JP2018060981A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】共通半導体基板内に「FET領域とダイオード領域と周辺耐圧領域」「FET領域とダイオード領域」「FET領域と周辺耐圧領域」または「ダイオード領域と周辺耐圧領域」が形成されている半導体装置の場合、境界領域内を延びるp型領域の周囲に電界集中が生じやすい。【解決手段】境界領域に、n型ドリフト層より不純物濃度が低いn型不純物低濃度領域を設ける。隣接領域から境界領域内に延びているp型領域が、n型不純物低濃度領域に接する構造とする。【選択図】図1Semiconductor device in which "FET region and diode region and peripheral breakdown voltage region", "FET region and diode region", "FET region and peripheral breakdown voltage region" or "diode region and peripheral breakdown voltage region" are formed in a common semiconductor substrate In this case, electric field concentration tends to occur around the p-type region extending in the boundary region. An n-type impurity low concentration region having an impurity concentration lower than that of an n-type drift layer is provided in a boundary region. A p-type region extending from the adjacent region into the boundary region is in contact with the n-type impurity low concentration region. [Selection] Figure 1
Description
本明細書は、半導体装置を開示する。 The present specification discloses a semiconductor device.
特許文献1に開示されているように、共通半導体基板に種々の領域の組み合わせ、例えば、「FET領域とダイオード領域と周辺耐圧領域の組み合わせ」、「FET領域とダイオード領域の組み合わせ」、「FET領域と周辺耐圧領域の組み合わせ」あるいは「ダイオード領域と周辺耐圧領域の組み合わせ」が形成されている場合がある。 As disclosed in Patent Document 1, combinations of various regions on a common semiconductor substrate, for example, “a combination of an FET region, a diode region, and a peripheral breakdown voltage region”, “a combination of an FET region and a diode region”, “FET region” And “peripheral breakdown voltage region combination” or “diode region and peripheral breakdown voltage region combination” may be formed.
FET領域には、ボディ領域となるp型領域が形成されている。FET領域から「FET領域とダイオード領域の間に位置する境界領域」、またはFET領域から「FET領域と周辺耐圧領域の間に位置する境界領域」に延びるp型領域の周囲に電界集中が生じやすい。 A p-type region serving as a body region is formed in the FET region. Electric field concentration is likely to occur around the p-type region extending from the FET region to the “boundary region located between the FET region and the diode region” or from the FET region to the “boundary region located between the FET region and the peripheral breakdown voltage region”. .
周辺耐圧領域には、ガードリングまたはリサーフ層となるp型領域が形成されている。周辺耐圧領域から「周辺耐圧領域とFET領域の間に位置する境界領域」、または周辺耐圧領域から「周辺耐圧領域とダイオード領域の間に位置する境界領域」に延びるp型領域の周囲に電界集中が生じやすい。 A p-type region serving as a guard ring or a RESURF layer is formed in the peripheral withstand voltage region. Electric field concentration around the p-type region extending from the peripheral withstand voltage region to the “boundary region located between the peripheral withstand voltage region and the FET region” or from the peripheral withstand voltage region to the “boundary region located between the peripheral withstand voltage region and the diode region” Is likely to occur.
ダイオードのなかには、JBSダイオード(Junction Barrier Schottky Diode)あるいはMPSダイオード(Merged PIN Schottky Diode)などのように、p型領域を利用するダイオードが存在する。p型領域を利用するダイオードの場合、ダイオード領域から「ダイオード領域とFET領域の間に位置する境界領域」、またはダイオード領域から「ダイオード領域と周辺耐圧領域の間に位置する境界領域」に延びるp型領域の周囲に電界集中が生じやすい。 Among the diodes, there are diodes using a p-type region, such as a JBS diode (Junction Barrier Schottky Diode) or an MPS diode (Merged PIN Schottky Diode). In the case of a diode using a p-type region, the p extending from the diode region to the “boundary region located between the diode region and the FET region” or from the diode region to the “boundary region located between the diode region and the peripheral breakdown voltage region”. Electric field concentration tends to occur around the mold region.
本明細書は、境界領域に隣接する領域(すなわち、FET領域、ダイオード領域または周辺耐圧領域)から境界領域内に延びるp型領域の周囲に生じやすい電界集中を緩和する技術を開示する。 The present specification discloses a technique for alleviating electric field concentration that tends to occur around a p-type region extending into a boundary region from a region adjacent to the boundary region (that is, an FET region, a diode region, or a peripheral breakdown voltage region).
