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JP7603914B2 - Semiconductor Device - Google Patents

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JP7603914B2
JP7603914B2 JP2021044580A JP2021044580A JP7603914B2 JP 7603914 B2 JP7603914 B2 JP 7603914B2 JP 2021044580 A JP2021044580 A JP 2021044580A JP 2021044580 A JP2021044580 A JP 2021044580A JP 7603914 B2 JP7603914 B2 JP 7603914B2
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、外周部及びその近辺の耐圧を上昇させることができる半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and in particular to a semiconductor device that can increase the breakdown voltage of the outer periphery and its vicinity.

大電流のスイッチング動作を行うパワー半導体装置として、トレンチゲート型のパワーMOSFETが広く用いられている。特許文献1には、MOSFETのゲートトレンチ内にゲート電極の下にフィールドプレート電極を設けた半導体装置が開示される。この装置によれば、ドリフト領域の不純物濃度を高めることができるため、オン抵抗を低減することができる。また、ゲート電極の下にフィールド電極を設けているので、ゲート入力電荷量Qgを高めることができる。さらに、MOSFETの周りの外周領域にはトレンチ内にフィールド電極を設けたトレンチ外周構造を設ける構造が開示される。
特許文献1に開示された装置においては、特許文献1の図1に示す如く、外周領域300に複数のトレンチ110を有する。複数のトレンチ110の内部には、フィールドプレート電極130が設けられる。活性領域200に設けられたトレンチ100内部には、補助電極50及びゲート電極60が設けられている。
Trench-gate power MOSFETs are widely used as power semiconductor devices that perform switching operations of large currents. Patent Document 1 discloses a semiconductor device in which a field plate electrode is provided under the gate electrode in the gate trench of the MOSFET. This device can increase the impurity concentration in the drift region, thereby reducing the on-resistance. In addition, since a field electrode is provided under the gate electrode, the gate input charge Qg can be increased. Furthermore, a structure is disclosed in which a trench peripheral structure is provided in which a field electrode is provided in the trench in the peripheral region around the MOSFET.
The device disclosed in Patent Document 1 has a plurality of trenches 110 in a peripheral region 300, as shown in Fig. 1 of Patent Document 1. A field plate electrode 130 is provided inside the plurality of trenches 110. An auxiliary electrode 50 and a gate electrode 60 are provided inside the trench 100 provided in the active region 200.

特許第6624370号公報Patent No. 6624370

しかしながら、特許文献1に開示された装置においては、P型埋込層内の空乏層が広がり難く、耐圧を十分に確保出来ない場合がある。 However, in the device disclosed in Patent Document 1, the depletion layer in the P-type buried layer is difficult to expand, and there are cases where sufficient breakdown voltage cannot be ensured.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体装置の外周部及びその近辺の耐圧を上昇させることができる半導体装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a semiconductor device that can increase the breakdown voltage of the outer periphery and its vicinity.

