞれ被覆している。他方の第2外側不純物領域17は、複数の第1外側不純物領域16の他端部同士を接続するように第1方向Xに帯状に延び、複数のトレンチ10の他端部および複数の外側トレンチ11の他端部をそれぞれ被覆している。
Specifically, one second
複数の第2外側不純物領域17は、複数のトレンチ10の両端部において複数のトレンチ10の側壁および底壁を被覆し、複数の不純物領域12に接続されている。複数の第2外側不純物領域17は、複数の外側トレンチ11の両端部において複数の外側トレンチ11の内壁、外壁および底壁を被覆し、複数の第1外側不純物領域16に接続されている。複数の第2外側不純物領域17は、複数の第1外側不純物領域16と共に1つの環状の外側不純物領域15を形成している。
The plurality of second
複数の第2外側不純物領域17は、断面視において第1半導体領域6の底部(第2半導体領域7)から第1主面3側に間隔を空けて形成されている。これにより、外側不純物領域15は、第1半導体領域6とpn接合部を形成している。複数の第2外側不純物領域17は、第1外側不純物領域16と同様、断面視において不純物領域12の第4値dを超える第5値e(d<e)の幅をそれぞれ有している。
The plurality of second
半導体装置1Aは、第1主面3を選択的に被覆する絶縁膜20を含む。絶縁膜20は、アクティブ領域8側において第1主面3を露出させるコンタクト開口21を区画する壁部22を有し、アウター領域9側において第1主面3を被覆している。壁部22は、外側不純物領域15の少なくとも一部を露出させるように複数のトレンチ10および複数の外側トレンチ11から第1主面3の周縁側に間隔を空けて形成されている。
壁部22は、この形態では、外側不純物領域15の直上に位置している。壁部22は、複数のトレンチ10の側壁との間から外側不純物領域15(複数の第2外側不純物領域17)の一部を露出させ、複数の外側トレンチ11の外壁との間から外側不純物領域15(複数の第1外側不純物領域16)の一部を露出させている。これにより、コンタクト開口21は、外側不純物領域15の一部(外縁部)を被覆し、複数のトレンチ10の全域、複数の外側トレンチ11の全域および外側不純物領域15の一部(内縁部)を露出させている。
The
絶縁膜20は、この形態では、第1主面3側からこの順に積層された第1絶縁膜23および第2絶縁膜24を含む積層構造を有している。絶縁膜20は、必ずしも第1絶縁膜23および第2絶縁膜24を含む積層構造を有している必要はない。絶縁膜20は、たとえば、第1絶縁膜23および第2絶縁膜24のいずれか一方からなる単層構造を有していてもよい。
In this embodiment, the insulating
第1絶縁膜23は、比較的高い緻密度を有する絶縁膜20からなることが好ましい。第1絶縁膜23は、酸化シリコン膜を含んでいてもよい。第1絶縁膜23は、チップ2の酸化物からなる酸化膜を含むことが好ましい。第1絶縁膜23は、10nm以上1000nm以下の厚さを有していてもよい。第1絶縁膜23は、50nm以上500nm以下の厚さを有していることが好ましい。
The first insulating
第2絶縁膜24は、第1絶縁膜23よりも低い緻密度を有する絶縁膜20からなることが好ましい。第2絶縁膜24は、第1絶縁膜23とは異なる性質を有する酸化シリコン膜を含んでいてもよい。第2絶縁膜24は、PSG(Phosphorus Silicate Glass)膜、BPSG(Boron and Phosphorus Silicate Glass)膜、USG(Undoped Silicate Glass)膜およびTEOS(Tetraethyl orthosilicate)膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第2絶縁膜24は、この形態では、PSG膜からなる。第2絶縁膜24は、第1絶縁膜23よりも厚い。第2絶縁膜24は、100nm以上1500nm以下の厚さを有していてもよい。第2絶縁膜24は、500nm以上1000nm以下の厚さを有していることが好ましい。
The second insulating
半導体装置1Aは、第1主面3の上に形成された第1極性電極25(第1主面電極)を含む。第1極性電極25は、SBDのアノード電極(ショットキ電極)である。第1極性電極25は、アクティブ領域8において第1主面3を被覆し、第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。第1極性電極25は、第1主面3から複数のトレンチ10に入り込んでいる。
第1極性電極25は、各トレンチ10の底壁において不純物領域12に電気的に接続され、各トレンチ10の側壁において第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。第1極性電極25は、この形態では、各トレンチ10の底壁において第1半導体領域6とショットキ接合を形成する部分を含む。
The first
第1極性電極25は、具体的には、各トレンチ10の底壁角部および底壁周縁部において第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。つまり、各トレンチ10の側壁、底壁角部および底壁周縁部の少なくとも1つに沿う部分おいて第1半導体領域6が極微量のp型不純物を含む場合においても、第1極性電極25は各トレンチ10の側壁、底壁角部および底壁周縁部において第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。
Specifically, the first
第1極性電極25は、各トレンチ10の両端部において、外側不純物領域15に電気的に接続されている。第1極性電極25は、さらに、第1主面3から複数の外側トレンチ11に入り込んでいる。第1極性電極25は、各外側トレンチ11の外壁および底壁において外側不純物領域15に電気的に接続され、各外側トレンチ11の内壁において第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。第1極性電極25は、この形態では、各外側トレンチ11の底壁において第1半導体領域6とショットキ接合を形成する部分を含む。第1極性電極25は、具体的には、各外側トレンチ11の底壁の内側角部および底壁周縁部において第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。
The first
第1極性電極25は、第1主面3の上から壁部22を介して絶縁膜20の上に引き出された引き出し部26を含む。引き出し部26は、絶縁膜20を挟んで外側不純物領域15に対向している。引き出し部26は、平面視において外側不純物領域15外の領域まで引き出されていてもよい。引き出し部26は、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)からアクティブ領域8側に間隔を空けて形成されている。
The first
第1極性電極25は、この形態では、チップ2側からこの順に積層された第1電極膜27、第2電極膜28および第3電極膜29を含む積層構造を有している。第1電極膜27は、第1主面3、複数のトレンチ10の壁面、複数の外側トレンチ11の壁面および絶縁膜20の外面に沿って膜状に形成されている。第1電極膜27は、各トレンチ10内においてリセス空間を区画し、各外側トレンチ11内においてリセス空間を区画している。
In this embodiment, the first
第1電極膜27は、ショットキバリア電極膜からなる。第1電極膜27は、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、インジウム(In)、錫(Sn)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、白金(Pt)、および、金(Au)のうちの少なくとも1つの金属種を含んでいてもよい。
The
第1電極膜27の電極材料は、ショットキ接合が形成される限り任意である。第1電極膜27は、前記金属種のうちの少なくとも1つを含む合金膜からなっていてもよい。第1電極膜27は、この形態では、Ti膜からなる単層構造を有している。第1電極膜27は、10nm以上100nm以下の厚さを有していてもよい。第1電極膜27は、50nm以上500nm以下の厚さを有していることが好ましい。
The electrode material of the
第2電極膜28は、第1電極膜27に沿って膜状に形成されている。第2電極膜28は、各トレンチ10内において第1電極膜27を挟んで各トレンチ10の壁面を被覆し、各外側トレンチ11内において第1電極膜27を挟んで各外側トレンチ11の壁面を被覆している。第2電極膜28は、各トレンチ10内においてリセス空間を区画し、各外側トレンチ11内においてリセス空間を区画している。
The
第2電極膜28は、バリア膜からなる。第2電極膜28は、この形態では、TiN膜からなる。第2電極膜28は、第1電極膜27よりも厚い。第2電極膜28は、10nm以上1000nm以下の厚さを有していてもよい。第2電極膜28は、50nm以上750nm以下の厚さを有していてもよい。
The
第3電極膜29は、第2電極膜28に沿って膜状に形成されている。第3電極膜29は、各トレンチ10および各外側トレンチ11において第2電極膜28によって区画された複数のリセス空間を埋め戻している。第3電極膜29は、各トレンチ10内において第1電極膜27および第2電極膜28を挟んで各トレンチ10の壁面を被覆し、各外側トレンチ11内において第1電極膜27および第2電極膜28を挟んで各外側トレンチ11の壁面を被覆している。
The
第3電極膜29は、Cu系金属膜またはAl系金属膜からなる。第3電極膜29は、純Cu膜(純度が99%以上のCu膜)、純Al膜(純度が99%以上のAl膜)、AlCu合金膜、AlSi合金膜、および、AlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第3電極膜29は、この形態では、AlCu合金膜からなる。第3電極膜29は、第2電極膜28よりも厚い。第3電極膜29は、0.5μm以上10μm以下の厚さを有していてもよい。第3電極膜29の厚さは、3μm以上5μm以下であることが好ましい。
The
このように、アクティブ領域8には、アノードとしての第1極性電極25およびカソードとしての第1半導体領域6(第2半導体領域7)を有するSBD構造30(ショットキ接合)が形成されている。
Thus, in the
半導体装置1Aは、チップ2において第1極性電極25との接続部に形成されたシリサイド層31を含む。シリサイド層31は、具体的には、チップ2および第1電極膜27の接続部に形成されている。つまり、シリサイド層31は、この形態では、Tiシリサイドを含む。シリサイド層31は、第1主面3、複数のトレンチ10の壁面および複数の外側トレンチ11の壁面に沿って膜状に形成されている。
The
半導体装置1Aは、第1極性電極25の周縁部を被覆する上側絶縁膜35を含む。上側絶縁膜35は、この形態では、無機絶縁膜からなる単層構造を有している。上側絶縁膜35は、絶縁膜20とは異なる絶縁体からなることが好ましい。上側絶縁膜35は、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。上側絶縁膜35は、この形態では、窒化シリコン膜からなる単層構造を有している。
上側絶縁膜35は、絶縁膜20および第1極性電極25に沿って膜状に形成され、第1極性電極25の中央部を露出させるパッド開口36を有している。パッド開口36は、この形態では、第1主面3の周縁に平行な4辺を有する四角形状に形成されている。上側絶縁膜35は、絶縁膜20よりも厚いことが好ましい。上側絶縁膜35は、第1極性電極25よりも薄いことが好ましい。上側絶縁膜35は、0.5μm以上5μm以下の厚さを有していてもよい。上側絶縁膜35の厚さは、1μm以上3μm以下であることが好ましい。
The upper insulating
上側絶縁膜35は、前記無機絶縁膜の上に積層された有機絶縁膜を含む積層構造を有していてもよい。この場合、有機絶縁膜は、ポリイミド膜、ポリアミド膜およびポリベンゾオキサゾール膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。有機絶縁膜の厚さは、1μm以上20μm以下であってもよい。
The upper insulating
