JP2002231944A - Power semiconductor device - Google Patents

Power semiconductor device

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JP2002231944A
JP2002231944A JP2001023788A JP2001023788A JP2002231944A JP 2002231944 A JP2002231944 A JP 2002231944A JP 2001023788 A JP2001023788 A JP 2001023788A JP 2001023788 A JP2001023788 A JP 2001023788A JP 2002231944 A JP2002231944 A JP 2002231944A
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semiconductor region
semiconductor
power
insulating film
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Tetsuo Sato
哲男 佐藤
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Sanken Electric Co Ltd
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Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reliable power semiconductor device which is hardly influenced by movable ions or the like and can have a stabilized high breakdown voltage. SOLUTION: A p-body region 23 is formed on one principal plane 21A of an n-type drift region 22, and an n-source region 24 is formed inside the body region 23, with the body region 23 surrounded by the drift region 22. P-type fourth semiconductor regions(FLR) 25A, 25B, and 25C are formed concentrically, being separated from each other, on the outside of the body region 23 at a distance from the body region 23. On the FLRs 25A, 25B, and 25C, first annular conductive films 27A, 27B, 27C, and 27D are formed via a first insulation film 26. The first conductive film suppresses the movement of movable ions in the insulation film such as the first insulation film 26, preventing the influence of the movable ions on a depletion layer extended in the drift region between the FLRs 25A, 25B, and 25C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電力用半導体装置に
係り、特に高耐圧の電力用半導体装置の接合終端技術に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device and, more particularly, to a technique for terminating a power semiconductor device having a high withstand voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、図4に示すような電力用絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ1が知られている。この従来
の電力用絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下、
「従来の電界効果トランジスタ」という。)1は、例え
ばシリコンからなる半導体基板の一方の主面に、順次、
高不純物密度のn型半導体領域(ドレイン領域)2、n
型半導体領域(ドリフト領域)3、複数の高不純物密度
のp型半導体領域(ボディ領域)4、この複数のボディ
領域4の内部に形成された高不純物密度のn型半導体領
域(ソース領域)5とを備えて構成されている。更に、
ドレイン領域2に接して形成されたドレイン電極6、ボ
ディ領域4の表面に接して形成されたゲート絶縁膜7、
ゲート絶縁膜7の上部のゲート電極8、ソース領域5の
表面に接して形成されたソース電極9とを備えている。
2. Description of the Related Art A power insulated gate field effect transistor 1 as shown in FIG. 4 is conventionally known. This conventional insulated gate field effect transistor for power (hereinafter, referred to as
It is called "conventional field effect transistor." 1) is sequentially formed on one main surface of a semiconductor substrate made of silicon, for example.
High impurity density n-type semiconductor region (drain region) 2, n
Semiconductor region (drift region) 3, a plurality of p-type semiconductor regions (body regions) 4 with a high impurity density, and an n-type semiconductor region (source region) 5 with a high impurity density formed inside the plurality of body regions 4 It is comprised including. Furthermore,
A drain electrode 6 formed in contact with the drain region 2, a gate insulating film 7 formed in contact with the surface of the body region 4,
A gate electrode 8 on the gate insulating film 7 and a source electrode 9 formed in contact with the surface of the source region 5 are provided.

【0003】加えて、このような従来の電界効果トラン
ジスタ1では、平面的に見て、複数のボディ領域4を包
囲するようにフィールド・リミテッド・リング(FL
R)10が環状に形成されている。又、これらFLR1
0の最も外側のFLR10の外側には、高不純物密度の
n型半導体領域11、このn型半導体領域11に接続さ
れた金属膜12とから構成される等電位リング(EQ
R)13が離間して環状に形成されている。
In addition, in such a conventional field effect transistor 1, a field-limited ring (FL) surrounds a plurality of body regions 4 in plan view.
R) 10 is formed in a ring shape. In addition, these FLR1
0, an equipotential ring (EQ) composed of an n-type semiconductor region 11 having a high impurity density and a metal film 12 connected to the n-type semiconductor region 11 is provided outside the outermost FLR 10.
R) 13 are formed annularly apart from each other.

【0004】図4に示した従来の電界効果トランジスタ
1はゲート電極8に正の電圧を印加しない場合は、OF
Fの状態である。複数のFLR10は、OFFの状態に
おける耐圧を向上する目的で設けられている。即ち、ド
レイン電極6とソース電極9との間にドレイン電極6側
の電位を高くする電圧(逆バイアス電圧)を印加すれ
ば、ボディ領域4とソース電極9とは短絡されているの
で、ボディ領域4とドリフト領域3との間のpn接合
は、逆方向にバイアスされる。これに伴って、pn接合
から主として不純物密度の低いドリフト領域3側に空乏
層が広がる。更に、逆方向電圧を増加すれば、このpn
接合から広がる空乏層が最内側のFLR10から最外側
のFLR10へ向けて順次到達する。空乏層が、最内側
のFLR10から外側のFLR10へ順次到達すれば、
ボディ領域4と複数のFLR10とがあたかも一つのp
型半導体領域とみなせるようになる。このため、最も電
界集中の生じ易いボディ領域4のコーナ部分(曲部分)
がこのp型半導体領域の中央側に位置するのと同様とな
り、ボディ領域4のコーナ部分の電界集中が緩和され
る。
[0004] In the conventional field effect transistor 1 shown in FIG.
This is the state of F. The plurality of FLRs 10 are provided for the purpose of improving the breakdown voltage in the OFF state. That is, if a voltage (reverse bias voltage) for increasing the potential on the drain electrode 6 side is applied between the drain electrode 6 and the source electrode 9, the body region 4 and the source electrode 9 are short-circuited. The pn junction between 4 and drift region 3 is reverse biased. Along with this, a depletion layer spreads mainly from the pn junction to the drift region 3 having a low impurity density. Further, if the reverse voltage is increased, this pn
The depletion layer extending from the junction sequentially reaches from the innermost FLR 10 to the outermost FLR 10. When the depletion layer sequentially reaches the outer FLR 10 from the innermost FLR 10,
The body region 4 and the plurality of FLRs 10 are as if one p
It can be regarded as a type semiconductor region. Therefore, the corner portion (curved portion) of the body region 4 where the electric field concentration is most likely to occur.
Is located on the center side of the p-type semiconductor region, and the electric field concentration at the corners of the body region 4 is reduced.