上記課題を解決するため、1または複数の実施形態に係る半導体装置は、高不純物濃度の第1の部分と前記第1の部分より不純物濃度が低く前記第1の部分上に設けられた第2の部分とを含む第1導電型の第1半導体領域と、前記第1半導体領域の上部に設けられた第2導電型の第2半導体領域と、前記第2半導体領域の上部に設けられた第1導電型の第3半導体領域と、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域と電気的に接続する第1の主電極と、前記第1半導体領域の第1と第2の部分との界面より下方までの深さであって、側面に前記第3半導体領域を有するように活性領域内に形成された複数の第1のトレンチと、前記第1と第2の部分との界面より下方までの深さであって、前記活性領域の外側の外周領域における最も前記活性領域側に設けられた第2のトレンチと、前記第1と第2の部分との界面より下方までの深さであって、前記第2のトレンチとの外側に設けられた第3のトレンチと、前記第2と第3のトレンチの間の半導体領域を含み、前記第1の主電極と接続していないメサ部と、前記第1のトレンチの内部に設けられた第1の絶縁層と、前記第2のトレンチの内部に設けられた第2の絶縁層と、前記第3のトレンチの内部に設けられた第3の絶縁層と、前記第1のトレンチの前記第1の絶縁層内部に設けられた第1のフィールドプレートと、前記第2のトレンチの前記第2の絶縁層内部に設けられた第2のフィールドプレートと、前記第3のトレンチの前記第3の絶縁層内部に設けられた第3のフィールドプレートと、前記第1のフィールドプレートの上方であって前記第1の絶縁層の内部に設けられたゲート電極と前記第2のフィールドプレートの上方であって前記第2の絶縁層の内部に設けられた第2のゲート電極と、前記メサ部に設けられた第2導電型の第4半導体領域とを含み、前記第4半導体領域の下方に前記第1半導体領域の第2の部分が設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problem, a semiconductor device according to one or more embodiments includes a first semiconductor region of a first conductivity type including a first portion having a high impurity concentration and a second portion having a lower impurity concentration than the first portion and provided on the first portion, a second semiconductor region of a second conductivity type provided on an upper portion of the first semiconductor region, a third semiconductor region of the first conductivity type provided on an upper portion of the second semiconductor region, a first main electrode electrically connecting the first semiconductor region and the second semiconductor region, a plurality of first trenches formed in an active region to a depth below an interface between the first and second portions of the first semiconductor region and having the third semiconductor region on a side surface thereof, a second trench provided closest to the active region in a peripheral region outside the active region and to a depth below the interface between the first and second portions, and a third trench provided outside the second trench and to a depth below the interface between the first and second portions, the first insulating layer provided within the first trench, a second insulating layer provided within the second trench, a third insulating layer provided within the third trench, a first field plate provided within the first insulating layer of the first trench, a second field plate provided within the second insulating layer of the second trench, a third field plate provided within the third insulating layer of the third trench, a gate electrode provided within the first insulating layer above the first field plate, a second gate electrode provided within the second insulating layer above the second field plate, and a fourth semiconductor region of a second conductivity type provided in the mesa portion, wherein a second portion of the first semiconductor region is provided below the fourth semiconductor region.

上記構成によれば、半導体装置の外周部及びその近辺の耐圧を上昇させることができる半導体装置を提供することできる。 The above configuration makes it possible to provide a semiconductor device that can increase the breakdown voltage of the outer periphery and its surroundings.

図1は、1または複数の実施形態に係る半導体装置の一部を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a portion of a semiconductor device according to one or more embodiments. 図2は、1または複数の実施形態に係る半導体装置の変形例の一部を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a portion of a variation of a semiconductor device according to one or more embodiments.

図面を参照しながら、1または複数の実施形態について詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付す場合がある。図面の記載は模式的なものであり、厚みと寸法の関係、各層の厚みの比率等は一例であり、発明の技術思想を限定するものではない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる場合がある。以下の実施形態では、第1導電型がn型、第2導電型がp型の場合について例示的に説明するが、導電型を逆の関係に選択して、第1導電型がp型、第2導電型がn型の場合としてもよい場合がある。以下の説明で、部材の位置関係を説明する際に、「上部」、「下部」、「右側」、「左側」等は参照する図面の向きに基づいて必要に応じて使用されるが、発明の技術思想を限定するものではない。また、「上部」、「下部」、「右側」、「左側」等の説明は部材が接していなくて用いられる場合がある。 One or more embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts may be denoted by the same or similar reference numerals. The description of the drawings is schematic, and the relationship between thickness and dimensions, the ratio of thickness of each layer, etc. are merely examples and do not limit the technical idea of the invention. In addition, the relationship and ratio of dimensions may differ between the drawings. In the following embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type as an example, but the conductivity types may be reversed and the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type. In the following description, when describing the positional relationship of the members, the terms "upper", "lower", "right side", "left side", etc. are used as necessary based on the orientation of the drawings to be referred to, but do not limit the technical idea of the invention. In addition, the terms "upper", "lower", "right side", "left side", etc. may be used even when the members are not in contact.

