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JP7251914B2 - semiconductor equipment - Google Patents

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JP7251914B2
JP7251914B2 JP2017154283A JP2017154283A JP7251914B2 JP 7251914 B2 JP7251914 B2 JP 7251914B2 JP 2017154283 A JP2017154283 A JP 2017154283A JP 2017154283 A JP2017154283 A JP 2017154283A JP 7251914 B2 JP7251914 B2 JP 7251914B2
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Description

本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to semiconductor devices.

IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等を含む半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。半導体装置には、ダミートレンチを設ける場合がある。
特許文献1 国際公開2005/109521号パンフレット
2. Description of the Related Art A semiconductor device including an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or the like is known (see Patent Document 1, for example). A dummy trench may be provided in a semiconductor device.
Patent document 1 International publication 2005/109521 pamphlet

半導体装置のターンオン時に、ダミートレンチ底部近傍のN型領域にP型反転領域が形成される場合がある。P型反転領域が形成されると、ターンオン損失が増大してしまう。 When the semiconductor device is turned on, a P-type inversion region may be formed in the N-type region near the bottom of the dummy trench. The formation of a P-type inversion region increases turn-on loss.

本発明の第1の態様においては、半導体基板を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、半導体基板の上面とドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、ドリフト領域とベース領域との間に形成され、ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、半導体基板の上面からベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部を備えてよい。蓄積領域およびダミートレンチ部の少なくとも一方が、ダミートレンチ部に隣接する第1導電型の領域に、第2導電型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造を有してよい。 A first aspect of the present invention provides a semiconductor device comprising a semiconductor substrate. The semiconductor device may include a first conductivity type drift region formed in a semiconductor substrate. The semiconductor device may include a base region of the second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate. The semiconductor device may comprise an accumulation region of a first conductivity type formed between a drift region and a base region in a semiconductor substrate and having a higher doping concentration than the drift region. The semiconductor device may include a dummy trench section formed in the semiconductor substrate so as to penetrate the base region from the upper surface of the semiconductor substrate. At least one of the accumulation region and the dummy trench portion may have a suppression structure for suppressing the formation of the second conductivity type inversion region in the first conductivity type region adjacent to the dummy trench portion.

半導体装置は、半導体基板において、ベース領域および蓄積領域を貫通して半導体基板の上面からドリフト領域まで形成されたゲートトレンチ部を更に備えてよい。ゲートトレンチ部は、トレンチ内壁に形成されたゲート絶縁膜を有してよい。ゲートトレンチ部は、ゲート絶縁膜に覆われたゲート導電部を有してよい。ダミートレンチ部は、トレンチ内壁に形成され、ゲート絶縁膜よりも厚いダミー絶縁膜を有してよい。ダミートレンチ部は、ダミー絶縁膜に覆われたダミー導電部を有してよい。 The semiconductor device may further include a gate trench portion formed in the semiconductor substrate through the base region and the accumulation region from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region. The gate trench portion may have a gate insulating film formed on the inner wall of the trench. The gate trench portion may have a gate conductive portion covered with a gate insulating film. The dummy trench portion may have a dummy insulating film formed on the inner wall of the trench and thicker than the gate insulating film. The dummy trench portion may have a dummy conductive portion covered with a dummy insulating film.

ダミー絶縁膜の膜厚は、ゲート絶縁膜の膜厚の2倍以上であってよい。ダミートレンチ部のダミー絶縁膜は一様な膜厚を有してよい。 The film thickness of the dummy insulating film may be twice or more the film thickness of the gate insulating film. The dummy insulating film in the dummy trench portion may have a uniform film thickness.

ダミートレンチ部は、トレンチ内が絶縁材料で充填されていてよい。ダミートレンチ部の下端は、蓄積領域の下端よりも上側に配置されていてよい。 The dummy trench portion may be filled with an insulating material. The lower end of the dummy trench portion may be arranged above the lower end of the accumulation region.

半導体装置は、半導体基板において、ベース領域および蓄積領域を貫通して、ダミートレンチ部よりも深い位置まで形成されたゲートトレンチ部を備えてよい。ダミートレンチ部は、トレンチ内壁に形成されたダミー絶縁膜を有してよい。ダミートレンチ部は、ダミー絶縁膜に覆われたダミー導電部を有してよい。半導体基板の深さ方向において、蓄積領域におけるドーピング濃度分布はピークを有してよい。半導体基板の深さ方向において、蓄積領域におけるドーピング濃度分布のピークが、ダミー導電部の下端と、ダミー絶縁膜の下端との間に配置されていてよい。半導体基板の深さ方向において、蓄積領域の下端が、ダミー導電部の下端と、ダミー絶縁膜の下端との間に配置されていてよい。 The semiconductor device may include a gate trench section formed in the semiconductor substrate through the base region and the accumulation region to a position deeper than the dummy trench section. The dummy trench section may have a dummy insulating film formed on the inner wall of the trench. The dummy trench portion may have a dummy conductive portion covered with a dummy insulating film. The doping concentration distribution in the accumulation region may have a peak in the depth direction of the semiconductor substrate. In the depth direction of the semiconductor substrate, the doping concentration distribution peak in the accumulation region may be located between the lower end of the dummy conductive portion and the lower end of the dummy insulating film. In the depth direction of the semiconductor substrate, the lower end of the accumulation region may be arranged between the lower end of the dummy conductive portion and the lower end of the dummy insulating film.

ダミートレンチ部の底部におけるダミー絶縁膜が、ダミートレンチ部の側壁におけるダミー絶縁膜よりも厚くてよい。ダミートレンチ部は、トレンチ内壁に形成されたダミー絶縁膜を有してよい。ダミートレンチ部は、ダミー絶縁膜に覆われたダミー導電部を有してよい。ダミートレンチ部の底部におけるダミー絶縁膜が、ダミートレンチ部の側壁におけるダミー絶縁膜よりも厚くてよい。ダミートレンチ部の底部におけるダミー絶縁膜の下端は、蓄積領域よりも下側に配置されていてよい。 The dummy insulating film on the bottom of the dummy trench may be thicker than the dummy insulating film on the sidewall of the dummy trench. The dummy trench section may have a dummy insulating film formed on the inner wall of the trench. The dummy trench portion may have a dummy conductive portion covered with a dummy insulating film. The dummy insulating film on the bottom of the dummy trench may be thicker than the dummy insulating film on the sidewall of the dummy trench. The lower end of the dummy insulating film at the bottom of the dummy trench portion may be arranged below the accumulation region.

ダミー導電部の下端は、蓄積領域の上端よりも下側に配置されていてよい。蓄積領域は、ダミートレンチ部に隣接するダミー隣接領域においてドーピング濃度を半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度が、ゲートトレンチ部に隣接するゲート隣接領域においてドーピング濃度を半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度よりも高くてよい。 The lower end of the dummy conductive portion may be arranged below the upper end of the accumulation region. In the accumulation region, the doping concentration in the dummy adjacent region adjacent to the dummy trench portion is integrated in the depth direction of the semiconductor substrate. It may be higher than the integrated integral concentration.

蓄積領域は、ダミー隣接領域のほうが、ゲート隣接領域よりも深い位置まで形成されていてよい。蓄積領域のダミー隣接領域は、半導体基板の深さ方向におけるドーピング濃度分布に、第1のピークと、第1のピークよりも深い位置に配置され、第1のピークよりもドーピング濃度が高い第2のピークとを有してよい。 The accumulation region may be formed to a deeper position in the dummy adjacent region than in the gate adjacent region. The dummy adjacent region of the accumulation region is arranged in a doping concentration distribution in the depth direction of the semiconductor substrate at a first peak and at a position deeper than the first peak and having a higher doping concentration than the first peak. and a peak of

蓄積領域は、ダミー隣接領域におけるドーピング濃度のピークが、ゲート隣接領域におけるドーピング濃度のピークよりも高くてよい。2つのダミートレンチ部の間に形成された蓄積領域において、ダミートレンチ部に隣接するダミー隣接領域よりも、2つのダミートレンチ部の中央における中央領域のほうが、積分濃度が低くてよい。 The accumulation region may have a peak doping concentration in the dummy adjacent region that is higher than a peak doping concentration in the gate adjacent region. In the accumulation region formed between the two dummy trench portions, the central region at the center of the two dummy trench portions may have a lower integrated concentration than the dummy adjacent region adjacent to the dummy trench portions.

半導体装置は、半導体基板に形成され、1つ以上のダミートレンチ部を備えるトランジスタ部と、半導体基板に形成され、1つ以上のダミートレンチ部を備えるダイオード部と、半導体基板においてトランジスタ部とダイオード部との間に形成され、1つ以上のダミートレンチ部を備える境界部とを備えてよい。境界部においてダミートレンチ部に挟まれたメサ部には、ベース領域よりもドーピング濃度の高い第2導電型の高濃度領域が半導体基板の上面に形成されていてよい。 A semiconductor device includes a transistor section formed on a semiconductor substrate and including one or more dummy trench sections, a diode section formed on the semiconductor substrate and including one or more dummy trench sections, and a transistor section and a diode section on the semiconductor substrate. and a boundary portion comprising one or more dummy trench portions. A high-concentration region of the second conductivity type having a doping concentration higher than that of the base region may be formed on the upper surface of the semiconductor substrate in the mesa portion sandwiched between the dummy trench portions in the boundary portion.

境界部のメサ部の少なくとも一部の領域には、蓄積領域が形成されていなくてよい。境界部のメサ部の全体に、蓄積領域が形成されていてよい。 An accumulation region may not be formed in at least a part of the boundary mesa. An accumulation region may be formed over the entire boundary mesa.

境界部のメサ部において、トランジスタ部に近い側のダミートレンチ部に隣接する領域において第1導電型のドーピング濃度を半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度が、メサ部の中央の領域において第1導電型のドーピング濃度を深さ方向に積分した積分濃度よりも高くてよい。 In the mesa portion of the boundary portion, the integrated concentration obtained by integrating the first conductivity type doping concentration in the depth direction of the semiconductor substrate in the region adjacent to the dummy trench portion on the side closer to the transistor portion is the second in the central region of the mesa portion. It may be higher than the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration of one conductivity type in the depth direction.

境界部のメサ部において、ダイオード部に近い側のダミートレンチ部に隣接する領域において第1導電型のドーピング濃度を半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度が、メサ部の中央の領域において第1導電型のドーピング濃度を深さ方向に積分した積分濃度よりも高くてよい。 In the mesa portion of the boundary portion, the integrated concentration obtained by integrating the first conductivity type doping concentration in the depth direction of the semiconductor substrate in the region adjacent to the dummy trench portion on the side closer to the diode portion is It may be higher than the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration of one conductivity type in the depth direction.

半導体装置は、半導体基板において、ベース領域および蓄積領域を貫通して半導体基板の上面からドリフト領域まで形成されたゲートトレンチ部を備えてよい。半導体装置は、半導体基板の内部においてゲートトレンチ部およびダミートレンチ部に挟まれて設けられ、ベース領域が配置されたメサ部を備えてよい。ゲートトレンチ部およびダミートレンチ部に挟まれたメサ部のうち少なくとも一部のメサ部に配置されたベース領域が、エミッタ電極と接続されていなくてよい。 The semiconductor device may include a gate trench portion formed in the semiconductor substrate through the base region and the accumulation region from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region. The semiconductor device may include a mesa portion sandwiched between a gate trench portion and a dummy trench portion inside a semiconductor substrate and having a base region disposed thereon. A base region arranged in at least a part of the mesa portion sandwiched between the gate trench portion and the dummy trench portion may not be connected to the emitter electrode.

半導体装置は、半導体基板において、ベース領域および蓄積領域を貫通して半導体基板の上面からドリフト領域まで形成された第1のゲートトレンチ部および第2のゲートトレンチ部を備えてよい。第1のゲートトレンチ部、第2のゲートトレンチ部およびダミートレンチ部のそれぞれは、半導体基板の上面において予め定められた方向に平行に延伸して設けられた2つの延伸部と、2つの延伸部の先端を接続する先端部とを有してよい。半導体基板の上面において、ダミートレンチ部は、第1のゲートトレンチ部の内側に配置されてよい。半導体基板の上面において、第2のゲートトレンチ部はダミートレンチ部の内側に配置されていてよい。 The semiconductor device may include a first gate trench portion and a second gate trench portion formed in the semiconductor substrate through the base region and the accumulation region from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region. Each of the first gate trench portion, the second gate trench portion, and the dummy trench portion includes two extending portions extending parallel to a predetermined direction on the upper surface of the semiconductor substrate, and two extending portions. and a tip connecting the tips of the . The dummy trench portion may be arranged inside the first gate trench portion on the upper surface of the semiconductor substrate. The second gate trench portion may be arranged inside the dummy trench portion on the upper surface of the semiconductor substrate.

半導体装置は、半導体基板において、ベース領域および蓄積領域を貫通して半導体基板の上面からドリフト領域まで形成されたゲートトレンチ部と、ダミートレンチ部およびゲートトレンチ部の少なくとも一方に挟まれたメサ部と、を更に備えてよい。蓄積領域は、ベース領域の下方に設けられた第1の蓄積領域と、第1の蓄積領域とドリフト領域との間に設けられた第2の蓄積領域とを有してよい。 A semiconductor device includes a gate trench portion formed in a semiconductor substrate through a base region and an accumulation region from the upper surface of the semiconductor substrate to a drift region, and a mesa portion sandwiched between at least one of the dummy trench portion and the gate trench portion. , may also be provided. The accumulation region may comprise a first accumulation region provided below the base region and a second accumulation region provided between the first accumulation region and the drift region.

ダミートレンチ部およびゲートトレンチ部の少なくとも一方は、トレンチの内壁において、予め定められた膜厚の絶縁膜と、絶縁膜に覆われた導電部とを有するトレンチ薄膜部と、トレンチの内壁において、トレンチ薄膜部における絶縁膜の膜厚よりも、厚い絶縁膜を有するトレンチ厚膜部と、を有してよい。 At least one of the dummy trench portion and the gate trench portion includes a trench thin film portion having an insulating film having a predetermined thickness on the inner wall of the trench and a conductive portion covered with the insulating film; and a trench thick-film portion having an insulating film thicker than the thickness of the insulating film in the thin-film portion.

導電部は、トレンチ薄膜部において設けられるが、トレンチ厚膜部において設けられなくてよい。 The conductive portion is provided in the trench thin film portion, but may not be provided in the trench thick film portion.

導電部は、トレンチ薄膜部およびトレンチ厚膜部の両方に設けられてよい。トレンチ薄膜部の導電部は、トレンチ厚膜部の導電部よりも、トレンチの配列方向の幅が大きくてよい。 The conductive portion may be provided in both the trench thin film portion and the trench thick film portion. The conductive portion of the trench thin film portion may be wider in the trench arrangement direction than the conductive portion of the trench thick film portion.

導電部は、トレンチの配列方向の幅が等しく、トレンチ薄膜部およびトレンチ厚膜部の両方に設けられてよい。ダミートレンチ部およびゲートトレンチ部の少なくとも一方は、トレンチ薄膜部における配列方向の幅が、トレンチ厚膜部における配列方向の幅よりも小さくてよい。 The conductive portion has the same width in the direction in which the trenches are arranged, and may be provided in both the trench thin film portion and the trench thick film portion. At least one of the dummy trench portion and the gate trench portion may have a width in the array direction of the trench thin film portion smaller than that of the trench thick film portion in the array direction.

トレンチ厚膜部は、ベース領域よりも深い位置に設けられてよい。 The trench thick film portion may be provided at a position deeper than the base region.

蓄積領域は、第1の蓄積領域と第2の蓄積領域との間に設けられた第3の蓄積領域を更に備えてよい。 The accumulation region may further comprise a third accumulation region provided between the first accumulation region and the second accumulation region.

本発明の第2の態様においては、半導体基板を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、半導体基板の上面とドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、ドリフト領域とベース領域との間に形成され、ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、ベース領域および蓄積領域を貫通して半導体基板の上面からドリフト領域まで形成されたゲートトレンチ部を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、半導体基板の上面からベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部を備えてよい。半導体装置は、半導体基板の上面の上方に設けられたエミッタ電極を備えてよい。半導体装置は、半導体基板の内部においてゲートトレンチ部およびダミートレンチ部に挟まれて設けられ、ベース領域が配置されたメサ部を備えてよい。ゲートトレンチ部およびダミートレンチ部に挟まれたメサ部のうち少なくとも一部のメサ部に配置されたベース領域が、エミッタ電極と接続されていなくてよい。 A second aspect of the present invention provides a semiconductor device comprising a semiconductor substrate. The semiconductor device may include a first conductivity type drift region formed in a semiconductor substrate. The semiconductor device may include a base region of the second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate. The semiconductor device may comprise an accumulation region of a first conductivity type formed between a drift region and a base region in a semiconductor substrate and having a higher doping concentration than the drift region. The semiconductor device may include a gate trench portion formed in the semiconductor substrate through the base region and the accumulation region from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region. The semiconductor device may include a dummy trench section formed in the semiconductor substrate so as to penetrate the base region from the upper surface of the semiconductor substrate. The semiconductor device may comprise an emitter electrode provided above the top surface of the semiconductor substrate. The semiconductor device may include a mesa portion sandwiched between a gate trench portion and a dummy trench portion inside a semiconductor substrate and having a base region disposed thereon. A base region arranged in at least a part of the mesa portion sandwiched between the gate trench portion and the dummy trench portion may not be connected to the emitter electrode.

本発明の第3の態様においては、半導体基板を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、半導体基板の上面とドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、ドリフト領域とベース領域との間に形成され、ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、ベース領域および蓄積領域を貫通して半導体基板の上面からドリフト領域まで形成された第1のゲートトレンチ部および第2のゲートトレンチ部を備えてよい。半導体装置は、半導体基板において、半導体基板の上面からベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部を備えてよい。半導体基板の上面において、ダミートレンチ部は、第1のゲートトレンチ部の内側に配置されてよい。半導体基板の上面において、第2のゲートトレンチ部は、ダミートレンチ部の内側に配置されてよい。 A third aspect of the present invention provides a semiconductor device comprising a semiconductor substrate. The semiconductor device may include a first conductivity type drift region formed in a semiconductor substrate. The semiconductor device may include a base region of the second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate. The semiconductor device may comprise an accumulation region of a first conductivity type formed between a drift region and a base region in a semiconductor substrate and having a higher doping concentration than the drift region. The semiconductor device may include a first gate trench portion and a second gate trench portion formed in the semiconductor substrate through the base region and the accumulation region from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region. The semiconductor device may include a dummy trench section formed in the semiconductor substrate so as to penetrate the base region from the upper surface of the semiconductor substrate. The dummy trench portion may be arranged inside the first gate trench portion on the upper surface of the semiconductor substrate. The second gate trench portion may be arranged inside the dummy trench portion on the upper surface of the semiconductor substrate.

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。 The above summary of the invention is not an exhaustive list of all features of the present invention. Subcombinations of these features can also be inventive.

本発明の実施形態に係る半導体装置100の上面を部分的に示す図である。1 is a diagram partially showing the top surface of a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1におけるa-a断面の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross section taken along line aa in FIG. 1; ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の近傍を拡大した断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a gate trench portion 40 and a dummy trench portion 30; FIG. 図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. 1; 図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. 1; 図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. 1; 図6に示した蓄積領域16の深さ方向におけるドーピング濃度分布の一例を示す図である。7 is a diagram showing an example of doping concentration distribution in the depth direction of the accumulation region 16 shown in FIG. 6. FIG. 図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. 1; 図8に示したゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の近傍を拡大した断面図である。9 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a gate trench portion 40 and a dummy trench portion 30 shown in FIG. 8; FIG. 図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. 1; 図10に示したゲート隣接領域72およびダミー隣接領域74におけるドーピング濃度分布の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of doping concentration distribution in the gate adjacent region 72 and the dummy adjacent region 74 shown in FIG. 10; ゲート隣接領域72およびダミー隣接領域74におけるドーピング濃度分布の他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of doping concentration distribution in the gate adjacent region 72 and the dummy adjacent region 74; ダミートレンチ部30に挟まれた蓄積領域16の構造例を示す図である。3 is a diagram showing a structural example of an accumulation region 16 sandwiched between dummy trench portions 30; FIG. 半導体装置100の上面の他の例を部分的に示す図である。3 is a diagram partially showing another example of the top surface of the semiconductor device 100; FIG. 図14に示した半導体装置100のb-b断面の一例を示す図である。15 is a diagram showing an example of a bb cross section of the semiconductor device 100 shown in FIG. 14; FIG. 境界部90のメサ部94の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of a mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。8 is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。8 is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。8 is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 半導体装置100のb-b断面の他の例を示す図である。3 is a diagram showing another example of the bb cross section of the semiconductor device 100; FIG. 半導体装置100のb-b断面の他の例を示す図である。3 is a diagram showing another example of the bb cross section of the semiconductor device 100; FIG. 境界部90のメサ部94の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of a mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。8 is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。8 is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。8 is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。8 is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。8 is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. 半導体装置100のb-b断面の他の例を示す図である。3 is a diagram showing another example of the bb cross section of the semiconductor device 100; FIG. トレンチ部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a trench part. トレンチ部の他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of a trench portion; トレンチ部の他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of a trench portion; トレンチ部の他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of a trench portion; 本発明の実施形態に係る半導体装置200の一例を示す上面図である。1 is a top view showing an example of a semiconductor device 200 according to an embodiment of the invention; FIG. 半導体装置200のc-c断面の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a cc cross section of the semiconductor device 200; FIG. 半導体装置200のc-c断面の他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of the cc cross section of the semiconductor device 200; 本発明の実施形態に係る半導体装置300の一例を示す上面図である。1 is a top view showing an example of a semiconductor device 300 according to an embodiment of the invention; FIG. 半導体装置300のd-d断面の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a dd cross section of the semiconductor device 300; FIG. 半導体装置300のd-d断面の他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of the dd cross section of the semiconductor device 300; 半導体装置300のe-e断面の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of an ee cross section of the semiconductor device 300; FIG. 本発明の実施形態に係る半導体装置400の一例を示す上面図である。1 is a top view showing an example of a semiconductor device 400 according to an embodiment of the invention; FIG. 半導体装置400のf-f断面の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of an ff cross section of the semiconductor device 400; FIG. 半導体装置400のf-f断面の他の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of the ff cross section of the semiconductor device 400; 半導体装置400のg-g断面の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a gg cross section of the semiconductor device 400; FIG.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention.