半導体装置1Aは、チップ2の第2主面4を被覆する第2極性電極37(第2主面電極)を含む。第2極性電極37は、SBDのカソード電極である。つまり、半導体装置1Aは、縦型(Vertical type)のSBDを含む。第2極性電極37は、第2主面4の全域を被覆し、第2主面4(第2半導体領域7)とオーミック接触を形成している。
第2極性電極37は、この形態では、第2主面4側からこの順に積層されたTi膜37a、Ni膜37bおよびAg膜37cを含む積層構造を有している。Ti膜37aは、10nm以上500nm以下の厚さを有していてもよい。Ni膜37bは、100nm以上500nm以下の厚さを有していてもよい。Ag膜37cは、Ni膜37bよりも厚い。Ag膜37cは、500nm以上1500nm以下の厚さを有していてもよい。
In this embodiment, the second
以上、半導体装置1Aは、チップ2、第1半導体領域6、トレンチ10、不純物領域12および第1極性電極25(主面電極)を含む。チップ2は、第1主面3を有している。第1半導体領域6は、第1主面3から露出するようにチップ2内に形成されている。トレンチ10は、第1主面3に形成され、側壁および底壁を有している。不純物領域12は、トレンチ10の側壁の全域を露出させるように、第1半導体領域6内においてトレンチ10の底壁に沿う領域に形成されている。第1極性電極25は、第1主面3を被覆し、第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。
As described above,
この構造によれば、電気的特性を向上できる半導体装置1Aを提供できる。具体的には、トレンチ10のレイアウトおよび不純物領域12のレイアウトを調整することによって、電気的特性の一例としての順方向電圧VFの特性および逆方向電流IRの特性を向上できる半導体装置1Aを提供できる。一例として、順方向電圧VFの特性および逆方向電流IRの特性は、図8および図9に示されるように第1値a、第2値b、第3値cおよび第4値dの調節によって調整される。
According to this structure, it is possible to provide the
図8は、逆方向電流IRの目標値および順方向電圧VFの目標値の充足性を第1値aおよび第2値b(図6および図7参照)の関係によって示すグラフである。逆方向電流IRの目標値は、125℃の温度環境下において3Vの逆方向電圧VRをショットキ接合に付与した場合に、当該ショットキ接合に生じる逆方向電流IRによって定義される。逆方向電流IRの目標値は、10mA以下である。順方向電圧VFの目標値は、-40℃の温度環境下において7.5mAの順方向電流IFをショットキ接合に付与した場合に、当該ショットキ接合に生じる順方向電圧VFによって定義される。順方向電圧VFの目標値は、300mV以下である。 FIG. 8 is a graph showing the sufficiency of the target value of the reverse current IR and the target value of the forward voltage VF by the relationship between the first value a and the second value b (see FIGS. 6 and 7). The target value of the reverse current IR is defined by the reverse current IR generated in the Schottky junction when a reverse voltage VR of 3V is applied to the Schottky junction in a temperature environment of 125°C. The target value of the reverse current IR is 10 mA or less. The target value of the forward voltage VF is defined by the forward voltage VF generated at the Schottky junction when a forward current IF of 7.5 mA is applied to the Schottky junction under a temperature environment of -40°C. The target value of the forward voltage VF is 300 mV or less.
図8には、複数の黒色プロット点、および、複数の白色プロット点が示されている。複数の黒色プロット点は、逆方向電流IRの目標値を充足した一方で、順方向電圧VFの目標値を充足しなかった条件を示している。複数の白色プロット点は、逆方向電流IRの目標値および順方向電圧VFの目標値の双方を充足した条件を示している。 FIG. 8 shows a plurality of black plotted points and a plurality of white plotted points. A plurality of black plotted points indicate conditions in which the target value of the reverse current IR is satisfied, but the target value of the forward voltage VF is not satisfied. A plurality of white plotted points indicate conditions in which both the target value of the reverse current IR and the target value of the forward voltage VF are satisfied.
図8を参照して、順方向電圧VFの特性および逆方向電流IRの特性は、第1値aが大きくなり、第2値bが小さくなるほど向上する傾向がある。また、順方向電圧VFの特性および逆方向電流IRの特性は、第1値aが小さくなり、第2値bが大きくなるほど向上する傾向がある。 Referring to FIG. 8, the characteristics of the forward voltage VF and the characteristics of the reverse current IR tend to improve as the first value a increases and the second value b decreases. Further, the characteristics of the forward voltage VF and the characteristics of the reverse current IR tend to improve as the first value a decreases and the second value b increases.
第1値aは、0.4μm以上であることが好ましい。また、第2値bは、0.6μm以上であることが好ましい。これらの条件を具備する場合、少なくとも逆方向電流IRの目標値を充足できる。第1値aは、0.6μm以上であることが特に好ましい。この場合、第2値bを調整することにより、逆方向電流IRの目標値および順方向電圧VFの目標値の双方を充足できる。第1値aは、1.4μm以下であってもよい。第1値aは、1.2μm以下であってもよい。第2値bは、1.2μm以下であってもよい。第2値bは、1.0μm以下であってもよい。 The first value a is preferably 0.4 μm or more. Also, the second value b is preferably 0.6 μm or more. When these conditions are satisfied, at least the target value of the reverse current IR can be satisfied. It is particularly preferable that the first value a is 0.6 μm or more. In this case, both the target value of the reverse current IR and the target value of the forward voltage VF can be satisfied by adjusting the second value b. The first value a may be 1.4 μm or less. The first value a may be 1.2 μm or less. The second value b may be 1.2 μm or less. The second value b may be 1.0 μm or less.
第1値aおよび第2値bの間には、「a>-b+1.4」の関係式が成立していることが好ましい。この場合、第2値bは、0.6μm以上1.0μmの範囲(0.6≦b≦1.0)に属していることが好ましい。これらの条件を具備する場合、逆方向電流IRの目標値および順方向電圧VFの目標値の双方が充足される可能性を高めることができる。この場合、第1値aおよび第2値bの間には、「a≧-b+1.6」の関係式が成立していることが特に好ましい。この条件を具備する場合、逆方向電流IRの目標値および順方向電圧VFの目標値の双方を充足できる。 A relational expression of "a>-b+1.4" is preferably established between the first value a and the second value b. In this case, the second value b preferably belongs to the range of 0.6 μm to 1.0 μm (0.6≦b≦1.0). When these conditions are satisfied, it is possible to increase the possibility that both the target value of the reverse current IR and the target value of the forward voltage VF are satisfied. In this case, it is particularly preferable that the relational expression "a≧−b+1.6" holds between the first value a and the second value b. When this condition is satisfied, both the target value of the reverse current IR and the target value of the forward voltage VF can be satisfied.
第1値aおよび第2値bの間には、「a≦-b+1.8」の関係式が成立していてもよい。つまり、第1値aおよび第2値bの間には、「a>-b+1.4」の関係式、および、「a≦-b+1.8」の関係式の双方が成立していてもよい。第1値aおよび第2値bの間には、「a≧-b+1.6」の関係式、および、「a≦-b+1.8」の関係式の双方が成立していることが好ましい。 A relational expression “a≦−b+1.8” may be established between the first value a and the second value b. That is, both the relational expression "a>-b+1.4" and the relational expression "a≦-b+1.8" may hold between the first value a and the second value b. . It is preferable that both the relational expression “a≧−b+1.6” and the relational expression “a≦−b+1.8” hold between the first value a and the second value b.