図1は、1または複数の実施形態に係る半導体装置の一部を示す断面図である。この半導体装置は、活性領域にトレンチ101が設けられる。さらに、活性領域を取り囲む外周領域において、トレンチ101と並行してトレンチ102、トレンチ102の外側にトレンチ102と並行してトレンチ103が設けられる。トレンチ101、102、103は、同一の材質でもよい。図1において、トレンチ101は右側から3本、トレンチ102はトレンチ101の左側に1本、トレンチ103はトレンチ102の左側に1本、後述のトレンチ104はトレンチ103の左側に1本配置されているが、便宜的に示すものであり、各々のトレンチの数は図1で示すものに限定されるものではない。
実施形態の半導体装置は、平面的に見て、複数のトレンチ101の一部または全部を含む活性領域と、活性領域の周囲を囲む外周領域において並行して設けられたトレンチ102、103を含む。また、トレンチ103の周りを全体として外周トレンチ104が取り囲んでいる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor device according to one or more embodiments. In this semiconductor device, a trench 101 is provided in an active region. Furthermore, in an outer peripheral region surrounding the active region, a trench 102 is provided in parallel with the trench 101, and a trench 103 is provided in parallel with the trench 102 outside the trench 102. The trenches 101, 102, and 103 may be made of the same material. In FIG. 1, three trenches 101 are arranged from the right side, one trench 102 is arranged on the left side of the trench 101, one trench 103 is arranged on the left side of the trench 102, and one trench 104 (described later) is arranged on the left side of the trench 103, but this is shown for convenience, and the number of each trench is not limited to that shown in FIG. 1.
The semiconductor device of the embodiment includes, in a plan view, an active region including some or all of the multiple trenches 101, and trenches 102 and 103 provided in parallel in a peripheral region surrounding the periphery of the active region. In addition, trench 103 is generally surrounded by a peripheral trench 104.

図1で示す半導体装置は、ドレイン電極112と電気的に接続したドレイン領域116の上にドリフト領域113が設けられる。ドリフト領域113はドレイン領域116よりも不純物濃度が低いドリフト領域113の第1の部分113Aが設けられている。更に、第1の部分113A上にあって第1の部分113Aよりも不純物濃度が低いドリフト領域113の第2の部分113Bが設けられており、第1の部分113Aと第2の部分113Bとの界面113Cが設けられている。 The semiconductor device shown in FIG. 1 has a drift region 113 provided on a drain region 116 electrically connected to a drain electrode 112. The drift region 113 has a first portion 113A of the drift region 113 having a lower impurity concentration than the drain region 116. Furthermore, a second portion 113B of the drift region 113 is provided on the first portion 113A and has a lower impurity concentration than the first portion 113A, and an interface 113C is provided between the first portion 113A and the second portion 113B.

ドリフト領域113上にはベース領域114が設けられる。トレンチ101,102、及び103のトレンチの底部は界面113Cよりも下方に設けられている。これらのトレンチの内部には、絶縁層133が充填される。トレンチ101,102に設けられた絶縁層133の内側には、フィールドプレート135及びフィールドプレート135と離間したゲート電極137が設けられる。フィールドプレート135は各トレンチ101,102の下部に、ゲート電極137は各トレンチ101,102の上部に設けられている。トレンチ101はベース領域114を貫通している。トレンチ101の開口部側にソース領域115が設けられている。トレンチ101とトレンチ102の間のトレンチ開口部側の半導体領域にはソース領域115が設けられておらず、ベース領域114が設けられており、ベース領域114がソース電極111と電気的に接続している。 A base region 114 is provided on the drift region 113. The bottoms of the trenches 101, 102, and 103 are provided below the interface 113C. An insulating layer 133 is filled inside these trenches. A field plate 135 and a gate electrode 137 spaced apart from the field plate 135 are provided inside the insulating layer 133 provided in the trenches 101 and 102. The field plate 135 is provided at the bottom of each trench 101 and 102, and the gate electrode 137 is provided at the top of each trench 101 and 102. The trench 101 penetrates the base region 114. A source region 115 is provided on the opening side of the trench 101. The source region 115 is not provided in the semiconductor region on the trench opening side between the trenches 101 and 102, but the base region 114 is provided, and the base region 114 is electrically connected to the source electrode 111.

