JP2007115888A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007115888A JP2007115888A JP2005305624A JP2005305624A JP2007115888A JP 2007115888 A JP2007115888 A JP 2007115888A JP 2005305624 A JP2005305624 A JP 2005305624A JP 2005305624 A JP2005305624 A JP 2005305624A JP 2007115888 A JP2007115888 A JP 2007115888A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- electrode
- metal wiring
- region
- lead electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】ゲート駆動トランジスタのターンオンおよびターンオフのスイッチング時間を低減し、さらにトランジスタセルの駆動を均一にする半導体装置を提供する。
【解決手段】実動作領域4aの外周に設けた第一のゲート引き出し電極1aと、第一のゲート引き出し電極1a上で電気的に接続した第一のゲート金属配線1bと、実動作領域4aと非動作領域4cとに形成したトレンチゲート電極3と、非動作領域4c内のトレンチゲート電極3上に形成した第二のゲート引き出し電極2aと、第二のゲート引き出し電極2a上で電気的に接続した第二のゲート配線電極2bとを備え、第二のゲート引き出し電極2aをトレンチゲート電極3上で電気的に接続し、第一のゲート引き出し電極1aと第二のゲート引き出し電極2bとを電気的に接続し、第一のゲート金属配線1bと第二のゲート金属配線2bとは第一の間隙5aにより空間的に分離し、第一のゲート金属配線1bを第二の間隙5bにより部分的かつ空間的に分離する。
【選択図】図1A semiconductor device that reduces the switching time of turn-on and turn-off of a gate drive transistor and further makes the drive of a transistor cell uniform.
A first gate lead electrode 1a provided on the outer periphery of an actual operation region 4a, a first gate metal wiring 1b electrically connected on the first gate lead electrode 1a, an actual operation region 4a, Electrical connection between the trench gate electrode 3 formed in the non-operation region 4c, the second gate extraction electrode 2a formed on the trench gate electrode 3 in the non-operation region 4c, and the second gate extraction electrode 2a And the second gate lead electrode 2a is electrically connected on the trench gate electrode 3, and the first gate lead electrode 1a and the second gate lead electrode 2b are electrically connected. The first gate metal wiring 1b and the second gate metal wiring 2b are spatially separated by the first gap 5a, and the first gate metal wiring 1b is partially separated by the second gap 5b. And spatial separation.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体装置に係り、特にトレンチゲート電極を備えたトランジスタを具備する半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a transistor having a trench gate electrode.
トレンチゲート電極を有するトランジスタにおいて、数百キロヘルツ以上の高周波帯域で駆動させるトランジスタにおいては、スイッチング損失の低減が望まれる。スイッチング損失の低減のためには、トランジスタがオンした時におけるトランジスタ内部に寄生する抵抗、すなわちオン抵抗の低抵抗化、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間に寄生する静電容量の低容量化、ゲート抵抗の低抵抗化などが求められる。 In a transistor having a trench gate electrode and driven in a high frequency band of several hundred kilohertz or more, reduction of switching loss is desired. In order to reduce the switching loss, the resistance parasitic inside the transistor when the transistor is turned on, that is, the ON resistance is lowered, the capacitance between the gate and the source and between the gate and the drain is reduced, A reduction in gate resistance is required.
従来の半導体装置のうち、図15,図16に示したトレンチ型nチャネルMOSFETを例に説明する。 Of the conventional semiconductor devices, the trench type n-channel MOSFET shown in FIGS. 15 and 16 will be described as an example.