【0005】なお、FLR10のコーナ部分はボディ領
域4のコーナ部分に比較して曲率が大きいが、FLR1
0の外周側での電界はボディ領域4のコーナ部分よりも
小さいので、FLR10同士の間隔などを適切に設定す
ることにより、FLR10の外周部での電界集中は良好
に防止出来る。したがって、逆方向のバイアス電圧を降
伏が生じる程に増加すれば、ボディ領域4のコーナ部分
で電圧降伏が生じるが、その電圧値はFLR10を形成
しない構造に比較して高くすることが出来る。
The corner of the FLR 10 has a larger curvature than the corner of the body region 4.
Since the electric field on the outer peripheral side of 0 is smaller than the corner portion of the body region 4, the electric field concentration on the outer peripheral part of the FLR 10 can be satisfactorily prevented by appropriately setting the interval between the FLRs 10. Therefore, if the reverse bias voltage is increased to such an extent that breakdown occurs, a voltage breakdown occurs at the corner portion of the body region 4, but the voltage value can be increased as compared with a structure in which the FLR 10 is not formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示した従来の電界効果トランジスタ1においては、FL
R10の上面(シリコン基板の他方の主面側)を覆うフ
ィールド絶縁膜7Aや、このフィールド絶縁膜7Aを覆
う層間絶縁膜(若しくはパッシベーション膜)14や、
更にこの層間絶縁膜14を覆う図示しない樹脂封止体に
は多数の可動イオンが含まれており、この可動イオンの
影響を受けるという問題点がある。
However, in the conventional field-effect transistor 1 shown in FIG.
A field insulating film 7A covering the upper surface of R10 (the other main surface side of the silicon substrate), an interlayer insulating film (or passivation film) 14 covering the field insulating film 7A,
Further, the resin sealing body (not shown) covering the interlayer insulating film 14 contains a large number of mobile ions, and has a problem that the mobile ions are affected by the mobile ions.

【0007】即ち、可動イオンは、電力用半導体装置の
動作に伴う電位分布や周囲温度などの影響を受けてフィ
ールド絶縁膜7A、層間絶縁膜14などの中を移動す
る。ここで、負の可動イオンがFLR10の上面を覆う
フィールド絶縁膜7A、層間絶縁膜14や樹脂封止体な
どに蓄積されると、複数のFLR10の間に形成されて
いるドリフト領域3は、この負の可動イオンの影響を受
けてその表面のキャリア密度が低下する。これに伴い、
ドリフト領域3とボディ領域4との界面に形成されたp
n接合から延びる空乏層が広がり易くなるため、相対的
に低い逆方向バイアス電圧によって空乏層がより外側の
FLR10にまで広がり、結果として耐圧が低下する。
場合によっては、ドリフト領域3の表面には、この負の
可動イオンの影響を受けてp型チャネルが形成され、F
LR10相互間及びFLR10とボディ領域4との間に
リーク電流が流れる。このように、空乏層の広がりは可
動イオンの影響を受けるため、可動イオンの移動、分布
によって電力用半導体装置の耐圧に変動を来すこととな
る。このような問題は、従来の電界効果トランジスタ1
に限られず、FLRを備えた従来のパワーバイポーラト
ランジスタ、パワーダイオードなどの種々の電力用半導
体装置において同様に生じるものであり、改善が望まれ
ている。
That is, the mobile ions move in the field insulating film 7A, the interlayer insulating film 14, and the like under the influence of the potential distribution and the ambient temperature accompanying the operation of the power semiconductor device. Here, when the negative movable ions are accumulated in the field insulating film 7A, the interlayer insulating film 14, the resin sealing body, and the like covering the upper surface of the FLR 10, the drift region 3 formed between the plurality of FLRs 10 Under the influence of negative mobile ions, the carrier density on the surface decreases. Along with this,
P formed at the interface between drift region 3 and body region 4
Since the depletion layer extending from the n-junction easily spreads, the depletion layer spreads to the outer FLR 10 due to the relatively low reverse bias voltage, and as a result, the breakdown voltage decreases.
In some cases, a p-type channel is formed on the surface of drift region 3 under the influence of the negative mobile ions,
A leak current flows between the LRs 10 and between the FLR 10 and the body region 4. As described above, since the expansion of the depletion layer is affected by mobile ions, the withstand voltage of the power semiconductor device fluctuates due to the movement and distribution of mobile ions. Such a problem is caused by the conventional field effect transistor 1
However, the present invention is not limited to this, and similarly occurs in various power semiconductor devices such as a conventional power bipolar transistor and a power diode provided with an FLR, and improvement is desired.

【0008】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。そこで、本発明の目的は、可動イオンな
どの影響を受け難く、耐圧が安定して得られる信頼性の
高い電力用半導体装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems. Therefore, an object of the present invention is to provide a highly reliable power semiconductor device which is hardly affected by mobile ions and the like, and which can obtain a stable breakdown voltage.

【0009】本発明の他の目的は、環境温度、動作温
度、動作電圧等により耐圧が影響を受けず、経時変化も
少ない信頼性の高い電力用半導体装置を提供することに
ある。
It is another object of the present invention to provide a highly reliable power semiconductor device whose withstand voltage is not affected by environmental temperature, operating temperature, operating voltage, etc., and whose variation with time is small.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の特徴は、第1導電型の第1半導体領域、こ
の第1半導体領域の一方の主面側において第1半導体領
域の内部に配置された第2導電型の第2半導体領域及び
第1導電型の第3半導体領域、一方の主面側において第
2及び第3半導体領域を包囲する環状をなして配置され
た第2導電型の第4半導体領域、一方の主面の上に形成
された絶縁膜及びこの絶縁膜の上部に配置された第1導
電膜とからなる電力用半導体装置としたことを要旨とす
る。但し、「第1導電膜」は、第2半導体領域から第4
半導体領域に亙る領域において絶縁膜の上部に配置され
ている。第4半導体領域は、冒頭で述べた「FLR」に
相当する。本発明の「電力用半導体装置」とは耐圧50
Vクラス、600Vクラス、800Vクラス、1.2k
Vクラス、4kVクラス、10kVクラス等の種々のデ
バイスが含まれる。なお、「環状」とは、完全な連続し
た(閉じた)リングである必要性は常に要求されず、一
定の場合はキャリアの拡散長以下の微細な空隙を介して
連続したリングでもかまわない。キャリアの拡散長以下
の空隙であれば、その空隙で空乏層はピンチオフしてい
るので、空乏層の広がりに大きな影響を与えないからで
ある。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by a first semiconductor region of a first conductivity type and a first semiconductor region on one main surface side of the first semiconductor region. The second semiconductor region of the second conductivity type and the third semiconductor region of the first conductivity type disposed inside the second semiconductor region, and the second semiconductor region arranged in an annular shape surrounding the second and third semiconductor regions on one main surface side. The gist is to provide a power semiconductor device including a conductive fourth semiconductor region, an insulating film formed on one main surface, and a first conductive film disposed on the insulating film. However, the “first conductive film” is formed from the second semiconductor region to the fourth conductive film.
It is arranged above the insulating film in a region extending over the semiconductor region. The fourth semiconductor region corresponds to “FLR” described at the beginning. The "power semiconductor device" of the present invention has a withstand voltage of 50.
V class, 600V class, 800V class, 1.2k
Various devices such as V class, 4 kV class, and 10 kV class are included. Note that the “annular” does not always need to be a completely continuous (closed) ring, and may be a continuous ring through a minute gap smaller than the diffusion length of a carrier in a certain case. This is because if the gap is shorter than the carrier diffusion length, the depletion layer is pinched off by the gap, so that the spread of the depletion layer is not significantly affected.