本明細書が開示する半導体装置では、共通半導体基板内に、「FET領域とダイオード領域と周辺耐圧領域の組み合わせ」、「FET領域とダイオード領域の組み合わせ」、「FET領域と周辺耐圧領域の組み合わせ」または「ダイオード領域と周辺耐圧領域の組み合わせ」のいずれかが形成されている。この半導体装置では、「FET領域とダイオード領域の間に位置する境界領域」、「FET領域と周辺耐圧領域の間に位置する境界領域」「ダイオード領域と周辺耐圧領域の間に位置する境界領域」のいずれかに、n型ドリフト層より不純物濃度が低いn型不純物低濃度領域が付加されている。また、隣接領域(すなわち、FET領域、ダイオード領域、周辺耐圧領域のいずれか)から境界領域内に延びるp型領域が、前記したn型不純物低濃度領域に接していることを特徴とする。 In the semiconductor device disclosed in this specification, in a common semiconductor substrate, “a combination of an FET region, a diode region, and a peripheral breakdown voltage region”, “a combination of an FET region and a diode region”, and “a combination of an FET region and a peripheral breakdown voltage region”. Alternatively, either “a combination of a diode region and a peripheral breakdown voltage region” is formed. In this semiconductor device, “a boundary region positioned between the FET region and the diode region”, “a boundary region positioned between the FET region and the peripheral breakdown voltage region”, “a boundary region positioned between the diode region and the peripheral breakdown voltage region” An n-type impurity low concentration region having an impurity concentration lower than that of the n-type drift layer is added to any of the above. Further, the p-type region extending from the adjacent region (that is, any one of the FET region, the diode region, and the peripheral withstand voltage region) into the boundary region is in contact with the n-type impurity low concentration region.
境界領域に、n型ドリフト層より不純物濃度が低いn型不純物低濃度領域が付加されていると、その半導体装置のオフ時に、n型不純物低濃度領域の広い範囲に空乏層が広がり、電界分布の歪みが是正される。すなわち、n型不純物低濃度領域では電界集中が生じにくい。
本明細書に開示する半導体装置では、電界集中が生じやすい領域、すなわち、隣接領域から境界領域内に延びるp型領域の周囲に、n型不純物低濃度領域が配置されているために、電界集中が生じ難くなっている。
If an n-type impurity low-concentration region having an impurity concentration lower than that of the n-type drift layer is added to the boundary region, a depletion layer spreads over a wide range of the n-type impurity low-concentration region when the semiconductor device is turned off. The distortion is corrected. That is, electric field concentration hardly occurs in the n-type impurity low concentration region.
In the semiconductor device disclosed in this specification, since an n-type impurity low-concentration region is arranged around a region where electric field concentration is likely to occur, that is, a p-type region extending from an adjacent region into a boundary region, electric field concentration. Is unlikely to occur.
以下に説明する実施例の特徴を列記する
(特徴1)FET領域と、p型領域を備えているダイオード領域の間に位置する境界領域に、n型不純物低濃度領域が形成されている。FETのp型ボディ領域とダイオードのp型領域がn型不純物低濃度領域に接している。
(特徴2)FET領域と、周辺耐圧領域の間に位置する境界領域に、n型不純物低濃度領域が形成されている。FETのp型ボディ領域と周辺耐圧用のp型領域がn型不純物低濃度領域に接している。
(特徴3)p型領域を備えているダイオード領域と、周辺耐圧領域の間に位置する境界領域に、n型不純物低濃度領域が形成されている。ダイオードのp型領域と周辺耐圧用のp型領域がn型不純物低濃度領域に接している。
(特徴4)FET領域と、ダイオード領域の間に位置する境界領域に、n型不純物低濃度領域が形成されている。FETのp型ボディ領域がn型不純物低濃度領域に接している。
(特徴5)ダイオード領域と、周辺耐圧領域の間に位置する境界領域に、n型不純物低濃度領域が形成されている。周辺耐圧用のp型領域がn型不純物低濃度領域に接している。
(特徴6)n型不純物低濃度領域は、ドリフト層を貫通している。
(特徴7)n型不純物低濃度領域は、ドリフト層を貫通し、ドリフト層より高濃度なn+型ドレイン・カソード層に接している。
(特徴8)FETを構成するトレンチゲート電極のうち、境界領域に隣接するトレンチゲート電極の底面がn型不純物低濃度領域中に位置している。
(特徴9)トレンチゲート電極の形成範囲を一巡するp型領域が、n型不純物低濃度領域中に位置している。
(特徴10)ショットキー電極の端部が、n型不純物低濃度領域の形成範囲内に位置している。
(特徴11)FETは、MOSFET、MISFETまたはIGBTのいずれかである。
Features of the embodiments described below are listed (Feature 1) An n-type impurity low concentration region is formed in a boundary region located between the FET region and the diode region having the p-type region. The p-type body region of the FET and the p-type region of the diode are in contact with the n-type impurity low concentration region.