図15はトレンチ型nチャネルMOSFETの半導体チップの平面図である。実動作領域4aは、既知の技術を用いて形成された複数のトランジスタセル4bにより形成され、トレンチゲート電極3はストライプ状に形成される。ソース電極6は実動作領域4aの上に形成され、トランジスタセル4bを構成するソース領域およびボディ領域と電気的に接続される。図15ではトランジスタセル4bを構成するソース領域およびボディ領域は省略する。
FIG. 15 is a plan view of a semiconductor chip of a trench type n-channel MOSFET. The
トレンチゲート電極3と電気的に接続される第一のゲート引き出し電極1aは、実動作領域4aの外周に形成され、さらに、第一のゲート引き出し電極1aの上に第一のゲート金属配線1bが形成される。
The first
図16は図15に示されるトレンチ型nチャネルMOSFETの半導体チップのF−F線断面図である。n+型シリコン基板11上に、n−型エピタキシャル層12が形成され、これをドレイン領域とする。n−型エピタキシャル層12の上方にp―型領域13がイオン注入などの技術を用いて形成される。p―型領域13を貫通し、n−型エピタキシャル層12の途中まで到達するようトレンチの溝が設けられ、熱処理などによって酸化膜16が形成され、酸化膜16の上にポリシリコン層が堆積されて、トレンチゲート電極3が形成される。トレンチゲート電極3に用いられるポリシリコン層に対して、高濃度のn型またはp型不純物を拡散させることによって、金属的な性質を持たせる。トレンチゲート電極3の上には絶縁層17が形成される。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the trench type n-channel MOSFET semiconductor chip shown in FIG. An n − type
隣接するトレンチゲート電極3の間には、ソース領域となるn+領域14およびボディ/ソースコンタクト領域となるp+/n+型領域15が形成される。また、p+/n+型領域15は表面に浅くソースコンタクト層n+領域が形成されている。n+領域14およびp+/n+型領域15の組み合わせによりトランジスタセル4bが形成され、トランジスタセル4bが複数個集積されたものが、実動作領域4aとなる。なお、p+/n+型領域15はp+型領域だけであってもよい。
Between adjacent
トレンチゲート電極3は、第一のゲート引き出し電極と電気的に接続される。第一のゲート金属配線1bが第一のゲート引き出し電極1aの上に形成される。第一のゲート金属配線1bとゲートパッド電極1cは電気的に接続される。ゲート駆動は、ゲートパッド電極1cに電圧を印加することにより行われ、これによってトランジスタが動作する。
従来のようにトレンチゲート電極3をストライプ状に形成した構造の場合、トレンチゲート電極3をメッシュ状に形成した構造(例えば、特許文献1参照)に比べて、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間に寄生する静電容量を低減することができ、さらに単位ゲート長あたりのチャネル領域が大きいという利点がある。
In the case of the structure in which the
しかしながら、低オン抵抗化を図った場合において、ストライプ状に形成したトレンチゲート電極3の1本分の長さが増大するため、トレンチゲート電極3の1本分のゲート抵抗Rgは、この値に比例して大きくなる。巨視的に見たストライプ状に形成したトレンチゲート電極3のゲート抵抗Rgが小さくても、微視的に見たゲートRg、つまりトレンチゲート電極3の1本分あたりのゲート抵抗Rgは大きいため、総合的なトランジスタのスイッチング時間は増大する。例えば、数百キロヘルツの帯域で動作する直流直流変換スイッチング回路に用いた場合には、出力電力を入力電力で除算したスイッチング効率が悪化してしまうという問題が生じる。
However, when the on-resistance is reduced, the length of one
特に、プロセスがサブミクロンレベルまで微細化されると、トレンチゲート電極3の断面積は縮小されるため、より一層スイッチング効率が悪化する。
In particular, when the process is miniaturized to the submicron level, the cross-sectional area of the
これを解決する技術として、例えば特許文献2に記載の構成のように、トレンチゲート電極3の上に第二のゲート引き出し電極を設けて、トレンチゲート電極3の1本分あたりのゲートRgを低減する技術があるが、第二のゲート引き出し電極の下に形成されている酸化膜への実動作領域内の不純物の取り込みが発生して、第二のゲート引き出し電極の下とそれ以外の領域におけるゲート閾値に偏りが生じ、均一なゲート駆動ができなくなる。
As a technique for solving this, for example, as in the configuration described in Patent Document 2, a second gate lead electrode is provided on the
そこで、本発明は、ストライプ状に形成されたトレンチゲート電極の1本分のゲート抵抗Rgを低減し、スイッチング速度を向上し、さらにゲート駆動に偏りを生じさせない半導体装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the gate resistance Rg of one trench gate electrode formed in a stripe shape is reduced, the switching speed is improved, and the gate drive is not biased. To do.