【0011】本発明の特徴に係る電力用半導体装置にお
いて、第1半導体領域と第2半導体領域とのなすpn接
合において逆バイアスとなる極性の電圧を印加するとp
n接合から空乏層が広がる。第1半導体領域の不純物密
度を第2半導体領域の不純物密度に比して十分低くして
おけば、空乏層は主に第1半導体領域側に広がる。次第
にこの逆バイアス電圧を増大させると、このpn接合界
面から広がる空乏層は環状の第4半導体領域へ向けて広
がり、第4半導体領域に到達する。これにより、第2半
導体領域のコーナ部分(曲部分)の電界集中が緩和され
て、電力用半導体装置の耐圧(逆方向阻止耐圧)を向上
することが出来る。このとき、絶縁膜に含まれる可動イ
オンの影響は、絶縁膜の上に形成された第1導電膜によ
って緩和されている。即ち、可動イオンは、電力用半導
体装置の動作に伴う電位分布や周囲温度の影響を受けて
絶縁膜中を移動するが、第1半導体領域の上方に形成さ
れた第1導電膜が、所謂「等電位リング」として機能し
て、可動イオンの移動を抑制する。この結果、絶縁膜に
含まれる可動イオンの空乏層に及ぼす影響が防止され
る。このため、第4半導体領域近傍の第1半導体領域で
は、可動イオンの移動の影響を受けてその表面のキャリ
ア密度が変化することが防止される。このように、第1
導電膜を形成したことにより、pn接合から延びる空乏
層の広がりが絶縁膜に含まれる可動イオンの移動の影響
を受けずに一定となって接合耐圧に変動が発生するのを
防止出来る。このため、本発明の特徴に係る電力用半導
体装置は、環境温度、動作温度、動作電圧等により耐圧
が影響を受けず、経時変化も少なくなる。したがって信
頼性の高い電力用半導体装置を実現することが出来る。
In the power semiconductor device according to the present invention, when a voltage having a reverse bias voltage is applied to a pn junction formed by the first semiconductor region and the second semiconductor region, the voltage becomes p.
A depletion layer spreads from the n-junction. If the impurity density of the first semiconductor region is sufficiently lower than the impurity density of the second semiconductor region, the depletion layer spreads mainly toward the first semiconductor region. When the reverse bias voltage is gradually increased, the depletion layer extending from the pn junction interface expands toward the annular fourth semiconductor region and reaches the fourth semiconductor region. Thereby, the electric field concentration at the corner portion (curved portion) of the second semiconductor region is reduced, and the withstand voltage (reverse blocking withstand voltage) of the power semiconductor device can be improved. At this time, the influence of mobile ions included in the insulating film is reduced by the first conductive film formed on the insulating film. In other words, the mobile ions move in the insulating film under the influence of the potential distribution and the ambient temperature accompanying the operation of the power semiconductor device, and the first conductive film formed above the first semiconductor region forms a so-called “ It functions as an "equipotential ring" to suppress the movement of mobile ions. As a result, the effect of the mobile ions contained in the insulating film on the depletion layer is prevented. For this reason, in the first semiconductor region near the fourth semiconductor region, the carrier density on the surface thereof is prevented from changing due to the movement of the mobile ions. Thus, the first
By forming the conductive film, it is possible to prevent the spread of the depletion layer extending from the pn junction from becoming constant without being affected by the movement of mobile ions contained in the insulating film, thereby preventing the junction withstand voltage from fluctuating. Therefore, in the power semiconductor device according to the features of the present invention, the withstand voltage is not affected by the environmental temperature, the operating temperature, the operating voltage, and the like, and the change with time is reduced. Therefore, a highly reliable power semiconductor device can be realized.

【0012】本発明に係る電力用半導体装置において、
一方の主面において、第4半導体領域の外周側に第4半
導体領域を包囲する環状で配置された第1導電型の第5
半導体領域、絶縁膜の上部に配置され、絶縁膜の開口部
において第5半導体領域に接続される第2導電膜とを更
に有することが好ましい。
In the power semiconductor device according to the present invention,
On one main surface, a fifth of the first conductivity type, which is arranged in an annular shape surrounding the fourth semiconductor region on the outer peripheral side of the fourth semiconductor region.
It is preferable that the semiconductor device further includes a second conductive film which is disposed over the semiconductor region and the insulating film and is connected to the fifth semiconductor region at an opening of the insulating film.

【0013】本発明に係る電力用半導体装置において、
第4半導体領域は、互いに離間する複数の同心環として
配置されていることが好ましい。「同心環」は円形であ
る必要はなく、矩形や多角形の同心環でかまわない。こ
のように複数の第4半導体領域を互いに離間する同心環
状に配置することにより、pn接合から広がる空乏層が
隣り合う第4半導体領域同士の間に形成された第1半導
体領域を順次埋めるように広がるため、より電界集中を
緩和することが出来る。この場合、複数の同心環の間に
位置する第1半導体領域の上方に、第4半導体領域の上
方で互いに空間的に分離した複数の第1導電膜が配置す
ることが好ましい。丁度、隣接する2つの第4半導体領
域をソース/ドレイン領域としたMOSFETのゲート
電極に、それぞれの第1導電膜が相当する。複数の第1
導電膜は、平面パターンとして空間的に分離している
が、電気的には互いに接続し、同一電位に構成しても良
い。
In the power semiconductor device according to the present invention,
The fourth semiconductor region is preferably arranged as a plurality of concentric rings separated from each other. The “concentric ring” does not need to be circular, and may be a rectangular or polygonal concentric ring. By arranging the plurality of fourth semiconductor regions in a concentric annular shape spaced apart from each other, a depletion layer extending from the pn junction sequentially fills the first semiconductor regions formed between the adjacent fourth semiconductor regions. Because it spreads, the electric field concentration can be further reduced. In this case, it is preferable that a plurality of first conductive films spatially separated from each other above the fourth semiconductor region are arranged above the first semiconductor region located between the plurality of concentric rings. Each first conductive film corresponds to a gate electrode of a MOSFET having two adjacent fourth semiconductor regions as source / drain regions. Multiple first
Although the conductive films are spatially separated as a planar pattern, they may be electrically connected to each other and configured to have the same potential.

【0014】この第1導電膜は、電気的にフローティン
グ(浮遊)状態で用いれば、回路構成を複雑化しない
で、絶縁膜に含まれる可動イオンの移動の影響を受けて
第1半導体領域の表面のキャリア密度が変化することを
防止出来る。又、回路構成が複雑になる欠点はあるが、
第1導電膜に一定のバイアスを印加する構成でも良い。
この一定のバイアスは、絶縁膜中に存在する可動イオン
の極性及び第1半導体領域の導電型を考慮して決定すれ
ば良い。このように、極性を考慮して第1導電膜に一定
のバイアスを印加すればより有効に、第1半導体領域の
表面のキャリア密度が絶縁膜に含まれる可動イオンの移
動の影響を受けるのを防止出来る。
If the first conductive film is used in an electrically floating state, the circuit structure is not complicated, and the first conductive film is affected by the movement of mobile ions contained in the insulating film, and the surface of the first semiconductor region is not affected. Can be prevented from changing. There is also a disadvantage that the circuit configuration becomes complicated,
A configuration in which a constant bias is applied to the first conductive film may be used.
This constant bias may be determined in consideration of the polarity of the mobile ions existing in the insulating film and the conductivity type of the first semiconductor region. As described above, if a constant bias is applied to the first conductive film in consideration of the polarity, the carrier density on the surface of the first semiconductor region is more effectively affected by the movement of mobile ions contained in the insulating film. Can be prevented.