(Feature 2) An n-type impurity low concentration region is formed in a boundary region located between the FET region and the peripheral breakdown voltage region. The p-type body region of the FET and the p-type region for peripheral breakdown voltage are in contact with the n-type impurity low concentration region.
(Feature 3) An n-type impurity low concentration region is formed in a boundary region located between the diode region having the p-type region and the peripheral breakdown voltage region. The p-type region of the diode and the p-type region for peripheral breakdown voltage are in contact with the n-type impurity low concentration region.
(Feature 4) An n-type impurity low concentration region is formed in a boundary region located between the FET region and the diode region. The p-type body region of the FET is in contact with the n-type impurity low concentration region.
(Feature 5) An n-type impurity low concentration region is formed in a boundary region located between the diode region and the peripheral breakdown voltage region. The peripheral breakdown voltage p-type region is in contact with the n-type impurity low concentration region.
(Feature 6) The n-type impurity low concentration region penetrates the drift layer.
(Feature 7) The n-type impurity low concentration region penetrates the drift layer and is in contact with the n + type drain / cathode layer having a higher concentration than the drift layer.
(Feature 8) Of the trench gate electrodes constituting the FET, the bottom surface of the trench gate electrode adjacent to the boundary region is located in the n-type impurity low concentration region.
(Characteristic 9) The p-type region that goes around the formation range of the trench gate electrode is located in the n-type impurity low concentration region.
(Feature 10) The end of the Schottky electrode is located within the formation range of the n-type impurity low concentration region.
(Feature 11) The FET is either a MOSFET, a MISFET, or an IGBT.
(実施例1)
図1は、実施例1の半導体装置の断面の一部を示している。図示のAはFET領域を示し、Cはダイオード領域を示し、Eは周辺耐圧領域を示し、BはFET領域とダイオード領域の間に位置する境界領域を示し、Dはダイオード領域と周辺耐圧領域の間に位置する境界領域を示している。実際の断面は、図1から左方に延びており、FET領域Aは図1の左方に延びている。半導体基板4を平面視したときに、FET領域Aは半導体基板4の中央領域に形成されており、ダイオード領域CはFET領域Aを一巡する範囲に形成されており、周辺耐圧領域Eはダイオード領域Cを一巡する範囲(半導体基板4の外周の内側を外周に沿って延びる領域)に形成されている。図1の断面の全体を観察すると、領域B,C,D,Eは、領域Aの中心線に対して左右対称となっている。本明細書では、半導体基板の中央領域に近い側を内側といい、周辺領域に近い側を外側という。
(Example 1)