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は、半導体基板のチップ領域に形成され、かつストライプ状のトレンチ構造をなすトレンチゲート電極を有するトランジスタセルを備え、前記チップ領域内に、前記トランジスタセルが複数配置された実動作領域と、前記トランジスタセルが配置されていない非動作領域を有し、前記実動作領域の内部に形成された前記非動作領域と、前記実動作領域外周に形成された第一のゲート引き出し電極と、前記第一のゲート引き出し電極上に形成され、前記第一のゲート引き出し電極と電気的に接続された第一のゲート金属配線と、前記実動作領域と前記非動作領域をそれぞれ貫通し、さらに前記実動作領域および前記非動作領域とは酸化膜を介して電気的に絶縁された前記トレンチゲート電極と、前記非動作領域の上に酸化膜を介して形成され、さらに前記トレンチゲート電極と交差し、前記トレンチゲート電極と電気的に接続された第二のゲート引き出し電極と、前記第二のゲート引き出し電極上に形成され、前記第二のゲート引き出し電極と電気的に接続された第二のゲート金属配線とを備え、前記第一のゲート引き出し電極と前記第二のゲート引き出し電極を電気的に接続し、前記第一のゲート金属配線と前記第二のゲート金属配線とを空間的に分離して形成される第一の間隙を、前記第一のゲート金属配線と前記第二のゲート金属配線との間に1箇所以上設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a transistor cell formed in a chip region of a semiconductor substrate and having a trench gate electrode having a stripe-like trench structure, and the transistor is included in the chip region. An actual operation region in which a plurality of cells are arranged; a non-operation region in which the transistor cell is not disposed; the non-operation region formed inside the actual operation region; and the outer periphery of the actual operation region. A first gate lead electrode; a first gate metal line formed on the first gate lead electrode and electrically connected to the first gate lead electrode; the actual operating region; The trench gate electrode penetrating each of the operation regions and electrically insulated from the actual operation region and the non-operation region via an oxide film; A second gate extraction electrode formed on the non-operating region via an oxide film, intersecting the trench gate electrode and electrically connected to the trench gate electrode; and the second gate extraction electrode A second metal gate wiring formed on and electrically connected to the second gate lead electrode, and electrically connecting the first gate lead electrode and the second gate lead electrode. , A first gap formed by spatially separating the first gate metal wiring and the second gate metal wiring is formed between the first gate metal wiring and the second gate metal wiring. One or more points are provided between them.
本発明は、ストライプ状に形成されたトレンチゲート電極の1本分のゲート抵抗Rgを低減することにより、スイッチング速度を向上し、さらにゲート駆動に偏りを生じさせない半導体装置を提供することができる。 The present invention can provide a semiconductor device in which the switching speed is improved and the gate drive is not biased by reducing the gate resistance Rg of one trench gate electrode formed in a stripe shape.
以下、本発明に係る半導体装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1における半導体装置を備えた半導体チップの平面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor chip provided with a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention.
図1において、実動作領域4aの外周に、ポリシリコンを主体とする材料からなる第一のゲート引き出し電極1aが形成される。第一のゲート引き出し電極1aの上には、アルミニウムなどの金属材料からなる第一のゲート金属配線1bが形成される。
In FIG. 1, a first
トレンチゲート電極3は、実動作領域4aおよび実動作しない非動作領域4cを貫通するように形成され、トレンチゲート電極3の終端部は第一のゲート引き出し電極1aと電気的に接続される。
The
第二のゲート引き出し電極2aは、非動作領域4cの上に酸化膜を介して形成され、トレンチゲート電極3と電気的に接続されるごとくトレンチゲート電極3の上に形成される。第二のゲート引き出し電極2aおよびトレンチゲート電極3は、第一のゲート引き出し電極1aと同じ材料により形成される。
The second
第一のゲート金属配線1bと第二のゲート金属配線2bが交わる領域のうち、ゲートパッド電極3に最も近い場所に第一の間隙5aが設けられる。第一の間隙5aの下に形成される第二のゲート引き出し電極2aにおいて、第一の間隙5aの下に限った領域における第二のゲート引き出し電極2aの抵抗値が1Ω以上の値を持つように、第一の間隙5aが設けられる。