本明細書においては半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の2つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は重力方向に限定されない。本明細書では、X軸、Y軸およびZ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。半導体基板の深さ方向をZ軸とする。 In this specification, one side in a direction parallel to the depth direction of the semiconductor substrate is called "upper", and the other side is called "lower". One of the two main surfaces of a substrate, layer or other member is called the upper surface and the other surface is called the lower surface. The "up" and "down" directions are not limited to the gravitational direction. In this specification, technical matters may be described using X-, Y-, and Z-axis orthogonal coordinate axes. Let the depth direction of the semiconductor substrate be the Z-axis.

本明細書においては「エミッタ」、「コレクタ」の用語を用いているが、半導体装置はIGBTに限定されない。MOSFET等のトランジスタにおける「ソース」および「ドレイン」も、本明細書における「エミッタ」および「コレクタ」の用語の範囲に含まれ得る。 Although the terms "emitter" and "collector" are used in this specification, semiconductor devices are not limited to IGBTs. "Sources" and "drains" in transistors such as MOSFETs may also fall within the scope of the terms "emitter" and "collector" herein.

各実施例においては、第1導電型をN型、第2導電型をP型とした例を示しているが、第1導電型をP型、第2導電型をN型としてもよい。この場合、各実施例における基板、層、領域等の導電型は、それぞれ逆の極性となる。 In each embodiment, an example in which the first conductivity type is the N type and the second conductivity type is the P type is shown, but the first conductivity type may be the P type and the second conductivity type may be the N type. In this case, the conductivity types of substrates, layers, regions, etc. in each embodiment have opposite polarities.

図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置100の上面を部分的に示す図である。本例の半導体装置100は、IGBT等のトランジスタを含む半導体チップである。図1においてはチップ端部周辺のチップ上面を示しており、他の領域を省略している。 FIG. 1 is a diagram partially showing the top surface of a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device 100 of this example is a semiconductor chip including transistors such as IGBTs. FIG. 1 shows the top surface of the chip around the edge of the chip, omitting other regions.

また、図1においては半導体装置100における半導体基板の活性領域を示すが、半導体装置100は、活性領域を囲んで耐圧構造部を有してよい。活性領域は、半導体装置100をオン状態に制御した場合に電流が流れる領域を指す。耐圧構造部は、半導体基板の上面側の電界集中を緩和する。耐圧構造部は、例えばガードリング、フィールドプレート、リサーフおよびこれらを組み合わせた構造を有する。 1 shows the active region of the semiconductor substrate in the semiconductor device 100, the semiconductor device 100 may have a breakdown voltage structure surrounding the active region. The active region refers to a region through which current flows when the semiconductor device 100 is controlled to be on. The breakdown voltage structure relaxes electric field concentration on the upper surface side of the semiconductor substrate. The breakdown voltage structure has, for example, a guard ring, a field plate, a RESURF, or a combination of these structures.

本例の半導体装置100は、半導体基板の内部に形成されたゲートトレンチ部40、ダミートレンチ部30、エミッタ領域12、ベース領域14、コンタクト領域15、蓄積領域16およびウェル領域11を備える。蓄積領域16は、半導体基板の上面には露出しない。図1では、半導体基板の上面と平行なXY面内において蓄積領域16が形成される領域を、破線で示している。また、本例の半導体装置100は、半導体基板の上面の上方に設けられたエミッタ電極52およびゲート電極46を備える。エミッタ電極52およびゲート電極46は互いに分離して設けられる。 The semiconductor device 100 of this example includes a gate trench portion 40, a dummy trench portion 30, an emitter region 12, a base region 14, a contact region 15, an accumulation region 16 and a well region 11 formed inside a semiconductor substrate. The accumulation region 16 is not exposed on the top surface of the semiconductor substrate. In FIG. 1, the region where the accumulation region 16 is formed in the XY plane parallel to the upper surface of the semiconductor substrate is indicated by broken lines. The semiconductor device 100 of this example also includes an emitter electrode 52 and a gate electrode 46 provided above the upper surface of the semiconductor substrate. Emitter electrode 52 and gate electrode 46 are provided separately from each other.

エミッタ電極52およびゲート電極46と、半導体基板の上面との間には層間絶縁膜が形成されるが、図1では省略している。本例の層間絶縁膜には、コンタクトホール54、コンタクトホール55およびコンタクトホール56が、当該層間絶縁膜を貫通して形成される。 An interlayer insulating film is formed between the emitter electrode 52 and the gate electrode 46 and the upper surface of the semiconductor substrate, but is omitted in FIG. A contact hole 54, a contact hole 55, and a contact hole 56 are formed through the interlayer insulating film of this example.

エミッタ電極52は、コンタクトホール54を通って、半導体基板の上面におけるエミッタ領域12、コンタクト領域15およびベース領域14と接触する。本例のコンタクトホール54は、それぞれのトレンチ部の間に形成されている。また、エミッタ電極52は、コンタクトホール56を通って、ダミートレンチ部30内のダミー導電部と接続される。エミッタ電極52とダミー導電部との間には、不純物がドープされたポリシリコン等の、導電性を有する材料で形成された接続部57が設けられてよい。接続部57は、半導体基板の上面に形成される。本例においてコンタクトホール56は、X軸方向におけるダミートレンチ部30の先端に配置される。接続部57と半導体基板10との間には、絶縁膜が設けられる。 Emitter electrode 52 contacts emitter region 12, contact region 15 and base region 14 on the upper surface of the semiconductor substrate through contact hole 54. FIG. The contact holes 54 of this example are formed between the respective trench portions. Also, the emitter electrode 52 is connected to the dummy conductive portion in the dummy trench portion 30 through the contact hole 56 . Between the emitter electrode 52 and the dummy conductive portion, a connection portion 57 made of a conductive material such as impurity-doped polysilicon may be provided. The connecting portion 57 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate. In this example, the contact hole 56 is arranged at the tip of the dummy trench portion 30 in the X-axis direction. An insulating film is provided between the connection portion 57 and the semiconductor substrate 10 .

ゲート電極46は、コンタクトホール55を通って、ゲート配線45と接触する。ゲート配線45は、不純物がドープされたポリシリコン等で形成される。ゲート配線45は、半導体基板の上面において、ゲートトレンチ部40内のゲート導電部と接続される。ゲート配線45は、ダミートレンチ部30内のダミー導電部とは接続されない。本例のゲート配線45は、コンタクトホール55の下方から、ゲートトレンチ部40の先端部43まで形成される。ゲートトレンチ部40の先端部43においてゲート導電部は半導体基板の上面に露出しており、ゲート配線45と接触する。ゲート配線45と半導体基板10との間には、絶縁膜が設けられる。 Gate electrode 46 is in contact with gate wiring 45 through contact hole 55 . The gate wiring 45 is formed of impurity-doped polysilicon or the like. The gate wiring 45 is connected to the gate conductive portion in the gate trench portion 40 on the upper surface of the semiconductor substrate. Gate wiring 45 is not connected to the dummy conductive portion in dummy trench portion 30 . The gate wiring 45 of this example is formed from below the contact hole 55 to the tip portion 43 of the gate trench portion 40 . The gate conductive portion is exposed on the upper surface of the semiconductor substrate at the tip portion 43 of the gate trench portion 40 and is in contact with the gate wiring 45 . An insulating film is provided between the gate wiring 45 and the semiconductor substrate 10 .

エミッタ電極52およびゲート電極46は、金属を含む材料で形成される。例えば、各電極の少なくとも一部の領域はアルミまたはアルミシリコン合金で形成される。各電極は、アルミ等で形成された領域の下層にチタンやチタン化合物等で形成されたバリアメタルを有してよく、コンタクトホール内においてタングステン等で形成されたプラグを有してもよい。 Emitter electrode 52 and gate electrode 46 are formed of a material containing metal. For example, at least a partial region of each electrode is made of aluminum or an aluminum silicon alloy. Each electrode may have a barrier metal made of titanium, a titanium compound, or the like under a region made of aluminum or the like, and may have a plug made of tungsten or the like in the contact hole.

1つ以上のゲートトレンチ部40および1つ以上のダミートレンチ部30は、半導体基板の上面において所定の配列方向に沿って所定の間隔で配列される。図1における配列方向はY軸方向である。 One or more gate trench portions 40 and one or more dummy trench portions 30 are arranged at predetermined intervals along a predetermined arrangement direction on the upper surface of the semiconductor substrate. The arrangement direction in FIG. 1 is the Y-axis direction.

本例のゲートトレンチ部40は、配列方向と垂直な延伸方向(本例ではX軸方向)に沿って平行に延伸する2つの延伸部41と、延伸部41の先端において2つの延伸部41を接続する先端部43を有してよい。先端部43の少なくとも一部は、半導体基板の上面において曲線状に形成されることが好ましい。ゲートトレンチ部40の2つの延伸部41の先端を接続することで、延伸部41の端部における電界集中を緩和できる。 The gate trench portion 40 of this example has two extending portions 41 extending in parallel along the extending direction (the X-axis direction in this example) perpendicular to the arrangement direction, and two extending portions 41 at the ends of the extending portions 41 . It may have a connecting tip 43 . At least a part of the tip portion 43 is preferably formed in a curved shape on the upper surface of the semiconductor substrate. By connecting the tips of the two extending portions 41 of the gate trench portion 40, electric field concentration at the ends of the extending portions 41 can be alleviated.

ゲートトレンチ部40のそれぞれの延伸部41の間には、1つ以上のダミートレンチ部30が設けられる。ダミートレンチ部30は、ゲートトレンチ部40と同様に、2つの延伸部の先端を接続する先端部を有してよい。本例では、ゲートトレンチ部40のそれぞれの延伸部41の間に、2つの延伸部および先端部を有するダミートレンチ部30が形成されている。他の例のダミートレンチ部30は、先端部を有さずに直線形状であってもよい。ダミートレンチ部30は、ゲート配線45とは重ならない位置に設けられる。 One or more dummy trench portions 30 are provided between each extension portion 41 of the gate trench portion 40 . Like the gate trench portion 40, the dummy trench portion 30 may have a tip portion connecting the tips of the two extension portions. In this example, a dummy trench portion 30 having two extension portions and a tip portion is formed between each extension portion 41 of the gate trench portion 40 . Another example of the dummy trench portion 30 may have a straight shape without a tip portion. The dummy trench portion 30 is provided at a position not overlapping the gate wiring 45 .

エミッタ電極52は、ゲートトレンチ部40、ダミートレンチ部30、ウェル領域11、エミッタ領域12、ベース領域14およびコンタクト領域15の上方に形成される。ウェル領域11は、ゲート電極46が設けられる側の活性領域の端部から、所定の範囲で形成される。本例のウェル領域11はP+型である。ウェル領域11の拡散深さは、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の深さよりも深くてよい。ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の、ゲート電極46側の一部の領域はウェル領域11に形成される。ダミートレンチ部30の延伸方向の端の底は、ウェル領域11に覆われていてよい。 Emitter electrode 52 is formed above gate trench portion 40 , dummy trench portion 30 , well region 11 , emitter region 12 , base region 14 and contact region 15 . The well region 11 is formed within a predetermined range from the edge of the active region on the side where the gate electrode 46 is provided. The well region 11 in this example is of P+ type. The diffusion depth of well region 11 may be deeper than the depths of gate trench portion 40 and dummy trench portion 30 . Part of gate trench portion 40 and dummy trench portion 30 on the gate electrode 46 side is formed in well region 11 . The bottom of the end of the dummy trench portion 30 in the extending direction may be covered with the well region 11 .

半導体基板の内部において各トレンチ部に挟まれたメサ部には、ベース領域14が形成される。ベース領域14は、ウェル領域11よりもドーピング濃度の低いP-型である。 A base region 14 is formed in the mesa portion sandwiched between the trench portions inside the semiconductor substrate. Base region 14 is of P− type with a lower doping concentration than well region 11 .

メサ部のベース領域14の上面には、ベース領域14よりもドーピング濃度の高いP+型のコンタクト領域15が形成される。また、ベース領域14の上面には、半導体基板よりもドーピング濃度が高いN+型のエミッタ領域12が選択的に形成される。 A P + -type contact region 15 having a higher doping concentration than the base region 14 is formed on the upper surface of the mesa base region 14 . An N + -type emitter region 12 having a doping concentration higher than that of the semiconductor substrate is selectively formed on the upper surface of the base region 14 .

コンタクト領域15およびエミッタ領域12のそれぞれは、隣接する一方のトレンチ部から、他方のトレンチ部まで形成される。コンタクト領域15およびエミッタ領域12は、トレンチ部の延伸方向(X軸方向)に沿って、交互に半導体基板の上面に露出するように形成される。 Each of contact region 15 and emitter region 12 is formed from one adjacent trench portion to the other trench portion. The contact regions 15 and the emitter regions 12 are alternately exposed on the upper surface of the semiconductor substrate along the extending direction (X-axis direction) of the trench portion.

他の例のメサ部には、コンタクト領域15およびエミッタ領域12が延伸方向に沿ってストライプ状に形成されていてもよい。例えばトレンチ部に隣接する領域にエミッタ領域12が形成され、エミッタ領域12に挟まれた領域にコンタクト領域15が形成される。 In another example of the mesa portion, the contact region 15 and the emitter region 12 may be formed in stripes along the extending direction. For example, an emitter region 12 is formed in a region adjacent to the trench portion, and a contact region 15 is formed in a region sandwiched between the emitter regions 12 .

コンタクトホール54は、コンタクト領域15およびエミッタ領域12の各領域の上方に形成される。コンタクトホール54は、ベース領域14およびウェル領域11に対応する領域には形成されない。 A contact hole 54 is formed above each region of contact region 15 and emitter region 12 . Contact hole 54 is not formed in a region corresponding to base region 14 and well region 11 .

図2は、図1におけるa-a断面の一例を示す図である。本例のa-a断面は、YZ面である。本例の半導体装置100は、当該断面において、半導体基板10、層間絶縁膜26、エミッタ電極52およびコレクタ電極58を有する。層間絶縁膜26は、例えばボロンおよびリン等の不純物が添加されたシリケートガラスである。層間絶縁膜26は、半導体基板10の上面において選択的に形成される。エミッタ電極52は、半導体基板10および層間絶縁膜26の上面に形成される。コレクタ電極58は、半導体基板10の下面に形成される。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the aa cross section in FIG. The aa section of this example is the YZ plane. The semiconductor device 100 of this example has a semiconductor substrate 10, an interlayer insulating film 26, an emitter electrode 52 and a collector electrode 58 in the cross section. The interlayer insulating film 26 is, for example, silicate glass doped with impurities such as boron and phosphorus. The interlayer insulating film 26 is selectively formed on the upper surface of the semiconductor substrate 10 . Emitter electrode 52 is formed on the upper surfaces of semiconductor substrate 10 and interlayer insulating film 26 . A collector electrode 58 is formed on the bottom surface of the semiconductor substrate 10 .

半導体基板10は、シリコン基板であってよく、炭化シリコン基板であってよく、窒化ガリウム等の窒化物半導体基板等であってもよい。本例の半導体基板10はシリコン基板である。 The semiconductor substrate 10 may be a silicon substrate, a silicon carbide substrate, a nitride semiconductor substrate such as gallium nitride, or the like. The semiconductor substrate 10 of this example is a silicon substrate.

半導体基板10は、N-型のドリフト領域18が形成される。本例のドリフト領域18は、半導体基板10のうち、エミッタ領域12、ベース領域14、蓄積領域16、バッファ領域20およびコレクタ領域22が形成されずに残存した領域である。 A semiconductor substrate 10 is formed with an N− type drift region 18 . The drift region 18 of this example is a region of the semiconductor substrate 10 that remains without the emitter region 12, the base region 14, the accumulation region 16, the buffer region 20 and the collector region 22 being formed.

半導体基板10の上面と、ドリフト領域18との間には、P-型のベース領域14が形成される。ベース領域14は、半導体基板10の上面からボロン等のP型の不純物を注入することで形成されてよい。 A P− type base region 14 is formed between the upper surface of the semiconductor substrate 10 and the drift region 18 . The base region 14 may be formed by implanting a P-type impurity such as boron from the upper surface of the semiconductor substrate 10 .

ベース領域14の上面には、N+型のエミッタ領域12が形成される。エミッタ領域12は、半導体基板10の上面からリン等のN型の不純物を注入することで形成されてよい。 An N + -type emitter region 12 is formed on the upper surface of the base region 14 . The emitter region 12 may be formed by implanting N-type impurities such as phosphorus from the upper surface of the semiconductor substrate 10 .

ドリフト領域18とベース領域14との間には、N+型の蓄積領域16が形成される。蓄積領域16は、半導体基板10の上面から、リンまたはプロトン等のN型の不純物を注入することで形成されてよい。 An N+ type accumulation region 16 is formed between the drift region 18 and the base region 14 . The accumulation region 16 may be formed by implanting N-type impurities such as phosphorus or protons from the upper surface of the semiconductor substrate 10 .

本例においてゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30は、半導体基板10の上面から、エミッタ領域12、ベース領域14および蓄積領域16を貫通して形成される。本例のゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の底部は、ドリフト領域18内に配置される。なお、トレンチ部が不純物領域を貫通するとは、不純物領域を形成してからトレンチ部を形成する順序で製造したものに限定されない。トレンチ部を形成した後に、トレンチ部の間に不純物領域を形成したものも、トレンチ部が不純物領域を貫通しているものに含まれる。 In this example, the gate trench portion 40 and the dummy trench portion 30 are formed from the upper surface of the semiconductor substrate 10 so as to penetrate the emitter region 12 , the base region 14 and the accumulation region 16 . The bottoms of the gate trench portion 40 and the dummy trench portion 30 of this example are arranged in the drift region 18 . It should be noted that the fact that the trench penetrates through the impurity region is not limited to the order in which the trench is formed after the impurity region is formed. A structure in which an impurity region is formed between the trench portions after the trench portions are formed is also included in the structure in which the trench portion penetrates the impurity region.

バッファ領域20は、ドリフト領域18の下面側に形成される。バッファ領域20のドーピング濃度は、ドリフト領域18のドーピング濃度よりも高い。バッファ領域20は、ベース領域14の下面側から広がる空乏層が、P+型のコレクタ領域22に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。バッファ領域20の下面側には、P+型のコレクタ領域22が形成される。 Buffer region 20 is formed on the lower surface side of drift region 18 . The doping concentration of buffer region 20 is higher than the doping concentration of drift region 18 . The buffer region 20 may function as a field stop layer that prevents the depletion layer spreading from the lower surface side of the base region 14 from reaching the P + -type collector region 22 . A P+ type collector region 22 is formed on the lower surface side of the buffer region 20 .

ゲートトレンチ部40は、ゲート絶縁膜42およびゲート導電部44を有する。ゲート絶縁膜42は、ゲートトレンチの内壁を覆って形成される。ゲート絶縁膜42は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部44は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜42に覆われている。つまりゲート絶縁膜42は、ゲート導電部44と半導体基板10とを絶縁する。ゲート導電部44は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。 The gate trench portion 40 has a gate insulating film 42 and a gate conductive portion 44 . A gate insulating film 42 is formed to cover the inner wall of the gate trench. The gate insulating film 42 may be formed by oxidizing or nitriding the semiconductor on the inner wall of the gate trench. The gate conductive portion 44 is covered with the gate insulating film 42 inside the gate trench. That is, the gate insulating film 42 insulates the gate conductive portion 44 and the semiconductor substrate 10 from each other. The gate conductive portion 44 is formed of a conductive material such as polysilicon.

ゲート導電部44は、深さ方向において、少なくとも隣接するベース領域14と対向する領域を含む。当該断面におけるゲートトレンチ部40は、半導体基板10の上面において層間絶縁膜26により覆われる。ゲート導電部44に所定の電圧が印加されると、ベース領域14のうちゲートトレンチ部40に接する界面の表層にチャネルが形成される。 The gate conductive portion 44 includes at least a region facing the adjacent base region 14 in the depth direction. The gate trench portion 40 in the cross section is covered with the interlayer insulating film 26 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 . When a predetermined voltage is applied to the gate conductive portion 44 , a channel is formed in the surface layer of the interface contacting the gate trench portion 40 in the base region 14 .