FIG. 1 shows a part of a cross section of the semiconductor device according to the first embodiment. In the drawing, A indicates an FET region, C indicates a diode region, E indicates a peripheral breakdown voltage region, B indicates a boundary region located between the FET region and the diode region, and D indicates a diode region and the peripheral breakdown voltage region. A boundary region located between them is shown. The actual cross section extends leftward from FIG. 1, and the FET region A extends leftward in FIG. When the
半導体基板4の下面に、下面電極(ドレイン兼カソード電極)2が形成されている。半導体基板4の下面に臨む範囲は、n型不純物を高濃度に含むドレイン兼カソード層6となっている。ドレイン兼カソード層6とドレイン兼カソード電極2はオーミック接触する。
A lower electrode (drain / cathode electrode) 2 is formed on the lower surface of the
半導体基板4のうち、前記したドレイン兼カソード層6と後記するボディ領域10以外の部分は、n型不純物を中濃度に含んでおり、n型ドリフト層8となっている。加工前の半導体基板4は、n型ドリフト層8として動作するのに適当な濃度のn型不純物を含んでいる。
A portion of the
前記したドレイン兼カソード層6は、加工前の半導体基板4の下面からn型不純物を注入して拡散した領域である。
FET領域A内の半導体基板4の上面側には、加工前の半導体基板4の上面からp型不純物を注入して拡散した領域が形成されている。この領域は、半導体基板4の上面に臨む範囲の一部に形成されており、p型のボディ領域10として機能する。半導体基板4のうち、ドレイン兼カソード層6とp型ボディ領域10以外の領域は未加工のままに残されており、それがn型ドリフト層8として動作する。
The drain /
On the upper surface side of the
p型ボディ領域10のp型不純物濃度は薄く、そのままでは後記するソース電極16aにオーミック接触しない。p型ボディ領域10の一部であって半導体基板4の上面に臨む範囲には、p型不純物濃度が高いコンタクト領域12が形成されている。コンタクト領域12はソース電極16aにオーミック接触する。p型ボディ領域10の電位は、ソース電極16aの電位に等しく維持される。
The p-type impurity concentration of the p-
p型ボディ領域10内の一部に、n型不純物を高濃度に含むソース領域14が形成されている。ソース領域14は、半導体基板4の上面に臨む範囲に形成されており、ソース電極16aにオーミック接触する。
p型ボディ領域10、コンタクト領域12、ソース領域14は、紙面に垂直方向に延びている。
A
The p-
n型ソース領域14とn型ドリフト層8は、p型ボディ領域10によって隔てられている。n型ソース領域14とn型ドリフト層8を隔てるp型ボディ領域10の上面にはゲート絶縁膜18が形成され、その上面にゲート電極20が形成されている。なお、ゲート電極20と、ソース電極16aは、図示しない層間絶縁膜で絶縁されている。n型ソース領域14とn型ドリフト層8を隔てるp型ボディ領域10には、ゲート絶縁膜18を介してゲート電極20が対向する。
N-
ゲート電極20に正電圧が印加されない間は、n型ソース領域14とn型ドリフト層8の間がp型ボディ領域10によって絶縁され、ソース電極16aとドレイン兼カソード電極2の間には電流が流れない。ゲート電極20に正電圧が印加されている間は、n型ソース領域14とn型ドリフト層8を隔てるp型ボディ領域10に反転層が形成され、n型ソース領域14とn型ドリフト層8の間が低抵抗となる。半導体装置の使用時には、ソース電極16aが接地され、ドレイン兼カソード電極2は正電位に接続されている。ゲート電極20に正電圧が印加されている間は、ソース電極16aとドレイン兼カソード電極2の間を電流が流れる。ドレイン兼カソード電極2とソース電極16aの間にFET(Field Effect Transistor)が形成さえている。FETはMOS型であってもよいし、MIS型であってもよい。
While no positive voltage is applied to the
ダイオード領域C内の半導体基板4の上面に、ショットキー電極16bが形成されている。ショットキー電極16bは、n型ドリフト層8にショットキー接触する金属で形成されている。ダイオード領域C内の半導体基板4の上面に臨む範囲には、一定のピッチでp型拡散領域22が形成されている。p型拡散領域22は紙面垂直方向に延びている。
A
ソース電極16aに高電位が印加されると、ソース電極16aからドレイン兼カソード電極2に電流が流れる。ショットキーダイオードに逆方向の電圧が印加されたとき(ソース電極16aが接地され、ドレイン兼カソード電極2が正電位に接続された状態)には、隣接するp型拡散領域22の間に位置するn型ドリフト層8に空乏層が延び、電流が流れないようにする。p型拡散領域22はショットキーダイオードの耐圧能力を改善する。
When a high potential is applied to the
周辺耐圧領域Eには、p型のガードリング24が多重に形成されている。最も内側のガードリング24aの上部には、フィールドプレート16cが形成されている。p型ガードリング24は、半導体基板4の周辺部に空乏層を伸ばし、半導体装置の耐圧を上げる。フィールドプレート16cと半導体基板4の間に層間絶縁膜を配置してもよい。フィールドプレート16cとショットキー電極16bとソース電極16aは導通している。フィールドプレート16cとショットキー電極16bとソース電極16aは、半導体基板4の上面に形成した上面電極で形成することができる。
Multiple p-type guard rings 24 are formed in the peripheral breakdown voltage region E.