図9は、逆方向電流IRの目標値および順方向電圧VFの目標値の充足性を第3値cおよび第4値d(図6および図7参照)の関係によって示すグラフである。順方向電圧VFの目標値は、前述の通り、300mV以下である。逆方向電流IRの目標値は、前述の通り、10mA以下である。 FIG. 9 is a graph showing the sufficiency of the target value of the reverse current IR and the target value of the forward voltage VF by the relationship between the third value c and the fourth value d (see FIGS. 6 and 7). The target value of the forward voltage VF is 300 mV or less as described above. The target value of the reverse current IR is 10 mA or less as described above.
図9には、複数の黒色プロット点、および、複数の白色プロット点が示されている。複数の黒色プロット点は、逆方向電流IRの目標値を充足した一方で、順方向電圧VFの目標値を充足しなかった条件を示している。複数の白色プロット点は、逆方向電流IRの目標値および順方向電圧VFの目標値の双方を充足した条件を示している。 FIG. 9 shows a plurality of black plotted points and a plurality of white plotted points. A plurality of black plotted points indicate conditions in which the target value of the reverse current IR is satisfied, but the target value of the forward voltage VF is not satisfied. A plurality of white plotted points indicate conditions in which both the target value of the reverse current IR and the target value of the forward voltage VF are satisfied.
図9を参照して、第3値cが大きくなり、第4値dが大きくなるほど、順方向電圧VFの特性および逆方向電流IRの特性が向上する傾向がある。第3値cは、0.6μm以上であることが好ましい。また、第4値dは、0.35μm以上であることが好ましい。これらの条件を具備する場合、少なくとも逆方向電流IRの目標値を充足できる。第3値cは1.2μm以上であることが特に好ましい。 Referring to FIG. 9, the characteristics of forward voltage VF and the characteristics of reverse current IR tend to improve as third value c increases and fourth value d increases. The third value c is preferably 0.6 μm or more. Also, the fourth value d is preferably 0.35 μm or more. When these conditions are satisfied, at least the target value of the reverse current IR can be satisfied. It is particularly preferred that the third value c is 1.2 μm or more.
この条件を具備する場合、逆方向電流IRの目標値および順方向電圧VFの目標値の双方を充足できる。第3値cは、1.6μm以下であってもよい。第3値cは、1.4μm以下であってもよい。第4値dは、0.6μm以下であってもよい。第4値dは、0.5μm以下であってもよい。 When this condition is satisfied, both the target value of the reverse current IR and the target value of the forward voltage VF can be satisfied. The third value c may be 1.6 μm or less. The third value c may be 1.4 μm or less. The fourth value d may be 0.6 μm or less. The fourth value d may be 0.5 μm or less.
図8のグラフおよび図9のグラフから抽出される第1~第3値a、b、cの好ましい数値範囲例が以下に示される。第1値aは、0.6μm以上1.2μm以下であることが好ましい。第2値bは、0.6μm以上1.0μm以下であることが好ましい。第3値cは、1.2μm以上1.4μm以下であることが好ましい。第4値dは、0.35μm以上0.5μm以下であることが好ましい。 Preferred numerical range examples of the first to third values a, b, and c extracted from the graphs of FIGS. 8 and 9 are shown below. The first value a is preferably 0.6 μm or more and 1.2 μm or less. The second value b is preferably 0.6 μm or more and 1.0 μm or less. The third value c is preferably 1.2 μm or more and 1.4 μm or less. The fourth value d is preferably 0.35 μm or more and 0.5 μm or less.
これらの条件によれば、逆方向電流IRの特性、および、順方向電圧VFの特性を適切に向上できる。一例として、125℃の温度環境下において3Vの逆方向電圧VRがショットキ接合に付与されたとき、10mA以下の逆方向電流IRを達成できる。また、-40℃の温度環境下において7.5mAの順方向電流IFがショットキ接合に付与されたとき、300mV以下の順方向電圧VFを達成できる。 Under these conditions, the characteristics of the reverse current IR and the characteristics of the forward voltage VF can be appropriately improved. As an example, when a reverse voltage VR of 3 V is applied to the Schottky junction in a temperature environment of 125° C., a reverse current IR of 10 mA or less can be achieved. Further, when a forward current IF of 7.5 mA is applied to the Schottky junction in a temperature environment of -40°C, a forward voltage VF of 300 mV or less can be achieved.
これらの場合において、第1値aおよび第2値bの間には、「a>-b+1.4」の関係式が成立していることが好ましい。この場合、第2値bは、0.6μm以上1.0μmの範囲(0.6≦b≦1.0)に属していることが好ましい。第1値aおよび第2値bの間には、「a≧-b+1.6」の関係式が成立していることが特に好ましい。これらの条件によれば、逆方向電流IRの特性、および、順方向電圧VFの特性をより適切に向上できる。 In these cases, it is preferable that a relational expression of "a>-b+1.4" holds between the first value a and the second value b. In this case, the second value b preferably belongs to the range of 0.6 μm to 1.0 μm (0.6≦b≦1.0). It is particularly preferable that the relational expression "a≧−b+1.6" holds between the first value a and the second value b. Under these conditions, the characteristics of the reverse current IR and the characteristics of the forward voltage VF can be improved more appropriately.
図10A~図10Jは、図1に示す半導体装置1Aの製造方法の一例を示す断面図である。図10A~図10Jは、図7に対応する領域の断面図である。図10Aを参照して、円盤状のウエハ40が用意される。ウエハ40は、ウエハ主面41を有している。ウエハ40は、第1半導体領域6および第2半導体領域7を含む。第2半導体領域7は、この形態では、ウエハ40の本体を形成するn型のベースウエハからなる。
10A to 10J are cross-sectional views showing an example of a method of manufacturing the
第1半導体領域6は、この形態では、エピタキシャル成長法によって第2半導体領域7(ベースウエハ)の上に積層されたn型のエピタキシャル層からなり、ウエハ主面41から露出している。次に、ウエハ主面41を膜状に被覆するハードマスク42が形成される。ハードマスク42は、酸化処理法(たとえば熱酸化処理法)またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって形成されてもよい。
In this embodiment, the
次に、図10Bを参照して、所定パターンを有する第1レジストマスク43がハードマスク42の上に形成される。第1レジストマスク43は、複数のトレンチ10および複数の外側トレンチ11を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。次に、第1レジストマスク43を介するエッチング法によって、ハードマスク42の不要な部分が除去される。エッチング法は、ウエットエッチング法および/またはドライエッチング法であってもよい。これにより、複数のトレンチ10および複数の外側トレンチ11を形成すべき領域を露出させる複数の開口が、ハードマスク42に形成される。第1レジストマスク43は、その後、除去される。
Next, referring to FIG. 10B, a first resist
次に、図10Cを参照して、ハードマスク42を介するエッチング法によって、ウエハ40の不要な部分がウエハ主面41側から除去される。エッチング法は、ウエットエッチング法および/またはドライエッチング法であってもよい。ウエハ40の不要な部分は、第1半導体領域6の深さ方向途中部まで除去される。これにより、第1半導体領域6を露出させる複数のトレンチ10、および、第1半導体領域6を露出させる複数の外側トレンチ11が、ウエハ主面41に形成される。
Next, referring to FIG. 10C, unnecessary portions of the