本例のダミートレンチ部30は、ダミー絶縁膜32およびダミー導電部34を有する。ダミー絶縁膜32は、ダミートレンチの内壁を覆って形成される。ダミー導電部34は、ダミートレンチ部30の内部に形成され、且つ、ダミー絶縁膜32により覆われている。ダミー絶縁膜32は、ダミー導電部34と半導体基板10とを絶縁する。ダミー導電部34は、ゲート導電部44と同一の材料で形成されてよい。例えばダミー導電部34は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ダミー導電部34は、深さ方向においてゲート導電部44と同一の長さを有してよい。当該断面におけるダミートレンチ部30は、半導体基板10の上面において層間絶縁膜26により覆われる。 The dummy trench portion 30 of this example has a dummy insulating film 32 and a dummy conductive portion 34 . The dummy insulating film 32 is formed covering the inner wall of the dummy trench. The dummy conductive portion 34 is formed inside the dummy trench portion 30 and covered with the dummy insulating film 32 . The dummy insulating film 32 insulates the dummy conductive portion 34 from the semiconductor substrate 10 . The dummy conductive portion 34 may be made of the same material as the gate conductive portion 44 . For example, the dummy conductive portion 34 is made of a conductive material such as polysilicon. The dummy conductive portion 34 may have the same length as the gate conductive portion 44 in the depth direction. The dummy trench portion 30 in the cross section is covered with the interlayer insulating film 26 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 .

ダミートレンチ部30を設けることで、キャリアの蓄積効果を高めて伝導度変調を促進し、オン電圧を低下させることができる。また、ゲートトレンチ部40に対するダミートレンチ部30の割合を調整することで、半導体装置100のスイッチング速度を調整することができる。 By providing the dummy trench portion 30, the effect of accumulating carriers can be enhanced, the conductivity modulation can be promoted, and the ON voltage can be lowered. Further, by adjusting the ratio of the dummy trench portion 30 to the gate trench portion 40, the switching speed of the semiconductor device 100 can be adjusted.

なお、ゲート導電部44に所定のオン電圧が印加されて半導体装置100がターンオンすると、ダミートレンチ部30の底部において、ダミー導電部34とドリフト領域18との間に逆バイアスが印加される。例えば、ターンオン時にドリフト領域18における空乏層の幅が狭まっていき、空乏層の下端がダミートレンチ部30の底部近傍となったときにおいて、ダミー導電部34の電圧は接地電位であり、ダミートレンチ部30の底部近傍における電圧は、所定の正の電圧である。 When a predetermined on-voltage is applied to the gate conductive portion 44 to turn on the semiconductor device 100 , a reverse bias is applied between the dummy conductive portion 34 and the drift region 18 at the bottom of the dummy trench portion 30 . For example, when the width of the depletion layer in the drift region 18 narrows during turn-on and the lower end of the depletion layer reaches the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30, the voltage of the dummy conductive portion 34 is the ground potential, and the dummy trench portion The voltage near the bottom of 30 is a predetermined positive voltage.

ダミートレンチ部30の底部近傍において逆バイアスが印加されると、正孔がダミートレンチ部30の底部近傍に集まり、P型の反転領域が形成される場合がある。P型の反転領域が形成されると、ドリフト領域18に注入された正孔が反転領域およびベース領域14を介してエミッタ側に抜けてしまい、ターンオン損失が増大してしまう。 When a reverse bias is applied in the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30, holes may gather in the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30 to form a P-type inversion region. If a P-type inversion region is formed, holes injected into the drift region 18 escape to the emitter side through the inversion region and the base region 14, increasing turn-on loss.

これに対して半導体装置100においては、蓄積領域16およびダミートレンチ部30の少なくとも一方が、ダミートレンチ部30に隣接するN型の領域(本例ではドリフト領域18および蓄積領域16)に、P型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造を有する。図2に示した例では、ダミートレンチ部30が抑制構造を有する。 On the other hand, in the semiconductor device 100, at least one of the accumulation region 16 and the dummy trench portion 30 has a P-type region adjacent to the dummy trench portion 30 (the drift region 18 and the accumulation region 16 in this example). has a suppressing structure that suppresses the formation of an inversion region of . In the example shown in FIG. 2, the dummy trench portion 30 has a suppression structure.

本例のダミートレンチ部30においては、ダミー絶縁膜32の膜厚が、ゲート絶縁膜42の膜厚よりも厚い。ダミー絶縁膜32の膜厚は、ダミー絶縁膜32全体の平均膜厚を用いてよい。ダミー絶縁膜32の膜厚は、Y軸方向において、ダミー導電部34と、ダミートレンチの側壁との間に形成されたダミー絶縁膜32の平均膜厚であってもよい。 In the dummy trench portion 30 of this example, the film thickness of the dummy insulating film 32 is thicker than the film thickness of the gate insulating film 42 . As the film thickness of the dummy insulating film 32, the average film thickness of the entire dummy insulating film 32 may be used. The film thickness of the dummy insulating film 32 may be the average film thickness of the dummy insulating film 32 formed between the dummy conductive portion 34 and the side wall of the dummy trench in the Y-axis direction.

ゲート絶縁膜42の膜厚は、ゲート絶縁膜42全体の平均膜厚を用いてよい。ゲート絶縁膜42の膜厚は、Y軸方向において、ゲート導電部44と、ゲートトレンチの側壁との間に形成されたゲート絶縁膜42の平均膜厚であってもよい。 For the film thickness of the gate insulating film 42, the average film thickness of the entire gate insulating film 42 may be used. The film thickness of the gate insulating film 42 may be the average film thickness of the gate insulating film 42 formed between the gate conductive portion 44 and the sidewall of the gate trench in the Y-axis direction.

ダミー絶縁膜32を厚く形成することで、ダミー導電部34とドリフト領域18との間の容量を小さくすることができ、ダミートレンチ部30の底部近傍に集まる正孔を少なくできる。このため、ダミートレンチ部30の底部近傍においてP型の反転領域が形成されるのを抑制できる。 By forming the dummy insulating film 32 thick, the capacitance between the dummy conductive portion 34 and the drift region 18 can be reduced, and the number of holes collected in the vicinity of the bottom portion of the dummy trench portion 30 can be reduced. Therefore, formation of a P-type inversion region in the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30 can be suppressed.

図3は、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の近傍を拡大した断面図である。ダミー絶縁膜32の膜厚T1は、ゲート絶縁膜42の膜厚T2の2倍以上であってよい。ダミー絶縁膜32の膜厚T1は、ゲート絶縁膜42の膜厚T2の3倍以上であってよく4倍以上であってもよい。 FIG. 3 is an enlarged sectional view of the vicinity of the gate trench portion 40 and the dummy trench portion 30. As shown in FIG. The film thickness T1 of the dummy insulating film 32 may be twice or more the film thickness T2 of the gate insulating film 42 . The film thickness T1 of the dummy insulating film 32 may be three times or more the film thickness T2 of the gate insulating film 42 or may be four times or more.

また、ダミー絶縁膜32は一様な膜厚を有することが好ましい。一様な膜厚とは、例えば、一つのダミートレンチ部30において、各位置におけるダミー絶縁膜32の膜厚の誤差が±20%の範囲であることを指す。誤差範囲は、±10%の範囲であってもよい。例えば、ダミートレンチ部30の側壁に形成されたダミー絶縁膜32の膜厚T1と、底部に形成されたダミー絶縁膜32の膜厚T2とは一様である。ただし、ダミートレンチ部30の上端近傍は、トレンチの直径が変動しやすく、また、層間絶縁膜26とダミー絶縁膜32との境界も不明瞭なので、エミッタ領域12の下端よりも下の領域において、ダミー絶縁膜32が上述した一様な膜厚を有していればよい。ゲート絶縁膜42も同様に、一様な膜厚を有してよい。 Also, the dummy insulating film 32 preferably has a uniform film thickness. A uniform film thickness means, for example, that the error of the film thickness of the dummy insulating film 32 at each position in one dummy trench portion 30 is within a range of ±20%. The error range may be in the range of ±10%. For example, the film thickness T1 of the dummy insulating film 32 formed on the side wall of the dummy trench portion 30 and the film thickness T2 of the dummy insulating film 32 formed on the bottom portion are uniform. However, in the vicinity of the upper end of the dummy trench portion 30, the diameter of the trench tends to fluctuate and the boundary between the interlayer insulating film 26 and the dummy insulating film 32 is unclear. It is sufficient that the dummy insulating film 32 has the above-described uniform film thickness. The gate insulating film 42 may similarly have a uniform film thickness.

ダミー絶縁膜32が一様な膜厚を有することで、ダミー絶縁膜32の厚みが設計通りに形成できているかを検査しやすくなる。つまり、ダミー導電部34と半導体基板10との間に所定の試験電圧を印加して検査する場合において、ダミー絶縁膜32の厚みが一様でないと、薄い領域が先に絶縁破壊されてしまい、厚い領域の膜厚が規定値となっているかを確認することが困難になる。これに対してダミー絶縁膜32の全体を一様に厚くすることで、ダミー絶縁膜32の厚みの検査が容易となり、P型の反転領域の形成を抑制できる程度の厚みのダミー絶縁膜32が形成できているかを容易に確認できる。 Since the dummy insulating film 32 has a uniform film thickness, it becomes easier to inspect whether the thickness of the dummy insulating film 32 is formed as designed. That is, when a predetermined test voltage is applied between the dummy conductive portion 34 and the semiconductor substrate 10 for inspection, if the thickness of the dummy insulating film 32 is not uniform, dielectric breakdown occurs first in the thin region. It becomes difficult to confirm whether the film thickness of the thick region is the specified value. On the other hand, by uniformly increasing the thickness of the entire dummy insulating film 32, the thickness of the dummy insulating film 32 can be easily inspected, and the dummy insulating film 32 having a thickness sufficient to suppress the formation of the P-type inversion region can be obtained. You can easily check if it is formed.

ダミートレンチ部30は、蓄積領域16の下端17よりも下側に突出して形成されてよい。ダミー導電部34の下端35は、蓄積領域16の下端17よりも下側に配置されてよい。他の例では、ダミー導電部34の下端35は、蓄積領域16の下端よりも上側に配置されていてもよい。 The dummy trench portion 30 may be formed to protrude below the lower end 17 of the accumulation region 16 . The lower end 35 of the dummy conductive portion 34 may be arranged below the lower end 17 of the accumulation region 16 . In another example, the lower end 35 of the dummy conductive portion 34 may be arranged above the lower end of the accumulation region 16 .

図4は、図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。本例における半導体装置100は、ダミートレンチ部30の構造が、図2に示した例とは異なる。他の構造は、図2に示した例と同一であってよい。 FIG. 4 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. The semiconductor device 100 in this example differs from the example shown in FIG. 2 in the structure of the dummy trench portion 30 . Other structures may be the same as the example shown in FIG.

本例のダミートレンチ部30は、トレンチ内が絶縁材料で充填されている。絶縁材料は、トレンチの内壁を酸化または窒化して形成したダミー絶縁膜32であってよく、CVD法等により形成した絶縁膜であってよく、これらの複数種類の絶縁膜を含んでいてもよい。また、ダミートレンチ部30のトレンチ内部には、導電材料が設けられていない。ただし、ダミートレンチ部30のトレンチ内には、絶縁材料で囲まれた空洞が形成されていてもよい。ダミートレンチ部30のトレンチ内を絶縁材料で充填することで、ダミートレンチ部30の底部近傍に正孔が集まることを抑制できる。 In the dummy trench portion 30 of this example, the inside of the trench is filled with an insulating material. The insulating material may be the dummy insulating film 32 formed by oxidizing or nitriding the inner wall of the trench, or may be an insulating film formed by a CVD method or the like, and may include a plurality of types of these insulating films. . Further, no conductive material is provided inside the trench of the dummy trench portion 30 . However, a cavity surrounded by an insulating material may be formed in the trench of the dummy trench portion 30 . By filling the inside of the trench of the dummy trench portion 30 with an insulating material, it is possible to suppress the collection of holes in the vicinity of the bottom portion of the dummy trench portion 30 .

図5は、図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。本例における半導体装置100は、ダミートレンチ部30の深さ方向(Z軸方向)の長さが、図4に示した例とは異なる。他の構造は、図4に示した例と同一であってよい。 FIG. 5 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. The semiconductor device 100 in this example differs from the example shown in FIG. 4 in the length of the dummy trench portion 30 in the depth direction (Z-axis direction). Other structures may be the same as the example shown in FIG.

本例のダミートレンチ部30は、図4に示した例と同様に、トレンチ内が絶縁材料で充填されている。図4に示したダミートレンチ部30は、蓄積領域16を貫通して形成されている。つまり図4に示したダミートレンチ部30の下端は、蓄積領域16の下端よりも下側に配置されている。 In the dummy trench portion 30 of this example, the inside of the trench is filled with an insulating material as in the example shown in FIG. The dummy trench portion 30 shown in FIG. 4 is formed through the accumulation region 16 . That is, the lower end of the dummy trench portion 30 shown in FIG. 4 is arranged below the lower end of the accumulation region 16 .

これに対して本例のダミートレンチ部30は、蓄積領域16を貫通していない。ダミートレンチ部30の下端は、蓄積領域16の下端よりも上側に配置されている。本例では、ダミートレンチ部30の下端は、蓄積領域16内に配置されている。ダミートレンチ部30の下端を、高濃度のN+型の蓄積領域16内に配置することで、ダミートレンチ部30の下端近傍にP型の反転領域が形成されることを更に抑制できる。 On the other hand, the dummy trench portion 30 of this example does not penetrate the accumulation region 16 . The lower end of the dummy trench portion 30 is arranged above the lower end of the accumulation region 16 . In this example, the lower end of the dummy trench portion 30 is arranged within the accumulation region 16 . By arranging the lower end of the dummy trench portion 30 in the high-concentration N+ type accumulation region 16 , it is possible to further suppress the formation of the P-type inversion region near the lower end of the dummy trench portion 30 .

更なる他の例では、ダミートレンチ部30が蓄積領域16を貫通しつつ、深さ方向におけるダミートレンチ部30の長さが、ゲートトレンチ部40よりも短くてもよい。つまり、ダミートレンチ部30の下端と蓄積領域16との距離が、ゲートトレンチ部40の下端と蓄積領域16との距離よりも短い。このような構造によっても、ダミートレンチ部30の下端近傍にP型の反転領域が形成されることを抑制できる。 In still another example, the length of the dummy trench portion 30 in the depth direction may be shorter than that of the gate trench portion 40 while the dummy trench portion 30 penetrates the accumulation region 16 . That is, the distance between the lower end of the dummy trench portion 30 and the accumulation region 16 is shorter than the distance between the lower end of the gate trench portion 40 and the accumulation region 16 . Such a structure can also suppress the formation of a P-type inversion region in the vicinity of the lower end of the dummy trench portion 30 .

図6は、図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。本例における半導体装置100は、ダミートレンチ部30の深さ方向における長さが、図2から図5に示した例とは異なる。他の構造は、図2から図5に示したいずれかの例と同一であってよい。 FIG. 6 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. In the semiconductor device 100 of this example, the length of the dummy trench portion 30 in the depth direction is different from the examples shown in FIGS. Other structures may be the same as any of the examples shown in FIGS.

本例のダミートレンチ部30は、エミッタ領域12、ベース領域14および蓄積領域16を貫通して、ゲートトレンチ部40よりも浅い位置まで形成されている。ゲートトレンチ部40は、エミッタ領域12、ベース領域14および蓄積領域16を貫通して、ダミートレンチ部30よりも深い位置まで形成されている。 The dummy trench portion 30 of this example is formed to penetrate the emitter region 12 , the base region 14 and the accumulation region 16 and reach a position shallower than the gate trench portion 40 . The gate trench portion 40 is formed through the emitter region 12 , the base region 14 and the accumulation region 16 to a position deeper than the dummy trench portion 30 .

ダミートレンチ部30のトレンチ内の構造は、図2から図5のいずれかの例と同一であってよく、他の構造を有していてもよい。図6に示すダミートレンチ部30は、ダミー絶縁膜32およびダミー導電部34を有している。ダミー絶縁膜32の膜厚は、ゲート絶縁膜42の膜厚と同一であってよく、図2に示したように異なっていてもよい。 The structure inside the trench of the dummy trench portion 30 may be the same as the example in any one of FIGS. 2 to 5, or may have another structure. The dummy trench portion 30 shown in FIG. 6 has a dummy insulating film 32 and a dummy conductive portion 34 . The film thickness of the dummy insulating film 32 may be the same as that of the gate insulating film 42, or may be different as shown in FIG.

ダミートレンチ部30を浅く形成することで、ダミートレンチ部30の底部を、蓄積領域16に近づけることができる。これにより、ダミートレンチ部30の底部近傍に、P型の反転領域が形成されることを抑制できる。 By forming the dummy trench portion 30 shallow, the bottom portion of the dummy trench portion 30 can be brought closer to the accumulation region 16 . Thereby, formation of a P-type inversion region in the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30 can be suppressed.

ベース領域14の下端と、ダミートレンチ部30の下端との深さ方向における距離をL1とし、ベース領域14の下端と、ゲートトレンチ部40の下端との深さ方向における距離をL2とする。距離L1は、距離L2の3/4以下であってよく、2/3以下であってよく、半分以下であってよく、1/3以下であってよく、1/4以下であってもよい。 The distance in the depth direction between the lower end of the base region 14 and the lower end of the dummy trench portion 30 is L1, and the distance in the depth direction between the lower end of the base region 14 and the lower end of the gate trench portion 40 is L2. The distance L1 may be 3/4 or less, 2/3 or less, half or less, 1/3 or less, or 1/4 or less of the distance L2. .

本例のダミートレンチ部30は、Y軸方向における幅が、ゲートトレンチ部40よりも小さくてよい。これにより、浅いダミートレンチ部30を容易に形成できる。なお、ダミー導電部34のポリシリコンと、ゲート導電部44のポリシリコンは、同一の工程で形成してよく、別の工程で形成してもよい。別の工程でポリシリコンを形成することで、深さの異なる各トレンチ内に形成したポリシリコンの高さ位置を容易に揃えることができる。ダミー導電部34の上端と、ゲート導電部44の上端とは、ともに半導体基板10の上面と同一の高さ位置に配置されてよい。 The dummy trench portion 30 of this example may have a smaller width in the Y-axis direction than the gate trench portion 40 . Thereby, the shallow dummy trench portion 30 can be easily formed. The polysilicon of the dummy conductive portion 34 and the polysilicon of the gate conductive portion 44 may be formed in the same step or in separate steps. By forming polysilicon in a separate process, the height positions of polysilicon formed in trenches having different depths can be easily aligned. Both the upper end of the dummy conductive portion 34 and the upper end of the gate conductive portion 44 may be arranged at the same level as the upper surface of the semiconductor substrate 10 .

ダミー導電部34とゲート導電部44とを別工程で形成する場合、一方の導電部を形成してから、他方のトレンチ部のトレンチを形成することが好ましい。これにより、他方のトレンチ内に、一方の導電部を形成するときに用いたレジスト等が残留することを防ぐことができる。 When the dummy conductive portion 34 and the gate conductive portion 44 are formed in separate processes, it is preferable to form one conductive portion and then form the trench for the other trench portion. As a result, it is possible to prevent the resist or the like used for forming one of the conductive portions from remaining in the other trench.

図7は、図6に示した蓄積領域16の深さ方向におけるドーピング濃度分布の一例を示す図である。図7においては、ダミー導電部34の下端35およびダミートレンチ部30の下端33の、深さ方向における位置を合わせて示している。図7の横軸は、半導体基板10の上面位置を基準とした深さ方向の位置を示しており、縦軸は、ドーピング濃度を対数で示している。 FIG. 7 is a diagram showing an example of doping concentration distribution in the depth direction of the accumulation region 16 shown in FIG. In FIG. 7, the positions in the depth direction of the lower ends 35 of the dummy conductive portions 34 and the lower ends 33 of the dummy trench portions 30 are shown together. The horizontal axis of FIG. 7 indicates the position in the depth direction with reference to the upper surface position of the semiconductor substrate 10, and the vertical axis indicates the doping concentration in logarithm.

蓄積領域16のドーピング濃度分布は、極大値を示すピーク19を有する。本例では、半導体基板10の深さ方向において、ピーク19が、ダミー絶縁膜32の下端33と、ダミー導電部34の下端35との間に配置されている。ピーク19は、ダミー絶縁膜32の下端33と、ダミー導電部34の下端35との間の中央に配置されてよく、当該中央よりも上側に配置されていてもよく、当該中央よりも下側に配置されていてもよい。 The doping concentration profile of the accumulation region 16 has a peak 19 indicating a maximum value. In this example, the peak 19 is arranged between the lower end 33 of the dummy insulating film 32 and the lower end 35 of the dummy conductive portion 34 in the depth direction of the semiconductor substrate 10 . The peak 19 may be arranged in the center between the lower end 33 of the dummy insulating film 32 and the lower end 35 of the dummy conductive portion 34, may be arranged above the center, or may be arranged below the center. may be placed in

これにより、N型不純物の濃度がピークとなる位置を、ダミートレンチ部30の底部近傍にできる。このため、ダミートレンチ部30の底部近傍にP型の反転領域が形成されることを抑制できる。 As a result, the position where the concentration of the N-type impurity peaks can be located near the bottom of the dummy trench portion 30 . Therefore, formation of a P-type inversion region in the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30 can be suppressed.

なお、半導体基板10の深さ方向において、蓄積領域16の下端(すなわち、ドリフト領域18との境界)が、ダミー導電部34の下端35と、ダミー絶縁膜32の下端33との間に配置されてよい。この場合、ダミートレンチ部30が、蓄積領域16を貫通する。なお、各実施例におけるそれぞれの部材が下側に凸の形状を有する場合、各部材の下端とは、凸形状の先端を指す。 In addition, in the depth direction of the semiconductor substrate 10 , the lower end of the accumulation region 16 (that is, the boundary with the drift region 18 ) is arranged between the lower end 35 of the dummy conductive portion 34 and the lower end 33 of the dummy insulating film 32 . you can In this case, the dummy trench portion 30 penetrates the accumulation region 16 . In addition, when each member in each embodiment has a downwardly convex shape, the lower end of each member refers to the tip of the convex shape.