トレンチ103に設けられた絶縁層133の内側には、フィールドプレート136が設けられるが、トレンチ103の上部にゲート電極137が設けられていない。図1において、フィールドプレート136の上面はフィールドプレート135の上面からゲート電極137の上面のある高さまでの範囲内で記載されており、フィールドプレート136はトレンチ103の下部だけでなく上部まで延伸するように設けられている。しかし、フィールドプレート136はトレンチ101のフィールドプレート135と同様にトレンチ103の下部だけ設けられていても良く、その場合、トレンチ103の上部はゲート電極137の代わりに絶縁層133で埋まっていても良い。 A field plate 136 is provided inside the insulating layer 133 provided in the trench 103, but a gate electrode 137 is not provided in the upper part of the trench 103. In FIG. 1, the upper surface of the field plate 136 is depicted within a range from the upper surface of the field plate 135 to a certain height of the upper surface of the gate electrode 137, and the field plate 136 is provided so as to extend to the upper part as well as the lower part of the trench 103. However, the field plate 136 may be provided only in the lower part of the trench 103, similar to the field plate 135 of the trench 101, and in that case, the upper part of the trench 103 may be filled with the insulating layer 133 instead of the gate electrode 137.

トレンチ104に設けられた絶縁層133の内側には、フィールドプレート136が設けられるが、トレンチ104の上部にゲート電極137が設けられていない。図1において、フィールドプレート136の上面はフィールドプレート135の上面からゲート電極137の上面のある高さまでの範囲内で記載されており、フィールドプレート136はトレンチ103の下部だけでなく上部まで延伸するように設けられている。しかし、フィールドプレート136はトレンチ101のフィールドプレート135と同様にトレンチ103の下部だけ設けられていても良く、その場合、トレンチ103の上部はゲート電極137の代わりに絶縁層133で埋まっていても良い。図1の半導体装置においてトレンチ104は1本しか設けていないが、トレンチ104及びトレンチ104内のフィールドプレート136が複数設けられていても良い。 A field plate 136 is provided inside the insulating layer 133 provided in the trench 104, but a gate electrode 137 is not provided in the upper part of the trench 104. In FIG. 1, the upper surface of the field plate 136 is described within a range from the upper surface of the field plate 135 to a certain height of the upper surface of the gate electrode 137, and the field plate 136 is provided so as to extend not only to the lower part but also to the upper part of the trench 103. However, the field plate 136 may be provided only in the lower part of the trench 103 like the field plate 135 of the trench 101, and in that case, the upper part of the trench 103 may be filled with the insulating layer 133 instead of the gate electrode 137. Although only one trench 104 is provided in the semiconductor device of FIG. 1, a plurality of trenches 104 and field plates 136 in the trench 104 may be provided.

トレンチ102とトレンチ103の間のトレンチ開口部側の半導体領域、トレンチ103とトレンチ104の間のトレンチ開口部側の半導体領域にはベース領域114よりも不純物濃度が低い耐圧改善領域120が設けられている。ただし、トレンチ102とトレンチ103の間の耐圧改善領域120と、トレンチ103とトレンチ104の間の耐圧改善領域120とは設けられていなくても良い。 The semiconductor region on the trench opening side between trench 102 and trench 103, and the semiconductor region on the trench opening side between trench 103 and trench 104 are provided with a breakdown voltage improvement region 120 having a lower impurity concentration than the base region 114. However, the breakdown voltage improvement region 120 between trench 102 and trench 103 and the breakdown voltage improvement region 120 between trench 103 and trench 104 do not have to be provided.