次に、図10Dを参照して、第1絶縁膜23がウエハ主面41の上に形成される。第1絶縁膜23は、酸化処理法(たとえば熱酸化処理法)によって形成されてもよい。第1絶縁膜23は、ウエハ主面41、複数のトレンチ10の壁面および複数の外側トレンチ11の壁面に沿って膜状に形成される。
Next, referring to FIG. 10D, a first insulating
次に、図10Eを参照して、所定パターンを有する第2レジストマスク44(遮蔽マスク)が第1絶縁膜23の上に形成される。第2レジストマスク44は、複数の不純物領域12を形成すべき領域、および、外側不純物領域15(第1外側不純物領域16および第2外側不純物領域17)を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。第2レジストマスク44は、具体的には、複数のトレンチ10の側壁を被覆し、複数のトレンチ10の底壁を露出させている。第2レジストマスク44は、複数のトレンチ10の底壁角部および底壁周縁部を被覆していることが好ましい。
Next, referring to FIG. 10E, a second resist mask 44 (shielding mask) having a predetermined pattern is formed on first insulating
また、第2レジストマスク44は、複数の外側トレンチ11の内壁を被覆し、複数の外側トレンチ11の外壁および底壁をウエハ主面41の一部と共に露出させている。第2レジストマスク44は、複数の外側トレンチ11の底壁の内壁側角部および内壁側周縁部を被覆していることが好ましい。第2レジストマスク44は、複数のトレンチ10の両端部において、複数のトレンチ10の側壁および底壁を露出させている。また、第2レジストマスク44は、複数の外側トレンチ11の両端部において、複数の外側トレンチ11の内壁、外壁および底壁を露出させている。
The second resist
次に、第2レジストマスク44を介するイオン注入法によって、p型不純物(たとえば3価元素の一例としてのボロン)が第1半導体領域6内に導入される。p型不純物は、この形態では、第1絶縁膜23を介して第1半導体領域6内に導入される。これにより、複数の不純物領域12のベースとなる複数の第1不純物拡散起点45、および、外側不純物領域15(第1外側不純物領域16および第2外側不純物領域17)のベースとなる第2不純物拡散起点46が形成される。第2レジストマスク44は、その後、除去される。
Next, a p-type impurity (for example, boron as an example of a trivalent element) is introduced into
次に、図10Fを参照して、ウエハ40に対する加熱処理法(ドライブイン処理法)によって、第1不純物拡散起点45および第2不純物拡散起点46のそれぞれからp型不純物が第1半導体領域6内に拡散される。この工程は、複数の不純物領域12が複数のトレンチ10の側壁に至らない加熱条件(つまり加熱温度および加熱時間)によってウエハ40を加熱する工程を含む。前記加熱条件は、外側不純物領域15が外側トレンチ11の内壁に至らない条件を含む。これにより、所定のレイアウトを有する複数の不純物領域12、および、所定のレイアウトを有する外側不純物領域15が形成される(図6~図9も併せて参照)。
Next, referring to FIG. 10F, a heat treatment method (drive-in treatment method) is performed on
次に、図10Gを参照して、第2絶縁膜24が第1絶縁膜23の上に形成される。第2絶縁膜24は、CVD法によって形成されてもよい。第2絶縁膜24は、複数のトレンチ10および複数の外側トレンチ11を埋めてウエハ主面41の全域を被覆する。これにより、第1絶縁膜23および第2絶縁膜24を含む絶縁膜20が形成される。第2絶縁膜24の形成工程前に、酸化処理法(たとえば熱酸化処理法)による第1絶縁膜23の厚化工程が実施されてもよい。
Next, referring to FIG. 10G, second insulating
次に、図10Hを参照して、所定パターンを有する第3レジストマスク47が、絶縁膜20の上に形成される。第3レジストマスク47は、コンタクト開口21を形成すべき領域を露出させ、それ以外の領域を被覆している。次に、第3レジストマスク47を介するエッチング法によって、絶縁膜20の不要な部分が除去される。エッチング法は、ウエットエッチング法および/またはドライエッチング法であってもよい。これにより、コンタクト開口21が絶縁膜20に形成される。第3レジストマスク47は、その後、除去される。
Next, referring to FIG. 10H, a third resist
次に、図10Iを参照して、第1電極膜27がウエハ主面41の上に形成される。第1電極膜27は、この形態では、Ti膜からなる。第1電極膜27は、スパッタ法または蒸着法によって形成されてもよい。次に、ウエハ40に対する加熱処理法(たとえばRTA(Rapid Thermal Annealing)法)によって、ウエハ40および第1電極膜27の接続部にシリサイド層31が形成される。
Next, referring to FIG. 10I, a
次に、図10Jを参照して、第2電極膜28が第1電極膜27の上に形成される。第2電極膜28は、この形態では、TiN膜からなる。第2電極膜28は、スパッタ法または蒸着法によって形成されてもよい。次に、第3電極膜29が第2電極膜28の上に形成される。第3電極膜29は、この形態では、AlCu膜からなる。第3電極膜29は、スパッタ法または蒸着法によって形成されてもよい。次に、第1~第3電極膜27~29の不要な部分が除去され、第1極性電極25が形成される。その後、上側絶縁膜35および第2極性電極37が形成され、ウエハ40が切断される。以上を含む工程を経て半導体装置1Aが製造される。
Next, referring to FIG. 10J, a
図11は、図1に示す半導体装置1Aが搭載されたパッケージ50を示す内部透過斜視図である。図11を参照して、パッケージ50は、パッケージ本体51、パッド部52、第1端子部53、第2端子部54、半導体装置1A、導電接合材55、および、少なくとも1つ(この形態では1つ)の導線56を含む。
FIG. 11 is an internal see-through perspective view showing a
パッケージ本体51は、モールド樹脂を含み、略六面体形状(略直方体形状)に成形されている。パッケージ本体51は、一方側の第1面57、他方側の第2面58、ならびに、第1面57および第2面58を接続する第1~第4側壁59A~59Dを有している。
The package
第1面57および第2面58は、平面視において長方形状に形成されている。第1側壁59Aおよび第2側壁59Bは、一方方向(この形態では第1方向X)に延び、一方方向に交差(具体的には直交)する交差方向(この形態では第2方向Y)に対向している。第1側壁59Aおよび第2側壁59Bは、パッケージ本体51の短辺を形成している。第3側壁59Cおよび第4側壁59Dは、交差方向(第2方向Y)に延び、一方方向(第1方向X)に対向している。第3側壁59Cおよび第4側壁59Dは、パッケージ本体51の長辺を形成している。
The
パッド部52は、金属製の板状部材からなる。パッド部52は、平面視において四角形状に形成されている。パッド部52は、この形態では、第2面58から露出するようにパッケージ本体51内に配置されている。
The
第1端子部53は、金属製の板状部材からなる。第1端子部53は、アノード端子からなる。第1端子部53は、パッケージ本体51内から第1側壁59Aを貫通してパッケージ本体51外に引き出されている。第1端子部53は、パッケージ本体51内の第1内端部60、および、パッケージ本体51外の第1外端部61を有している。第1内端部60は、パッド部52から間隔を空けて形成されている。第1端子部53は、第1内端部60における第2方向Yに沿って延びる一対の側壁部において第1方向Xに窪んだ複数(この形態では一対)の凹部62を有している。複数の凹部62は、パッケージ本体51内において当該パッケージ本体51(つまりモールド樹脂)に係合している。
The 1st
第2端子部54は、金属製の板状部材からなる。第2端子部54は、カソード端子からなる。第2端子部54は、パッケージ本体51内から第2側壁59Bを貫通してパッケージ本体51外に引き出されている。第2端子部54は、パッケージ本体51内の第2内端部63、および、パッケージ本体51外の第2外端部64を有している。第2内端部63は、この形態では、パッド部52に接続されている。第2内端部63は、具体的には、パッド部52と一体的に形成されている。
The 2nd
半導体装置1Aは、パッケージ本体51内において、第2極性電極37をパッド部52に対向させた姿勢でパッド部52の上に配置されている。つまり、第2極性電極37は、パッド部52を介して第2端子部54に電気的に接続されている。導電接合材55は、第2極性電極37およびパッド部52の間に介在され、第2極性電極37およびパッド部52を機械的および電気的に接合している。導電接合材55は、半田または金属ペーストであってもよい。
The
導線56は、パッケージ本体51内において、半導体装置1Aの第1極性電極25および第1端子部53の第1内端部60に接続されている。つまり、第1極性電極25は、導線56を介して第1端子部53に電気的に接続されている。導線56は、この形態では、ボンディングワイヤからなる。導線56は、Auワイヤ、Cuワイヤ、AgワイヤおよびAlワイヤのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。導線56は、ボンディングワイヤに代えて、金属クリップ(金属製の板状部材)からなっていてもよい。
The
図12は、第2実施形態に係る半導体装置1Bを示す斜視図である。図13は、図12に示す半導体装置1Bを示す平面図である。図14は、図12に示すチップ2の第1主面3のレイアウト例を示す平面図である。図15は、第1極性電極25および第2極性電極37のレイアウト例を示す平面図である。図16は、図13に示すXVI-XVI線に沿う断面図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a
図12~図16を参照して、半導体装置1Bは、半導体装置1Aの場合と同様、チップ2、第1半導体領域6および第2半導体領域7を含む。第1半導体領域6および第2半導体領域7の説明は省略される。チップ2は、第1主面3、第2主面4および第1~第4側面5A~5Dを有している。第1主面3および第2主面4は、この形態では、平面視において長方形状に形成されている。第1側面5Aおよび第2側面5Bは、チップ2の長辺を形成している。第3側面5Cおよび第4側面5Dは、チップ2の短辺を形成している。
12 to 16,
第1側面5Aおよび第2側面5Bの長さは、0.2mm以上4mm以下であってもよい。第3側面5Cおよび第4側面5Dの長さは、0.1mm以上2mm以下は、であってもよい。半導体装置1Bは、チップ2のサイズ(第1~第4側面5A~5Dの長さ)に応じて、1608(1.6mm×0.8mm)チップ、1006(1.0mm×0.6mm)チップ、0603(0.6mm×0.3mm)チップ、0402(0.4mm×0.2mm)チップ、03015(0.3mm×0.15mm)チップ等と称される。つまり、半導体装置1Bは、ウエハ40から切り出されたチップ2のサイズをパッケージのサイズとして有するウエハレベルチップサイズパッケージからなるチップ部品である。
The length of the
半導体装置1Bは、半導体装置1Aの場合と同様、第1主面3に設定されたアクティブ領域8を含む。アクティブ領域8は、この形態では、第1アクティブ領域8Aおよび第2アクティブ領域8Bを含む。第1アクティブ領域8Aは、第1主面3の周縁から間隔を空けて第1主面3の第3側面5C側の領域に設定されている。第1アクティブ領域8Aは、この形態では、平面視において第1~第4側面5A~5Dに平行な4辺を有する四角形状(具体的には第2方向Yに延びる長方形状)に設定されている。