【0015】本発明に係る電力用半導体装置において、
第3半導体領域を第2半導体領域の内部に配置された第
1主電極領域とし、一方の主面と対向する第1半導体領
域の他方の主面に第2主電極領域となる第6半導体領域
を更に配置すれば、絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タ(IGBT)、電力用絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ(パワーIGFET)、電力用絶縁ゲート型静電誘
導トランジスタ(パワーIGSIT)、電力用バイポー
ラトランジスタ(パワーBJT)、GTOサイリスタ等
の電力用半導体装置が構成出来る。第3半導体領域は、
すべての第2半導体領域の内部に配置されている必要は
ない。例えば、複数個の第2半導体領域が島状に配置さ
れている場合で、一番外側に位置する第2半導体領域の
内部の第3半導体領域を省略しても良い。パワーFET
の場合は第6半導体領域は第1導電型であり、IGB
T、パワーBJT及びGTOサイリスタでは第6半導体
領域は第2導電型である。ここで、「第1主電極領域」
とは、IGBT及びパワーBJTにおいてエミッタ領域
又はコレクタ領域のいずれか一方、パワーIGFET及
びパワーIGSITにおいてはソース領域又はドレイン
領域のいずれか一方、GTOサイリスタにおいてはアノ
ード領域又はカソード領域のいずれか一方となる半導体
領域を意味する。そして、「第2主電極領域」とは、I
GBTにおいては上記第1主電極領域とはならないエミ
ッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方、パワーIG
FET及びパワーIGSITにおいては上記第1主電極
領域とはならないソース領域又はドレイン領域のいずれ
か一方、GTOサイリスタにおいては上記第1主電極領
域とはならないアノード領域又はカソード領域のいずれ
か一方となる半導体領域を意味する。なお、IGBT、
パワーIGFET及びパワーIGSITにおいては、第
2半導体領域はボディ領域として機能する。そして、第
3半導体領域と第1半導体領域の間の第2半導体領域
(ボディ領域)の表面にはゲート絶縁膜が配置され、こ
のゲート絶縁膜の上部にはゲート電極が更に備えられて
いることは勿論である。パワーIGSITは、パワーI
GFETの短チャネル化極限にあるトランジスタと解す
ることが出来る。即ち、パワーIGFETのソース領域
/ドレイン領域間がパンチング・スルーする程度に短チ
ャネル化され、しかもチャネル中にドレイン電圧及びゲ
ート電圧で制御可能な電位障壁が存在するデバイスであ
ると定義出来る。具体的には、ソース・ドレイン間ポテ
ンシャルと、ゲート電圧によるチャネル中のポテンシャ
ルの2次元空間における鞍部点であるポテンシャルの高
さがドレイン電圧及びゲート電圧で制御される電力用半
導体装置である。したがって、パワーIGSITの電流
・電圧特性は真空管の三極管特性と同様な指数関数則に
従った特性を示す。パワーBJT及びGTOサイリスタ
では第2半導体領域はベース領域になる。
In the power semiconductor device according to the present invention,
The third semiconductor region is a first main electrode region arranged inside the second semiconductor region, and a sixth semiconductor region serving as a second main electrode region on the other main surface of the first semiconductor region facing one main surface. Insulated gate bipolar transistor (IGBT), power insulated gate field effect transistor (power IGFET), power insulated gate electrostatic induction transistor (power IGSIT), power bipolar transistor (power BJT) And a power semiconductor device such as a GTO thyristor. The third semiconductor region is
It is not necessary to be arranged inside all the second semiconductor regions. For example, when a plurality of second semiconductor regions are arranged in an island shape, the third semiconductor region inside the outermost second semiconductor region may be omitted. Power FET
, The sixth semiconductor region is of the first conductivity type,
In T, power BJT and GTO thyristors, the sixth semiconductor region is of the second conductivity type. Here, the “first main electrode region”
Means one of the emitter region and the collector region in the IGBT and the power BJT, one of the source region and the drain region in the power IGFET and the power IGSIT, and one of the anode region and the cathode region in the GTO thyristor It means a semiconductor region. The “second main electrode region” is defined as I
In a GBT, one of the emitter region and the collector region, which is not the first main electrode region, and the power IG
In a FET and a power IGSIT, one of a source region and a drain region that does not become the first main electrode region, and in a GTO thyristor, one of an anode region and a cathode region that does not become the first main electrode region Means area. In addition, IGBT,
In the power IGFET and the power IGSIT, the second semiconductor region functions as a body region. A gate insulating film is disposed on the surface of the second semiconductor region (body region) between the third semiconductor region and the first semiconductor region, and a gate electrode is further provided above the gate insulating film. Of course. Power IGSIT is Power I
It can be interpreted as a transistor in the limit of shortening the channel of the GFET. That is, it can be defined as a device in which the channel is made short enough to cause punching-through between the source region and the drain region of the power IGFET, and in which a potential barrier which can be controlled by the drain voltage and the gate voltage exists in the channel. Specifically, this is a power semiconductor device in which the height of the potential, which is the saddle point in a two-dimensional space of the source-drain potential and the potential in the channel due to the gate voltage, is controlled by the drain voltage and the gate voltage. Therefore, the current-voltage characteristics of the power IGSIT show characteristics according to the same exponential function law as the triode characteristics of the vacuum tube. In a power BJT and a GTO thyristor, the second semiconductor region is a base region.

【0016】一方、本発明に係る電力用半導体装置にお
いて、第2半導体領域を互いに対向した対として複数個
配置し、第3半導体領域をこの対をなす第2半導体領域
の間に配置して第1主電極領域とし、一方の主面と対向
する第1半導体領域の他方の主面に第2主電極領域とな
る第6半導体領域を更に配置すれば、電力用接合ゲート
型電界効果トランジスタ(パワーJFET)、電力用接
合ゲート型静電誘導トランジスタ(パワーJSIT)、
静電誘導サイリスタ(SIサイリスタ)等の電力用半導
体装置が構成出来る。パワーJFET及びパワーJSI
Tの場合は第6半導体領域は第1導電型であり、SIサ
イリスタでは第6半導体領域は第2導電型である。ここ
で、「第1主電極領域」とは、パワーJFET及びパワ
ーJSITにおいてはソース領域又はドレイン領域のい
ずれか一方、SIサイリスタにおいてはアノード領域又
はカソード領域のいずれか一方を意味する。「第2主電
極領域」とは、パワーJFET及びパワーJSITにお
いては上記第1主電極領域とはならないソース領域又は
ドレイン領域のいずれか一方、SIサイリスタにおいて
は上記第1主電極領域とはならないアノード領域又はカ
ソード領域のいずれか一方を意味する。パワーJSIT
は、パワーJFETの短チャネル化極限にあるトランジ
スタと解することが出来る。第2半導体領域は、パワー
JFET、パワーJSIT及びSIサイリスタのゲート
領域となる。
On the other hand, in the power semiconductor device according to the present invention, a plurality of second semiconductor regions are arranged as a pair facing each other, and a third semiconductor region is arranged between the paired second semiconductor regions. If one sixth main electrode region is provided and a sixth semiconductor region serving as a second main electrode region is further disposed on the other main surface of the first semiconductor region opposed to one main surface, a power junction gate type field effect transistor (power JFET), power junction gate type static induction transistor (power JSIT),
A power semiconductor device such as an electrostatic induction thyristor (SI thyristor) can be configured. Power JFET and Power JSI
In the case of T, the sixth semiconductor region has the first conductivity type, and in the SI thyristor, the sixth semiconductor region has the second conductivity type. Here, the “first main electrode region” means one of a source region and a drain region in the power JFET and the power JSIT, and one of an anode region and a cathode region in the SI thyristor. The “second main electrode region” is one of a source region and a drain region that does not become the first main electrode region in the power JFET and the power JSIT, and an anode that does not become the first main electrode region in the SI thyristor. Means either the region or the cathode region. Power JSIT
Can be interpreted as a transistor in the limit of the short channel of the power JFET. The second semiconductor region becomes a gate region of the power JFET, the power JSIT, and the SI thyristor.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態に係る電力用半導体装置について説明する。
但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みや厚みの
比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであ
る。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参
酌して判断すべきものである。又、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部分が含まれている
ことは勿論である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
However, it should be noted that the drawings are schematic, and the thickness of each layer and the ratio of the thickness are different from actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. In addition, it is needless to say that dimensional relationships and ratios are different between drawings.