ここで、ドリフト領域113は、第1導電型半導体でもよく、ベース領域114は第2導電型半導体でもよく、ソース領域115は第1導電型半導体でもよく、ドレイン領域116は第1導電型半導体でもよく、耐圧改善領域120は第2導電型半導体でもよい。なお、トレンチ102とトレンチ103間並びにトレンチ103とトレンチ104間には、ソース領域115は設けられていない。 Here, the drift region 113 may be a first conductivity type semiconductor, the base region 114 may be a second conductivity type semiconductor, the source region 115 may be a first conductivity type semiconductor, the drain region 116 may be a first conductivity type semiconductor, and the breakdown voltage improvement region 120 may be a second conductivity type semiconductor. Note that the source region 115 is not provided between the trenches 102 and 103 and between the trenches 103 and 104.

また、ドリフト領域113の第1の部分113Aと第2の部分113Bとの界面113Cは、フィールドプレート136が設けられている高さの範囲内であることが望ましい。これにより、オン抵抗が低く、耐圧が高い半導体装置を提供することができる。 In addition, it is desirable that the interface 113C between the first portion 113A and the second portion 113B of the drift region 113 is within the height range where the field plate 136 is provided. This makes it possible to provide a semiconductor device with low on-resistance and high breakdown voltage.

また、ベース領域114が設けられていないドリフト領域113の一部の領域、トレンチ103内のフィールドプレート136、ゲート電極137及びベース領域114の上部には、層間絶縁膜117が設けられる。層間絶縁膜117上部には、ソース電極111が設けられる。ここで、ソース電極111は、ソース領域115、ベース領域114、及びフィールドプレート135と電気的に接続される。フィールドプレート136はソース電極111と電気的に接続されても良いが、フローティング電位でも良い。ソース電極111の上部には、保護膜119が設けられる。 An interlayer insulating film 117 is provided on a portion of the drift region 113 where the base region 114 is not provided, on the field plate 136 in the trench 103, the gate electrode 137, and on the upper portion of the base region 114. A source electrode 111 is provided on the upper portion of the interlayer insulating film 117. Here, the source electrode 111 is electrically connected to the source region 115, the base region 114, and the field plate 135. The field plate 136 may be electrically connected to the source electrode 111, or may be at a floating potential. A protective film 119 is provided on the upper portion of the source electrode 111.

ここで、ソース電極111が電気的に接続していないトレンチ102とトレンチ103で挟まれた半導体領域(メサ領域121)には、埋込層118が設けられている。また、トレンチ104の半導体装置の端部(トレンチ104から見てトレンチ101と反対側。図1において左側)側にも埋込層118が設けられている。埋込層118はフローティング電位となっており、第2導電型半導体でもよい。 Here, a buried layer 118 is provided in the semiconductor region (mesa region 121) between trenches 102 and 103 to which source electrode 111 is not electrically connected. A buried layer 118 is also provided on the end of trench 104 of the semiconductor device (the side opposite trench 101 as viewed from trench 104; left side in FIG. 1). Buried layer 118 is at a floating potential and may be a second conductivity type semiconductor.

メサ領域121の埋込層118の下には
ドリフト領域113の第2の部分113Bが設けられている。これにより、半導体装置に逆バイアスが印加された時、埋込層118内の空乏層が広がりやすくなり、埋込層118と埋込層118の下に設けられたドリフト領域113の第2の部分113BとのPNジャンクションによる電界緩和効果が高まり、半導体装置の耐圧を向上することができる。
Second portion 113B of drift region 113 is provided below buried layer 118 in mesa region 121. This makes it easier for the depletion layer in buried layer 118 to spread when a reverse bias is applied to the semiconductor device, enhancing the electric field relaxation effect due to the PN junction between buried layer 118 and second portion 113B of drift region 113 provided below buried layer 118, thereby improving the breakdown voltage of the semiconductor device.