第2アクティブ領域8Bは、第1主面3の周縁から間隔を空けて第1主面3の内方部(具体的には中央部)に設定され、第1方向Xに第1アクティブ領域8Aに対向している。第2アクティブ領域8Bは、この形態では、平面視において第1~第4側面5A~5Dに平行な4辺を有する四角形状に設定されている。第2アクティブ領域8Bは、第2方向Yに関して、第1アクティブ領域8Aの長さ未満の長さを有している。
The second
半導体装置1Bは、半導体装置1Aの場合と同様、第1主面3に設定されたアウター領域9を含む。アウター領域9は、第1主面3の周縁部に設定されている。アウター領域9は、この形態では、平面視において第1主面3の周縁に沿って延び、第1アクティブ領域8Aおよび第2アクティブ領域8Bを取り囲む環状に設定されている。
The
半導体装置1Bは、第1アクティブ領域8Aにおいて第1主面3の表層部に形成されたn型のダイオード領域70を含む。ダイオード領域70は、この形態では、第1半導体領域6の一部を利用して形成されている。つまり、ダイオード領域70は、第1半導体領域6と同一のn型不純物濃度を有し、第1主面3から露出している。むろん、ダイオード領域70は、n型不純物の選択的な導入によって、第1半導体領域6よりも高いn型不純物濃度を有するように調整されていてもよい。この場合、ダイオード領域70は、第1半導体領域6の表層部に形成されていてもよい。
半導体装置1Bは、第2アクティブ領域8Bに形成された複数のトレンチ10および複数の不純物領域12を含む。半導体装置1Bに係る複数のトレンチ10および複数の不純物領域12は、第2アクティブ領域8Bに形成されている点を除いて、半導体装置1Aに係る複数のトレンチ10および複数の不純物領域12と同様のレイアウトをそれぞれ有している(図6~図9も併せて参照)。複数のトレンチ10および複数の不純物領域12の説明は省略される。
半導体装置1Bは、半導体装置1Aの場合と同様、アクティブ領域8を区画するようにアウター領域9の第1半導体領域6内に形成された外側不純物領域15を含む。外側不純物領域15は、この形態では、平面視において複数のトレンチ10から間隔を空けて形成され、第1アクティブ領域8Aおよび第2アクティブ領域8Bに沿って帯状に延びている。外側不純物領域15は、具体的には、平面視において第1アクティブ領域8Aおよび第2アクティブ領域8Bを一括して取り囲む環状に形成されている。
半導体装置1Bは、アウター領域9において第1半導体領域6内に形成されたn型の低抵抗領域71を含む。低抵抗領域71は、第1半導体領域6よりも高いn型不純物濃度を有している。低抵抗領域71は、1×1018cm-3以上1×1021cm-3以下のn型不純物濃度を有してもよい。低抵抗領域71は、第1半導体領域6を貫通し、第2半導体領域7に接続されている。低抵抗領域71は、第2半導体領域7と共に第1半導体領域6よりも低抵抗な電流経路を形成する。
The
低抵抗領域71は、第1領域72、少なくとも1つ(この形態では一対)の第2領域73および少なくとも1つ(この形態では1つ)の第3領域74を含む。第1領域72は、第1半導体領域6において第4側面5D側の領域に形成されている。第1領域72は、平面視において第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて四角形状(具体的には第2方向Yに延びる長方形状)に形成されている。第1領域72は、第2アクティブ領域8B(複数のトレンチ10の群)を挟んで第1アクティブ領域8A(ダイオード領域70)に対向している。
The
一対の第2領域73は、第1領域72から第3側面5C側(第1アクティブ領域8A側)に向けて引き出されている。一対の第2領域73は、この形態では、平面視において第2方向Yの両サイドから第2アクティブ領域8Bを挟み込むように第1領域72から第1方向Xに帯状に引き出されている。一対の第2領域73は、平面視において第2方向Yに第2アクティブ領域8B(複数のトレンチ10の群)に対向し、第1方向Xに第1アクティブ領域8Aに対向している。一対の第2領域73は、平面視において第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて形成されている。
A pair of
第3領域74は、一対の第2領域73のいずれか一方または双方から第3側面5C側に引き出され、第1アクティブ領域8Aに沿って帯状に延びている。第3領域74は、この形態では、一対の第2領域73の双方から引き出され、第1アクティブ領域8Aを取り囲んでいる。第3領域74は、平面視において第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて形成されている。第3領域74は、平面視において第2領域73の幅未満の幅を有している。むろん、第3領域74は、平面視において第2領域73の幅とほぼ等しい幅を有していてもよい。
The
このように、低抵抗領域71は、第1アクティブ領域8Aに複数方向から対向し、第2アクティブ領域8Bに複数方向から対向している。低抵抗領域71は、具体的には、第1アクティブ領域8Aおよび第2アクティブ領域8Bを一括して取り囲んでいる。低抵抗領域71は、第1アクティブ領域8Aから第4側面5D側の領域に至る電流経路の抵抗値を低減し、第2アクティブ領域8Bから第4側面5D側の領域に至る電流経路の抵抗値を低減する。むろん、低抵抗領域71は、第1~第3領域72~74のうちの少なくとも1つを含んでいればよく、必ずしも第1~第3領域72~74の全てを同時含む必要はない。
Thus, the
半導体装置1Bは、半導体装置1Aの場合と同様、第1主面3の上に形成された絶縁膜20を含む。絶縁膜20は、半導体装置1Aの場合と同様、第1絶縁膜23および第2絶縁膜24を含む積層構造を有している。絶縁膜20は、この形態では、第1コンタクト開口75および第2コンタクト開口76を含む。第1コンタクト開口75は、第1アクティブ領域8Aおよび第2アクティブ領域8Bを露出させている。第1コンタクト開口75を区画する壁部は、外側不純物領域15の直上に位置している。第2コンタクト開口76は、低抵抗領域71の第1~第3領域72~74を露出させるように第1~第3領域72~74に沿って形成されている。
半導体装置1Bは、半導体装置1Aの場合と同様、第1主面3の上に形成された第1極性電極25を含む。第1極性電極25は、半導体装置1Aの場合と同様、チップ2側からこの順に積層された第1電極膜27、第2電極膜28および第3電極膜29を含む積層構造を有している。
第1極性電極25は、この形態では、第1パッド部80および第1引き出し部81を含む。第1パッド部80は、第1アクティブ領域8A(第1主面3の第3側面5C側の領域)を被覆するように絶縁膜20の上から第1コンタクト開口75に入り込んでいる。第1パッド部80は、平面視において第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて四角形状(具体的には第2方向Yに延びる長方形状)に形成されている。第1パッド部80は、第1アクティブ領域8Aにおいて外側不純物領域15に電気的に接続され、ダイオード領域70(第1半導体領域6)とショットキ接合を形成している。
The first
第1引き出し部81は、第2アクティブ領域8Bを被覆するように第1パッド部80から第2アクティブ領域8B側に引き出され、絶縁膜20の上から第1コンタクト開口75に入り込んでいる。第1引き出し部81は、平面視において第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて形成されている。第1引き出し部81は、第1コンタクト開口75内において不純物領域12および外側不純物領域15に電気的に接続され、第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。
The first lead-out
第1引き出し部81は、具体的には、第2アクティブ領域8Bにおいて第1主面3を被覆し、第1主面3から複数のトレンチ10に入り込んでいる。第1引き出し部81は、各トレンチ10の底壁において不純物領域12に電気的に接続され、各トレンチ10の側壁において第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。第1引き出し部81は、各トレンチ10の底壁において第1半導体領域6とショットキ接合を形成する部分を含む。第1引き出し部81は、具体的には、各トレンチ10の底壁角部および底壁周縁部において第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。
Specifically, the first lead-out
このように、第1アクティブ領域8Aには、アノードとしての第1極性電極25(第1パッド部80)、および、カソードとしてのダイオード領域70(第1半導体領域6)を有する第1SBD構造82(ショットキ接合)が形成されている。また、第2アクティブ領域8Bには、アノードとしての第1極性電極25(第1引き出し部81)、および、カソードとしての第1半導体領域6を有する第2SBD構造83(ショットキ接合)が形成されている。第2SBD構造83は、第1SBD構造82に並列接続されている。
Thus, in the first
半導体装置1Bは、半導体装置1Aの場合とは異なり、第2主面4に代えて第1主面3の上に形成された第2極性電極37を含む。第2極性電極37は、第1極性電極25から第1主面3に沿う横方向に間隔を空けて第1主面3の上に配置されている。つまり、半導体装置1Bは、横型(Lateral type)のSBDを含む。第2極性電極37は、この形態では、第1極性電極25の場合と同様、チップ2側からこの順に積層された第1電極膜27、第2電極膜28および第3電極膜29を含む積層構造を有している。
第2極性電極37は、絶縁膜20の上から第2コンタクト開口76に入り込んでいる。第2極性電極37は、第2コンタクト開口76内において低抵抗領域71に電気的に接続されている。第2極性電極37は、具体的には、低抵抗領域71とオーミック接触を形成している。第2極性電極37は、この形態では、第2パッド部84、少なくとも1つ(この形態では一対)の第2引き出し部85、および、少なくとも1つ(この形態では1つ)の第3引き出し部86を含む。
The
第2パッド部84は、低抵抗領域71の第1領域72(第1主面3の第4側面5D側の領域)を被覆するように絶縁膜20の上から第2コンタクト開口76に入り込んでいる。第2パッド部84は、第2コンタクト開口76内において第1領域72に電気的に接続されている。第2パッド部84は、平面視において第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて四角形状(具体的には第2方向Yに延びる長方形状)に形成されている。第2パッド部84は、第1引き出し部81を挟んで第1パッド部80に対向している。
The
一対の第2引き出し部85は、低抵抗領域71の第2領域73を被覆するように第1パッド部80から第3側面5C側(第2アクティブ領域8B側)に向けて引き出され、絶縁膜20の上から第2コンタクト開口76に入り込んでいる。一対の第2引き出し部85は、この形態では、平面視において第2方向Yの両サイドから第1引き出し部81(第2アクティブ領域8B)を挟み込むように第1パッド部80から第1方向Xに帯状に引き出されている。
A pair of
一対の第2引き出し部85は、平面視において第1方向Xに第1パッド部80に対向し、第2方向Yに第1引き出し部81に対向している。一対の第2引き出し部85は、平面視において第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて形成されている。一対の第2引き出し部85は、第2コンタクト開口76内において低抵抗領域71の第2領域73に電気的に接続されている。
The pair of second lead-out
第3引き出し部86は、低抵抗領域71の第3領域74を被覆するように一対の第2引き出し部85のいずれか一方または双方から第3側面5C側に引き出され、絶縁膜20の上から第2コンタクト開口76に入り込んでいる。第3引き出し部86は、平面視において第1主面3の周縁から内方に間隔を空けて形成され、第1パッド部80(第1アクティブ領域8A)に沿って帯状に延びている。
The third lead-out