図8は、図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。本例における半導体装置100は、ダミートレンチ部30におけるダミー絶縁膜32の膜厚分布が、図2から図7に示した例とは異なる。他の構造は、図2から図7に示したいずれかの例と同一であってよい。本例では、ダミートレンチ部30の底部におけるダミー絶縁膜32が、ダミートレンチ部30の側壁におけるダミー絶縁膜32よりも厚い。 FIG. 8 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. In the semiconductor device 100 of this example, the film thickness distribution of the dummy insulating film 32 in the dummy trench portion 30 is different from the examples shown in FIGS. Other structures may be the same as any of the examples shown in FIGS. In this example, the dummy insulating film 32 on the bottom of the dummy trench portion 30 is thicker than the dummy insulating film 32 on the side wall of the dummy trench portion 30 .

図9は、図8に示したゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の近傍を拡大した断面図である。本例においてゲート絶縁膜42は、一様な膜厚T3を有する。これに対して、ダミー絶縁膜32は、側壁における膜厚T4よりも、底部における膜厚T5が大きい。膜厚T5は、膜厚T4の2倍以上であってよく、3倍以上であってもよい。膜厚T4は、膜厚T3と同一であってよい。 FIG. 9 is an enlarged sectional view of the vicinity of the gate trench portion 40 and the dummy trench portion 30 shown in FIG. In this example, the gate insulating film 42 has a uniform film thickness T3. On the other hand, the dummy insulating film 32 has a film thickness T5 larger at the bottom than a film thickness T4 at the sidewall. The film thickness T5 may be twice or more the film thickness T4, or may be three times or more. The film thickness T4 may be the same as the film thickness T3.

ダミートレンチ部30の底部は、下側に凸の曲面形状を有してよい。この場合、ダミー絶縁膜32の底部における膜厚T5は、凸形状の最下端における膜厚を用いてよい。また、ダミー絶縁膜32の側壁における膜厚T4は、ベース領域14に対向する範囲における平均膜厚を用いてよい。 The bottom portion of the dummy trench portion 30 may have a curved shape that is convex downward. In this case, the film thickness T5 at the bottom of the dummy insulating film 32 may be the film thickness at the lowermost end of the convex shape. Also, the film thickness T4 on the side wall of the dummy insulating film 32 may be the average film thickness in the range facing the base region 14 .

このように、ダミートレンチ部30の底部におけるダミー絶縁膜32の膜厚を大きくすることで、ダミートレンチ部30の底部近傍に正孔が集まることを抑制できる。このため、ダミートレンチ部30の底部近傍にP型の反転領域が形成されることを抑制できる。 By increasing the film thickness of the dummy insulating film 32 at the bottom portion of the dummy trench portion 30 in this way, it is possible to suppress the collection of holes in the vicinity of the bottom portion of the dummy trench portion 30 . Therefore, formation of a P-type inversion region in the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30 can be suppressed.

上述したように、図9に示したダミー絶縁膜32の膜厚分布と、図6に示した浅く形成されたダミートレンチ部30とを組み合わせてもよい。これにより、P型の反転領域が形成されるのを更に抑制できる。また、図7に示したドーピング濃度分布の構造を更に組み合わせてもよい。図9に示したように、ダミートレンチ部30の底部におけるダミー絶縁膜32の膜厚を大きくすることで、蓄積領域16のドーピング濃度のピーク19を、ダミー導電部34の下端35と、ダミー絶縁膜32の下端33との間に配置することが容易となる。 As described above, the film thickness distribution of the dummy insulating film 32 shown in FIG. 9 and the shallowly formed dummy trench portion 30 shown in FIG. 6 may be combined. Thereby, it is possible to further suppress the formation of the P-type inversion region. Further, the structure of the doping concentration distribution shown in FIG. 7 may be further combined. As shown in FIG. 9, by increasing the film thickness of the dummy insulating film 32 at the bottom of the dummy trench portion 30, the peak 19 of the doping concentration of the accumulation region 16 is aligned with the lower end 35 of the dummy conductive portion 34 and the dummy insulating film 32. Arrangement between the lower end 33 of the membrane 32 is facilitated.

本例のダミートレンチ部30の底部におけるダミー絶縁膜32の下端は、蓄積領域16の下端17よりも下側に配置されている。また、ダミー導電部34の下端35は、蓄積領域16の上端よりも下側に配置されている。ダミー導電部34の下端35は、蓄積領域16の上端および下端の間に配置されてよい。他の例では、ダミー導電部34の下端35は、ベース領域14の上端および下端の間に配置されていてよく、蓄積領域16の下端17よりも下側に配置されていてもよい。 The lower end of the dummy insulating film 32 at the bottom of the dummy trench portion 30 in this example is arranged below the lower end 17 of the accumulation region 16 . Also, the lower end 35 of the dummy conductive portion 34 is arranged below the upper end of the accumulation region 16 . A lower end 35 of the dummy conductive portion 34 may be arranged between the upper end and the lower end of the accumulation region 16 . In another example, the lower end 35 of the dummy conductive portion 34 may be arranged between the upper and lower ends of the base region 14 and may be arranged below the lower end 17 of the accumulation region 16 .

図10は、図1におけるa-a断面の他の例を示す図である。本例における半導体装置100は、蓄積領域16の構造が、図2から図9に示した例とは異なる。他の構造は、図2から図9に示したいずれかの例と同一であってよい。 FIG. 10 is a diagram showing another example of the aa cross section in FIG. The semiconductor device 100 in this example differs from the examples shown in FIGS. 2 to 9 in the structure of the accumulation region 16 . Other structures may be the same as any of the examples shown in FIGS.

本例において、蓄積領域16のうち、ダミートレンチ部30に隣接する領域をダミー隣接領域74とし、ゲートトレンチ部40に隣接する領域をゲート隣接領域72とする。Y軸方向における蓄積領域16の幅をWとした場合に、ゲート隣接領域72およびダミー隣接領域74は、それぞれ対応するトレンチ部と接する位置から、W/4程度の幅を有する領域を指してよい。 In this example, in the accumulation region 16 , a region adjacent to the dummy trench portion 30 is defined as a dummy adjacent region 74 , and a region adjacent to the gate trench portion 40 is defined as a gate adjacent region 72 . Assuming that the width of the accumulation region 16 in the Y-axis direction is W, the gate adjacent region 72 and the dummy adjacent region 74 may refer to regions having a width of about W/4 from the position in contact with the corresponding trench portion. .

本例では、ダミー隣接領域74におけるドーピング濃度を半導体基板10の深さ方向に積分した積分濃度は、ゲート隣接領域72においてドーピング濃度を深さ方向に積分した積分濃度よりも高い。ダミー隣接領域74における積分濃度は、ゲート隣接領域72における積分濃度の1.5倍以上であってよく、2倍以上であってもよい。 In this example, the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration in the dummy adjacent region 74 in the depth direction of the semiconductor substrate 10 is higher than the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration in the depth direction in the gate adjacent region 72 . The integrated concentration in the dummy adjacent region 74 may be 1.5 times or more the integrated concentration in the gate adjacent region 72, or may be 2 times or more.

図10に示す例では、ダミー隣接領域74は、ゲート隣接領域72よりも深い位置まで形成されている。つまり、ダミー隣接領域74は、深さ方向における長さが、ゲート隣接領域72よりも長い。ダミー隣接領域74の深さ方向における長さは、ゲート隣接領域72の深さ方向における長さの1.5倍以上であってよく、2倍以上であってもよい。ダミー隣接領域74の深さ方向における長さは、ダミートレンチ部30に接している部分の長さを用いてよい。ゲート隣接領域72の深さ方向における長さは、ゲートトレンチ部40に接している部分の長さを用いてよい。これにより、ダミー隣接領域74の積分濃度を、ゲート隣接領域72の積分濃度よりも高くすることができる。 In the example shown in FIG. 10, the dummy adjacent region 74 is formed to a position deeper than the gate adjacent region 72 . That is, the dummy adjacent region 74 is longer than the gate adjacent region 72 in the depth direction. The length of the dummy adjacent region 74 in the depth direction may be 1.5 times or more, or may be twice or more than the length of the gate adjacent region 72 in the depth direction. The length of the dummy adjacent region 74 in the depth direction may be the length of the portion in contact with the dummy trench portion 30 . The length of the gate adjacent region 72 in the depth direction may be the length of the portion in contact with the gate trench portion 40 . Thereby, the integrated concentration of the dummy adjacent region 74 can be made higher than the integrated concentration of the gate adjacent region 72 .

ダミートレンチ部30に隣接する蓄積領域16における積分濃度を高くすることで、ダミートレンチ部30の底部近傍に正孔が集まることを抑制できる。これにより、P型の反転領域が形成されるのを抑制できる。 By increasing the integrated concentration in the accumulation region 16 adjacent to the dummy trench portion 30 , it is possible to suppress the collection of holes in the vicinity of the bottom portion of the dummy trench portion 30 . This can suppress the formation of a P-type inversion region.

なお図10においては、ゲート隣接領域72およびダミー隣接領域74の下面の深さ位置を模式的にステップ状に示しているが、ゲート隣接領域72およびダミー隣接領域74の下面は曲面状に変化していてもよい。また、ダミートレンチ部30に挟まれる蓄積領域16は、全体がダミー隣接領域74と同一の深さに形成されてよい。 In FIG. 10, the depth positions of the lower surfaces of the gate adjacent regions 72 and the dummy adjacent regions 74 are schematically shown in steps, but the lower surfaces of the gate adjacent regions 72 and the dummy adjacent regions 74 are curved. may be Further, the accumulation region 16 sandwiched between the dummy trench portions 30 may be formed to have the same depth as the dummy adjacent region 74 as a whole.

図11は、図10に示したゲート隣接領域72およびダミー隣接領域74におけるドーピング濃度分布の一例を示す図である。図11の横軸は、半導体基板10の上面位置を基準とした深さ方向の位置を示しており、縦軸は、ドーピング濃度を対数で示している。なお図11では、それぞれトレンチ部に接する部分のドーピング濃度分布を示している。 FIG. 11 is a diagram showing an example of doping concentration distribution in gate adjacent region 72 and dummy adjacent region 74 shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 11 indicates the position in the depth direction with reference to the upper surface position of the semiconductor substrate 10, and the vertical axis indicates the doping concentration in logarithm. Note that FIG. 11 shows the doping concentration distribution of the portions in contact with the respective trench portions.

本例では、ダミー隣接領域74のほうが、ゲート隣接領域72よりも深い位置まで形成されている。本例のダミー隣接領域74は、ドーピング濃度分布において、ゲート隣接領域72よりも多くのピークを有している。図11の例では、ゲート隣接領域72は一つのピーク76を有し、ダミー隣接領域74は、第1のピーク77と、第1のピーク77よりも深い位置に配置された第2のピーク78とを有する。 In this example, the dummy adjacent region 74 is formed to a deeper position than the gate adjacent region 72 . The dummy adjacent region 74 in this example has more peaks than the gate adjacent region 72 in the doping concentration distribution. In the example of FIG. 11, the gate adjacent region 72 has one peak 76, and the dummy adjacent region 74 has a first peak 77 and a second peak 78 located deeper than the first peak 77. and

それぞれのピークは、プロトン等の不純物を、飛程を変えて複数の深さ位置に注入することで形成できる。ゲート隣接領域72におけるピーク76と、ダミー隣接領域74における第1のピーク77の深さ位置は同一であってよい。ピーク76のドーピング濃度D1と、第1のピーク77のドーピング濃度D2も同一であってよい。 Each peak can be formed by implanting impurities such as protons at a plurality of depth positions with different ranges. The depth position of the peak 76 in the gate adjacent region 72 and the first peak 77 in the dummy adjacent region 74 may be the same. The doping concentration D1 of the peak 76 and the doping concentration D2 of the first peak 77 may also be the same.

第2のピーク78のドーピング濃度D3は、ピーク76のドーピング濃度D1および第1のピーク77のドーピング濃度D2のいずれよりも大きくてよい。ダミートレンチ部30の底部により近い位置に配置した第2のピーク78のドーピング濃度を高くすることで、ダミートレンチ部30の底部近傍にP型の反転領域が形成されるのを効率的に抑制できる。ドーピング濃度D3は、ドーピング濃度D2の1.5倍以上であってよく、2倍以上であってもよい。 The doping concentration D3 of the second peak 78 may be greater than both the doping concentration D1 of the peak 76 and the doping concentration D2 of the first peak 77 . By increasing the doping concentration of the second peak 78 located closer to the bottom of the dummy trench portion 30, the formation of the P-type inversion region near the bottom of the dummy trench portion 30 can be efficiently suppressed. . The doping concentration D3 may be 1.5 times or more the doping concentration D2, or may be 2 times or more.

図12は、ゲート隣接領域72およびダミー隣接領域74におけるドーピング濃度分布の他の例を示す図である。本例では、ダミー隣接領域74とゲート隣接領域72の深さ方向における長さは同一である。本例のダミー隣接領域74は、ドーピング濃度分布において、ゲート隣接領域72と同一の数のピークを有している。図12の例では、ゲート隣接領域72およびダミー隣接領域74は、それぞれ一つのピークを有する。 FIG. 12 is a diagram showing another example of doping concentration distribution in the gate adjacent region 72 and the dummy adjacent region 74. In FIG. In this example, the dummy adjacent region 74 and the gate adjacent region 72 have the same length in the depth direction. The dummy adjacent region 74 in this example has the same number of peaks in the doping concentration profile as the gate adjacent region 72 . In the example of FIG. 12, gate adjacent region 72 and dummy adjacent region 74 each have one peak.

ただし、ダミー隣接領域74におけるピークのドーピング濃度は、ゲート隣接領域72におけるピークのドーピング濃度よりも高い。このような構造によっても、ダミー隣接領域74における積分濃度を高めて、ダミートレンチ部30の底部近傍におけるP型反転領域の形成を抑制できる。 However, the peak doping concentration in dummy adjacent region 74 is higher than the peak doping concentration in gate adjacent region 72 . Such a structure can also increase the integrated concentration in the dummy adjacent region 74 and suppress the formation of the P-type inversion region near the bottom of the dummy trench portion 30 .

ダミー隣接領域74におけるピークのドーピング濃度は、ゲート隣接領域72におけるピークのドーピング濃度の1.5倍以上であってよく、2倍以上であってもよい。ダミー隣接領域74におけるピークと、ゲート隣接領域72におけるピークとは、同一の深さ位置に配置されてよい。 The peak doping concentration in the dummy adjacent region 74 may be 1.5 times or more, or 2 times or more, the peak doping concentration in the gate adjacent region 72 . The peak in the dummy adjacent region 74 and the peak in the gate adjacent region 72 may be arranged at the same depth position.

図13は、ダミートレンチ部30に挟まれた蓄積領域16の構造例を示す図である。蓄積領域16は、それぞれのダミートレンチ部30に隣接する2つのダミー隣接領域74と、2つのダミー隣接領域74に挟まれた中央領域79とを有する。中央領域79は、Y軸方向において、2つのダミートレンチ部30の間の中央に配置される。 FIG. 13 is a diagram showing a structural example of the accumulation region 16 sandwiched between the dummy trench portions 30. As shown in FIG. The accumulation region 16 has two dummy adjacent regions 74 adjacent to each dummy trench portion 30 and a central region 79 sandwiched between the two dummy adjacent regions 74 . The central region 79 is arranged centrally between the two dummy trench portions 30 in the Y-axis direction.

本例では、中央領域79において深さ方向にドーピング濃度を積分した積分濃度は、ダミー隣接領域74における積分濃度よりも低い。中央領域79における積分濃度は、Y軸方向において2つのダミートレンチ部30の間の中央における積分濃度を用いてよい。ダミー隣接領域74における積分濃度は、ダミートレンチ部30に接する部分の積分濃度を用いてよい。このような構造により、ターンオフ時等において、中央領域79を介して正孔をエミッタ側に引き抜くことができる。 In this example, the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration in the depth direction in the central region 79 is lower than the integrated concentration in the dummy adjacent region 74 . As the integrated concentration in the central region 79, the integrated concentration at the center between the two dummy trench portions 30 in the Y-axis direction may be used. As the integrated concentration in the dummy adjacent region 74, the integrated concentration in the portion in contact with the dummy trench portion 30 may be used. With such a structure, holes can be extracted to the emitter side through the central region 79 at the time of turn-off or the like.

中央領域79における積分濃度は、ダミー隣接領域74における積分濃度の1.5倍以上であってよく、2倍以上であってもよい。図13の例では、中央領域79の深さ方向における長さが、ダミー隣接領域74の深さ方向における長さよりも短い。中央領域79の長さは、ダミー隣接領域74の長さの2/3以下であってよく、半分以下であってもよい。また、中央領域79におけるドーピング濃度のピークが、ダミー隣接領域74におけるドーピング濃度のピークよりも低くてよい。中央領域79は、深さ方向においてゲート隣接領域72と同一のドーピング濃度分布を有してよい。 The integrated density in the central region 79 may be 1.5 times or more the integrated density in the dummy adjacent region 74, or may be 2 times or more. In the example of FIG. 13, the length of the central region 79 in the depth direction is shorter than the length of the dummy adjacent region 74 in the depth direction. The length of the central region 79 may be two-thirds or less of the length of the dummy adjacent region 74, or may be half or less. Also, the peak doping concentration in the central region 79 may be lower than the peak doping concentration in the dummy adjacent region 74 . The central region 79 may have the same doping concentration distribution in the depth direction as the gate adjacent region 72 .

図14は、半導体装置100の上面の他の例を部分的に示す図である。本例の半導体装置100は、半導体基板10に設けられた、IGBT等のトランジスタを含むトランジスタ部70、および、FWD(Free Wheel Diode)等のダイオードを含むダイオード部80を有する。半導体基板10の上面において、トランジスタ部70およびダイオード部80の間には、境界部90が設けられる。トランジスタ部70の構造は、図1から図13において説明したいずれかの半導体装置100と同一であってよい。 FIG. 14 is a diagram partially showing another example of the top surface of the semiconductor device 100. As shown in FIG. The semiconductor device 100 of the present example has a transistor section 70 including transistors such as IGBTs and a diode section 80 including diodes such as FWD (Free Wheel Diode) provided on the semiconductor substrate 10 . A boundary portion 90 is provided between the transistor portion 70 and the diode portion 80 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 . The structure of the transistor section 70 may be the same as that of any one of the semiconductor devices 100 described with reference to FIGS.

ダイオード部80および境界部90のそれぞれには、1つ以上のダミートレンチ部30がY軸方向に沿って配列されている。ダイオード部80および境界部90におけるダミートレンチ部30は、トランジスタ部70におけるダミートレンチ部30と同一の形状および構造を有してよい。 One or more dummy trench portions 30 are arranged along the Y-axis direction in each of the diode portion 80 and the boundary portion 90 . The dummy trench portions 30 in the diode portion 80 and the boundary portion 90 may have the same shape and structure as the dummy trench portions 30 in the transistor portion 70 .

ダイオード部80および境界部90のメサ部には、ベース領域14が形成されている。境界部90のメサ部には、ベース領域14の一部の領域に、コンタクト領域15が選択的に形成されている。境界部90のコンタクト領域15は、第2導電型の高濃度領域の一例である。境界部90には、ダミートレンチ部30を挟む隣のトランジスタ部70のエミッタ領域12およびコンタクト領域15と対向する領域に、コンタクト領域15が形成されてよい。境界部90におけるコンタクト領域15は、コンタクトホール54を介してエミッタ電極52と電気的に接続する。 A base region 14 is formed in the mesa portion of the diode portion 80 and the boundary portion 90 . A contact region 15 is selectively formed in a part of the base region 14 in the mesa portion of the boundary portion 90 . The contact region 15 of the boundary portion 90 is an example of a high concentration region of the second conductivity type. In the boundary portion 90 , the contact region 15 may be formed in a region facing the emitter region 12 and the contact region 15 of the adjacent transistor portion 70 with the dummy trench portion 30 interposed therebetween. Contact region 15 at boundary portion 90 is electrically connected to emitter electrode 52 through contact hole 54 .

図14の例におけるダイオード部80のメサ部にはエミッタ領域12およびコンタクト領域15が形成されていないが、当該メサ部にエミッタ領域12およびコンタクト領域15の少なくとも一方が形成されてもよい。ダイオード部80のベース領域14は、コンタクトホール54を介してエミッタ電極52と接続されている。 Although emitter region 12 and contact region 15 are not formed in the mesa portion of diode portion 80 in the example of FIG. 14, at least one of emitter region 12 and contact region 15 may be formed in the mesa portion. The base region 14 of the diode section 80 is connected to the emitter electrode 52 through the contact hole 54 .

ダイオード部80および境界部90において、コンタクトホール54は、コンタクト領域15およびベース領域14の上方に形成される。本例においてトランジスタ部70、ダイオード部80および境界部90のコンタクトホール54は、各トレンチ部の長手方向において同一の長さを有する。 Contact hole 54 is formed above contact region 15 and base region 14 in diode portion 80 and boundary portion 90 . In this example, the contact holes 54 of the transistor portion 70, the diode portion 80 and the boundary portion 90 have the same length in the longitudinal direction of each trench portion.