一方、埋込層118がドリフト領域113の表面よりも下方に形成されるよう、埋込層118の上面はゲート電極137の底部の高さよりも下側にあることが望ましい。さらに、埋込層118の底部はフィールドプレート136の上面よりも下側にあることが望ましい。埋込層118と埋込層118の下に設けられた第2の部分113BとのPNジャンクションによる空乏層の広がりがより下方まで広がり、半導体装置の耐圧を向上することができる。 On the other hand, it is desirable that the upper surface of the buried layer 118 is lower than the height of the bottom of the gate electrode 137 so that the buried layer 118 is formed below the surface of the drift region 113. Furthermore, it is desirable that the bottom of the buried layer 118 is lower than the upper surface of the field plate 136. The depletion layer due to the PN junction between the buried layer 118 and the second portion 113B provided below the buried layer 118 spreads further downward, improving the breakdown voltage of the semiconductor device.

なお、図1においてメサ領域121の埋込層118の上側にはドリフト領域113の第2の部分113Bが設けられているが、ドリフト領域113の第2の部分113Bの代わりに耐圧改善領域120が設けられ、埋込層118と耐圧改善領域120が接続しても良い。また、トレンチ102又はトレンチ103が複数本隣接して設けられている場合、トレンチ102とトレンチ103で挟まれた半導体領域(メサ領域121)がトレンチ102とトレンチ102で挟まれた半導体領域(メサ領域)並びにトレンチ103とトレンチ103で挟まれた半導体領域(メサ領域)においてメサ領域103と同様に埋込層118が設けられていてもよい。 In FIG. 1, the second portion 113B of the drift region 113 is provided above the buried layer 118 of the mesa region 121, but instead of the second portion 113B of the drift region 113, a breakdown voltage improvement region 120 may be provided, and the buried layer 118 and the breakdown voltage improvement region 120 may be connected. In addition, when multiple trenches 102 or trenches 103 are provided adjacent to each other, the semiconductor region (mesa region 121) sandwiched between the trenches 102 and 103 may have a buried layer 118 in the same manner as the mesa region 103, in the semiconductor region (mesa region) sandwiched between the trenches 102 and 102, and in the semiconductor region (mesa region) sandwiched between the trenches 103 and 103.