第3引き出し部86は、この形態では、一対の第2引き出し部85の双方から引き出され、第1パッド部80(第1アクティブ領域8A)を取り囲んでいる。第3引き出し部86は、第2コンタクト開口76内において低抵抗領域71の第3領域74に電気的に接続されている。第3引き出し部86は、平面視において第2引き出し部85の幅未満の幅を有している。むろん、第3引き出し部86は、平面視において第2引き出し部85の幅とほぼ等しい幅を有していてもよい。
In this embodiment, the third lead-out
具体的な図示は省略されるが、半導体装置1Bは、チップ2および第1極性電極25の接続部、ならびに、チップ2および第2極性電極37の接続部に形成されたシリサイド層31を含む(図7も併せて参照)。シリサイド層31は、具体的には、チップ2および第1電極膜27の接続部に形成されている。
Although not shown in detail, the
半導体装置1Bは、第1極性電極25(第1極性電極25および第2極性電極37)を選択的に被覆する絶縁層90を含む。絶縁層90は、第1極性電極25を露出させる第1パッド開口91を含む。第1パッド開口91は、具体的には、第1極性電極25の第1パッド部80を露出させている。第1パッド開口91は、平面視において第1パッド部80の周縁から内方に間隔を空けて四角形状(具体的には第2方向Yに延びる長方形状)に形成されている。
The
絶縁層90は、第1パッド開口91から間隔を空けて第2極性電極37を露出させる第2パッド開口92を含む。第2パッド開口92は、具体的には、第2極性電極37の第2パッド部84を露出させている。第2パッド開口92は、この形態では、平面視において第2パッド部84の周縁から内方に間隔を空けて四角形状(具体的には第2方向Yに延びる長方形状)に形成されている。
The insulating
絶縁層90は、この形態では、第1極性電極25側からこの順に積層された無機絶縁膜93および有機絶縁膜94を含む積層構造を有している。無機絶縁膜93は、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。無機絶縁膜93は、この形態では、窒化シリコン膜を含む。有機絶縁膜94は、ポリイミド膜、ポリアミド膜およびポリベンゾオキサゾール膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。有機絶縁膜94は、この形態では、ポリイミド膜を含む。むろん、絶縁層90は、無機絶縁膜93または有機絶縁膜94からなる単層構造を有していてもよい。
In this embodiment, the insulating
半導体装置1Bは、第1極性電極25に電気的に接続された第1端子電極95を含む。第1端子電極95は、第1パッド開口91内に配置され、第1パッド開口91内において第1パッド部80に電気的に接続されている。半導体装置1Bは、第2極性電極37に電気的に接続された第2端子電極96を含む。第2端子電極96は、第2パッド開口92内に配置され、第2パッド開口92内において第2パッド部84に電気的に接続されている。
第1~第2端子電極95~96は、チップ2側からこの順に積層されたNi膜97、Pd膜98およびAu膜99を含む積層構造をそれぞれ有している。Ni膜97は、第1~第2パッド開口91~92を埋め戻し、絶縁層90の主面を被覆する部分を有していてもよい。Pd膜98は、Ni膜97の主面を膜状に被覆している。Pd膜98は、絶縁層90の外面を被覆する部分を有していてもよい。Au膜99は、Pd膜98の外面を膜状に被覆している。Au膜99は、絶縁層90の主面を被覆する部分を有していてもよい。
The first and second
半導体装置1Bは、チップ2の第1~第4側面5A~5Dを被覆する側壁絶縁膜100を含む。側壁絶縁膜100は、第1~第4側面5A~5Dを全周に亘って被覆し、第2主面4を露出させている。側壁絶縁膜100は、この形態では、絶縁層90の主面を露出させるように絶縁層90の側壁部の一部または全部を被覆していてもよい。側壁絶縁膜100は、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
以上、半導体装置1Bは、チップ2、第1半導体領域6、トレンチ10、不純物領域12および第1極性電極25(主面電極)を含む。チップ2は、第1主面3を有している。第1半導体領域6は、第1主面3から露出するようにチップ2内に形成されている。トレンチ10は、第1主面3に形成され、側壁および底壁を有している。不純物領域12は、トレンチ10の側壁の全域を露出させるように、第1半導体領域6内においてトレンチ10の底壁に沿う領域に形成されている。第1極性電極25は、第1主面3を被覆し、第1半導体領域6とショットキ接合を形成している。
As described above,
この構造によれば、電気的特性を向上できる半導体装置1Bを提供できる。具体的には、トレンチ10のレイアウトおよび不純物領域12のレイアウトを調整することによって、電気的特性の一例としての順方向電圧VFの特性および逆方向電流IRの特性を向上できる半導体装置1Bを提供できる。
According to this structure, it is possible to provide the
この形態では、複数のトレンチ10および複数の不純物領域12が第2アクティブ領域8Bに形成された例が示された。しかし、複数のトレンチ10および複数の不純物領域12は、第2アクティブ領域8Bに代えて第1アクティブ領域8Aに形成されてもよい。つまり、第1SBD構造82および第2SBD構造83の配置が入れ換えられてもよい。
This form shows an example in which a plurality of
この場合、複数のトレンチ10および複数の不純物領域12は、第1アクティブ領域8Aにおいて第1極性電極25(第1パッド部80)に接続される。むろん、複数のトレンチ10および複数の不純物領域12は、第1アクティブ領域8Aおよび第2アクティブ領域8Bの双方に形成されていてもよい。つまり、第1アクティブ領域8Aおよび第2アクティブ領域8Bの双方に第2SBD構造83が形成されてもよい。
In this case, the plurality of
以上、実施形態が説明されたが、前述の実施形態はさらに他の形態で実施できる。たとえば、外側トレンチ11は、図17に示されるレイアウトを有していてもよい。図17は、変形例に係る外側トレンチ11のレイアウト例を示す平面図である。図17を参照して、外側トレンチ11は、複数のトレンチ10を取り囲む環状に形成されていてもよい。外側トレンチ11のレイアウトに対する外側不純物領域15のレイアウトは、第1実施形態の場合と同様である(図6および図7も併せて参照)。
Although the embodiments have been described above, the above-described embodiments can be embodied in other forms. For example,
複数のトレンチ10は、図18に示されるレイアウトを有していてもよい。図18は、第1変形例に係るトレンチ10のレイアウト例を示す平面図である。図18を参照して、複数のトレンチ10は、平面視において第1方向Xおよび第2方向Yに間隔を空けて行列状(ドット状)に配列されていてもよい。この場合、外側トレンチ11も、複数のトレンチ10のレイアウトに応じて、第2方向Yに間隔を空けてドット状に配列されていてもよい。
The
むろん、複数のトレンチ10は、平面視において第1方向Xおよび第2方向Yに間隔を空けて千鳥状(ドット状)に配列されていてもよい。この場合、たとえば、偶数列(または奇数列)に位置する複数のトレンチ10が奇数列(または偶数列)に位置する複数のトレンチ10から第2方向Yにずれて配列されていてもよい。むろん、偶数行(または奇数行)に位置する複数のトレンチ10が奇数行(または偶数行)に位置する複数のトレンチ10から第1方向Xにずれて配列されていてもよい。
Of course, the plurality of
複数のトレンチ10は、図19に示されるレイアウトを有していてもよい。図19は、第2変形例に係るトレンチ10のレイアウト例を示す平面図である。図19を参照して、複数のトレンチ10は、この形態では、第1方向Xに延びる複数の第1トレンチ10A、および、第2方向Yに延びる複数の第2トレンチ10Bを含む。複数の第2トレンチ10Bは、複数の第1トレンチ10Aに交差し、複数の第1トレンチ10Aと1つの格子状のトレンチ10を形成している。
A plurality of
この場合、複数の不純物領域12は、複数の第1トレンチ10Aの底壁をそれぞれ被覆する複数の第1不純物領域12A、および、複数の第2トレンチ10Bの底壁をそれぞれ被覆する複数の第2不純物領域12Bを含んでいてもよい。第1トレンチ10Aのレイアウトに対する第1不純物領域12Aのレイアウトは、第1実施形態の場合と同様である(図6および図7も併せて参照)。
In this case, the plurality of
また、第2トレンチ10Bのレイアウトに対する第2不純物領域12Bのレイアウトは、第1実施形態の場合と同様である(図6および図7も併せて参照)。むろん、複数の不純物領域12は、複数の第1不純物領域12Aおよび複数の第2不純物領域12Bのいずれか一方を含んでいればよく、必ずしも複数の第1不純物領域12Aおよび複数の第2不純物領域12Bを同時に含む必要はない。
Also, the layout of the
むろん、複数のトレンチ10は、複数の第1トレンチ10Aおよび複数の第2トレンチ10Bの組み合わせによって、平面視において同心円状のレイアウトで形成されていてもよいし、螺旋状のレイアウトで形成されていてもよい。これらの場合、複数の不純物領域12は、複数の第1不純物領域12Aおよび複数の第2不純物領域12Bの組み合わせによって、平面視において同心円状のレイアウトで形成されていてもよいし、螺旋状のレイアウトで形成されていてもよい。
Of course, the plurality of
前述の各実施形態において、SiC単結晶からなるチップ2が採用される場合、チップ2は六方晶からなるSiC単結晶を含むことが好ましい。SiC単結晶は、2H(Hexagonal)-SiC単結晶、4H-SiC単結晶、6H-SiC単結晶等であってもよい。チップ2は、前記ポリタイプのうち4H-SiC単結晶からなることが好ましい。
In each of the above-described embodiments, when the
第1主面3および第2主面4は、SiC単結晶のc面によって形成されていることが好ましい。この場合、第1主面3がSiC単結晶のシリコン面((0001)面)によって形成され、第2主面4がSiC単結晶のカーボン面((000-1)面)によって形成されていることが好ましい。むろん、第1主面3がカーボン面によって形成され、第2主面4がシリコン面によって形成されていてもよい。
The first
第1主面3および第2主面4は、SiC単結晶のc面に対して所定のオフ方向に所定の角度で傾斜したオフ角を有していてもよい。オフ方向は、SiC単結晶のa軸方向([11-20]方向)であってもよい。オフ角は、0°以上5°以下であってもよい。第1方向XはSiC単結晶のm軸方向([1-100]方向)であり、第2方向YはSiC単結晶のa軸方向であってもよい。むろん、第1方向XはSiC単結晶のa軸方向であり、第2方向YはSiC単結晶のm軸方向であってもよい。
The first
前述の各実施形態では、第1方向Xおよび第2方向Yが第1~第4側面5A~5Dの延在方向によって規定された。しかし、第1方向Xおよび第2方向Yは、互いに交差(具体的には直交)する関係を維持する限り、任意の方向であってもよい。 In each of the embodiments described above, the first direction X and the second direction Y were defined by the extending directions of the first to fourth side surfaces 5A to 5D. However, the first direction X and the second direction Y may be arbitrary directions as long as they maintain a relationship of crossing each other (specifically, orthogonally).