FET領域Aとダイオード領域Cの間に位置する境界領域Bには、n型不純物低濃度領域30が形成されている。n型不純物低濃度領域30はn型ドリフト層8より不純物濃度が低いn型領域である。
In a boundary region B located between the FET region A and the diode region C, an n-type impurity
最もダイオード領域C側に位置するp型ボディ領域10aは、FET領域Aから境界領域B内に延びている。そのp型ボディ領域10aの境界領域B内の端部は、n型不純物低濃度領域30に接している。p型ボディ領域10aの境界領域B内の端部の近傍は、電界集中が生じやすい部位である。本実施例では、その部位にn型不純物低濃度領域30が形成されているために電界集中が生じにくい。
The p-
最もFET領域A側に位置するp型拡散領域22aは、ダイオード領域Cから境界領域B内に延びている。そのp型拡散領域22aの境界領域B内の端部は、n型不純物低濃度領域30に接している。p型拡散領域22a境界領域B内の端部の近傍は、電界集中が生じやすい部位である。本実施例では、その部位にn型不純物低濃度領域30が形成されているために電界集中が生じにくい。
The p-
ダイオード領域Cと周辺耐圧領域Eの間に位置する境界領域Dには、n型不純物低濃度領域32が形成されている。n型不純物低濃度領域32はn型ドリフト層8より不純物濃度が低いn型領域である。
In the boundary region D located between the diode region C and the peripheral breakdown voltage region E, an n-type impurity
最も周辺耐圧領域E側に位置するp型拡散領域22bは、ダイオード領域Cから境界領域D内に延びている。そのp型拡散領域22bの境界領域D内の下端部は、n型不純物低濃度領域32に接している。p型拡散領域22bの境界領域D内の下端部の近傍は、電界集中が生じやすい部位である。本実施例では、その部位にn型不純物低濃度領域32が形成されているために電界集中が生じにくい。
The p-
最もダイオ―ド領域C側に位置するp型ガードリング24aは、周辺耐圧領域Eから境界領域D内に延びている。そのp型ガードリング24aの境界領域D内の下端部は、n型不純物低濃度領域32に接している。p型ガードリング22baの境界領域D内の下端部の近傍は、電界集中が生じやすい部位である。本実施例では、その部位にn型不純物低濃度領域32が形成されているために電界集中が生じにくい。
The p-
境界領域Bの左端部は、必ずしも一意に決定されるものでないが、最も右側のソース領域14aの左端部の左方には反転層が形成されることからFET領域の一部であり、最も右側のコンタクト領域12aの右端部の右方には反転層が形成されないことからFET領域ではない。境界領域Bの左端部は、最も右側のソース領域14aの左端部から最も右側のコンタクト領域12aの右端部までの間のいずれかにある。図1では、最も右側のソース電極の右端を境界領域Bの左端部としている。図1に示した境界領域Bの左端部は、最も右側のソース領域14aの左端部から最も右側のコンタクト領域12aの右端部までの間にある。境界領域Bの端部を如何に定義しても、最も右側のp型ボディー領域10aは、FET領域Aから境界領域B内に延びており、n型不純物低濃度領域30に接している。
The left end portion of the boundary region B is not necessarily determined uniquely, but an inversion layer is formed on the left side of the left end portion of the
境界領域Bの右端部は、最も左側のp型拡散領域22aの左端部から右端部までの間のいずれかにある。図1では、ショットキー電極16bの左端を境界領域Bの右端部としている。図1に示した境界領域Bの右端部は、最も左側のp型拡散領域22aの左端部から右端部までの間にある。境界領域Bの右端部を如何に定義しても、最も左側のp型拡散領域22aは、ダイオード領域Cから境界領域B内に延びており、n型不純物低濃度領域30に接している。
The right end portion of the boundary region B is located between the left end portion and the right end portion of the leftmost p-
境界領域Dの左端部は、最も右側のp型拡散領域22bの左端部から右端部までの間のいずれかにある。図1では、ショットキー電極16bの右端を境界領域Dの左端部としている。図1に示した境界領域Dの左端部は、最も右側のp型拡散領域22aの左端部から右端部までの間にある。境界領域Dの左端部を如何に定義しても、最も右側のp型拡散領域22aは、ダイオード領域Cから境界領域D内に延びており、n型不純物低濃度領域32に接している。
The left end portion of the boundary region D is anywhere between the left end portion and the right end portion of the rightmost p-