A
トレンチゲート電極3の近傍に位置する第一のゲート金属配線1bであって、ゲートパッド電極1cに最も近い場所に第二の間隙5bが設けられる。第二の間隙5bの下に形成される第一のゲート引き出し電極1aにおいて、第二の間隙5bの下に限った領域における第一のゲート引き出し電極1aの抵抗値が1Ω以上の値を持つように、第二の間隙5bが設けられる。
A
第一の間隙5aの下に限った領域における第二のゲート引き出し電極2aの抵抗値と、第二の間隙5bの下に限った領域における第一のゲート引き出し電極1aの抵抗値は、共に同じ値を持つように形成される。
The resistance value of the second
ソース電極6は、実動作領域4aの上に形成される。ソース電極6は、第二のゲート金属配線2bによって分割されて、複数分割されたソース電極6が形成される。
The
以上のように、トレンチゲート電極3の上に、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bが形成されるため、トレンチゲート電極3の1本分あたりのゲート抵抗Rgが低減されるため、トランジスタのスイッチング時間は短縮される。さらに、第二のゲート金属配線2bによって、実動作領域4a内のどのトレンチゲート電極3もほぼ同じスイッチング時間となることから、ゲート駆動を均一にすることができ、スイッチング時間もさらに短縮することができる。
As described above, since the second
また、第一の間隙5aおよび第二の間隙5bを設けたことにより、ゲートパッド電極1cにサージが入力された場合に、サージのトレンチゲート電極3への到達時間が第一の間隙5aおよび第二の間隙5bで遅延されるだけでなく、全てのトレンチゲート電極3に均一にサージが到達されるため、トレンチゲート電極3へのサージの局所的な集中を防止することができる。特に、第二のゲート金属配線2bの直下に位置するトレンチゲート電極3へのサージの集中を防止することができる。
Further, by providing the
さらに、ソース領域6を複数分割することによって、ゲート・ソース間に寄生する静電容量を低減することができる。そのため、スイッチング時間が低減される。また、ソース電極6の下部には凹凸が形成されないため、ソース電極6を平坦に形成することができる。
Furthermore, the parasitic capacitance between the gate and the source can be reduced by dividing the
図2は図1のA領域に対して正面左側から見た斜視図、図3は図1のA領域に対して正面右側から見た斜視図である。なお、図2および図3ではソース電極を省略している。 2 is a perspective view seen from the front left side with respect to the area A in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view seen from the front right side with respect to the area A in FIG. 2 and 3, the source electrode is omitted.
n+型シリコン基板11上に、n−型エピタキシャル層12が形成され、これをドレイン領域とする。n−型エピタキシャル層12の上方にp―型領域13が、イオン注入などにて形成される。p―型領域13を貫通し、n−型エピタキシャル層12の途中まで到達するようにトレンチ溝が設けられ、熱処理などによって酸化膜16が形成され、この酸化膜16の上にポリシリコン層が堆積されて、トレンチゲート電極3が形成される。
An n −
このとき、トレンチゲート電極3およびp―型領域13の上に、第二のゲート引き出し電極2aも同時に形成される。第二のゲート引き出し電極2aとp―型領域13の間には、酸化膜16が形成され、第二のゲート引き出し電極2aとp―型領域13は電気的に絶縁される。
At this time, the second
第二のゲート引き出し電極2aおよびトレンチゲート電極3に用いられるポリシリコン層に対して、高濃度のn型またはp型不純物を拡散させることによって、金属的な性質を持たせる。トレンチゲート電極3の上には、絶縁層17が形成される。隣接するトレンチゲート電極3の間には、ソース領域となるn+領域14およびボディ領域となるp+型領域15が形成される。n+領域14およびp+型領域15の組み合わせによりトランジスタセル4bが形成され、トランジスタセル4bが複数個集積されたものが、実動作領域4aとなる。第二のゲート引き出し電極2aの上に、第二のゲート金属配線2bが形成される。
High-concentration n-type or p-type impurities are diffused in the polysilicon layer used for the second
図4は図1のB−B線断面を示す模式図であって、第一の間隙5a周辺の一部領域に相当する。第一のゲート引き出し電極1aと第二のゲート引き出し電極1bは電気的に接続され、第一のゲート金属配線1bと第二のゲート金属配線2bは電気的に絶縁される。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section taken along line BB in FIG. 1 and corresponds to a partial region around the
図5は図1のC−C線断面を示す模式図であって、トレンチゲート電極3は、第二のゲート引き出し電極2aと電気的に接続される。第二のゲート引き出し電極2aの上に第二のゲート金属配線2bが形成される。トレンチゲート電極3の上に絶縁層17が形成され、ソース電極6は絶縁層17の上に形成され、トレンチゲート電極3とソース電極6は電気的に絶縁される。
FIG. 5 is a schematic view showing a cross section taken along the line CC of FIG. 1, and the
例えば、半導体チップ領域が1mm2で、ゲート・ソース間とゲート・ドレイン間に寄生する静電容量の和であるCissが500pFで、トレンチゲート1本分の長さが600μmであるトレンチ型nチャネルMOSFETにおいて、従来技術におけるターンオン時間は10nsで、ターンオフ時間は90nsであった。 For example, a trench type n-channel having a semiconductor chip area of 1 mm 2 , Ciss which is the sum of the parasitic capacitance between the gate and source and between the gate and drain is 500 pF, and the length of one trench gate is 600 μm. In the MOSFET, the turn-on time in the prior art is 10 ns, and the turn-off time is 90 ns.