以下、この明細書および図面から抽出される特徴例が示される。以下、括弧内の英数字等は前述の実施形態における対応構成要素等を表すが、各項目の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下の項目に係る「半導体装置」は、「半導体整流デバイス」または「チップ部品」に変更されてもよい。 Below are examples of features that can be extracted from the specification and drawings. Hereinafter, alphanumeric characters in parentheses represent components corresponding to the above-described embodiments, but the scope of each item is not limited to the embodiments. "Semiconductor device" in the following items may be changed to "semiconductor rectifier device" or "chip part".
[A1]主面(3)を有するチップ(2)と、前記主面(3)から露出するように前記チップ(2)内に形成された第1導電型(n型)の半導体領域(6)と、前記主面(3)に形成され、側壁および底壁を有するトレンチ(10)と、前記トレンチ(10)の前記側壁の全域を露出させるように、前記半導体領域(6)内において前記トレンチ(10)の前記底壁に沿う領域のみに形成された第2導電型(p型)の不純物領域(12)と、前記主面(3)を被覆し、前記半導体領域(6)とショットキ接合を形成する主面電極(25)と、を含む、半導体装置(1A、1B)。 [A1] A chip (2) having a main surface (3) and a semiconductor region (6) of a first conductivity type (n-type) formed in the chip (2) so as to be exposed from the main surface (3) ), a trench (10) formed in said main surface (3) and having sidewalls and a bottom wall, and said an impurity region (12) of a second conductivity type (p-type) formed only in a region along the bottom wall of the trench (10); A semiconductor device (1A, 1B) comprising: a main surface electrode (25) forming a junction.
[A2]前記主面電極(25)は、前記トレンチ(10)の前記底壁において前記不純物領域(12)に電気的に接続され、前記トレンチ(10)の前記側壁において前記半導体領域(6)と前記ショットキ接合を形成している、A1に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A2] The main surface electrode (25) is electrically connected to the impurity region (12) on the bottom wall of the trench (10), and the semiconductor region (6) on the sidewall of the trench (10). and the semiconductor device (1A, 1B) according to A1, forming the Schottky junction.
[A3]前記主面電極(25)は、前記トレンチ(10)の前記底壁において前記半導体領域(6)と前記ショットキ接合を形成する部分を含む、A1またはA2に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A3] The semiconductor device (1A, 1B).
[A4]前記不純物領域(12)は、前記トレンチ(10)の前記側壁から間隔を空けて前記トレンチ(10)の前記底壁に沿う領域のみに形成されている、A1~A3のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。 [A4] Any one of A1 to A3, wherein the impurity region (12) is formed only in a region along the bottom wall of the trench (10) spaced apart from the side wall of the trench (10). 1. The semiconductor device (1A, 1B) according to 1.
[A5]125℃の温度環境下において3Vの逆方向電圧VRが前記ショットキ接合に付与されたとき、逆方向電流IRが10mA以下である、A1~A4のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。 [A5] The semiconductor device according to any one of A1 to A4, wherein a reverse current IR is 10 mA or less when a reverse voltage VR of 3 V is applied to the Schottky junction in a temperature environment of 125° C. ( 1A, 1B).
[A6]-40℃の温度環境下において7.5mAの順方向電流IFが前記ショットキ接合に付与されたとき、順方向電圧VFが300mV以下である、A1~A5のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。 [A6] According to any one of A1 to A5, the forward voltage VF is 300 mV or less when a forward current IF of 7.5 mA is applied to the Schottky junction in a temperature environment of -40°C. A semiconductor device (1A, 1B).
[A7]断面視において、複数の前記トレンチ(10)が前記主面(3)に間隔を空けて形成され、断面視において、複数の前記不純物領域(12)が、複数の前記トレンチ(10)の前記側壁の全域を露出させるように、複数の前記トレンチ(10)の前記底壁に沿う領域のみにそれぞれ形成されている、A1~A6のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。 [A7] In a cross-sectional view, a plurality of trenches (10) are formed at intervals in the main surface (3), and in a cross-sectional view, the plurality of impurity regions (12) are formed in the plurality of trenches (10). The semiconductor device (1A, 1B ).
[A8]複数の前記トレンチ(10)は、断面視において第1値aの間隔を空けて前記主面(3)に形成され、かつ、前記第1値a以下の第2値b(b≦a)の幅をそれぞれ有している、A7に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A8] The plurality of trenches (10) are formed in the main surface (3) at intervals of a first value a in a cross-sectional view, and have a second value b (b≦ The semiconductor device (1A, 1B) of A7, each having a width of a).
[A9]前記第1値aは、0.4μm以上1.4μm以下である、A8に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A9] The semiconductor device (1A, 1B) according to A8, wherein the first value a is 0.4 μm or more and 1.4 μm or less.
[A10]前記第2値bは、0.4μm以上1.2μm以下である、A8またはA9に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A10] The semiconductor device (1A, 1B) according to A8 or A9, wherein the second value b is 0.4 μm or more and 1.2 μm or less.
[A11]複数の前記トレンチ(10)は、前記第1値aおよび前記第2値bの間に「a>-b+1.4」の関係式を有するように形成されている、A8~A10のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。 [A11] A8 to A10, wherein the plurality of trenches (10) are formed to have a relational expression of "a>-b+1.4" between the first value a and the second value b A semiconductor device (1A, 1B) according to any one of the above.
[A12]複数の前記不純物領域(12)は、断面視において前記第1値a以上の第3値c(a≦c)の間隔を空けて複数の前記トレンチ(10)の前記底壁に沿う領域にそれぞれ形成され、かつ、前記第2値b以下の第4値d(d≦b)の幅をそれぞれ有している、A8~A11のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。 [A12] The plurality of impurity regions (12) extend along the bottom walls of the plurality of trenches (10) at intervals of a third value c (a≤c) equal to or greater than the first value a in a cross-sectional view. The semiconductor device according to any one of A8 to A11 (1A, 1B ).
[A13]前記第3値cは、0.4μm以上1.6μm以下である、A12に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A13] The semiconductor device (1A, 1B) according to A12, wherein the third value c is 0.4 μm or more and 1.6 μm or less.