また、埋込層118と接するトレンチ102とトレンチ103との間隔(メサ領域103の幅)は活性領域のトレンチ101の間隔より広くしても良い。
また、トレンチ102とトレンチ103の少なくとも何れかが複数本設けられている場合、半導体装置の端部に向かって、段階的にトレンチの間隔より広くしても良い。
また、トレンチ102とトレンチ103の少なくとも何れかが複数本設けられている場合、半導体装置の端部に向かって、段階的にトレンチの幅が狭くトレンチの深さが浅くなっても良い。また、埋込層118の厚み又は不純物濃度が半導体装置の端部に向かって、段階的に薄くなっても良い。例えば、図2で示す半導体装置は、トレンチ103がトレンチ103Aとトレンチ103Aよりもトレンチ幅が狭くトレンチ深さが浅いトレンチ103Bの2本の例である。図2で示す半導体装置によると、トレンチ102とトレンチ103Aとの間の埋込層118Aの厚さは、トレンチ103Aとトレンチ103Bとの間の埋込層118Bの厚さよりも厚くなっている。さらにトレンチトレンチ103Aとトレンチ103Bとの間の埋込層118Bの厚さは、トレンチ103Bとトレンチ104との間の埋込層118Cの厚さよりも厚くなっている。トレンチ102とトレンチ103Aとの間の埋込層118Aの不純物濃度は、トレンチ103Aとトレンチ103Bとの間の埋込層118Bの不純物濃度よりも高くなっている。さらにトレンチトレンチ103Aとトレンチ103Bとの間の埋込層118Bの不純物濃度は、トレンチ103Bとトレンチ104との間の埋込層118Cの不純物濃度よりも高くなっている。これにより、半導体装置に広がる空乏層がなだらかとなり、半導体装置の耐圧を向上することができる。
また、埋込層118Bを含むメサ領域の上部には耐圧改善領域120が設けられていない。同様に、トレンチ102とトレンチ103Aとの間のメサ部、並びにトレンチ103Aとトレンチ103Bとの間のメサ部に耐圧改善領域120が設けられているが、耐圧改善領域120の代わりに第2の部分113Bが形成されていても良い。
Furthermore, the distance between the trenches 102 and 103 in contact with the buried layer 118 (the width of the mesa region 103) may be made wider than the distance between the trenches 101 in the active region.
Furthermore, when at least one of the trenches 102 and the trenches 103 is provided in a plurality of pieces, the interval between the trenches may be gradually increased toward the end of the semiconductor device.
In addition, when at least one of the trenches 102 and 103 is provided in a plurality of pieces, the width of the trench may be gradually narrowed and the depth of the trench may be gradually shallowed toward the end of the semiconductor device. In addition, the thickness or impurity concentration of the buried layer 118 may be gradually thinned toward the end of the semiconductor device. For example, the semiconductor device shown in FIG. 2 is an example of the trench 103 having two trenches, a trench 103A and a trench 103B having a narrower trench width and a shallower trench depth than the trench 103A. According to the semiconductor device shown in FIG. 2, the thickness of the buried layer 118A between the trench 102 and the trench 103A is thicker than the thickness of the buried layer 118B between the trench 103A and the trench 103B. Furthermore, the thickness of the buried layer 118B between the trench 103A and the trench 103B is thicker than the thickness of the buried layer 118C between the trench 103B and the trench 104. The impurity concentration of the buried layer 118A between the trench 102 and the trench 103A is higher than the impurity concentration of the buried layer 118B between the trench 103A and the trench 103B. Furthermore, the impurity concentration of the buried layer 118B between the trench 103A and the trench 103B is higher than the impurity concentration of the buried layer 118C between the trench 103B and the trench 104. This makes the depletion layer spreading in the semiconductor device gentle, thereby improving the breakdown voltage of the semiconductor device.
Moreover, no breakdown voltage improvement region 120 is provided on the upper part of the mesa region including the buried layer 118B. Similarly, the breakdown voltage improvement region 120 is provided in the mesa portion between the trench 102 and the trench 103A and in the mesa portion between the trench 103A and the trench 103B, but the second portion 113B may be formed instead of the breakdown voltage improvement region 120.

以上説明した通り、上記の1または複数の実施形態においては、ことにより、耐圧を向上させることができる。 As described above, in one or more of the above embodiments, the breakdown voltage can be improved.

上述の1または複数の実施例はMOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor)を含む半導体装置に適用可能である。 One or more of the above-described embodiments can be applied to semiconductor devices including MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulator Gate Bipolar Transistors).

上記のように実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものではなく、当業者は様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。このように、本発明はここでは記載されていない様々な実施形態等を含む。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によって定められるものである。 Although the embodiments have been described above, the descriptions and drawings forming part of this disclosure do not limit the present invention, and various alternative embodiments, examples, and operation techniques will become apparent to those skilled in the art. Thus, the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is determined by the invention-specific matters relating to the scope of the claims that are appropriate from the above description.

本発明は、特にパワー半導体装置に適用可能である。 The present invention is particularly applicable to power semiconductor devices.

101,102,103,104 トレンチ
111 ソース電極
112 ドレイン電極
113 ドリフト領域
114 ベース領域
115 ソース領域
116 ドレイン領域
117 層間絶縁膜
118 埋込層
119 保護膜
120 耐圧改善領域
121 メサ領域
133 絶縁層
135,136 フィールドプレート
137 ゲート電極
101, 102, 103, 104 Trench 111 Source electrode 112 Drain electrode 113 Drift region 114 Base region 115 Source region 116 Drain region 117 Interlayer insulating film 118 Buried layer 119 Protective film 120 Voltage resistance improvement region 121 Mesa region 133 Insulating layers 135, 136 Field plate 137 Gate electrode

Claims (5)