【0018】本発明の実施の形態に係る電力用絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ(以下、「パワーMOSFE
T」という。)20は、図1に示すように第1導電型の
第1半導体領域22、この第1半導体領域22の一方の
主面側において第1半導体領域22の内部に配置された
第2導電型の第2半導体領域23及び第1導電型の第3
半導体領域24、一方の主面側において第2及び第3半
導体領域24を包囲する環状をなして配置された第2導
電型の第4半導体領域25A,25B,25C、一方の
主面の上に形成された第1絶縁膜(フィールド絶縁膜)
26及びこの第1絶縁膜26の上部に配置された第1導
電膜27A,27B,27C,27Dとから構成されて
いる。第1導電型と第2導電型とは互いに反対の導電型
である。この実施の形態においては、第1導電型がn型
で、第2導電型がp型であるが、全くこの逆でも良い。
A power insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as “power MOSFET”) according to an embodiment of the present invention.
T ". 1) a first conductivity type first semiconductor region 22 as shown in FIG. 1, and a second conductivity type first semiconductor region 22 disposed inside the first semiconductor region 22 on one main surface side of the first semiconductor region 22. The second semiconductor region 23 and the third of the first conductivity type
The semiconductor region 24, the second conductivity type fourth semiconductor regions 25A, 25B, 25C arranged in an annular shape surrounding the second and third semiconductor regions 24 on one main surface side, on one main surface. First insulating film (field insulating film) formed
26, and first conductive films 27A, 27B, 27C, and 27D disposed on the first insulating film 26. The first conductivity type and the second conductivity type are opposite to each other. In this embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, but the reverse is also possible.

【0019】第1半導体領域22は、母材としてのシリ
コン基板21の不純物密度(5×1012cm-3〜5×1
16cm-3程度)を有する比較的高比抵抗の半導体領域
である。第1半導体領域22は、母材としてのシリコン
基板(シリコンウェハ)21の基板厚に近い150μm
〜600μmの厚さを有し、半導体基体21を構成する
主なる領域となっている。第1半導体領域22の不純物
密度と厚さは、定格耐圧、スイッチング速度、オン抵抗
等を考慮して決めれば良い。第1半導体領域22は、パ
ワーMOSFET20のドリフト領域として機能する。
The first semiconductor region 22 has an impurity density (5 × 10 12 cm −3 to 5 × 1) of the silicon substrate 21 as a base material.
( Approximately 0 16 cm −3 ). The first semiconductor region 22 has a thickness of 150 μm which is close to the substrate thickness of a silicon substrate (silicon wafer) 21 as a base material.
It has a thickness of up to 600 μm, and is a main region constituting the semiconductor substrate 21. The impurity density and thickness of the first semiconductor region 22 may be determined in consideration of the rated withstand voltage, switching speed, on-resistance, and the like. The first semiconductor region 22 functions as a drift region of the power MOSFET 20.

【0020】第2半導体領域23は、半導体基体21の
一方の主面21Aの素子形成領域の中央に2μm〜15
μmの深さに形成され、第1半導体領域(ドリフト領
域)22よりも高不純物密度、例えば5×1015cm-3
〜5×1017cm-3程度にドーピングされている。第2
半導体領域23はパワーMOSFET20のボディ領域
として機能する。第4半導体領域25A,25B,25
Cも、ボディ領域23と同様に2μm〜15μmの深さ
に、5×1015cm-3〜5×1017cm-3程度の不純物
密度の領域として形成されている。但し、第4半導体領
域25A,25B,25Cは、ボディ領域23と同じ深
さである必要はない。例えば、第4半導体領域25A,
25B,25Cの拡散深さをチップの外周部に近づくに
従い段階的に浅くすれば、全体としての実効的な曲率を
小さく出来、より高耐圧化が可能となる。又、第4半導
体領域25A,25B,25Cの不純物密度をチップの
外周部に近づくに従い段階的に低濃度になるようにする
ことも、電界の緩和に有効であり、より高耐圧化が可能
となる。第4半導体領域25A,25B,25Cは、図
2に示すように、半導体基体21の一方の主面21Aに
沿って、ボディ領域23から離間して、複数(この実施
の形態では3本)の矩形の環状をなすように形成されて
いる。
The second semiconductor region 23 has a thickness of 2 μm to 15 μm at the center of the element forming region on one main surface 21 A of the semiconductor substrate 21.
It is formed at a depth of μm and has a higher impurity density than the first semiconductor region (drift region) 22, for example, 5 × 10 15 cm −3.
It is doped to about 5 × 10 17 cm −3 . Second
Semiconductor region 23 functions as a body region of power MOSFET 20. Fourth semiconductor regions 25A, 25B, 25
C is also formed as a region having an impurity density of about 5 × 10 15 cm −3 to 5 × 10 17 cm −3 at a depth of 2 μm to 15 μm similarly to the body region 23. However, the fourth semiconductor regions 25A, 25B, 25C need not be at the same depth as the body region 23. For example, the fourth semiconductor region 25A,
If the diffusion depths of 25B and 25C are gradually reduced as they approach the outer peripheral portion of the chip, the effective curvature as a whole can be reduced, and a higher breakdown voltage can be achieved. Also, it is effective to gradually lower the impurity density of the fourth semiconductor regions 25A, 25B, 25C as approaching the outer peripheral portion of the chip, which is effective for relaxing the electric field, and it is possible to increase the breakdown voltage. Become. As shown in FIG. 2, a plurality of (three in this embodiment) fourth semiconductor regions 25A, 25B, and 25C are spaced apart from body region 23 along one main surface 21A of semiconductor base 21. It is formed so as to form a rectangular ring.