ここで、トレンチゲート1本分の長さが150μmとなるように、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bを設けて本実施形態を実施した場合、ターンオン時間は6nsで、ターンオフ時間は20nsであった。つまり、本実施形態を実施することでターンオン時間は約4割、ターンオフ時間は約8割短縮することができた。また、人体モデルによるサージ電圧をゲートパッド電極1cに印加しても、従来と同じ特性を有しており、サージ耐量を保持することができた。
Here, when this embodiment is carried out by providing the second
以上、本発明の実施形態1に係る半導体装置について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。 The semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment.
例えば、実施形態1において、ソース領域となるn+型領域14とボディ領域となるp+型領域15は、トレンチゲート電極3の間に交互に形成したが、n+型領域14をトレンチゲート電極3の両端に形成し、p+型領域15を隣接するトレンチゲート電極3の中央に形成してもよい。
For example, in the embodiment 1, p + -
(実施形態2)
図6は本発明の実施形態2における半導体装置を備えた半導体チップの平面図である。なお、以下の実施形態2の説明において実施形態1にて説明したと同一要素には同一符号を付して、それらに関する詳しい説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a plan view of a semiconductor chip provided with a semiconductor device according to Embodiment 2 of the present invention. In the following description of the second embodiment, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図6において、ソース電極6が分割されることなく、すべて同一平面で形成されており、ソース電極6が跨がない第二のゲート引き出し電極2aの上にのみ、第二のゲート金属配線2bが形成されている。
In FIG. 6, the
図7は図6のD−D線断面を示す模式図である。ソース電極6がトレンチゲート電極3および第二のゲート引き出し電極2aを跨ぐ場合には、絶縁膜17を形成し、トレンチゲート電極3および第二のゲート引き出し電極2aと電気的に絶縁される。
FIG. 7 is a schematic view showing a cross section taken along the line DD of FIG. When the
実施形態2の半導体チップでは、ソース電極6は分割されず、一つの平面を形成しているので、半導体チップをパッケージのパッド電極に組み立てる場合において、ワイヤボンディングなどを任意のソース電極6の領域に行うことができる。そのため、組立工程におけるボンディング工程が簡略化される。
In the semiconductor chip of the second embodiment, the
なお、前記実施形態では、第二のゲート引き出し電極2aの上に絶縁膜17を形成してソース電極6を形成しているが、第二のゲート引き出し電極2aとソース電極6の間に空隙を設けてもよい。この場合、ゲート・ソース間に寄生する静電容量を低減することができる。そのためスイッチング時間が低減される。
In the above embodiment, the
さらに、第二のゲート金属配線2bは、絶縁膜17の一部を覆うように形成されているが、ソース電極6と電気的に絶縁されていれば覆わなくてもよい。
Further, the second
(実施形態3)
図8は本発明の実施形態3における半導体装置を備えた半導体チップの平面図である。なお、以下の実施形態3の説明において実施形態1にて説明したと同一要素には同一符号を付して、それらに関する詳しい説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a plan view of a semiconductor chip provided with a semiconductor device according to
図8において、実施形態2の構成と同様に、ソース電極6が分割されることなく、すべて同一平面で形成されている。実施形態2と異なるのは、第二のゲート引き出し電極2aの上に形成された第二のゲート金属配線2bが、第二のゲート引き出し電極2aの上で分割されており、その分割された領域に位置する第二のゲート引き出し電極2aの上には、絶縁膜を介してソース電極6が形成される点である。
In FIG. 8, like the configuration of the second embodiment, the
実施形態3の半導体チップでは、ソース電極6の任意の場所にワイヤボンディングを行っても、ソース電極6の全ての領域からワイヤボンディングの位置20までの間に寄生する抵抗値の増加を抑制することができる。例えば、実施形態2および実施形態3のソース電極6上に位置するワイヤボンディングの位置20にワイヤボンディングを行った場合、ソース電極6を分布定数回路に置き換えると、実施形態3の方が実施形態2よりも抵抗値を小さくすることができる。
In the semiconductor chip according to the third embodiment, even when wire bonding is performed at an arbitrary position of the
さらに、ゲートパッド電極1cの領域を除き、チップ中央に対して全体のトランジスタの構造が左右対称となっているため、実施の形態2よりもさらに均一にゲート駆動させることができる。
Further, since the entire transistor structure is symmetrical with respect to the center of the chip except for the region of the
(実施形態4)
図9は本発明の実施形態4における半導体装置を備えた半導体チップの平面図である。なお、以下の実施形態4の説明において実施形態1にて説明したと同一要素には同一符号を付して、それらに関する詳しい説明は省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a plan view of a semiconductor chip provided with a semiconductor device according to Embodiment 4 of the present invention. In the following description of the fourth embodiment, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図9において、ソース電極6が、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bの上に絶縁膜を介して形成されている。