なお、ダイオード部80は、半導体基板10の下面に垂直な方向においてカソード領域82と重なる領域とする。また、トランジスタ部70は、半導体基板10の下面に垂直な方向においてコレクタ領域22と重なる領域のうち、エミッタ領域12およびコンタクト領域15を含む所定の単位構成が規則的に配置された領域とする。また、境界部90は、半導体基板10の下面に垂直な方向においてコレクタ領域22と重なる領域のうち、エミッタ領域12およびコンタクト領域15を含む所定の単位構成が規則的に配置されていない領域とする。 The diode portion 80 is a region that overlaps the cathode region 82 in the direction perpendicular to the bottom surface of the semiconductor substrate 10 . Further, the transistor portion 70 is a region in which predetermined unit configurations including the emitter region 12 and the contact region 15 are regularly arranged in the region overlapping the collector region 22 in the direction perpendicular to the lower surface of the semiconductor substrate 10 . In addition, the boundary portion 90 is defined as a region where predetermined unit structures including the emitter region 12 and the contact region 15 are not regularly arranged in the region overlapping the collector region 22 in the direction perpendicular to the lower surface of the semiconductor substrate 10 . .

図15は、図14に示した半導体装置100のb-b断面の一例を示す図である。b-b断面は、Y-Z面と平行で、且つ、トランジスタ部70のエミッタ領域12、境界部90のコンタクト領域15およびダイオード部80のベース領域14を通る断面である。トランジスタ部70の構造は、図1から図13において説明したいずれかの半導体装置100と同一であってよい。図15に示したトランジスタ部70は、図10に示した半導体装置100と同一の構造を有する。 FIG. 15 is a diagram showing an example of a bb cross section of the semiconductor device 100 shown in FIG. The bb cross section is a cross section parallel to the YZ plane and passing through the emitter region 12 of the transistor section 70 , the contact region 15 of the boundary section 90 and the base region 14 of the diode section 80 . The structure of the transistor section 70 may be the same as that of any one of the semiconductor devices 100 described with reference to FIGS. The transistor section 70 shown in FIG. 15 has the same structure as the semiconductor device 100 shown in FIG.

それぞれのトレンチ部に挟まれる領域をメサ部94と称する。図15においては、境界部90のメサ部94のみに符号を付しているが、トランジスタ部70およびダイオード部80においても、トレンチ部に挟まれる領域をメサ部94と称する。 A region sandwiched between the trench portions is called a mesa portion 94 . In FIG. 15, only the mesa portion 94 of the boundary portion 90 is denoted by reference numerals.

本例において、トランジスタ部70とは、半導体基板10の上面側のメサ部94において、エミッタ領域12が設けられ、半導体基板10の下面側にコレクタ領域22が設けられた領域を指す。また、境界部90とは、半導体基板10の上面側のメサ部94においてエミッタ領域12が設けられておらず、半導体基板10の下面側にコレクタ領域22が設けられた領域を指す。本例の境界部90のメサ部94においては、半導体基板10の上面側から順番にコンタクト領域15およびベース領域14が設けられている。 In this example, the transistor portion 70 refers to a region in which the emitter region 12 is provided in the mesa portion 94 on the upper surface side of the semiconductor substrate 10 and the collector region 22 is provided on the lower surface side of the semiconductor substrate 10 . The boundary portion 90 refers to a region in which the emitter region 12 is not provided in the mesa portion 94 on the upper surface side of the semiconductor substrate 10 and the collector region 22 is provided on the lower surface side of the semiconductor substrate 10 . In the mesa portion 94 of the boundary portion 90 of this example, the contact region 15 and the base region 14 are provided in order from the upper surface side of the semiconductor substrate 10 .

ダイオード部80とは、半導体基板10の下面側に、第1導電型のカソード領域82が設けられた領域を指す。本例のカソード領域82はN+型である。図15に示す例では、ダイオード部80のメサ部94にはベース領域14が形成されており、エミッタ領域12が形成されていない。本例のダイオード部80におけるカソード領域82は、コレクタ領域22と同一の深さ位置に形成されている。カソード領域82の上方には、バッファ領域20が形成されてよい。 The diode portion 80 refers to a region provided with a cathode region 82 of the first conductivity type on the lower surface side of the semiconductor substrate 10 . Cathode region 82 in this example is of the N+ type. In the example shown in FIG. 15, the base region 14 is formed in the mesa portion 94 of the diode portion 80, and the emitter region 12 is not formed. The cathode region 82 in the diode section 80 of this example is formed at the same depth position as the collector region 22 . A buffer region 20 may be formed above the cathode region 82 .

トランジスタ部70とダイオード部80とはpn接合を含む層構造が異なるため、電界分布がアンバランスになりやすい。このため、トランジスタ部70とダイオード部80との境界近傍にキャリアがたまっていると半導体装置100のアバランシェ耐量が低下してしまう。半導体装置100に境界部90を設けることで、トランジスタ部70およびダイオード部80の間においてキャリア(例えば正孔)をエミッタ電極52に引き抜きやすくなる。このため、半導体装置100のアバランシェ耐量を向上させることができる。また、トランジスタ部70と、カソード領域82との距離を広げることができるので、半導体装置100のオン状態やターンオフ時等においてトランジスタ部70からダイオード部80へのキャリア注入を抑制できる。 Since the transistor section 70 and the diode section 80 have different layer structures including pn junctions, the electric field distribution tends to become unbalanced. Therefore, if carriers are accumulated near the boundary between the transistor section 70 and the diode section 80, the avalanche resistance of the semiconductor device 100 is lowered. By providing the boundary portion 90 in the semiconductor device 100 , carriers (for example, holes) can be easily extracted to the emitter electrode 52 between the transistor portion 70 and the diode portion 80 . Therefore, the avalanche resistance of the semiconductor device 100 can be improved. Further, since the distance between the transistor portion 70 and the cathode region 82 can be increased, carrier injection from the transistor portion 70 to the diode portion 80 can be suppressed when the semiconductor device 100 is turned on or turned off.

境界部90のメサ部94の少なくとも一部の領域には、蓄積領域16が形成されていなくてよい。つまり、境界部90のメサ部94におけるベース領域14の下方には、蓄積領域16が選択的に形成されていてよく、蓄積領域16が全く形成されていなくともよい。蓄積領域16が選択的に形成されている場合、メサ部94を挟むダミートレンチ部30のうち、トランジスタ部70に近い側のダミートレンチ部30に隣接して蓄積領域16が形成されることが好ましい。これにより、トランジスタ部70に近いダミートレンチ部30の底部にp型の反転領域が形成されることを抑制でき、トランジスタ部70の動作への影響を低減できる。 The accumulation region 16 may not be formed in at least a part of the mesa portion 94 of the boundary portion 90 . That is, the accumulation region 16 may be selectively formed below the base region 14 in the mesa portion 94 of the boundary portion 90, or the accumulation region 16 may not be formed at all. When the accumulation region 16 is selectively formed, it is preferable that the accumulation region 16 be formed adjacent to the dummy trench portion 30 closer to the transistor portion 70 among the dummy trench portions 30 sandwiching the mesa portion 94 . . As a result, formation of a p-type inversion region at the bottom of the dummy trench portion 30 near the transistor portion 70 can be suppressed, and the effect on the operation of the transistor portion 70 can be reduced.

図16Aは、境界部90のメサ部94の一例を示す図である。本例では、メサ部94を挟むダミートレンチ部30のうち、トランジスタ部70に近いほうをダミートレンチ部30-1とし、ダイオード部80に近いほうをダミートレンチ部30-2とする。本例のメサ部94においては、ダミートレンチ部30-1に隣接する領域に蓄積領域16が形成されており、ダミートレンチ部30-2に隣接する領域には蓄積領域16が形成されていない。 FIG. 16A is a diagram showing an example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. In this example, of the dummy trench portions 30 sandwiching the mesa portion 94, the one closer to the transistor portion 70 is referred to as a dummy trench portion 30-1, and the one closer to the diode portion 80 is referred to as a dummy trench portion 30-2. In the mesa portion 94 of this example, the accumulation region 16 is formed in the region adjacent to the dummy trench portion 30-1, and the accumulation region 16 is not formed in the region adjacent to the dummy trench portion 30-2.

このような構造により、ダミートレンチ部30-1の底部に正孔の反転領域が形成されるのを抑制しつつ、メサ部94を介して正孔を容易に引き抜くことができる。また、ダミートレンチ部30-2に隣接する領域には蓄積領域16を設けないので、半導体装置100を微細化してメサ部94の幅が小さくなっても、蓄積領域16が設けられない領域を容易に確保できる。境界部90のメサ部94における蓄積領域16のY軸方向における幅は、メサ部94の幅の半分以下であってよく、1/3以下であってもよい。 With such a structure, holes can be easily extracted through the mesa portion 94 while suppressing formation of a hole inversion region at the bottom of the dummy trench portion 30-1. Further, since the accumulation region 16 is not provided in the region adjacent to the dummy trench portion 30-2, even if the semiconductor device 100 is miniaturized and the width of the mesa portion 94 is reduced, the region in which the accumulation region 16 is not provided can be easily removed. can be secured to The width of the accumulation region 16 in the Y-axis direction at the mesa portion 94 of the boundary portion 90 may be half or less of the width of the mesa portion 94, or may be one-third or less.

図16Bは、境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。本例のメサ部94における蓄積領域16は、図13に示した蓄積領域16と同様の形状を有する。本例の境界部90のメサ部94には、ベース領域14の下面全体を覆って蓄積領域16が形成されている。ただし、蓄積領域16は、ダミートレンチ部30-1およびダミートレンチ部30-2のそれぞれに対してダミー隣接領域74を有する。また、Y軸方向においてメサ部94の中央の領域に中央領域79を有する。 FIG. 16B is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. As shown in FIG. The accumulation region 16 in the mesa portion 94 of this example has the same shape as the accumulation region 16 shown in FIG. In the mesa portion 94 of the boundary portion 90 of this example, the accumulation region 16 is formed covering the entire lower surface of the base region 14 . However, the accumulation region 16 has dummy adjacent regions 74 for each of the dummy trench portions 30-1 and 30-2. Moreover, it has a central region 79 in the central region of the mesa portion 94 in the Y-axis direction.

ダミー隣接領域74および中央領域79は、図13に示したダミー隣接領域74および中央領域79と同一である。つまり、ダミー隣接領域74における積分濃度は、中央領域79の積分濃度よりも高い。図16Bの例におけるダミー隣接領域74は、中央領域79よりも下側まで形成されている。蓄積領域16は、2つのダミー隣接領域74を有し、中央領域79を有さなくともよい。この場合、図16Bにおいて中央領域79が設けられた領域には、ベース領域14およびドリフト領域18の少なくとも一方が形成される。 Dummy adjacent region 74 and central region 79 are the same as dummy adjacent region 74 and central region 79 shown in FIG. That is, the integrated density in the dummy adjacent region 74 is higher than the integrated density in the central region 79 . The dummy adjacent region 74 in the example of FIG. 16B is formed below the central region 79 . The accumulation region 16 may have two dummy adjacent regions 74 and no central region 79 . In this case, at least one of base region 14 and drift region 18 is formed in the region where central region 79 is provided in FIG. 16B.

このような構造により、境界部90のダミートレンチ部30においても、反転領域が形成されるのを抑制できる。また、メサ部94の中央近傍における不純物の積分濃度を小さくすることで、境界部90におけるキャリア引き抜きが容易になる。 With such a structure, it is possible to suppress the formation of an inversion region even in the dummy trench portion 30 of the boundary portion 90 . Further, by reducing the integral concentration of impurities in the vicinity of the center of the mesa portion 94, the extraction of carriers in the boundary portion 90 becomes easier.

図16Cは、境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。本例のメサ部94における蓄積領域16は、ダミートレンチ部30-1に隣接してダミー隣接領域74を有し、ダミートレンチ部30-2に隣接する領域にはダミー隣接領域74を有さない。中央領域79が、ダミートレンチ部30-2に隣接する領域まで延伸している。このような構造により、ダミートレンチ部30-1の底部に反転領域が形成されるのを抑制しつつ、メサ部94を介して正孔を容易に引き抜くことができる。 16C is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. The accumulation region 16 in the mesa portion 94 of this example has the dummy adjacent region 74 adjacent to the dummy trench portion 30-1, and does not have the dummy adjacent region 74 in the region adjacent to the dummy trench portion 30-2. . A central region 79 extends to a region adjacent to the dummy trench portion 30-2. With such a structure, holes can be easily extracted through the mesa portion 94 while suppressing the formation of an inversion region at the bottom of the dummy trench portion 30-1.

図16Dは、境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。本例では、境界部90のメサ部94には蓄積領域16が設けられていない。このような構造により、境界部90において正孔を容易に引き抜くことができる。 16D is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. In this example, the accumulation region 16 is not provided in the mesa portion 94 of the boundary portion 90 . With such a structure, holes can be easily extracted at the boundary portion 90 .

図17は、半導体装置100のb-b断面の他の例を示す図である。本例の境界部90は、複数のメサ部94を有する。それぞれのメサ部94は、図16Aから図16Dにおいて説明したいずれかの構造を有してよい。いずれかのメサ部94は、よりトランジスタ部70に近いメサ部94と比べて、設けられている蓄積領域16のY軸方向の幅が小さくてよい。一例として、ダイオード部80に隣接するメサ部94-3の蓄積領域16の幅(図17の例ではゼロ)は、トランジスタ部70に隣接するメサ部94-1の蓄積領域16の幅より小さい。 FIG. 17 is a diagram showing another example of the bb cross section of the semiconductor device 100. As shown in FIG. The boundary 90 in this example has a plurality of mesas 94 . Each mesa 94 may have any of the structures described in FIGS. 16A-16D. One of the mesa portions 94 may have a smaller width in the Y-axis direction of the provided accumulation region 16 than the mesa portion 94 closer to the transistor portion 70 . As an example, the width of the accumulation region 16 of the mesa portion 94-3 adjacent to the diode portion 80 (zero in the example of FIG. 17) is smaller than the width of the accumulation region 16 of the mesa portion 94-1 adjacent to the transistor portion .

このような構造により、トランジスタ部70の近傍におけるメサ部94ではダミートレンチ部30の底部に反転領域が形成されるのを抑制できる。また、トランジスタ部70から離れたメサ部94ではキャリアを効率よく引き抜くことができる。 With such a structure, formation of an inversion region at the bottom of the dummy trench portion 30 in the mesa portion 94 in the vicinity of the transistor portion 70 can be suppressed. Further, carriers can be efficiently extracted from the mesa portion 94 away from the transistor portion 70 .

なお、図15から図17に示したそれぞれの例において、境界部90における蓄積領域16のドーピング濃度は、トランジスタ部70のY軸方向における中央の蓄積領域16のドーピング濃度よりも高くてよい。蓄積領域16のドーピング濃度とは、ピーク濃度であってよい。これにより、境界部90から離れたトランジスタ部70の領域のキャリア蓄積を減少させて、境界部90を介したキャリア引き抜きが容易になる。 15 to 17, the doping concentration of the accumulation region 16 in the boundary portion 90 may be higher than the doping concentration of the accumulation region 16 in the center of the transistor portion 70 in the Y-axis direction. The doping concentration of accumulation region 16 may be a peak concentration. This reduces carrier accumulation in the region of the transistor portion 70 away from the boundary portion 90 , thereby facilitating extraction of carriers through the boundary portion 90 .

図18は、半導体装置100のb-b断面の他の例を示す図である。本例のトランジスタ部70は、図6に示した半導体装置100と同一の構造を有する。つまり、トランジスタ部70におけるダミートレンチ部30は、ゲートトレンチ部40よりも浅く形成されている。 FIG. 18 is a diagram showing another example of the bb cross section of the semiconductor device 100. As shown in FIG. The transistor section 70 of this example has the same structure as the semiconductor device 100 shown in FIG. That is, the dummy trench portion 30 in the transistor portion 70 is formed shallower than the gate trench portion 40 .

本例では、境界部90およびダイオード部80におけるダミートレンチ部30の少なくとも一部も、ゲートトレンチ部40よりも浅く形成される。図18の例では、境界部90およびダイオード部80における全てのダミートレンチ部30が、ゲートトレンチ部40よりも浅く形成されている。境界部90およびダイオード部80におけるダミートレンチ部30は、トランジスタ部70のダミートレンチ部30と同一の深さまで形成されてよい。 In this example, at least a portion of dummy trench portion 30 in boundary portion 90 and diode portion 80 is also formed shallower than gate trench portion 40 . In the example of FIG. 18 , all the dummy trench portions 30 in the boundary portion 90 and the diode portion 80 are formed shallower than the gate trench portion 40 . The dummy trench portions 30 in the boundary portion 90 and the diode portion 80 may be formed to the same depth as the dummy trench portions 30 in the transistor portion 70 .

図19Aは、境界部90のメサ部94の一例を示す図である。本例のダミートレンチ部30-1およびダミートレンチ部30-2は、ゲートトレンチ部40よりも浅く形成されている。本例のメサ部94は、ベース領域14の下面全体を覆うように、蓄積領域16が形成されている。このような構造により、ダミートレンチ部30-1およびダミートレンチ部30-2の底部における反転領域の形成を抑制できる。 FIG. 19A is a diagram showing an example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. The dummy trench portion 30-1 and the dummy trench portion 30-2 of this example are formed shallower than the gate trench portion 40. As shown in FIG. In the mesa portion 94 of this example, the accumulation region 16 is formed so as to cover the entire bottom surface of the base region 14 . Such a structure can suppress the formation of reversed regions at the bottoms of the dummy trench portions 30-1 and 30-2.

図19Bは、境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。本例の境界部90は、ダミートレンチ部30-2が、ダミートレンチ部30-1よりも深く形成されている点を除き、図19Aに示した境界部90と同一である。ダミートレンチ部30-2は、ゲートトレンチ部40と同一の深さまで形成されてよい。なお、それぞれのトレンチ部は、深く形成されているほど、Y軸方向の幅が大きい。このような構造によっても、ダミートレンチ部30-1およびダミートレンチ部30-2の底部における反転領域の形成を抑制できる。 FIG. 19B is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. As shown in FIG. The boundary portion 90 of this example is the same as the boundary portion 90 shown in FIG. 19A except that the dummy trench portion 30-2 is formed deeper than the dummy trench portion 30-1. The dummy trench portion 30 - 2 may be formed to the same depth as the gate trench portion 40 . It should be noted that the deeper each trench is formed, the larger the width in the Y-axis direction. Such a structure can also suppress the formation of reversed regions at the bottoms of the dummy trench portions 30-1 and 30-2.

図19Cは、境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。本例の境界部90は、蓄積領域16が選択的に形成されている点を除き、図19Aに示した境界部90と同一である。本例の蓄積領域16は、ダミートレンチ部30-1に隣接する領域に形成され、ダミートレンチ部30-2に隣接する領域には形成されない。このような構造により、ダミートレンチ部30-1の底部に反転領域が形成されるのを抑制し、且つ、境界部90においてキャリアを容易に引き抜くことができる。 19C is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. The boundary 90 of this example is the same as the boundary 90 shown in FIG. 19A except that the accumulation region 16 is selectively formed. The accumulation region 16 of this example is formed in a region adjacent to the dummy trench portion 30-1 and is not formed in a region adjacent to the dummy trench portion 30-2. With such a structure, formation of an inversion region at the bottom of the dummy trench portion 30 - 1 can be suppressed, and carriers can be easily extracted at the boundary portion 90 .

図19Dは、境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。本例の境界部90は、ダミートレンチ部30-2に隣接する領域にも蓄積領域16が形成されている点を除き、図19Cに示した境界部90と同一である。メサ部94のY軸方向の中央近傍の領域には、蓄積領域16が形成されない。このような構造により、それぞれのダミートレンチ部30の底部に反転領域が形成されるのを抑制し、且つ、境界部90においてキャリアを容易に引き抜くことができる。 19D is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. The boundary portion 90 of this example is the same as the boundary portion 90 shown in FIG. 19C except that the accumulation region 16 is also formed in the region adjacent to the dummy trench portion 30-2. The accumulation region 16 is not formed in the region near the center of the mesa portion 94 in the Y-axis direction. With such a structure, formation of an inversion region at the bottom of each dummy trench portion 30 can be suppressed, and carriers can be easily extracted at the boundary portion 90 .

図19Eは、境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。本例の境界部90は、ダミートレンチ部30-2が、ダミートレンチ部30-1よりも深く形成されている点を除き、図19Cに示した境界部90と同一である。このような構造によっても、ダミートレンチ部30-1の底部に反転領域が形成されるのを抑制し、且つ、境界部90においてキャリアを容易に引き抜くことができる。 19E is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. The boundary portion 90 of this example is the same as the boundary portion 90 shown in FIG. 19C except that the dummy trench portion 30-2 is formed deeper than the dummy trench portion 30-1. With such a structure as well, formation of an inversion region at the bottom of the dummy trench portion 30 - 1 can be suppressed, and carriers can be easily extracted at the boundary portion 90 .

図19Fは、境界部90のメサ部94の他の例を示す図である。本例の境界部90は、ダミートレンチ部30-2が、ダミートレンチ部30-1よりも深く形成されている点を除き、図19Dに示した境界部90と同一である。このような構造によっても、それぞれのダミートレンチ部30の底部に反転領域が形成されるのを抑制し、且つ、境界部90においてキャリアを容易に引き抜くことができる。なお、境界部90のメサ部94は、図16Aから図16Dに示したいずれかの例と同一の構造を有してもよい。また、図19Aから図19Fに示した各例は、図14に示した半導体装置100に適用してもよい。 19F is a diagram showing another example of the mesa portion 94 of the boundary portion 90. FIG. The boundary portion 90 of this example is the same as the boundary portion 90 shown in FIG. 19D except that the dummy trench portion 30-2 is formed deeper than the dummy trench portion 30-1. With such a structure as well, it is possible to suppress the formation of an inversion region at the bottom of each dummy trench portion 30 and to easily extract carriers at the boundary portion 90 . Note that the mesa portion 94 of the boundary portion 90 may have the same structure as any of the examples shown in FIGS. 16A to 16D. Also, each example shown in FIGS. 19A to 19F may be applied to the semiconductor device 100 shown in FIG.