【0021】第3半導体領域24は、ボディ領域23の
内部に配置された第1主電極領域(ソース領域)であ
る。ソース領域24は、0.5μm〜5μm程度の深さ
に形成され、その不純物密度は2×1018cm-3〜1×
1021cm-3程度である。ドリフト領域22の一方の主
面と対向するドリフト領域22の他方の主面に第2主電
極領域(ドレイン領域)となる第6半導体領域28が更
に配置されている。ドレイン領域28は不純物密度2×
1018cm-3〜1×1021cm-3程度の低比抵抗の半導
体領域である。ドレイン領域28はシリコン基板21の
他方の主面21B側から、ドナー不純物を、深さ15μ
m〜80μm程度の深さまでドープして形成した領域で
ある。なお、このドレイン領域28はシリコン基板21
の他方の主面21Bの上にエピタキシャル成長して形成
しても良い。このドレイン領域28が形成された他方の
主面21Bには、ドレイン領域28とオーミック接触す
るように金属薄膜からなるドレイン電極29が形成され
ている。
The third semiconductor region 24 is a first main electrode region (source region) disposed inside the body region 23. The source region 24 is formed at a depth of about 0.5 m to 5 m, the impurity concentration is 2 × 10 18 cm -3 ~1 ×
It is about 10 21 cm -3 . A sixth semiconductor region 28 serving as a second main electrode region (drain region) is further arranged on the other main surface of drift region 22 facing one main surface of drift region 22. The drain region 28 has an impurity density of 2 ×
The semiconductor region has a low specific resistance of about 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 . The drain region 28 is filled with a donor impurity from the other main surface 21B side of the silicon substrate 21 to a depth of 15 μm.
It is a region formed by doping to a depth of about m to 80 μm. The drain region 28 is formed on the silicon substrate 21
May be formed on the other main surface 21B by epitaxial growth. On the other main surface 21B on which the drain region 28 is formed, a drain electrode 29 made of a metal thin film is formed so as to make ohmic contact with the drain region 28.

【0022】ソース領域24とドリフト領域22の間の
ボディ領域23の表面には、ゲート絶縁膜31が備えら
れ、このゲート絶縁膜31の上部にはゲート電極32が
更に配置されている。
A gate insulating film 31 is provided on the surface of the body region 23 between the source region 24 and the drift region 22, and a gate electrode 32 is further disposed on the gate insulating film 31.

【0023】第1導電膜27A,27B,27C,27
Dは、ボディ領域23から第4半導体領域25A,25
B,25Cに亙る領域において第1絶縁膜26の上部に
配置されている。第4半導体領域25A,25B,25
Cは、パワーMOSFET20のFLRとして機能す
る。FLR25A,25B,25Cは、互いに離間する
複数の同心環として配置されている。
First conductive films 27A, 27B, 27C, 27
D is the distance from the body region 23 to the fourth semiconductor regions 25A, 25A.
B and 25C are disposed above the first insulating film 26 in a region extending over 25C. Fourth semiconductor regions 25A, 25B, 25
C functions as the FLR of the power MOSFET 20. FLRs 25A, 25B, and 25C are arranged as a plurality of concentric rings separated from each other.

【0024】更に、図1に示すように、ドリフト領域2
2の一方の主面において、FLR25A,25B,25
Cの外周側にFLR25A,25B,25Cを包囲する
環状で配置された第1導電型の第5半導体領域(以下、
「EQR拡散領域」という。)30が形成されている。
EQR拡散領域30は、ソース領域24と同様な深さ
0.5μm〜5μm程度、不純物密度2×1018cm-3
〜1×1021cm-3程度の半導体領域である。そして、
第1絶縁膜26の上部には第1絶縁膜26の開口部にお
いてEQR拡散領域30に接続される第2導電膜(EQ
R配線膜)36が更に配置されている。
Further, as shown in FIG.
FLR25A, 25B, 25
A fifth semiconductor region of the first conductivity type (hereinafter, referred to as a ring) surrounding the FLRs 25A, 25B, and 25C on the outer peripheral side of C.
It is called “EQR diffusion area”. ) 30 is formed.
The EQR diffusion region 30 has a depth of about 0.5 μm to 5 μm similar to the source region 24 and an impurity density of 2 × 10 18 cm −3.
It is a semiconductor region of about 1 × 10 21 cm −3 . And
A second conductive film (EQ) connected to the EQR diffusion region 30 at the opening of the first insulating film 26 is provided above the first insulating film 26.
(R wiring film) 36 is further disposed.

【0025】シリコン基板21の一方の主面21A側に
は、図2及び図3に示すように、素子形成領域の略中央
に正方形を9分割してそれぞれを離間させた配置で、平
面矩形状の9つのボディ領域23が形成されている。そ
れぞれのボディ領域23は、シリコン基板21の一方の
主面21Aを除いて周囲がドリフト領域22に包囲され
た構造となっており、ドリフト領域22との界面がpn
接合となっている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, on one main surface 21A side of the silicon substrate 21, a square is divided into nine at substantially the center of an element forming region and separated from each other to form a planar rectangular shape. 9 body regions 23 are formed. Each body region 23 has a structure in which the periphery is surrounded by drift region 22 except for one main surface 21A of silicon substrate 21, and the interface with drift region 22 is pn.
It is joined.

【0026】ソース領域24は、ボディ領域23の外周
より所定距離だけ内側の位置に、ボディ領域23より浅
く形成されている。換言すれば、ドリフト領域22とソ
ース領域24の間にボディ領域23が介在された構造と
なっている。このように、ドリフト領域22、ソース領
域24とで挟まれた領域のボディ領域23の表面近傍
は、後述するようにパワーMOSFET20のチャネル
形成領域となる。
The source region 24 is formed shallower than the body region 23 at a position inside the outer periphery of the body region 23 by a predetermined distance. In other words, the structure is such that the body region 23 is interposed between the drift region 22 and the source region 24. As described above, the vicinity of the surface of the body region 23 between the drift region 22 and the source region 24 becomes a channel formation region of the power MOSFET 20 as described later.

【0027】図3において、9つのボディ領域23の内
中央に位置するボディ領域の符号を23(C)とし、こ
のボディ領域23(C)内に形成されるソース領域の符
号を24(C)として示す。中央に位置するボディ領域
23(C)において、図3に斜線で示すように、ソース
領域24(C)はボディ領域23(C)の平面輪郭に沿
って平面輪郭より所定寸法aだけ内側に矩形の環形状を
描くように形成されている。なお、このソース領域24
(C)の周回する環の帯幅は所定寸法bに設定されてい
る。このため、シリコン基板21の一方の主面21Aに
おいては、ソース領域24(C)の内側と外側とには、
ボディ領域23が露呈している。
In FIG. 3, the body region located at the center of the nine body regions 23 is denoted by 23 (C), and the source region formed in the body region 23 (C) is denoted by 24 (C). As shown. In the body region 23 (C) located at the center, as shown by hatching in FIG. 3, the source region 24 (C) follows the plane contour of the body region 23 (C) and is inwardly rectangular by a predetermined dimension a from the plane contour. It is formed so as to draw a ring shape. The source region 24
The band width of the orbiting ring in (C) is set to a predetermined size b. Therefore, on one main surface 21A of the silicon substrate 21, the inside and outside of the source region 24 (C) are
The body region 23 is exposed.