In FIG. 9, the
図10は図9のE−E線断面を示す模式図であって、第二のゲート配線金属2bの上に、絶縁膜17を介してソース電極6が形成されている。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a cross section taken along the line E-E of FIG. 9, and the
図11は図9のF−F線断面を示す模式図であって、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bの上に、絶縁膜17を介してソース電極6が形成される。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a cross section taken along the line FF of FIG. 9, and the
実施形態4の半導体チップでは、第二のゲート引き出し電極2aの上に第二のゲート金属配線2bを必要な領域全てに形成することができる。また、ソース電極6に対してワイヤボンディングを行う場合に、第二のゲート金属配線2bと電気的に接触するリスクを低減することができる。そのため、組立工程におけるボンディング工程の管理が平易になる。
In the semiconductor chip of Embodiment 4, the second
なお、前記実施形態では、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bの上に絶縁膜17を形成してソース電極6を形成しているが、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bと、ソース電極6の間に空隙を設けてもよい。この場合、ゲート・ソース間に寄生する静電容量を低減することができる。そのため、スイッチング時間が低減される。
In the embodiment, the
(実施形態5)
図12は本発明の実施形態5における半導体装置を備えるた導体チップの平面図である。なお、以下の実施形態5の説明において実施形態1にて説明したと同一要素には同一符号を付して、それらに関する詳しい説明は省略する。
(Embodiment 5)
FIG. 12 is a plan view of a conductor chip provided with a semiconductor device according to Embodiment 5 of the present invention. In the following description of the fifth embodiment, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図12において、ソース電極6が、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bの上に絶縁膜を介して形成されており、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bの一部に、ソース電極6を形成しない領域が設けられる。
In FIG. 12, the
図13は図12のG−G線断面を示す模式図であって、第二のゲート配線金属2bの上に、絶縁膜17を介してソース電極6が形成され、一部にソース電極6を形成しない領域が設けられる。 FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross section taken along the line G-G of FIG. Regions that are not formed are provided.
実施形態5の半導体チップでは、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bの一部に空隙を設けて、ソース電極6を形成しない領域が設けられるため、その領域に形成されるゲート・ソース間に寄生する静電容量を低減することができる。そのため、スイッチング時間が低減される。
In the semiconductor chip of the fifth embodiment, a space is provided in a part of the second
実施形態5は、実施形態4において、第二のゲート引き出し電極2aおよび第二のゲート金属配線2bと、ソース電極6との間に、絶縁層17の代わりに空隙を設けることができない場合において、ゲート・ソース間に寄生する静電容量を低減することができ有効である。
In the fifth embodiment, in the fourth embodiment, when a gap cannot be provided instead of the insulating
(実施形態6)
図14は本発明の実施形態6における半導体装置を備えた半導体チップの平面図である。なお、以下の実施形態6の説明において実施形態1にて説明したと同一要素には同一符号を付して、それらに関する詳しい説明は省略する。
(Embodiment 6)
FIG. 14 is a plan view of a semiconductor chip provided with a semiconductor device according to
図14において、第一のゲート引き出し電極1aの上に形成された第一のゲート金属配線1bが閉曲線で形成されており、図1における第二の間隙5bが形成されない。この場合、図14に示すように、第一の間隙5aが第一のゲート金属配線1aと第二のゲート金属配線2aの交差する領域に設けられる。
In FIG. 14, the first
実施形態6は、第一のゲート金属配線1bとトレンチゲート電極3の端部との間の抵抗値が、1Ω以上であれば実施することができる。この場合、全ての第二のゲート金属配線1bが、第一の間隙5aを介して第一のゲート金属配線1bと電気的に絶縁される必要がある。これはゲートパッド電極1cにサージが入力された場合に、全てのトレンチゲート電極3に均一にサージが到達されるようにするためであり、トレンチゲート電極3へのサージの局所的な集中を防止することができる。
The sixth embodiment can be carried out if the resistance value between the first
前記実施形態1〜6の構成の一部をそれぞれ組合わせて実施することが可能である。また、前記実施形態1〜6では、主にトレンチ型nチャネルMOSFETを例として用いているが、その他のトランジスタおよび半導体素子にも適用される。 It is possible to implement a combination of parts of the configurations of the first to sixth embodiments. In the first to sixth embodiments, the trench type n-channel MOSFET is mainly used as an example, but the present invention is also applied to other transistors and semiconductor elements.