境界領域Dの右端部は、最も左側のp型ガードリング24aの左端部から右端部までの間のいずれかにある。図1では、フィールドプレート16cの左端を境界領域Dの右端部としている。図1に示した境界領域Dの左端部は、最も左側のp型ガードリング24aの左端部から右端部までの間にある。境界領域Dの右端部を如何に定義しても、最も左側のp型ガードリング24aは、周辺耐圧領域Eから境界領域D内に延びており、n型不純物低濃度領域32に接している。
The right end portion of the boundary region D is located between the left end portion and the right end portion of the leftmost p-
最も右側のp型拡散領域22bと最も左側のp型ガードリング24aは、n型不純物低濃度領域32の形成範囲内で接している。p型拡散領域22bとp型ガードリング24aが接する位置の近傍には、電界集中が生じやすい。本実施例では、電界集中が生じやすい位置にn型不純物低濃度領域32が配置されており、電界集中が生じ難くしている。
The rightmost p-
本実施例では、FET領域Aと周辺耐圧領域Eの間にダイオード領域Cが存在する。本明細書で開示する技術は、FET領域Aと周辺耐圧領域Eが隣接している場合にも有効である。FET領域と周辺耐圧領域の間に位置する境界領域に、n型不純物低濃度領域を設け、FET領域から境界領域に延びるp型領域がn型不純物低濃度領域に接し、周辺耐圧領域から境界領域に延びるp型領域がn型不純物低濃度領域に接していれば、電界集中が緩和される。
電界集中が生じると、半導体装置の耐圧が低くなり、アバランシェ降伏時に電流が集中して半導体装置が熱破壊されることがある。本明細書に記載の技術によると、その問題に対処することができる。
In this embodiment, a diode region C exists between the FET region A and the peripheral breakdown voltage region E. The technique disclosed in this specification is also effective when the FET region A and the peripheral withstand voltage region E are adjacent to each other. An n-type impurity low-concentration region is provided in a boundary region located between the FET region and the peripheral breakdown voltage region, and a p-type region extending from the FET region to the boundary region is in contact with the n-type impurity low-concentration region. If the p-type region extending in contact with the n-type impurity low concentration region is relaxed, the electric field concentration is reduced.
When electric field concentration occurs, the withstand voltage of the semiconductor device decreases, and current may concentrate during avalanche breakdown, causing the semiconductor device to be thermally destroyed. The techniques described herein can address that problem.
上記の説明では、ソース電極16a、ショットキー電極16b、フィールドプレート16cの形成範囲で、境界領域BとDの範囲を説明した。上記に代えて、ボディ領域10の形成範囲、ソース領域14の形成範囲、p型拡散領域22の形成範囲、p型ガードリング24の形成範囲から、境界領域BとDの範囲を定めてもよい。本明細書に記載の技術は、境界領域BとDの範囲に定め方に制約されるものでない。
In the above description, the range of the boundary regions B and D has been described as the formation range of the
(実施例2)
図2を参照して実施例2を説明する。説明した部材・部位に共通するものには、同じ参照番号を付して重複説明を省略する。以下では、実施例1からの相違点のみを説明する。
(Example 2)
A second embodiment will be described with reference to FIG. Components common to the members / parts described are given the same reference numerals, and redundant description is omitted. Only the differences from the first embodiment will be described below.