【0028】一方、中央のボディ領域23(C)の周辺
に位置するボディ領域23内に形成されるソース領域2
4は、中央のボディ領域23(C)の四辺のそれぞれに
対向する辺(平面輪郭)の所定寸法aだけ内側に沿って
形成されると共に、中央のボディ領域23(C)を除く
互いに隣接するボディ領域23同士の対向する辺(平面
輪郭)より所定寸法aだけ内側に沿って形成されてい
る。これらソース領域24の帯幅も所定寸法bになるよ
うに設定されている。この結果、中央のボディ領域23
(c)を除くボディ領域23では、場所によって、平面
L字形状のも、平面コ字形状のものとがある。
On the other hand, source region 2 formed in body region 23 located around central body region 23 (C).
4 are formed along the inside by a predetermined dimension a of the side (planar outline) facing each of the four sides of the central body region 23 (C), and are adjacent to each other except for the central body region 23 (C). The body regions 23 are formed along the inner side by a predetermined dimension a from opposing sides (planar contours) of the body regions 23. The band width of these source regions 24 is also set to have a predetermined size b. As a result, the central body region 23
In the body region 23 excluding (c), depending on the location, there are a planar L-shape and a planar U-shape.

【0029】又、これらボディ領域23の群の外側に
は、図1及び図2に示すような、シリコン基板21の一
方の主面21Aから所定深さまでアクセプタ不純物が高
濃度にドープされたFLR25A,25B,25Cが矩
形の環状に形成されている。これらFLR25A,25
B,25C同士は、互いに離間して同心状に配置されて
いる。即ち、これらFLR25A,25B,25C同士
の間には、ドリフト領域22が介在された構造となって
いる。又、最も内側のFLR25Aとボディ領域23と
の間にも、ドリフト領域22が介在された構造となって
いる。なお、これらFLR25A,25B,25Cは、
上述したボディ領域23と同一の不純物拡散工程で形成
しても良く、ボディ領域23とは別個の拡散工程で形成
しても良い。なお、この不純物拡散工程としては、一方
の主面21Aに形成した酸化膜にフォトリソグラフィー
技術及びエッチング技術を用いて所定の窓あけを行い、
酸化膜の上からアクセプタ不純物であるボロン(B)な
どのドーパントを含む不純物添加薄膜、例えばボロンガ
ラス(BSG)膜などを堆積させ、所定温度、所定時間
での熱処理を施して選択拡散を行う。その後、不純物添
加薄膜を除去すれば良い。
Outside the group of body regions 23, FLR 25A doped with an acceptor impurity at a high concentration from one main surface 21A of silicon substrate 21 to a predetermined depth, as shown in FIGS. 25B and 25C are formed in a rectangular ring shape. These FLR25A, 25
B and 25C are arranged concentrically apart from each other. That is, the drift region 22 is interposed between the FLRs 25A, 25B, and 25C. The drift region 22 is also provided between the innermost FLR 25A and the body region 23. These FLRs 25A, 25B, 25C are:
It may be formed in the same impurity diffusion step as the body region 23 described above, or may be formed in a diffusion step separate from the body region 23. In this impurity diffusion step, a predetermined window is formed on the oxide film formed on one main surface 21A by using a photolithography technique and an etching technique.
An impurity-added thin film containing a dopant such as boron (B), which is an acceptor impurity, for example, a boron glass (BSG) film or the like is deposited from above the oxide film, and heat-treated at a predetermined temperature and for a predetermined time to perform selective diffusion. Thereafter, the impurity-added thin film may be removed.

【0030】更に、図1及び図2に示すように、シリコ
ン基板21の一方の主面21Aにおける、最も外側のF
LR25Cの外側には、高不純物密度で所定深さのEQ
R拡散領域30が矩形の環状に形成されている。なお、
このEQR拡散領域30は、上述したソース領域24と
同一の不純物拡散工程で形成しても良く、ソース領域2
4とは別個の拡散工程で形成しても良い。このEQR拡
散領域30の上面には、金属などの導電性材料からなる
EQR配線膜36が電気的に接続されている。なお、上
記した不純物拡散工程としては、一方の主面21Aに形
成した酸化膜にフォトリソグラフィー技術及びエッチン
グ技術を用いて所定の窓あけを行い、その後、酸化膜の
上からドナー不純物であるリン(P)、ヒ素(As)な
どのドーパントを含む不純物添加薄膜、例えばリンガラ
ス(PSG)膜やヒ素ガラス(AsSG)膜を堆積さ
せ、所定温度、所定時間での熱処理を施して選択拡散を
行い、高不純物密度でn型の半導体領域を形成する。そ
の後、不純物添加薄膜を除去する。なお、上記したよう
な不純物添加薄膜を用いずに、オキシ塩化リン(POC
3)などの液体ソースを用いた気相拡散法を行っても
良い。又、31+75As+などの不純物イオンをイオン
注入法により、所定のドーズ量を注入し、その後所望の
深さまでドライブイン(熱処理)を施しても良い。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the outermost F on one main surface 21A of the silicon substrate 21 is formed.
Outside the LR25C, an EQ with a high impurity density and a predetermined depth
The R diffusion region 30 is formed in a rectangular ring shape. In addition,
This EQR diffusion region 30 may be formed in the same impurity diffusion step as the source region 24 described above.
4 may be formed in a diffusion step separate from that of FIG. An EQR wiring film 36 made of a conductive material such as a metal is electrically connected to the upper surface of the EQR diffusion region 30. In the impurity diffusion step, a predetermined window is formed on the oxide film formed on one main surface 21A by using a photolithography technique and an etching technique, and then phosphorus (phosphor) as a donor impurity is formed on the oxide film. P), an impurity-added thin film containing a dopant such as arsenic (As), for example, a phosphorus glass (PSG) film or an arsenic glass (AsSG) film is deposited, and subjected to a heat treatment at a predetermined temperature and for a predetermined time to perform selective diffusion. An n-type semiconductor region is formed with a high impurity density. After that, the impurity-added thin film is removed. Note that, without using the impurity-added thin film as described above, phosphorus oxychloride (POC
For example, a gas phase diffusion method using a liquid source such as l 3 ) may be performed. Alternatively, impurity ions such as 31 P + and 75 As + may be implanted at a predetermined dose by an ion implantation method, and then drive-in (heat treatment) may be performed to a desired depth.

【0031】又、シリコン基板21の一方の主面21A
上に形成されたゲート絶縁膜31は、図1に示すよう
に、互いに隣り合うボディ領域23同士の間に形成され
たドリフト領域22の上面に配置されており、その外周
側はチャネル形成領域(ボディ領域23)の上面を越え
て、ソース領域24にまで至るように延伸されている。
そして、ゲート絶縁膜31の上面には、例えば不純物を
添加したポリシリコン(ドープドポリシリコン)などの
導電膜からなるゲート電極32が形成されている。ドー
プドポリシリコンの代わりに、タングステン(W)、チ
タン(Ti)、モリブデン(Mo)等の高融点金属、こ
れらのシリサイド(WSi,TiSi,MoS
)等、或いはこれらのシリサイドを用いたポリサイ
ドでゲート電極32を構成しても良い。このゲート電極
32は、図3に一点鎖線で示すように、全てのボディ領
域23におけるチャネル形成領域(ボディ領域23)と
互いに隣り合うボディ領域23、23間のドリフト領域
22に対向するように一体的に形成されている。そし
て、ゲート電極32は、第2絶縁膜(層間絶縁膜)33
で被覆されている。なお、図1においては、ゲート絶縁
膜31の膜厚が均一に形成されているが、隣り合うボデ
ィ領域23、23間に形成されたドリフト領域22の上
面に対応する部分のみ選択的に厚く形成しても良い。
Also, one main surface 21A of the silicon substrate 21
The gate insulating film 31 formed thereon is disposed on the upper surface of the drift region 22 formed between the body regions 23 adjacent to each other, as shown in FIG. It extends so as to extend over the upper surface of the body region 23) and reach the source region 24.
On the upper surface of the gate insulating film 31, a gate electrode 32 made of a conductive film such as, for example, doped polysilicon (doped polysilicon) is formed. Instead of doped polysilicon, refractory metals such as tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and silicides thereof (WSi 2 , TiSi 2 , MoS)
i 2 ) or the like, or the polycide using these silicides may be used to form the gate electrode 32. The gate electrode 32 is integrally formed so as to face the channel forming region (body region 23) in all the body regions 23 and the drift region 22 between the body regions 23 adjacent to each other, as indicated by a chain line in FIG. Is formed. The gate electrode 32 is formed of a second insulating film (interlayer insulating film) 33.
It is covered with. In FIG. 1, the gate insulating film 31 is formed to have a uniform thickness, but only the portion corresponding to the upper surface of the drift region 22 formed between the adjacent body regions 23 is selectively formed to be thick. You may.