本発明は、トレンチゲート電極を備えたトランジスタを具備する半導体装置などに適用でき、特に、数百キロヘルツ以上の高周波で駆動させるトランジスタを有する半導体装置に有効であり、トレンチ型nチャネルMOSFET、あるいはpチャネルMOSFET、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)などの、スイッチング速度を向上させる必要があるトランジスタおよび半導体素子にも適用できる。 The present invention can be applied to a semiconductor device including a transistor having a trench gate electrode, and is particularly effective for a semiconductor device having a transistor driven at a high frequency of several hundred kilohertz or more. The present invention can also be applied to a transistor and a semiconductor element that need to improve switching speed, such as a channel MOSFET and an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
1a 第一のゲート引き出し電極
1b 第一のゲート金属配線
1c ゲートパッド電極
2a 第二のゲート引き出し電極
2b 第二のゲート金属配線
3 トレンチゲート電極
4a 実動作領域
4b トランジスタセル
4c 非動作領域
5a 第一の間隙(第一のゲート金属配線と第二のゲート金属配線との間)
5b 第二の間隙(第一のゲート金属配線同士の間)
6 ソース電極
11 n+型シリコン基板
12 n−型エピタキシャル層
13 p−型領域
14 n+型領域
15 p+型領域
16 酸化膜
17 絶縁層
20 ワイヤボンディング位置
DESCRIPTION OF
5b Second gap (between the first gate metal lines)
6 source electrode 11 n + type silicon substrate 12 n − type epitaxial layer 13 p − type region 14 n + type region 15 p + type region 16
Claims (11)
前記チップ領域内に、前記トランジスタセルが複数配置された実動作領域と、前記トランジスタセルが配置されていない非動作領域を有し、
前記実動作領域の内部に形成された前記非動作領域と、
前記実動作領域外周に形成された第一のゲート引き出し電極と、
前記第一のゲート引き出し電極上に形成され、前記第一のゲート引き出し電極と電気的に接続された第一のゲート金属配線と、
前記実動作領域と前記非動作領域をそれぞれ貫通し、さらに前記実動作領域および前記非動作領域とは酸化膜を介して電気的に絶縁された前記トレンチゲート電極と、
前記非動作領域の上に酸化膜を介して形成され、さらに前記トレンチゲート電極と交差し、前記トレンチゲート電極と電気的に接続された第二のゲート引き出し電極と、
前記第二のゲート引き出し電極上に形成され、前記第二のゲート引き出し電極と電気的に接続された第二のゲート金属配線とを備え、
前記第一のゲート引き出し電極と前記第二のゲート引き出し電極を電気的に接続し、
前記第一のゲート金属配線と前記第二のゲート金属配線とを空間的に分離して形成される第一の間隙を、前記第一のゲート金属配線と前記第二のゲート金属配線との間に1箇所以上設けたことを特徴とする半導体装置。 A transistor cell having a trench gate electrode formed in a chip region of a semiconductor substrate and having a stripe-like trench structure,
In the chip region, there are an actual operation region in which a plurality of the transistor cells are disposed, and a non-operation region in which the transistor cells are not disposed,
The non-operation area formed inside the actual operation area;
A first gate extraction electrode formed on the outer periphery of the actual operation region;
A first gate metal line formed on the first gate lead electrode and electrically connected to the first gate lead electrode;
The trench gate electrode penetrating the actual operation region and the non-operation region, respectively, and the actual operation region and the non-operation region are electrically insulated via an oxide film;
A second gate lead electrode formed on the non-operating region via an oxide film, further intersecting the trench gate electrode and electrically connected to the trench gate electrode;
A second gate metal line formed on the second gate lead electrode and electrically connected to the second gate lead electrode;
Electrically connecting the first gate lead electrode and the second gate lead electrode;
A first gap formed by spatially separating the first gate metal wiring and the second gate metal wiring is formed between the first gate metal wiring and the second gate metal wiring. One or more semiconductor devices are provided.