相違点1:実施例1のFETは、モノポーラのトランジスタであった。実施例2のFETは、バイポーラのトランジスタであり、いわゆるIGBTである。モノポーラトランジスタをFETといい、バイポーラのIGBTから区別する場合もあるが、本明細書では、絶縁ゲートを利用してスイッチングするトランジスタを総称してFETという。その定義に従うと、IGBTもFETの一種である。実施例2では、トランジスタ領域では、下面電極2に接する位置にp型不純物を高濃度に含むコレクタ領域5が追加されている。モノポーラとバイポーラの相違に起因して、実施例2の下面電極2は、コレクタ兼カソード電極であり、n型領域14はエミッタ領域となり、上面電極16aはエミッタ電極となる。n型不純物高濃度層6は、バッファ領域とカソード層を兼用する。
相違点2:実施例2のダイオードは、耐圧を高めるp型拡散領域(図1の22)を備えていない。
相違点3:n型不純物低濃度領域30a,32aは、n型のドリフト層8を貫通し、バッファ領域とカソード層を兼用するn型不純物高濃度層6に達している。相違点3によって、実施例1よりも電界集中の緩和効果が高くなっている。
本実施例では、n型ドリフト層8が、シリコンよりもバンドギャップが広いSiCまたは窒化物半導体で形成されている。そのために、シリコンの場合よりもn型ドリフト層8が浅く(実施例では10μm程度)、ドリフト層8を貫通するn型不純物低濃度領域30a,32aを製造しやすい。ドリフト層8を貫通するn型不純物低濃度領域30a,32aを設ける技術は、ワイドギャップ半導体(2.2eV程度またはそれ以上のバンドギャップを持つ。窒化物半導体等のIII−V族半導体、炭化珪素、ダイヤモンドが例示される)に適用する場合に特に有用である。
相違点4:ショットキー電極16bの左端部はn型不純物低濃度領域30aの形成範囲内に位置しており、ショットキー電極16bの右端部はn型不純物低濃度領域32aの形成範囲内に位置している。相違点4によって、ショットキー電極16bの端部近傍に電界集中が生じやすい問題に対処している。
Difference 1: The FET of Example 1 was a monopolar transistor. The FET of Example 2 is a bipolar transistor, which is a so-called IGBT. A monopolar transistor is called an FET and may be distinguished from a bipolar IGBT. In this specification, transistors that switch using an insulated gate are collectively called an FET. According to the definition, IGBT is also a kind of FET. In the second embodiment, in the transistor region, a collector region 5 containing a p-type impurity at a high concentration is added at a position in contact with the
Difference 2: The diode of Example 2 does not include a p-type diffusion region (22 in FIG. 1) that increases the breakdown voltage.
Difference 3: The n-type impurity low-
In this embodiment, the n-
Difference 4: The left end portion of the
実施例2では、ダイオード領域にはp型領域が存在しない。従って、ダイオード領域内のp型領域とn型不純物低濃度領域30aの関係、ないし、ダイオード領域内のp型領域とn型不純物低濃度領域32aの関係には制約がない。境界領域側のトランジスタ領域内のp型ボディ領域10aがn型不純物低濃度領域30aに接していれば、p型ボディ領域10aの近傍に電界集中が生じやすいという問題に対処できる。境界領域側の周辺耐圧領域内のp型ガードリング24aにn型不純物低濃度領域32aが接していれば、p型ガードリング24aの近傍に電界集中が生じやすいという問題に対処することができる。
In Example 2, there is no p-type region in the diode region. Therefore, there is no restriction on the relationship between the p-type region in the diode region and the n-type impurity
実施例2でも、トランジスタ領域と周辺耐圧領域の間にダイオード領域が存在する。本明細書で開示する技術は、トランジスタ領域と周辺耐圧領域が隣接している場合にも有効である。境界領域にn型不純物低濃度領域を設け、トランジスタ領域から境界領域に延びるp型領域がn型不純物低濃度領域に接し、周辺耐圧領域から境界領域に延びるp型領域がn型不純物低濃度領域に接していれば、電界集中が緩和される。 Also in Example 2, a diode region exists between the transistor region and the peripheral breakdown voltage region. The technique disclosed in this specification is also effective when the transistor region and the peripheral breakdown voltage region are adjacent to each other. An n-type impurity low concentration region is provided in the boundary region, a p-type region extending from the transistor region to the boundary region is in contact with the n-type impurity low concentration region, and a p-type region extending from the peripheral breakdown voltage region to the boundary region is the n-type impurity low concentration region If it is in contact with, the electric field concentration is reduced.