図20は、半導体装置100のb-b断面の他の例を示す図である。本例の半導体装置100は、ダイオード部80に設けられたダミートレンチ部30が、トランジスタ部70に設けられたダミートレンチ部30に比べて、Y軸方向の幅が大きい。他の構造は、図14から図19Fにおいて説明したいずれかの半導体装置100と同一である。なお、それぞれのトレンチ部が配列されているピッチは均一である。 FIG. 20 is a diagram showing another example of the bb cross section of the semiconductor device 100. As shown in FIG. In the semiconductor device 100 of this example, the dummy trench portion 30 provided in the diode portion 80 has a larger width in the Y-axis direction than the dummy trench portion 30 provided in the transistor portion 70 . Other structures are the same as any of the semiconductor devices 100 described with reference to FIGS. 14 to 19F. The pitch at which the respective trench portions are arranged is uniform.

このような構造により、ダイオード部80におけるメサ部94の幅が小さくなる。このため、メサ部94へのキャリア注入を抑制できる。ダイオード部80におけるダミートレンチ部30は、ゲートトレンチ部40と同一の幅を有してよい。なお、ダイオード部80におけるダミートレンチ部30が深く形成されて、底部に正孔の反転領域が形成されやすくなった場合でも、トランジスタ部70からは離れているので、半導体装置100の動作への影響は小さい。 With such a structure, the width of the mesa portion 94 in the diode portion 80 is reduced. Therefore, carrier injection into the mesa portion 94 can be suppressed. The dummy trench portion 30 in the diode portion 80 may have the same width as the gate trench portion 40 . Note that even if the dummy trench portion 30 in the diode portion 80 is formed deep and a hole inversion region is likely to be formed at the bottom, the operation of the semiconductor device 100 is affected because the dummy trench portion 30 is distant from the transistor portion 70 . is small.

図21Aは、トレンチ部の一例を示す図である。本例のダミートレンチ部30は、トレンチ薄膜部37およびトレンチ厚膜部38を備える。ベース領域14の下方に2つの蓄積領域16-1および蓄積領域16-2が形成されている。蓄積領域16-1は、ベース領域14の下方に設けられた第1の蓄積領域の一例であり、蓄積領域16-2は、蓄積領域16-1とドリフト領域18との間に設けられた第2の蓄積領域の一例である。 FIG. 21A is a diagram showing an example of a trench portion. The dummy trench portion 30 of this example includes a trench thin film portion 37 and a trench thick film portion 38 . Two storage regions 16-1 and 16-2 are formed below the base region 14. As shown in FIG. The accumulation region 16-1 is an example of a first accumulation region provided below the base region 14, and the accumulation region 16-2 is a first accumulation region provided between the accumulation region 16-1 and the drift region . 2 is an example of an accumulation area.

トレンチ薄膜部37は、トレンチ部の内壁において、予め定められた膜厚のダミー絶縁膜32を有する。また、トレンチ薄膜部37は、ダミートレンチ部30において、ダミー絶縁膜32に覆われたダミー導電部34を有する。トレンチ薄膜部37の下端は、ベース領域14の下端よりも深く形成されている。本例のトレンチ薄膜部37の下端は、蓄積領域16-1が形成された領域の少なくとも一部と同一の深さに位置する。トレンチ薄膜部37において、ダミー導電部34は、Y軸方向における均一な幅を有する。即ち、トレンチ薄膜部37の下端は、ダミー導電部34の下端に対応する。 The trench thin film portion 37 has a dummy insulating film 32 having a predetermined thickness on the inner wall of the trench portion. Further, the trench thin film portion 37 has a dummy conductive portion 34 covered with the dummy insulating film 32 in the dummy trench portion 30 . The bottom end of the trench thin film portion 37 is formed deeper than the bottom end of the base region 14 . The lower end of the trench thin film portion 37 in this example is located at the same depth as at least part of the region in which the accumulation region 16-1 is formed. In the trench thin film portion 37, the dummy conductive portion 34 has a uniform width in the Y-axis direction. That is, the lower end of the trench thin film portion 37 corresponds to the lower end of the dummy conductive portion 34 .

トレンチ厚膜部38は、トレンチ部の内壁において、トレンチ薄膜部37よりも厚い膜厚のダミー絶縁膜32を有する。ダミー導電部34は、トレンチ薄膜部37に設けられるが、トレンチ厚膜部38に設けられない。トレンチ厚膜部38は、ベース領域14よりも深い位置に形成される。トレンチ厚膜部38を設けることで、ダミー導電部34とドリフト領域18との間の容量を小さくすることができ、ダミートレンチ部30の底部近傍に集まる正孔を少なくできる。これにより、ダミートレンチ部30の底部近傍においてP型の反転領域が形成されるのを抑制できる。よって、ターンオン損失が低減される。 The trench thick film portion 38 has a dummy insulating film 32 having a film thickness thicker than that of the trench thin film portion 37 on the inner wall of the trench portion. The dummy conductive portion 34 is provided in the trench thin film portion 37 but is not provided in the trench thick film portion 38 . The trench thick film portion 38 is formed at a position deeper than the base region 14 . By providing the trench thick film portion 38, the capacitance between the dummy conductive portion 34 and the drift region 18 can be reduced, and the number of holes collected near the bottom portion of the dummy trench portion 30 can be reduced. Thereby, formation of a P-type inversion region in the vicinity of the bottom portion of the dummy trench portion 30 can be suppressed. Therefore, turn-on loss is reduced.

本例では、ダミートレンチ部30の間のメサ部94において複数の蓄積領域16が形成されているので、ターンオン時にダミートレンチ部30の底部におけるP型の反転領域を経由したキャリアの引抜きを抑制できる。また、微細化によるVon電圧の低減を維持しながら、ターンオン損失の増加を低減できる。 In this example, since a plurality of accumulation regions 16 are formed in the mesa portion 94 between the dummy trench portions 30, extraction of carriers via the P-type inversion region at the bottom portion of the dummy trench portion 30 can be suppressed during turn-on. . Also, the increase in turn-on loss can be reduced while maintaining the reduction in Von voltage due to miniaturization.

図21Bは、トレンチ部の他の例を示す図である。本例では、ダミー導電部34がトレンチ薄膜部37およびトレンチ厚膜部38の両方に設けられる点で、図21Aの場合と相違する。 FIG. 21B is a diagram showing another example of the trench portion. This example is different from the case of FIG. 21A in that dummy conductive portions 34 are provided in both trench thin film portion 37 and trench thick film portion 38 .

ダミー導電部34は、トレンチ薄膜部37とトレンチ厚膜部38とで、ダミー導電部34のY軸方向の幅が異なる。本例のダミー導電部34は、トレンチ薄膜部37において、トレンチ厚膜部38よりも大きなY軸方向の幅を有する。これにより、トレンチ薄膜部37のダミー絶縁膜32は、トレンチ厚膜部38のダミー絶縁膜32よりも薄くなる。トレンチ厚膜部38は、ベース領域14よりも深い位置に形成される。また、ダミー導電部34の下端は、蓄積領域16-2の下端よりも深く形成される。よって、ダミートレンチ部30の底部近傍においてP型の反転領域の形成を抑制し、ターンオン損失を低減する効果が高い。 The trench thin film portion 37 and the trench thick film portion 38 of the dummy conductive portion 34 have different widths in the Y-axis direction. In the trench thin film portion 37 , the dummy conductive portion 34 of this example has a larger width in the Y-axis direction than the trench thick film portion 38 . As a result, the dummy insulating film 32 of the trench thin film portion 37 becomes thinner than the dummy insulating film 32 of the trench thick film portion 38 . The trench thick film portion 38 is formed at a position deeper than the base region 14 . Also, the lower end of the dummy conductive portion 34 is formed deeper than the lower end of the accumulation region 16-2. Therefore, the effect of suppressing the formation of the P-type inversion region in the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30 and reducing the turn-on loss is high.

図21Cは、トレンチ部の他の例を示す図である。本例のダミートレンチ部30は、トレンチ薄膜部37とトレンチ厚膜部38とで、異なるY軸方向の幅を有する。ダミー導電部34は、トレンチ薄膜部37およびトレンチ厚膜部38の両方に設けられる。 FIG. 21C is a diagram showing another example of the trench portion. In the dummy trench portion 30 of this example, the trench thin film portion 37 and the trench thick film portion 38 have different widths in the Y-axis direction. Dummy conductive portion 34 is provided in both trench thin film portion 37 and trench thick film portion 38 .

ダミートレンチ部30は、トレンチ薄膜部37において、トレンチ厚膜部38よりも小さなY軸方向の幅を有する。一方、ダミー導電部34は、トレンチ薄膜部37およびトレンチ厚膜部38で、均一なY軸方向の幅を有する。即ち、トレンチ厚膜部38のダミー絶縁膜32は、トレンチ薄膜部37のダミー絶縁膜32よりも厚くなる。これにより、ダミートレンチ部30の底部近傍においてP型の反転領域の形成が抑制され、ターンオン損失が低減される。なお、トレンチ厚膜部38は、ベース領域14よりも深い位置に形成される。 The dummy trench portion 30 has a width in the Y-axis direction smaller than that of the trench thick film portion 38 in the trench thin film portion 37 . On the other hand, the dummy conductive portion 34 has a uniform width in the Y-axis direction in the trench thin film portion 37 and the trench thick film portion 38 . That is, the dummy insulating film 32 of the trench thick film portion 38 is thicker than the dummy insulating film 32 of the trench thin film portion 37 . This suppresses the formation of a P-type inversion region in the vicinity of the bottom of the dummy trench portion 30, thereby reducing the turn-on loss. Note that the trench thick film portion 38 is formed at a position deeper than the base region 14 .

図21Dは、トレンチ部の他の例を示す図である。本例は、ダミートレンチ部30で挟まれたメサ部94が3つの蓄積領域16-1、蓄積領域16-2および蓄積領域16-3を有する点で図21Cの場合と異なる。蓄積領域16-3は、蓄積領域16-1と蓄積領域16-2との間に設けられた第3の蓄積領域の一例である。 FIG. 21D is a diagram showing another example of the trench portion. This example differs from the case of FIG. 21C in that the mesa portion 94 sandwiched between the dummy trench portions 30 has three accumulation regions 16-1, 16-2 and 16-3. The accumulation area 16-3 is an example of a third accumulation area provided between the accumulation areas 16-1 and 16-2.

なお、図21A~図21Dでは、ダミートレンチ部30について説明した。しかしながら、ゲートトレンチ部40も同様に、図21A~図21Dで開示されたダミートレンチ部30の構造を備えてよい。 Note that the dummy trench portion 30 has been described with reference to FIGS. 21A to 21D. However, the gate trench portion 40 may similarly comprise the structure of the dummy trench portion 30 disclosed in FIGS. 21A-21D.

また、図21A~図21Dでは、隣接するダミートレンチ部30で挟まれたメサ部94について説明した。しかしながら、ダミートレンチ部30およびゲートトレンチ部40で挟まれたメサ部94も同様に、図21A~図21Dで開示されたメサ部94の構造を備えてよい。また、隣接するゲートトレンチ部40で挟まれたメサ部94についても同様である。 21A to 21D, the mesa portion 94 sandwiched between adjacent dummy trench portions 30 has been described. However, the mesa portion 94 sandwiched between the dummy trench portion 30 and the gate trench portion 40 may similarly have the structure of the mesa portion 94 disclosed in FIGS. 21A-21D. The same applies to the mesa portion 94 sandwiched between adjacent gate trench portions 40 .

図22は、本発明の実施形態に係る半導体装置200の一例を示す上面図である。半導体装置200は、半導体装置100と同様に配置されたゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30を備えてよい。 FIG. 22 is a top view showing an example of a semiconductor device 200 according to an embodiment of the invention. The semiconductor device 200 may include the gate trench portion 40 and the dummy trench portion 30 arranged in the same manner as the semiconductor device 100 .

半導体装置200においては、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30に挟まれたメサ部94のうちの少なくとも一部のメサ部94に配置されたベース領域14が、エミッタ電極52と直接接続されていない。図22の例では、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30に挟まれたメサ部94のうちの一部のメサ部94-2におけるベース領域14が、半導体基板10の上面においてエミッタ電極52と接続していない。本例では、メサ部94-2において、エミッタ電極52とベース領域14との間の層間絶縁膜26にはコンタクトホール54が配置されていない。一例としてメサ部94-2は、2つのダミートレンチ部30に挟まれたいずれかのメサ部94-1に対して、Y軸方向の両側に配置されたメサ部94である。 In semiconductor device 200 , base region 14 arranged in at least part of mesa portion 94 sandwiched between gate trench portion 40 and dummy trench portion 30 is not directly connected to emitter electrode 52 . . In the example of FIG. 22, the base region 14 in a part of the mesa portion 94-2 of the mesa portion 94 sandwiched between the gate trench portion 40 and the dummy trench portion 30 is connected to the emitter electrode 52 on the upper surface of the semiconductor substrate 10. not. In this example, no contact hole 54 is arranged in the interlayer insulating film 26 between the emitter electrode 52 and the base region 14 in the mesa portion 94-2. As an example, the mesa portion 94-2 is the mesa portion 94 arranged on both sides in the Y-axis direction with respect to one of the mesa portions 94-1 sandwiched between the two dummy trench portions 30. FIG.

メサ部94-2には、エミッタ領域12が形成されていなくてよい。本例のメサ部94-2は、半導体基板10の上面において、ウェル領域11よりも内側の領域全体にベース領域14が設けられている。 The emitter region 12 may not be formed in the mesa portion 94-2. In the mesa portion 94-2 of this example, the base region 14 is provided in the entire region inside the well region 11 on the upper surface of the semiconductor substrate 10. As shown in FIG.

メサ部94-1およびメサ部94-3には、コンタクトホール54が配置されている。メサ部94-1およびメサ部94-3の半導体基板10の上面における構造は、図1から図21Dに示した半導体装置100と同一であってよく、異なっていてもよい。本例では、メサ部94-1およびメサ部94-3は、半導体基板10の上面において、コンタクトホール54と各トレンチ部との間に、エミッタ領域12がX軸方向に延伸して配置されている。コンタクトホール54の下側には、コンタクト領域15がX軸方向に延伸して配置されているが、図22においては省略している。 Contact holes 54 are arranged in the mesa portion 94-1 and the mesa portion 94-3. The structure of the mesa portion 94-1 and the mesa portion 94-3 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 may be the same as or different from that of the semiconductor device 100 shown in FIGS. 1 to 21D. In this example, the mesa portion 94-1 and the mesa portion 94-3 are arranged on the upper surface of the semiconductor substrate 10 so that the emitter region 12 extends in the X-axis direction between the contact hole 54 and each trench portion. there is The contact region 15 is arranged to extend in the X-axis direction below the contact hole 54, but is omitted in FIG.

ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30に挟まれたメサ部94のうち、一部のメサ部94-2に配置されたベース領域14を、エミッタ電極52に直接接触させないことで、メサ部94-2における正孔の引き抜きを抑制して、キャリア蓄積を促進できる。このため、半導体装置200のオン電圧を低減できる。 Of the mesa portions 94 sandwiched between the gate trench portion 40 and the dummy trench portion 30, the base regions 14 arranged in some of the mesa portions 94-2 are not brought into direct contact with the emitter electrode 52, so that the mesa portion 94- The extraction of holes in 2 can be suppressed, and carrier accumulation can be promoted. Therefore, the ON voltage of the semiconductor device 200 can be reduced.

また、2つのゲートトレンチ部40の間には、2つ以下のダミートレンチ部30が配置されていることが好ましい。なお、それぞれのトレンチ部のうち、半導体基板10の上面においてX軸方向に直線状に延伸する各延伸部を1つのトレンチ部とする。図22の例では、2つのゲートトレンチ部40の間には、2つのダミートレンチ部30が配置されている。 Moreover, it is preferable that two or less dummy trench portions 30 are arranged between the two gate trench portions 40 . In addition, among the respective trench portions, each extended portion linearly extending in the X-axis direction on the upper surface of the semiconductor substrate 10 is defined as one trench portion. In the example of FIG. 22 , two dummy trench portions 30 are arranged between two gate trench portions 40 .

本例では、ゲートトレンチ部40は、コンタクトホール55を介して、ゲート電極46と直接接続されている。また、ダミートレンチ部30は、コンタクトホール56を介して、エミッタ電極52と直接接続されている。つまり、本例の半導体装置200は、接続部57およびゲート配線45を備えない。このような構造により、接続部57等による段差が無くなり、半導体装置200の微細化が容易となる。 In this example, the gate trench portion 40 is directly connected to the gate electrode 46 through the contact hole 55 . Also, the dummy trench portion 30 is directly connected to the emitter electrode 52 through the contact hole 56 . In other words, the semiconductor device 200 of this example does not include the connecting portion 57 and the gate wiring 45 . Such a structure eliminates a step due to the connecting portion 57 and the like, and facilitates miniaturization of the semiconductor device 200 .

図23は、半導体装置200のc-c断面の一例を示す図である。本例におけるダミートレンチ部30およびゲートトレンチ部40は、図2に示したゲートトレンチ部40と同様の構造を有する。他の例では、ダミートレンチ部30は、図1から図21Dに示したいずれかのダミートレンチ部30と同一の構造を有してよい。また、メサ部94-1およびメサ部94-3における各ドーピング領域は、図1から図20に示したメサ部94における各ドーピング領域と同様の構造を有してもよい。 FIG. 23 is a diagram showing an example of a cc cross section of the semiconductor device 200. As shown in FIG. The dummy trench portion 30 and the gate trench portion 40 in this example have the same structure as the gate trench portion 40 shown in FIG. Alternatively, the dummy trench portion 30 may have the same structure as any of the dummy trench portions 30 shown in FIGS. 1-21D. Also, each doping region in mesa portion 94-1 and mesa portion 94-3 may have the same structure as each doping region in mesa portion 94 shown in FIGS.

本例のメサ部94-1およびメサ部94-3は、コンタクトホール54の下側にコンタクト領域15を有する。コンタクト領域15の両側には、エミッタ領域12が設けられている。 The mesa portion 94-1 and the mesa portion 94-3 of this example have the contact region 15 below the contact hole 54. FIG. Emitter regions 12 are provided on both sides of the contact region 15 .

コンタクト領域15およびエミッタ領域12は、エミッタ電極52と電気的に接続される。本例のメサ部94-1およびメサ部94-3は、半導体基板10の上面から内部まで設けられた接続部96を有している。接続部96は、コンタクト領域15、エミッタ領域12およびエミッタ電極52のそれぞれと接触している。接続部96は、コンタクト領域15よりも電気抵抗が低い。一例として接続部96は、タングステン等の金属で形成されている。接続部96の側面にエミッタ領域12が接触し、底面にコンタクト領域15が接触する。このような構造により、半導体装置200を微細化しても、エミッタ電極52とコンタクト領域15およびエミッタ領域12との間の電気的な接続が容易となる。 Contact region 15 and emitter region 12 are electrically connected to emitter electrode 52 . The mesa portion 94-1 and the mesa portion 94-3 of this example have a connection portion 96 provided from the upper surface of the semiconductor substrate 10 to the inside. Connection portion 96 is in contact with each of contact region 15 , emitter region 12 and emitter electrode 52 . The connection portion 96 has a lower electrical resistance than the contact region 15 . As an example, the connection portion 96 is made of metal such as tungsten. The emitter region 12 is in contact with the side surface of the connecting portion 96, and the contact region 15 is in contact with the bottom surface. Such a structure facilitates electrical connection between the emitter electrode 52 and the contact region 15 and the emitter region 12 even if the semiconductor device 200 is miniaturized.

また、ダミートレンチ部30のダミー導電部34にも、接続部96が設けられてよい。接続部96は、コンタクトホール56の下側に設けられる。接続部96は、コンタクトホール56を介してエミッタ電極52と接続する。 Also, the connection portion 96 may be provided in the dummy conductive portion 34 of the dummy trench portion 30 . The connecting portion 96 is provided below the contact hole 56 . The connecting portion 96 connects with the emitter electrode 52 through the contact hole 56 .

図24は、半導体装置200のc-c断面の他の例を示す図である。本例では、ダミートレンチ部30が、図2に示したダミートレンチ部30と同一の構造を有する。他の構造は、図23に示した半導体装置200と同一である。 FIG. 24 is a diagram showing another example of the cc cross section of the semiconductor device 200. As shown in FIG. In this example, the dummy trench portion 30 has the same structure as the dummy trench portion 30 shown in FIG. Other structures are the same as those of the semiconductor device 200 shown in FIG.

半導体装置200は、図1から図21Dに示したようなダミートレンチ部30を有してよい。つまり、図22から図24に示した、いずれかのメサ部94においてベース領域14がエミッタ電極52に接続されていない構造は、図1から図21Dのそれぞれの半導体装置100に適用してよい。 The semiconductor device 200 may have dummy trench portions 30 as shown in FIGS. 1 to 21D. That is, the structure shown in FIGS. 22 to 24 in which the base region 14 is not connected to the emitter electrode 52 in any mesa portion 94 may be applied to each of the semiconductor devices 100 shown in FIGS. 1 to 21D.