前記第二の間隙の下部に形成される前記第一のゲート引き出し電極の抵抗値が1Ω以上となるように、前記第二の間隙が形成されていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の半導体装置。 The first gate metal wiring does not form a closed curve, and is formed to be divided into a plurality of portions with a second gap,
5. The second gap is formed so that a resistance value of the first gate lead electrode formed under the second gap is 1Ω or more. A semiconductor device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005305624A JP2007115888A (en) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005305624A JP2007115888A (en) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007115888A true JP2007115888A (en) | 2007-05-10 |
Family
ID=38097812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005305624A Withdrawn JP2007115888A (en) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007115888A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010118637A (en) * | 2008-10-16 | 2010-05-27 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2011009539A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Semiconductor device |
| US8008715B2 (en) | 2007-08-03 | 2011-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| JP2011228482A (en) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JP2012089824A (en) * | 2010-09-21 | 2012-05-10 | Toshiba Corp | Semiconductor element and manufacturing method thereof |
| JP2019068036A (en) * | 2017-05-30 | 2019-04-25 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
| JP2021166310A (en) * | 2018-03-15 | 2021-10-14 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
| US12363943B2 (en) | 2020-06-04 | 2025-07-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and power conversion device |
-
2005
- 2005-10-20 JP JP2005305624A patent/JP2007115888A/en not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8008715B2 (en) | 2007-08-03 | 2011-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| JP2010118637A (en) * | 2008-10-16 | 2010-05-27 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2011009539A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Semiconductor device |
| JP2011228482A (en) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JP2012089824A (en) * | 2010-09-21 | 2012-05-10 | Toshiba Corp | Semiconductor element and manufacturing method thereof |
| US9013005B2 (en) | 2010-09-21 | 2015-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing same |
| JP2019068036A (en) * | 2017-05-30 | 2019-04-25 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
| JP7225562B2 (en) | 2017-05-30 | 2023-02-21 | 富士電機株式会社 | semiconductor equipment |
| JP2021166310A (en) * | 2018-03-15 | 2021-10-14 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
| JP7207463B2 (en) | 2018-03-15 | 2023-01-18 | 富士電機株式会社 | semiconductor equipment |
| JP2023040134A (en) * | 2018-03-15 | 2023-03-22 | 富士電機株式会社 | semiconductor equipment |
| US11817495B2 (en) | 2018-03-15 | 2023-11-14 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP7521576B2 (en) | 2018-03-15 | 2024-07-24 | 富士電機株式会社 | Semiconductor Device |
| US12363943B2 (en) | 2020-06-04 | 2025-07-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and power conversion device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107887429B (en) | Semiconductor device and semiconductor package | |
| US6781200B2 (en) | Insulated gate semiconductor device for realizing low gate capacity and a low short-circuit current | |
| JP4967236B2 (en) | Semiconductor element | |
| JP4689977B2 (en) | Lateral power MOSFET for high switching speed | |
| CN103456690B (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
| CN111712926B (en) | Silicon carbide semiconductor device | |
| CN104969356A (en) | Semiconductor device | |
| JP2000223707A (en) | Horizontal insulated gate bipolar transistor | |
| US20120126313A1 (en) | Ultra thin die to improve series resistance of a fet | |
| JP3203858B2 (en) | High breakdown voltage MIS field-effect transistor | |
| CN103165677B (en) | Semiconductor device | |
| CN102623499A (en) | Semiconductor device | |
| US5633525A (en) | Lateral field effect transistor | |
| JP5652409B2 (en) | Semiconductor element | |
| KR20140002676A (en) | Vertical dmos-field effect transistor and method of making the same | |
| US20120126312A1 (en) | Vertical dmos-field effect transistor | |
| JP2007115888A (en) | Semiconductor device | |
| CN111699558A (en) | Silicon carbide semiconductor device | |
| JP2010010256A (en) | Semiconductor device | |
| JP4964797B2 (en) | Semiconductor device | |
| US20200075757A1 (en) | Switching device | |
| CN100431168C (en) | High power semiconductor device capable of suppressing parasitic bipolar transistor | |
| JP5509513B2 (en) | Semiconductor device | |
| TWI597814B (en) | Semiconductor device | |
| JP2013251513A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081017 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100910 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100927 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20111107 |