(実施例3)
図3〜5を参照して実施例3を説明する。図4は図3のIV−IV断面を示し、図5は図3のV−V断面を示している。説明した部材・部位を共通するものには、同じ参照番号を付して重複説明を省略する。以下では、実施例1、2からの相違点のみを説明する。
相違点1:実施例1、2のFETは、プレーナゲートであった。実施例3のFETは、トレンチゲート型のトランジスタである。実施例3ではモノポーラであるが、バイポーラであってもかまわない。図4と図5において、20aはトレンチゲート電極であり、18aは、トレンチの内面を被覆してトレンチゲート電極20aと半導体基板4を絶縁しているトレンチゲート絶縁膜である。図4と図5に示すように、ボディ領域10の外周に沿ってp型領域11が形成されている。p型領域11は、ボディ領域よりも深く形成されており、図5に示すように、トレンチゲート電極20aの長手方向の端部を覆っている。p型領域11は、半導体基板を平面視したときに、トレンチ形成範囲を一巡している。p型領域11は、境界領域に形成されているn型不純物低濃度領域30aの内部に形成されている。p型領域11の近傍に生じやすい電界集中に対処している。
相違点2:周辺耐圧領域ではガードリングに代えて、リサーフ構造が形成されている、リサーフ構造は、複数のp型領域26a,26b,26cで形成されており、内側ほど高濃度で深く、外側ほど低濃度で浅く形成されている。内側のp型層の境界領域側の端部はn型不純物低濃度領域32aの内部に位置している。
相違点3:トレンチゲート電極20aのうち、境界領域に隣接するトレンチゲート電極の底面がn型不純物低濃度領域30a中に位置している。これによって電界集中が生じやすい、境界領域に隣接するトレンチゲート電極の底面の近傍に電界集中が生じるのを防止している。
(Example 3)
Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 4 shows the IV-IV cross section of FIG. 3, and FIG. 5 shows the VV cross section of FIG. Components having the same members / parts as described are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Only the differences from the first and second embodiments will be described below.
Difference 1: The FETs of Examples 1 and 2 were planar gates. The FET of Example 3 is a trench gate type transistor. In Example 3, it is monopolar, but it may be bipolar. 4 and 5, 20 a is a trench gate electrode, and 18 a is a trench gate insulating film that covers the inner surface of the trench and insulates the
Difference 2: A RESURF structure is formed in the peripheral withstand voltage region instead of the guard ring. The RESURF structure is formed of a plurality of p-
Difference 3: Of the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:下面電極(ドレイン兼カソード電極、コレクタ兼カソード電極)
4:半導体基板
5:コレクタ領域
6:n型不純物高濃度層(ドレイン層、バッファ層、カソード領域)
8:n型不純物中濃度層(ドリフト層)
10:ボディ領域
11:p型領域
12:コンタクト領域
14:ソース領域(エミッタ領域)
16:上面電極
16a:ソース電極(エミッタ電極)
16b:ショットキー電極
16c:フィールドプレート
18:ゲート絶縁膜
20:ゲート電極
22:p型拡散領域
24:ガードリング
26:リサーフ層
30,30a:n型不純物低濃度領域
32,32a:n型不純物低濃度領域
2: Bottom electrode (drain / cathode electrode, collector / cathode electrode)
4: Semiconductor substrate 5: Collector region 6: High concentration layer of n-type impurity (drain layer, buffer layer, cathode region)
8: n-type impurity medium concentration layer (drift layer)
10: body region 11: p-type region 12: contact region 14: source region (emitter region)
16:
16b:
Claims (1)
境界領域に、n型ドリフト層より不純物濃度が低いn型不純物低濃度領域が付加されており、
その境界領域内に延びるp型領域が前記n型不純物低濃度領域に接することを特徴とする半導体装置。 Within the common semiconductor substrate, a combination of “FET region and diode region and peripheral breakdown voltage region”, “FET region and diode region”, “FET region and peripheral breakdown region”, “diode region and peripheral breakdown region” A semiconductor device in which any combination of combinations is formed,
An n-type impurity low concentration region having an impurity concentration lower than that of the n-type drift layer is added to the boundary region,
A p-type region extending into the boundary region is in contact with the n-type impurity low concentration region.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2021082713A (en) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | Semiconductor device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02151067A (en) * | 1988-12-02 | 1990-06-11 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
| JPH1174524A (en) * | 1997-06-30 | 1999-03-16 | Denso Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JPH11266014A (en) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Denso Corp | Silicon carbide semiconductor device and its manufacture |
| JP2013089921A (en) * | 2011-10-21 | 2013-05-13 | Fuji Electric Co Ltd | Superjunction semiconductor device |
-
2016
- 2016-10-07 JP JP2016199422A patent/JP2018060981A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02151067A (en) * | 1988-12-02 | 1990-06-11 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
| JPH1174524A (en) * | 1997-06-30 | 1999-03-16 | Denso Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JPH11266014A (en) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Denso Corp | Silicon carbide semiconductor device and its manufacture |
| JP2013089921A (en) * | 2011-10-21 | 2013-05-13 | Fuji Electric Co Ltd | Superjunction semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021082713A (en) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | Semiconductor device |
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