図25は、本発明の実施形態に係る半導体装置300の一例を示す上面図である。本例の半導体装置300は、図1から図24に示したそれぞれの半導体装置に対して、半導体基板10の上面におけるダミートレンチ部30の形状および配置が異なる。他の構造は、図1から図24に示したいずれかの半導体装置と同様であってよい。 FIG. 25 is a top view showing an example of a semiconductor device 300 according to an embodiment of the invention. The semiconductor device 300 of this example differs from each of the semiconductor devices shown in FIGS. Other structures may be similar to any of the semiconductor devices shown in FIGS.

半導体装置300においては、それぞれのゲートトレンチ部40の間に、一つ以下のダミートレンチ部30が配置されている。本例のダミートレンチ部30は、半導体基板10の上面においてX軸方向に直線状に延伸する。本例では、ゲートトレンチ部40において先端部43で接続された2つの延伸部41の間に、一つの直線状のダミートレンチ部30が配置されている。 In the semiconductor device 300 , one or less dummy trench portions 30 are arranged between each gate trench portion 40 . The dummy trench portion 30 of this example extends linearly in the X-axis direction on the upper surface of the semiconductor substrate 10 . In this example, one linear dummy trench portion 30 is arranged between two extending portions 41 connected by a tip portion 43 in the gate trench portion 40 .

それぞれのダミートレンチ部30を、ゲートトレンチ部40で挟むことにより、ターンオン時においてダミートレンチ部30近傍の空乏層の消滅を促進できる。このため、ターンオン時において効率的に伝導度変調し、ターンオン損失を低減できる。 By sandwiching the respective dummy trench portions 30 between the gate trench portions 40, it is possible to promote the disappearance of the depletion layer in the vicinity of the dummy trench portions 30 at the time of turn-on. Therefore, the conductivity can be efficiently modulated at the time of turn-on, and the turn-on loss can be reduced.

図26は、半導体装置300のd-d断面の一例を示す図である。本例におけるダミートレンチ部30およびゲートトレンチ部40は、図2に示したゲートトレンチ部40と同様の構造を有する。他の例では、ダミートレンチ部30は、図1から図21Dに示したいずれかのダミートレンチ部30と同一の構造を有してよい。また、メサ部94における各ドーピング領域は、図1から図20に示したメサ部94における各ドーピング領域と同様の構造を有してもよい。 FIG. 26 is a diagram showing an example of a dd cross section of the semiconductor device 300. As shown in FIG. The dummy trench portion 30 and the gate trench portion 40 in this example have the same structure as the gate trench portion 40 shown in FIG. Alternatively, the dummy trench portion 30 may have the same structure as any of the dummy trench portions 30 shown in FIGS. 1-21D. Also, each doping region in the mesa portion 94 may have the same structure as each doping region in the mesa portion 94 shown in FIGS.

図27は、半導体装置300のd-d断面の他の例を示す図である。本例では、ダミートレンチ部30が、図2に示したダミートレンチ部30と同一の構造を有する。他の構造は、図26に示した半導体装置200と同一である。図25から図27に示した、各ゲートトレンチ部40の間に一つ以下のダミートレンチ部30が設けられる構造は、図1から図24のそれぞれの半導体装置に適用してよい。 FIG. 27 is a diagram showing another example of the dd cross section of the semiconductor device 300. As shown in FIG. In this example, the dummy trench portion 30 has the same structure as the dummy trench portion 30 shown in FIG. Other structures are the same as those of the semiconductor device 200 shown in FIG. The structure in which one or less dummy trench portions 30 are provided between each gate trench portion 40 shown in FIGS. 25 to 27 may be applied to each of the semiconductor devices shown in FIGS. 1 to 24 .

図28は、半導体装置300のe-e断面の一例を示す図である。e-e断面は、ダミートレンチ部30の近傍を通過するXZ面である。X軸方向においてコンタクトホール54が設けられる範囲には、半導体基板10の上面にコンタクト領域15およびエミッタ領域12が交互に配置されている。コンタクトホール54が設けられていない範囲には、半導体基板10の上面にベース領域14およびウェル領域11が配置されている。 FIG. 28 is a diagram showing an example of an ee cross section of the semiconductor device 300. As shown in FIG. The ee section is the XZ plane passing through the vicinity of the dummy trench portion 30 . Contact regions 15 and emitter regions 12 are alternately arranged on the upper surface of semiconductor substrate 10 in the range in which contact hole 54 is provided in the X-axis direction. Base region 14 and well region 11 are arranged on the upper surface of semiconductor substrate 10 in a range where contact hole 54 is not provided.

ウェル領域11に囲まれるように、ゲートトレンチ部40が配置されている。ゲートトレンチ部40は、半導体基板10の上面の上方に配置されたゲート配線45を介して、ゲート電極46と接続されている。ゲート配線45および半導体基板10の上面との間には、絶縁膜が形成される。 A gate trench portion 40 is arranged so as to be surrounded by the well region 11 . The gate trench portion 40 is connected to a gate electrode 46 via a gate wiring 45 arranged above the upper surface of the semiconductor substrate 10 . An insulating film is formed between gate line 45 and the upper surface of semiconductor substrate 10 .

図29は、本発明の実施形態に係る半導体装置400の一例を示す上面図である。本例の半導体装置400は、図1から図24に示したそれぞれの半導体装置に対して、半導体基板10の上面におけるダミートレンチ部30およびゲートトレンチ部40の形状および配置が異なる。他の構造は、図1から図24に示したそれぞれの半導体装置と同様であってよい。 FIG. 29 is a top view showing an example of a semiconductor device 400 according to an embodiment of the invention. The semiconductor device 400 of this example differs from the semiconductor devices shown in FIGS. 1 to 24 in the shape and arrangement of the dummy trench portion 30 and the gate trench portion 40 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 . Other structures may be the same as those of the respective semiconductor devices shown in FIGS.

半導体装置400は、第1のゲートトレンチ部40-1、第2のゲートトレンチ部40-2およびダミートレンチ部30を備える。半導体装置400は、第1のゲートトレンチ部40-1、第2のゲートトレンチ部40-2およびダミートレンチ部30を含むトレンチセットを、半導体基板10の上面においてY軸方向に沿って複数備えてよい。 The semiconductor device 400 includes a first gate trench portion 40-1, a second gate trench portion 40-2 and a dummy trench portion 30. FIG. The semiconductor device 400 includes a plurality of trench sets each including a first gate trench portion 40-1, a second gate trench portion 40-2 and a dummy trench portion 30 along the Y-axis direction on the upper surface of the semiconductor substrate 10. good.

第1のゲートトレンチ部40-1および第2のゲートトレンチ部40-2のそれぞれは、延伸部41-1、延伸部41-2および先端部43を有する。延伸部41-1および延伸部41-2は、半導体基板10の上面においてX軸方向に平行に延伸して設けられる。先端部43は、2つの延伸部41の先端を接続する。 Each of the first gate trench portion 40-1 and the second gate trench portion 40-2 has an extension portion 41-1, an extension portion 41-2 and a tip portion 43. As shown in FIG. The extending portion 41-1 and the extending portion 41-2 are provided on the upper surface of the semiconductor substrate 10 so as to extend in parallel with the X-axis direction. The distal end portion 43 connects the distal ends of the two extending portions 41 .

ダミートレンチ部30は、延伸部31-1、延伸部31-2および先端部36を有する。延伸部31-1および延伸部31-2は、半導体基板10の上面においてX軸方向に平行に延伸して設けられる。先端部36は、2つの延伸部31の先端を接続する。 The dummy trench portion 30 has an extension portion 31-1, an extension portion 31-2 and a tip portion . The extending portion 31-1 and the extending portion 31-2 are provided on the upper surface of the semiconductor substrate 10 so as to extend in parallel with the X-axis direction. The distal end portion 36 connects the distal ends of the two extending portions 31 .

半導体基板10の上面において、ダミートレンチ部30は、第1のゲートトレンチ部40-1の内側に配置される。つまり半導体基板10の上面において、ダミートレンチ部30の2つの延伸部31は、第1のゲートトレンチ部40-1の2つの延伸部41に挟まれた領域に配置されている。 On the upper surface of the semiconductor substrate 10, the dummy trench portion 30 is arranged inside the first gate trench portion 40-1. That is, on the upper surface of the semiconductor substrate 10, the two extending portions 31 of the dummy trench portion 30 are arranged in a region sandwiched between the two extending portions 41 of the first gate trench portion 40-1.

半導体基板10の上面において、第2のゲートトレンチ部40-2は、ダミートレンチ部30の内側に配置される。つまり半導体基板10の上面において、第2のゲートトレンチ部40-2の2つの延伸部41は、ダミートレンチ部30の2つの延伸部31に挟まれた領域に配置されている。また、半導体基板10の上面において、ダミートレンチ部30の先端部36は、第1のゲートトレンチ部40-1の先端部43と、第2のゲートトレンチ部40-2の先端部43との間に配置されている。 The second gate trench portion 40 - 2 is arranged inside the dummy trench portion 30 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 . That is, on the upper surface of the semiconductor substrate 10, the two extending portions 41 of the second gate trench portion 40-2 are arranged in a region sandwiched between the two extending portions 31 of the dummy trench portion 30. As shown in FIG. Moreover, on the upper surface of the semiconductor substrate 10, the tip portion 36 of the dummy trench portion 30 is located between the tip portion 43 of the first gate trench portion 40-1 and the tip portion 43 of the second gate trench portion 40-2. are placed in

このような構造により、ゲートトレンチ部40の2つの延伸部41に挟まれる、ダミートレンチ部30の延伸部31の本数を一つにしつつ、それぞれの延伸部(31、41)のX軸方向における先端を先端部(36、43)で接続できる。このため、伝導度変調を促進しつつ、それぞれの延伸部(31、41)の先端における電界集中を緩和できる。 With such a structure, while the number of extension portions 31 of the dummy trench portion 30 sandwiched between the two extension portions 41 of the gate trench portion 40 is one, the respective extension portions (31, 41) in the X-axis direction are The tips can be connected at tips (36, 43). Therefore, electric field concentration at the tips of the extensions (31, 41) can be alleviated while promoting conductivity modulation.

ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30以外の構造は、図1から図28に示したいずれかの態様の半導体装置と同様であってよい。本例の半導体装置400は、図22に示した半導体装置200と同様に、接続部57およびゲート配線45を有さない。 Structures other than the gate trench portion 40 and the dummy trench portion 30 may be the same as those of the semiconductor device according to any one of the modes shown in FIGS. The semiconductor device 400 of this example does not have the connecting portion 57 and the gate wiring 45, like the semiconductor device 200 shown in FIG.

第1のゲートトレンチ部40-1、第2のゲートトレンチ部40-2およびダミートレンチ部30のそれぞれは、半導体基板10の上面において、ゲート電極46と重なる部分を有する。第1のゲートトレンチ部40-1および第2のゲートトレンチ部40-2に対しては、ゲート電極46と重なる部分にコンタクトホール55が設けられる。 Each of the first gate trench portion 40 - 1 , the second gate trench portion 40 - 2 and the dummy trench portion 30 has a portion overlapping the gate electrode 46 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 . A contact hole 55 is provided in a portion overlapping with the gate electrode 46 for the first gate trench portion 40-1 and the second gate trench portion 40-2.

第1のゲートトレンチ部40-1、第2のゲートトレンチ部40-2およびダミートレンチ部30のそれぞれは、半導体基板10の上面において、エミッタ電極52と重なる部分を有する。ダミートレンチ部30に対しては、エミッタ電極52と重なる部分にコンタクトホール56が設けられる。 Each of the first gate trench portion 40 - 1 , the second gate trench portion 40 - 2 and the dummy trench portion 30 has a portion overlapping the emitter electrode 52 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 . A contact hole 56 is provided in a portion of the dummy trench portion 30 overlapping the emitter electrode 52 .

図30は、半導体装置400のf-f断面の一例を示す図である。本例におけるダミートレンチ部30およびゲートトレンチ部40は、図2に示したゲートトレンチ部40と同様の構造を有する。他の例では、ダミートレンチ部30は、図1から図21Dに示したいずれかのダミートレンチ部30と同一の構造を有してよい。また、メサ部94における各ドーピング領域は、図1から図20に示したメサ部94における各ドーピング領域と同様の構造を有してもよい。 FIG. 30 is a diagram showing an example of the ff section of the semiconductor device 400. As shown in FIG. The dummy trench portion 30 and the gate trench portion 40 in this example have the same structure as the gate trench portion 40 shown in FIG. Alternatively, the dummy trench portion 30 may have the same structure as any of the dummy trench portions 30 shown in FIGS. 1-21D. Also, each doping region in the mesa portion 94 may have the same structure as each doping region in the mesa portion 94 shown in FIGS.

図31は、半導体装置400のf-f断面の他の例を示す図である。本例では、ダミートレンチ部30が、図2に示したダミートレンチ部30と同一の構造を有する。他の構造は、図30に示した半導体装置400と同一である。図29に示したダミートレンチ部30およびゲートトレンチ部40の形状および配置は、図1から図24のそれぞれの半導体装置に適用してよい。 FIG. 31 is a diagram showing another example of the ff cross section of the semiconductor device 400. As shown in FIG. In this example, the dummy trench portion 30 has the same structure as the dummy trench portion 30 shown in FIG. Other structures are the same as those of the semiconductor device 400 shown in FIG. The shape and arrangement of dummy trench portion 30 and gate trench portion 40 shown in FIG. 29 may be applied to each of the semiconductor devices shown in FIGS.

図32は、半導体装置400のg-g断面の一例を示す図である。半導体装置400は、各トレンチ部が各電極に直接的に接続する。このため半導体装置400は、接続部57およびゲート配線45を備えていない。 FIG. 32 is a diagram showing an example of a gg section of the semiconductor device 400. As shown in FIG. In the semiconductor device 400, each trench portion is directly connected to each electrode. Therefore, the semiconductor device 400 does not include the connecting portion 57 and the gate wiring 45 .

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the scope of claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

10・・・半導体基板、11・・・ウェル領域、12・・・エミッタ領域、14・・・ベース領域、15・・・コンタクト領域、16・・・蓄積領域、17・・・下端、18・・・ドリフト領域、19・・・ピーク、20・・・バッファ領域、22・・・コレクタ領域、26・・・層間絶縁膜、30・・・ダミートレンチ部、31・・・延伸部、32・・・ダミー絶縁膜、33・・・下端、34・・・ダミー導電部、35・・・下端、36・・・先端部、37・・・トレンチ薄膜部、38・・・トレンチ厚膜部、40・・・ゲートトレンチ部、41・・・延伸部、42・・・ゲート絶縁膜、43・・・先端部、44・・・ゲート導電部、45・・・ゲート配線、46・・・ゲート電極、52・・・エミッタ電極、54、55、56・・・コンタクトホール、57・・・接続部、58・・・コレクタ電極、70・・・トランジスタ部、72・・・ゲート隣接領域、74・・・ダミー隣接領域、76・・・ピーク、77・・・第1のピーク、78・・・第2のピーク、79・・・中央領域、80・・・ダイオード部、82・・・カソード領域、90・・・境界部、94・・・メサ部、96・・・接続部、100、200、300、400・・・半導体装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Semiconductor substrate 11... Well area 12... Emitter area 14... Base area 15... Contact area 16... Accumulation area 17... Lower end 18. Drift region 19 Peak 20 Buffer region 22 Collector region 26 Interlayer insulating film 30 Dummy trench portion 31 Extension portion 32. Dummy insulating film 33 Lower end 34 Dummy conductive portion 35 Lower end 36 Tip portion 37 Trench thin film portion 38 Trench thick film portion 40 Gate trench portion 41 Extension portion 42 Gate insulating film 43 Tip portion 44 Gate conductive portion 45 Gate wiring 46 Gate Electrodes 52 Emitter electrode 54, 55, 56 Contact hole 57 Connection portion 58 Collector electrode 70 Transistor portion 72 Gate adjacent region 74 ... dummy adjacent region, 76 ... peak, 77 ... first peak, 78 ... second peak, 79 ... central region, 80 ... diode part, 82 ... cathode Area 90 Boundary 94 Mesa 96 Connection 100, 200, 300, 400 Semiconductor device

Claims (32)