[A14]前記第4値dは、0.35μm以上1.2μm以下である、A12またはA13に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A14] The semiconductor device (1A, 1B) according to A12 or A13, wherein the fourth value d is 0.35 μm or more and 1.2 μm or less.
[A15]前記主面(3)に設定されたアクティブ領域(8)と、前記主面(3)において前記アクティブ領域(8)外に設定されたアウター領域(9)と、前記アクティブ領域(8)において前記主面(3)に形成された前記トレンチ(10)と、前記アクティブ領域(8)を区画するように前記アウター領域(9)の前記主面(3)に形成され、前記アクティブ領域(8)側の内壁、前記アウター領域(9)側の外壁、ならびに、前記内壁および前記外壁を接続する底壁を有する外側トレンチ(11)と、前記アウター領域(9)の前記半導体領域(6)内において前記外側トレンチ(11)の前記外壁に沿う領域に形成された第2導電型(p型)の外側不純物領域(15)と、をさらに含む、A1~A14のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。 [A15] An active region (8) set on the main surface (3), an outer region (9) set outside the active region (8) on the main surface (3), and the active region (8) ) formed in the main surface (3) of the outer region (9) so as to partition the trench (10) formed in the main surface (3) and the active region (8), and the active region An outer trench (11) having an inner wall on the (8) side, an outer wall on the outer region (9) side, and a bottom wall connecting the inner wall and the outer wall, and the semiconductor region (6) in the outer region (9) ), an outer impurity region (15) of a second conductivity type (p-type) formed in a region along the outer wall of the outer trench (11) within the trench (11). semiconductor device (1A, 1B).
[A16]前記外側不純物領域(15)は、前記外側トレンチ(11)の前記内壁を露出させるように前記外側トレンチ(11)の前記外壁および前記底壁に沿う領域に形成されている、A15に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A16] The outer impurity region (15) is formed in a region along the outer wall and the bottom wall of the outer trench (11) so as to expose the inner wall of the outer trench (11), A semiconductor device (1A, 1B) as described.
[A17]前記外側不純物領域(15)は、前記外側トレンチ(11)の前記底壁の一部を露出させている、A15またはA16に記載の半導体装置(1A、1B)。 [A17] The semiconductor device (1A, 1B) according to A15 or A16, wherein the outer impurity region (15) exposes a part of the bottom wall of the outer trench (11).
[A18]第1導電型(n型)の半導体領域(6)が露出した主面(41)を有するウエハ(40)を用意する工程と、前記主面(41)側から前記ウエハ(40)の不要な部分を除去することにより、側壁および底壁を有するトレンチ(10)を前記主面(41)に形成する工程と、前記トレンチ(10)の前記底壁のみに第2導電型不純物を導入することにより、前記トレンチ(10)の前記底壁のみに沿う第2導電型(p型)の不純物領域(12)を前記半導体領域(6)内に形成する工程と、前記半導体領域(6)とショットキ接合を形成する主面電極(25)を前記主面(41)の上に形成する工程と、を含む、半導体装置(1A、1B)の製造方法。 [A18] A step of preparing a wafer (40) having a main surface (41) in which a semiconductor region (6) of a first conductivity type (n-type) is exposed; forming a trench (10) having sidewalls and a bottom wall in said main surface (41) by removing unnecessary portions of said trench (10); forming a second conductivity type (p-type) impurity region (12) in the semiconductor region (6) along only the bottom wall of the trench (10) by introducing; ) and forming a main surface electrode (25) forming a Schottky junction on the main surface (41).
[A19]前記トレンチ(10)の前記底壁を露出させ、前記トレンチ(10)の前記側壁を被覆する遮蔽マスク(44)を前記主面(41)の上に形成する工程をさらに含み、前記不純物領域(12)の形成工程は、前記遮蔽マスク(44)を介して前記トレンチ(10)の前記底壁のみに前記第2導電型不純物を導入する工程を含む、A18に記載の半導体装置(1A、1B)の製造方法。 [A19] further comprising the step of exposing the bottom wall of the trench (10) and forming a shielding mask (44) on the main surface (41) covering the sidewalls of the trench (10); The semiconductor device according to A18 ( 1A, 1B) manufacturing method.
[A20]前記主面電極(25)の形成工程は、前記トレンチ(10)の前記底壁において前記不純物領域(12)に電気的に接続され、前記トレンチ(10)の前記側壁において前記半導体領域(6)と前記ショットキ接合を形成する前記主面電極(25)を形成する工程を含む、A18またはA19に記載の半導体装置(1A、1B)の製造方法。 [A20] In the step of forming the main surface electrode (25), the bottom wall of the trench (10) is electrically connected to the impurity region (12), and the side wall of the trench (10) is electrically connected to the semiconductor region (12). (6) and the step of forming the main surface electrode (25) forming the Schottky junction.
実施形態について詳細に説明してきたが、これらは技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によって限定される。 Although the embodiments have been described in detail, these are merely specific examples used to clarify the technical content, and the present invention should not be construed as being limited to these specific examples. is limited by the scope of the appended claims.
1A 半導体装置
1B 半導体装置
2 チップ
3 第1主面
6 半導体領域
8 アクティブ領域
9 アウター領域
10 トレンチ
11 外側トレンチ
12 不純物領域
15 外側不純物領域
25 第1極性電極(主面電極)
40 ウエハ
41 ウエハ主面
44 第2レジストマスク(遮蔽マスク)
a 第1値
b 第2値
c 第3値
d 第4値
40
a first value b second value c third value d fourth value
Claims (20)
前記主面から露出するように前記チップ内に形成された第1導電型の半導体領域と、
前記主面に形成され、側壁および底壁を有するトレンチと、
前記半導体領域内において前記トレンチの前記底壁に沿う領域のみに形成された第2導電型の不純物領域と、
前記主面を被覆し、前記半導体領域とショットキ接合を形成する主面電極と、を含む、半導体装置。 a chip having a major surface;
a semiconductor region of a first conductivity type formed in the chip so as to be exposed from the main surface;
a trench formed in the main surface and having sidewalls and a bottom wall;
an impurity region of a second conductivity type formed only in a region along the bottom wall of the trench in the semiconductor region;
a main surface electrode covering the main surface and forming a Schottky junction with the semiconductor region.
断面視において、複数の前記不純物領域が、複数の前記トレンチの前記側壁の全域を露出させるように、複数の前記トレンチの前記底壁に沿う領域のみにそれぞれ形成されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の半導体装置。 In a cross-sectional view, a plurality of trenches are formed on the main surface at intervals,
7. The plurality of impurity regions are respectively formed only in regions along the bottom walls of the plurality of trenches so as to expose the entire sidewalls of the plurality of trenches in a cross-sectional view. The semiconductor device according to any one of 1.
前記主面において前記アクティブ領域外に設定されたアウター領域と、
前記アクティブ領域において前記主面に形成された前記トレンチと、
前記アクティブ領域を区画するように前記アウター領域の前記主面に形成され、前記アクティブ領域側の内壁、前記アウター領域側の外壁、ならびに、前記内壁および前記外壁を接続する底壁を有する外側トレンチと、
前記アウター領域の前記半導体領域内において前記外側トレンチの前記外壁に沿う領域に形成された第2導電型の外側不純物領域と、をさらに含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の半導体装置。 an active area set on the main surface;
an outer region set outside the active region on the main surface;
the trench formed in the main surface in the active region;
an outer trench formed in the main surface of the outer region so as to partition the active region and having an inner wall on the active region side, an outer wall on the outer region side, and a bottom wall connecting the inner wall and the outer wall; ,
15. The semiconductor according to claim 1, further comprising an outer impurity region of a second conductivity type formed in a region along said outer wall of said outer trench within said semiconductor region of said outer region. Device.
前記主面側から前記ウエハの不要な部分を除去することにより、側壁および底壁を有するトレンチを前記主面に形成する工程と、
前記トレンチの前記底壁のみに第2導電型不純物を導入することにより、前記トレンチの前記底壁のみに沿う第2導電型の不純物領域を前記半導体領域内に形成する工程と、
前記半導体領域とショットキ接合を形成する主面電極を前記主面の上に形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。 preparing a wafer having a principal surface on which a semiconductor region of the first conductivity type is exposed;
forming trenches having sidewalls and bottom walls in the main surface by removing unnecessary portions of the wafer from the main surface;
forming a second conductivity type impurity region in the semiconductor region along only the bottom wall of the trench by introducing a second conductivity type impurity only into the bottom wall of the trench;
and forming, on the main surface, a main surface electrode forming a Schottky junction with the semiconductor region.
前記不純物領域の形成工程は、前記遮蔽マスクを介して前記トレンチの前記底壁のみに前記第2導電型不純物を導入する工程を含む、請求項18に記載の半導体装置の製造方法。 forming a shielding mask over the major surface exposing the bottom wall of the trench and covering the sidewalls of the trench;
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein said step of forming said impurity region includes a step of introducing said second conductivity type impurity only into said bottom wall of said trench through said shielding mask.
The step of forming the main surface electrode is a step of forming the main surface electrode electrically connected to the impurity region on the bottom wall of the trench and forming the Schottky junction with the semiconductor region on the sidewall of the trench. 20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, comprising:
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