高不純物濃度の第1の部分と前記第1の部分より不純物濃度が低く前記第1の部分上に設けられた第2の部分とを含む第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域の上部に設けられた第2導電型の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の上部に設けられた第1導電型の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域および前記第2半導体領域と電気的に接続する第1の主電極と、
前記第1半導体領域の第1と第2の部分との界面より下方までの深さであって、側面に前記第3半導体領域を有するように活性領域内に形成された複数の第1のトレンチと、
前記第1と第2の部分との界面より下方までの深さであって、前記活性領域の外側の外周領域における最も前記活性領域側に設けられた第2のトレンチと、
前記第1と第2の部分との界面より下方までの深さであって、前記第2のトレンチとの外側に設けられた第3のトレンチと、
前記第2と第3のトレンチの間の半導体領域を含み、前記第1の主電極と接続していないメサ部と、
前記第1のトレンチの内部に設けられた第1の絶縁層と、
前記第2のトレンチの内部に設けられた第2の絶縁層と、
前記第3のトレンチの内部に設けられた第3の絶縁層と、
前記第1のトレンチの前記第1の絶縁層内部に設けられた第1のフィールドプレートと、
前記第2のトレンチの前記第2の絶縁層内部に設けられた第2のフィールドプレートと、
前記第3のトレンチの前記第3の絶縁層内部に設けられた第3のフィールドプレートと、
前記第1のフィールドプレートの上方であって前記第1の絶縁層の内部に設けられたゲート電極と
前記第2のフィールドプレートの上方であって前記第2の絶縁層の内部に設けられた第2のゲート電極と、
前記メサ部に設けられた第2導電型の第4半導体領域とを含み、
前記第4半導体領域の下方に前記第1半導体領域の第2の部分が設けられていることを特徴とする半導体装置。
a first semiconductor region of a first conductivity type including a first portion having a high impurity concentration and a second portion having a lower impurity concentration than the first portion and provided on the first portion;
a second semiconductor region of a second conductivity type provided on an upper portion of the first semiconductor region;
a third semiconductor region of the first conductivity type provided on an upper portion of the second semiconductor region;
a first main electrode electrically connected to the first semiconductor region and the second semiconductor region;
a plurality of first trenches formed in the active region to a depth below an interface between the first and second portions of the first semiconductor region and having the third semiconductor region on a side surface thereof;
a second trench having a depth below an interface between the first and second portions and provided in a peripheral region outside the active region closest to the active region;
a third trench provided outside the second trench and having a depth below an interface between the first and second portions;
a mesa portion including a semiconductor region between the second and third trenches and not connected to the first main electrode;
a first insulating layer disposed within the first trench;
a second insulating layer disposed within the second trench;
a third insulating layer disposed within the third trench;
a first field plate provided within the first insulating layer of the first trench;
a second field plate disposed within the second insulating layer of the second trench;
a third field plate provided within the third insulating layer of the third trench;
a gate electrode provided above the first field plate and within the first insulating layer;
a second gate electrode provided above the second field plate and within the second insulating layer;
a fourth semiconductor region of a second conductivity type provided in the mesa portion,
A semiconductor device comprising: a second portion of the first semiconductor region provided below the fourth semiconductor region.
前記第1と第2の部分との界面は前記第2のフィールドプレートがある高さの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, characterized in that the interface between the first and second portions is within a height range where the second field plate is located. 前記第4半導体領域の上面は前記ゲート電極の底部の高さよりも下側にあることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that the upper surface of the fourth semiconductor region is lower than the height of the bottom of the gate electrode. 前記第2と第3のトレンチとの間隔は前記第1のトレンチの間隔より広いことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between the second and third trenches is wider than the distance between the first trenches. 前記第3のトレンチの外側に複数の外周トレンチが設けられており、
複数の外周トレンチのトレンチは幅が徐々に狭く、且つ浅く設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の半導体装置。
A plurality of peripheral trenches are provided outside the third trench,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the widths of the plurality of peripheral trenches are gradually narrower and shallower.
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