半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面と前記ドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域と、
前記半導体基板において、前記ドリフト領域と前記ベース領域との間に形成され、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域と、
前記半導体基板において、前記ベース領域および前記蓄積領域を貫通して前記半導体基板の上面から前記ドリフト領域まで形成されたゲートトレンチ部と
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面から前記ベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部と
前記ダミートレンチ部に隣接する第1導電型の前記ドリフト領域および前記蓄積領域に、第2導電型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造と
を備え、
前記ダミートレンチ部は、
トレンチ内壁に形成されたダミー絶縁膜と、
前記ダミー絶縁膜に覆われたダミー導電部と
を有し、
前記抑制構造は、前記ゲートトレンチ部よりも浅く形成された前記ダミートレンチ部を含み、
前記半導体基板の深さ方向において、前記蓄積領域の下端が、前記ダミー導電部の下端と、前記ダミー絶縁膜の下端との間に配置されている、半導体装置。
a semiconductor substrate;
a drift region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
a base region of a second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate;
an accumulation region of a first conductivity type formed between the drift region and the base region in the semiconductor substrate and having a doping concentration higher than that of the drift region;
a gate trench portion formed in the semiconductor substrate from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region through the base region and the accumulation region; and a gate trench portion formed in the semiconductor substrate from the upper surface of the semiconductor substrate to the base region a dummy trench portion formed by
a suppression structure for suppressing formation of a second conductivity type inversion region in the first conductivity type drift region and the accumulation region adjacent to the dummy trench portion;
with
The dummy trench portion is
a dummy insulating film formed on the inner wall of the trench;
a dummy conductive portion covered with the dummy insulating film;
the suppressing structure includes the dummy trench portion formed shallower than the gate trench portion;
The semiconductor device, wherein a lower end of the accumulation region is arranged between a lower end of the dummy conductive portion and a lower end of the dummy insulating film in a depth direction of the semiconductor substrate.
前記ゲートトレンチ部は、
トレンチ内壁に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に覆われたゲート導電部と
を有し、
前記抑制構造は、
トレンチ内壁に形成され、前記ゲート絶縁膜よりも厚い前記ダミー絶縁膜と、
前記ダミー絶縁膜に覆われた前記ダミー導電部と
を有する、前記ダミートレンチ部を含む請求項1に記載の半導体装置。
The gate trench portion is
a gate insulating film formed on the inner wall of the trench;
a gate conductive portion covered with the gate insulating film;
The suppression structure is
the dummy insulating film formed on the inner wall of the trench and thicker than the gate insulating film;
2. The semiconductor device according to claim 1 , comprising said dummy trench portion having said dummy conductive portion covered with said dummy insulating film.
前記ダミー絶縁膜の膜厚は、前記ゲート絶縁膜の膜厚の2倍以上である
請求項2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the thickness of said dummy insulating film is at least twice the thickness of said gate insulating film.
前記ダミートレンチ部の前記ダミー絶縁膜は一様な膜厚を有する
請求項2または3に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein said dummy insulating film in said dummy trench portion has a uniform film thickness.
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面と前記ドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域と、
前記半導体基板において、前記ドリフト領域と前記ベース領域との間に形成され、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面から前記ベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部と
前記半導体基板において、前記ベース領域および前記蓄積領域を貫通して、前記ダミートレンチ部よりも深い位置まで形成されたゲートトレンチ部と
前記ダミートレンチ部に隣接する第1導電型の前記ドリフト領域および前記蓄積領域に、第2導電型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造と
を備え、
前記ダミートレンチ部は、
トレンチ内壁に形成されたダミー絶縁膜と、
前記ダミー絶縁膜に覆われたダミー導電部と
を有し、
前記半導体基板の深さ方向において、前記蓄積領域におけるドーピング濃度分布はピークを有し、
前記抑制構造は、前記半導体基板の深さ方向において、前記蓄積領域におけるドーピング濃度分布の前記ピークが、前記ダミー導電部の下端と、前記ダミー絶縁膜の下端との間に配置されている前記蓄積領域を含む
半導体装置。
a semiconductor substrate;
a drift region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
a base region of a second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate;
an accumulation region of a first conductivity type formed between the drift region and the base region in the semiconductor substrate and having a doping concentration higher than that of the drift region;
a dummy trench portion formed in the semiconductor substrate by penetrating the base region from an upper surface of the semiconductor substrate; and a position deeper than the dummy trench portion in the semiconductor substrate by penetrating the base region and the accumulation region. a gate trench formed up to
a suppression structure for suppressing formation of a second conductivity type inversion region in the first conductivity type drift region and the accumulation region adjacent to the dummy trench portion;
with
The dummy trench portion is
a dummy insulating film formed on the inner wall of the trench;
a dummy conductive portion covered with the dummy insulating film;
A doping concentration distribution in the accumulation region has a peak in the depth direction of the semiconductor substrate,
In the suppression structure, the peak of the doping concentration distribution in the accumulation region is arranged between the lower end of the dummy conductive portion and the lower end of the dummy insulating film in the depth direction of the semiconductor substrate. contains area
semiconductor device.
前記半導体基板の深さ方向において、前記蓄積領域の下端が、前記ダミー導電部の下端と、前記ダミー絶縁膜の下端との間に配置されている
請求項5に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein a lower end of said accumulation region is arranged between a lower end of said dummy conductive portion and a lower end of said dummy insulating film in the depth direction of said semiconductor substrate.
前記抑制構造は、前記ダミー絶縁膜が、底部において側壁よりも厚く形成された前記ダミートレンチ部を含む
請求項6に記載の半導体装置。
The suppression structure includes the dummy trench portion in which the dummy insulating film is thicker at the bottom than at the sidewall.
7. The semiconductor device according to claim 6.
前記抑制構造は、前記ダミー絶縁膜が、底部において側壁よりも厚く形成された前記ダミートレンチ部を含む
請求項1に記載の半導体装置。
The suppression structure includes the dummy trench portion in which the dummy insulating film is thicker at the bottom than at the sidewall.
A semiconductor device according to claim 1 .
前記ダミートレンチ部の底部における前記ダミー絶縁膜の下端は、前記蓄積領域よりも下側に配置されている
請求項8に記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein a lower end of said dummy insulating film in a bottom portion of said dummy trench portion is arranged below said accumulation region.
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面と前記ドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域と、
前記半導体基板において、前記ドリフト領域と前記ベース領域との間に形成され、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域と、
前記半導体基板において、前記ベース領域および前記蓄積領域を貫通して前記半導体基板の上面から前記ドリフト領域まで形成されたゲートトレンチ部と
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面から前記ベース領域を貫通して、前記ゲートトレンチ部よりも浅く形成されたダミートレンチ部と
前記ダミートレンチ部に隣接する第1導電型の前記ドリフト領域および前記蓄積領域に、第2導電型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造と
を備え
前記ダミートレンチ部は、
トレンチ内壁に形成されたダミー絶縁膜と、
前記ダミー絶縁膜に覆われたダミー導電部と
を有し、
前記抑制構造は、前記ダミー絶縁膜が、底部において側壁よりも厚く形成された前記ダミートレンチ部を含み
前記ダミートレンチ部の底部における前記ダミー絶縁膜の下端は、前記蓄積領域よりも下側に配置されている
半導体装置。
a semiconductor substrate;
a drift region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
a base region of a second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate;
an accumulation region of a first conductivity type formed between the drift region and the base region in the semiconductor substrate and having a doping concentration higher than that of the drift region;
a gate trench portion formed in the semiconductor substrate from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region through the base region and the accumulation region; and a gate trench portion formed in the semiconductor substrate from the upper surface of the semiconductor substrate to the base region a dummy trench portion formed shallower than the gate trench portion;
a suppression structure for suppressing formation of a second conductivity type inversion region in the first conductivity type drift region and the accumulation region adjacent to the dummy trench portion;
with
The dummy trench portion is
a dummy insulating film formed on the inner wall of the trench;
a dummy conductive portion covered with the dummy insulating film;
the suppression structure includes the dummy trench portion in which the dummy insulating film is thicker at the bottom than at the sidewall;
A semiconductor device, wherein a lower end of the dummy insulating film at a bottom portion of the dummy trench portion is arranged below the accumulation region.
前記ダミー導電部の下端は、前記蓄積領域の上端よりも下側に配置されている
請求項10に記載の半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the lower end of said dummy conductive portion is arranged below the upper end of said accumulation region.
前記抑制構造は、前記ダミートレンチ部に隣接するダミー隣接領域においてドーピング濃度を前記半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度が、前記ゲートトレンチ部に隣接するゲート隣接領域においてドーピング濃度を前記半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度よりも高くなるよう形成された前記蓄積領域を含む
請求項1に記載の半導体装置。
In the suppressing structure, an integral concentration obtained by integrating a doping concentration in a dummy adjacent region adjacent to the dummy trench portion in a depth direction of the semiconductor substrate corresponds to a doping concentration in a gate adjacent region adjacent to the gate trench portion. including the accumulation region formed to be higher than the integral concentration integrated in the depth direction of
A semiconductor device according to claim 1 .
前記蓄積領域は、前記ダミー隣接領域のほうが、前記ゲート隣接領域よりも深い位置まで形成されている
請求項12に記載の半導体装置。
13. The semiconductor device according to claim 12, wherein said dummy adjacent region of said accumulation region is formed to a deeper position than said gate adjacent region.
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面と前記ドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域と、
前記半導体基板において、前記ドリフト領域と前記ベース領域との間に形成され、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面から前記ベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部と
前記半導体基板において、前記ベース領域および前記蓄積領域を貫通して前記半導体基板の上面から前記ドリフト領域まで形成されたゲートトレンチ部と
前記ダミートレンチ部に隣接する第1導電型の前記ドリフト領域および前記蓄積領域に、第2導電型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造と
を備え、
前記抑制構造は、前記蓄積領域であって、前記ダミートレンチ部に隣接するダミー隣接領域においてドーピング濃度を前記半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度が、前記ゲートトレンチ部に隣接するゲート隣接領域においてドーピング濃度を前記半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度よりも高く、
記ダミー隣接領域のほうが、前記ゲート隣接領域よりも深い位置まで形成されており、
記ダミー隣接領域において、前記半導体基板の深さ方向におけるドーピング濃度分布に、第1のピークと、前記第1のピークよりも深い位置に配置され、前記第1のピークよりもドーピング濃度が高い第2のピークとを有する
ように形成された前記蓄積領域を含む
半導体装置。
a semiconductor substrate;
a drift region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
a base region of a second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate;
an accumulation region of a first conductivity type formed between the drift region and the base region in the semiconductor substrate and having a doping concentration higher than that of the drift region;
a dummy trench portion formed in the semiconductor substrate by penetrating the base region from the upper surface of the semiconductor substrate; a gate trench formed up to
a suppression structure for suppressing formation of a second conductivity type inversion region in the first conductivity type drift region and the accumulation region adjacent to the dummy trench portion;
with
The suppressing structure is the accumulation region, and the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration in the dummy adjacent region adjacent to the dummy trench portion in the depth direction of the semiconductor substrate is the gate adjacent region adjacent to the gate trench portion. higher than the integral concentration obtained by integrating the doping concentration in the depth direction of the semiconductor substrate in
the dummy adjacent region is formed to a deeper position than the gate adjacent region;
In the dummy adjacent region, the doping concentration distribution in the depth direction of the semiconductor substrate includes a first peak and a doping concentration higher than the first peak. a second peak and
including said storage region formed to
semiconductor device.
前記蓄積領域は、前記ダミー隣接領域におけるドーピング濃度のピークが、前記ゲート隣接領域におけるドーピング濃度のピークよりも高い
請求項12に記載の半導体装置。
13. The semiconductor device according to claim 12, wherein, in the accumulation region, a doping concentration peak in the dummy adjacent region is higher than a doping concentration peak in the gate adjacent region.
2つの前記ダミートレンチ部の間に形成された前記蓄積領域において、前記ダミートレンチ部に隣接するダミー隣接領域よりも、2つの前記ダミートレンチ部の中央における中央領域のほうが、前記積分濃度が低い
請求項12から15のいずれか一項に記載の半導体装置。
In the accumulation region formed between the two dummy trench portions, the integrated concentration is lower in the central region at the center of the two dummy trench portions than in the dummy adjacent region adjacent to the dummy trench portions. 16. The semiconductor device according to any one of Items 12 to 15.
前記半導体基板に形成され、1つ以上の前記ダミートレンチ部を備えるトランジスタ部と、
前記半導体基板に形成され、1つ以上の前記ダミートレンチ部を備えるダイオード部と、
前記半導体基板において前記トランジスタ部と前記ダイオード部との間に形成され、1つ以上の前記ダミートレンチ部を備える境界部と
を備え、
前記境界部において前記ダミートレンチ部に挟まれたメサ部には、前記ベース領域よりもドーピング濃度の高い第2導電型の高濃度領域が前記半導体基板の上面に形成されている
請求項1から16のいずれか一項に記載の半導体装置。
a transistor section formed on the semiconductor substrate and including one or more of the dummy trench sections;
a diode section formed on the semiconductor substrate and including one or more of the dummy trench sections;
a boundary portion formed between the transistor portion and the diode portion in the semiconductor substrate and including one or more of the dummy trench portions;
17. A high-concentration region of a second conductivity type having a doping concentration higher than that of the base region is formed on the upper surface of the semiconductor substrate in the mesa portion sandwiched between the dummy trench portions in the boundary portion. The semiconductor device according to any one of 1.
前記境界部の前記メサ部の少なくとも一部の領域には、前記蓄積領域が形成されていない
請求項17に記載の半導体装置。
18. The semiconductor device according to claim 17, wherein the accumulation region is not formed in at least a partial region of the mesa portion of the boundary portion.
前記境界部の前記メサ部の全体に、前記蓄積領域が形成されている
請求項17に記載の半導体装置。
18. The semiconductor device according to claim 17, wherein the accumulation region is formed in the entirety of the mesa portion of the boundary portion.
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面と前記ドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域と、
前記半導体基板において、前記ドリフト領域と前記ベース領域との間に形成され、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面から前記ベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部と
前記半導体基板に形成され、1つ以上の前記ダミートレンチ部を備えるトランジスタ部と、
前記半導体基板に形成され、1つ以上の前記ダミートレンチ部を備えるダイオード部と、
前記半導体基板において前記トランジスタ部と前記ダイオード部との間に形成され、1つ以上の前記ダミートレンチ部を備える境界部と
前記ダミートレンチ部に隣接する第1導電型の前記ドリフト領域および前記蓄積領域に、第2導電型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造と
を備え
前記境界部において前記ダミートレンチ部に挟まれたメサ部には、前記ベース領域よりもドーピング濃度の高い第2導電型の高濃度領域が前記半導体基板の上面に形成されており、
前記境界部の前記メサ部の少なくとも一部の領域には、前記蓄積領域が形成されていなく、
前記抑制構造は、前記境界部の前記メサ部において、前記トランジスタ部に近い側の前記ダミートレンチ部に隣接する領域において第1導電型のドーピング濃度を前記半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度が、前記メサ部の中央の領域において第1導電型のドーピング濃度を前記深さ方向に積分した積分濃度よりも高くなるよう形成された前記メサ部を含む
半導体装置。
a semiconductor substrate;
a drift region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
a base region of a second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate;
an accumulation region of a first conductivity type formed between the drift region and the base region in the semiconductor substrate and having a doping concentration higher than that of the drift region;
a dummy trench portion formed in the semiconductor substrate so as to penetrate the base region from the upper surface of the semiconductor substrate; a transistor portion formed in the semiconductor substrate and including one or more of the dummy trench portions;
a diode section formed on the semiconductor substrate and including one or more of the dummy trench sections;
a boundary portion formed between the transistor portion and the diode portion in the semiconductor substrate and including one or more of the dummy trench portions;
a suppression structure for suppressing formation of a second conductivity type inversion region in the first conductivity type drift region and the accumulation region adjacent to the dummy trench portion;
with
A high-concentration region of a second conductivity type having a doping concentration higher than that of the base region is formed on the upper surface of the semiconductor substrate in the mesa portion sandwiched between the dummy trench portions in the boundary portion,
The accumulation region is not formed in at least a partial region of the mesa portion of the boundary portion,
The suppressing structure has an integral concentration obtained by integrating the doping concentration of the first conductivity type in the region adjacent to the dummy trench portion on the side closer to the transistor portion in the mesa portion of the boundary portion in the depth direction of the semiconductor substrate. includes the mesa portion formed so as to be higher than the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration of the first conductivity type in the central region of the mesa portion in the depth direction
semiconductor device.
前記境界部の前記メサ部において、前記ダイオード部に近い側の前記ダミートレンチ部に隣接する領域において第1導電型のドーピング濃度を前記半導体基板の深さ方向に積分した積分濃度が、前記メサ部の中央の領域において第1導電型のドーピング濃度を前記深さ方向に積分した積分濃度よりも高い
請求項20に記載の半導体装置。
In the mesa portion of the boundary portion, the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration of the first conductivity type in the region adjacent to the dummy trench portion on the side closer to the diode portion in the depth direction of the semiconductor substrate is the mesa portion. 21. The semiconductor device according to claim 20, wherein the doping concentration of the first conductivity type in the central region of is higher than the integrated concentration obtained by integrating the doping concentration in the depth direction.
前記半導体基板の内部において前記ゲートトレンチ部および前記ダミートレンチ部に挟まれて設けられ、前記ベース領域が配置されたメサ部と、
前記半導体基板の上面の上方に設けられたエミッタ電極と
を更に備え、
前記ゲートトレンチ部および前記ダミートレンチ部に挟まれた前記メサ部のうち少なくとも一部の前記メサ部に配置された前記ベース領域が、前記エミッタ電極と接続されていない請求項1に記載の半導体装置。
a mesa portion provided sandwiched between the gate trench portion and the dummy trench portion inside the semiconductor substrate and having the base region disposed thereon;
an emitter electrode provided above the upper surface of the semiconductor substrate;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said base region arranged in at least a part of said mesa portion sandwiched between said gate trench portion and said dummy trench portion is not connected to said emitter electrode. .
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面と前記ドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域と、
前記半導体基板において、前記ドリフト領域と前記ベース領域との間に形成され、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域と、
前記半導体基板において、前記ベース領域および前記蓄積領域を貫通して前記半導体基板の上面から前記ドリフト領域まで形成されたゲートトレンチ部と
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面から前記ベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部と、
前記半導体基板の内部において前記ゲートトレンチ部および前記ダミートレンチ部に挟まれて設けられ、前記ベース領域が配置されたメサ部と、
前記半導体基板の上面の上方に設けられたエミッタ電極と
前記ダミートレンチ部に隣接する第1導電型の前記ドリフト領域および前記蓄積領域に、第2導電型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造と
を備え
前記抑制構造は、前記ゲートトレンチ部よりも浅く形成された前記ダミートレンチ部を含み、
前記ゲートトレンチ部および前記ダミートレンチ部に挟まれた前記メサ部のうち少なくとも一部の前記メサ部に配置された前記ベース領域が、前記エミッタ電極と接続されていない
半導体装置。
a semiconductor substrate;
a drift region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
a base region of a second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate;
an accumulation region of a first conductivity type formed between the drift region and the base region in the semiconductor substrate and having a doping concentration higher than that of the drift region;
a gate trench portion formed in the semiconductor substrate from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region through the base region and the accumulation region; and a gate trench portion formed in the semiconductor substrate from the upper surface of the semiconductor substrate to the base region a dummy trench portion formed by
a mesa portion provided sandwiched between the gate trench portion and the dummy trench portion inside the semiconductor substrate and having the base region disposed thereon;
an emitter electrode provided above the upper surface of the semiconductor substrate;
a suppression structure for suppressing formation of a second conductivity type inversion region in the first conductivity type drift region and the accumulation region adjacent to the dummy trench portion;
with
the suppressing structure includes the dummy trench portion formed shallower than the gate trench portion;
The semiconductor device, wherein the base region arranged in at least a part of the mesa portion sandwiched between the gate trench portion and the dummy trench portion is not connected to the emitter electrode.
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面と前記ドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域と、
前記半導体基板において、前記ドリフト領域と前記ベース領域との間に形成され、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面から前記ベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部と
前記ダミートレンチ部に隣接する第1導電型の前記ドリフト領域および前記蓄積領域に、第2導電型の反転領域が形成されるのを抑制する抑制構造と
を備え
前記半導体基板において、前記ベース領域および前記蓄積領域を貫通して前記半導体基板の上面から前記ドリフト領域まで形成された第1のゲートトレンチ部および第2のゲートトレンチ部を更に備え、
前記第1のゲートトレンチ部、前記第2のゲートトレンチ部および前記ダミートレンチ部のそれぞれは、
前記半導体基板の上面において予め定められた方向に平行に延伸して設けられた2つの延伸部と、
前記2つの延伸部の先端を接続する先端部と
を有し、
前記半導体基板の上面において、前記ダミートレンチ部は、前記第1のゲートトレンチ部の内側に配置され、
前記半導体基板の上面において、前記第2のゲートトレンチ部は、前記ダミートレンチ部の内側に配置されている
半導体装置。
a semiconductor substrate;
a drift region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
a base region of a second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate;
an accumulation region of a first conductivity type formed between the drift region and the base region in the semiconductor substrate and having a doping concentration higher than that of the drift region;
a dummy trench portion formed through the base region from an upper surface of the semiconductor substrate in the semiconductor substrate;
a suppression structure for suppressing formation of a second conductivity type inversion region in the first conductivity type drift region and the accumulation region adjacent to the dummy trench portion;
with
The semiconductor substrate further includes a first gate trench portion and a second gate trench portion formed through the base region and the accumulation region from the upper surface of the semiconductor substrate to the drift region,
each of the first gate trench portion, the second gate trench portion and the dummy trench portion,
two extending portions extending parallel to a predetermined direction on the upper surface of the semiconductor substrate;
a tip connecting the tips of the two extensions;
The dummy trench portion is arranged inside the first gate trench portion on the upper surface of the semiconductor substrate,
The semiconductor device, wherein the second gate trench portion is arranged inside the dummy trench portion on the upper surface of the semiconductor substrate.
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面と前記ドリフト領域との間に形成された第2導電型のベース領域と、
前記半導体基板において、前記ドリフト領域と前記ベース領域との間に形成され、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第1導電型の蓄積領域と、
前記半導体基板において、前記ベース領域および前記蓄積領域を貫通して前記半導体基板の上面から前記ドリフト領域まで形成された第1のゲートトレンチ部および第2のゲートトレンチ部と、
前記半導体基板において、前記半導体基板の上面から前記ベース領域を貫通して形成されたダミートレンチ部と
を備え、
前記半導体基板の上面において、前記ダミートレンチ部は、前記第1のゲートトレンチ部の内側に配置され、
前記半導体基板の上面において、前記第2のゲートトレンチ部は、前記ダミートレンチ部の内側に配置されている半導体装置。
a semiconductor substrate;
a drift region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
a base region of a second conductivity type formed between the upper surface of the semiconductor substrate and the drift region in the semiconductor substrate;
an accumulation region of a first conductivity type formed between the drift region and the base region in the semiconductor substrate and having a doping concentration higher than that of the drift region;
a first gate trench portion and a second gate trench portion formed in the semiconductor substrate from an upper surface of the semiconductor substrate to the drift region through the base region and the accumulation region;
a dummy trench portion formed in the semiconductor substrate so as to penetrate the base region from the upper surface of the semiconductor substrate;
The dummy trench portion is arranged inside the first gate trench portion on the upper surface of the semiconductor substrate,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second gate trench portion is arranged inside the dummy trench portion on the upper surface of the semiconductor substrate.
前記ダミートレンチ部および前記ゲートトレンチ部の少なくとも一方に挟まれたメサ部と、
を更に備え、
前記蓄積領域は、
前記ベース領域の下方に設けられた第1の蓄積領域と、
前記第1の蓄積領域と前記ドリフト領域との間に設けられた第2の蓄積領域と
を有する
請求項1に記載の半導体装置。
a mesa portion sandwiched between at least one of the dummy trench portion and the gate trench portion;
further comprising
The storage area is
a first accumulation region provided below the base region;
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a second accumulation region provided between said first accumulation region and said drift region.
前記ダミートレンチ部および前記ゲートトレンチ部の少なくとも一方は、
トレンチの内壁において、予め定められた膜厚の絶縁膜と、前記絶縁膜に覆われた導電部とを有するトレンチ薄膜部と、
トレンチの内壁において、前記トレンチ薄膜部における絶縁膜の膜厚よりも、厚い絶縁膜を有するトレンチ厚膜部と、
を有し、
前記トレンチ厚膜部は、前記トレンチ薄膜部よりも深い位置に設けられる、
請求項26に記載の半導体装置。
at least one of the dummy trench portion and the gate trench portion,
a trench thin film portion having an insulating film having a predetermined thickness and a conductive portion covered with the insulating film on the inner wall of the trench;
a trench thick-film portion having an insulating film thicker than the insulating film in the trench thin-film portion on the inner wall of the trench;
has
The trench thick film portion is provided at a deeper position than the trench thin film portion,
27. The semiconductor device according to claim 26.
前記導電部は、前記トレンチ薄膜部において設けられるが、前記トレンチ厚膜部において設けられない
請求項27に記載の半導体装置。
28. The semiconductor device according to claim 27, wherein said conductive portion is provided in said trench thin film portion but not provided in said trench thick film portion.
前記導電部は、前記トレンチ薄膜部および前記トレンチ厚膜部の両方に設けられ、
前記トレンチ薄膜部の前記導電部は、前記トレンチ厚膜部の前記導電部よりも、トレンチの配列方向の幅が大きい
請求項27に記載の半導体装置。
The conductive portion is provided in both the trench thin film portion and the trench thick film portion,
28. The semiconductor device according to claim 27, wherein the conductive portion of the trench thin film portion has a larger width in the trench arrangement direction than the conductive portion of the trench thick film portion.
前記導電部は、トレンチの配列方向の幅が等しく、前記トレンチ薄膜部および前記トレンチ厚膜部の両方に設けられ、
前記ダミートレンチ部および前記ゲートトレンチ部の少なくとも一方は、前記トレンチ薄膜部における前記配列方向の幅が、前記トレンチ厚膜部における前記配列方向の幅よりも小さい
請求項27に記載の半導体装置。
the conductive portion has the same width in the direction in which the trenches are arranged, and is provided in both the trench thin film portion and the trench thick film portion;
28. The semiconductor device according to claim 27, wherein at least one of said dummy trench portion and said gate trench portion has a width in said array direction in said trench thin film portion smaller than a width in said array direction in said trench thick film portion.
前記トレンチ厚膜部は、前記ベース領域よりも深い位置に設けられる
請求項27から30のいずれか一項に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 27 to 30, wherein said trench thick film portion is provided at a position deeper than said base region.
前記蓄積領域は、前記第1の蓄積領域と前記第2の蓄積領域との間に設けられた第3の蓄積領域を更に備える
請求項26から31のいずれか一項に記載の半導体装置。
32. The semiconductor device according to any one of claims 26 to 31, wherein said accumulation region further comprises a third accumulation region provided between said first accumulation region and said second accumulation region.
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