【0032】第2絶縁膜33には、それぞれのボディ領
域23の中央部分に対応させて開口(コンタクトホー
ル)が形成されている。この開口を介してボディ領域2
3とソース領域24とには、例えばアルミニウム(A
l)、若しくはアルミニウム合金(Al−Si,Al−
Cu−Si)などの配線材料からなるソース電極34が
電気的に接続されている。ソース電極34は、ボディ領
域23とソース領域24とを短絡し、ボディ領域23を
ソース電極34の電位に維持する。このソース電極34
は、第2絶縁膜33を介してゲート電極32と電気的に
分離されている。このソース電極34の上面は、図1に
示すように、例えばSiO2などからなる保護膜(パッ
シベーション膜)35や図示しない樹脂封止体によって
被覆されている。なお、保護膜35は、ソース電極34
などが形成された後に形成されるため、例えば低温CV
D法などの低温条件の絶縁膜形成法で形成されている。
Openings (contact holes) are formed in the second insulating film 33 so as to correspond to the central portions of the respective body regions 23. Body region 2 through this opening
3 and the source region 24 include, for example, aluminum (A
l) or aluminum alloy (Al-Si, Al-
A source electrode 34 made of a wiring material such as Cu-Si) is electrically connected. Source electrode 34 shorts body region 23 and source region 24, and maintains body region 23 at the potential of source electrode 34. This source electrode 34
Are electrically separated from the gate electrode 32 via the second insulating film 33. As shown in FIG. 1, the upper surface of the source electrode 34 is covered with a protective film (passivation film) 35 made of, for example, SiO 2 or a resin sealing body (not shown). The protective film 35 is formed on the source electrode 34.
And so on, for example, a low-temperature CV
It is formed by an insulating film forming method under a low temperature condition such as a method D.

【0033】特に、この実施の形態に係るパワーMOS
FET20では、上記したように、本発明を適用してF
LR25A,25B,25C同士の間のドリフト領域2
2の上面(一方の主面21A)に対向するように、第1
絶縁膜26を介して環状の第1導電膜27A,27B,
27C,27Dが形成されている。図2に示すように、
ボディ領域23の群の外側には、互いに離間して形成さ
れた矩形の環状をなすFLR25A,25B,25Cが
同心状に3本形成されている。そして、シリコン基板2
1の一方の主面21Aには、最内側のFLR25Aとボ
ディ領域23との間、最内側のFLR25Aと二番目の
FLR25Bとの間、二番目のFLR25Bと最外側の
FLR25Cとの間、及び最外側のFLR25CとEQ
R拡散領域30との間に、それぞれドリフト領域22が
環状に露出している。この環状に露出したドリフト領域
22の上面とFLR25A,25B,25Cの上面、更
にはボディ領域23の外周側及びEQR拡散領域30の
内周側は、第1絶縁膜26によって被覆されている。こ
の第1絶縁膜26は、例えば周知の熱酸化によって形成
されたシリコン酸化膜であり、可動イオンを完全に除去
することは不可能な膜である。
In particular, the power MOS according to this embodiment
In the FET 20, as described above, the present invention is applied to
Drift region 2 between LR25A, 25B, 25C
2 so as to face the upper surface (one main surface 21A) of the first
Through the insulating film 26, the first annular conductive films 27A, 27B,
27C and 27D are formed. As shown in FIG.
Outside the group of body regions 23, three rectangular annular FLRs 25A, 25B, and 25C formed apart from each other are formed concentrically. And the silicon substrate 2
1 on one main surface 21A, between the innermost FLR 25A and the body region 23, between the innermost FLR 25A and the second FLR 25B, between the second FLR 25B and the outermost FLR 25C, and Outer FLR25C and EQ
Drift regions 22 are annularly exposed between R diffusion regions 30. The upper surface of the annularly exposed drift region 22 and the upper surfaces of the FLRs 25A, 25B, and 25C, and the outer peripheral side of the body region 23 and the inner peripheral side of the EQR diffusion region 30 are covered with a first insulating film 26. The first insulating film 26 is, for example, a silicon oxide film formed by well-known thermal oxidation, and is a film from which mobile ions cannot be completely removed.

【0034】この実施の形態においては、第1絶縁膜2
6の上に互いに離間して配置された4つの第1導電膜2
7A,27B,27C,27Dが、ゲート電極32と同
じ導電性材料、ドープドポリシリコン、高融点金属、高
融点金属のシリサイド(WSi,TiSi,MoS
)等或いはポリサイドなどで形成されている。4つ
の第1導電膜27A,27B,27C,27Dは、電気
的にフローティング状態で使用すれば良い。4つの第1
導電膜27A,27B,27C,27Dを互いに電気的
に接続しておけば、フローティング等電位電極として機
能する。しかし、4つの第1導電膜27A,27B,2
7C,27Dを互いに電気的に独立にして独立のフロー
ティング電位を持ちうるように構成しても良い。EQR
配線膜36もフローティング状態で動作可能なように構
成しておけば良い。
In this embodiment, the first insulating film 2
6, four first conductive films 2 spaced apart from each other
7A, 27B, 27C and 27D are made of the same conductive material as the gate electrode 32, doped polysilicon, refractory metal, silicide (WSi 2 , TiSi 2 , MoS) of refractory metal.
i 2) it is formed like the like, or polycide. The four first conductive films 27A, 27B, 27C, and 27D may be used in an electrically floating state. Four first
If the conductive films 27A, 27B, 27C, 27D are electrically connected to each other, they function as floating equipotential electrodes. However, the four first conductive films 27A, 27B, 2
7C and 27D may be electrically independent of each other so as to have an independent floating potential. EQR
The wiring film 36 may be configured to be operable in a floating state.

【0035】又、回路構成が複雑になる欠点はあるが、
独立した電源、或いは動作電源を抵抗分割した電源を用
いて、4つの第1導電膜27A,27B,27C,27
Dに一定のバイアスを印加する構成でも良い。この一定
のバイアスは、第1絶縁膜26中に負の可動イオンがあ
るか、正の可動イオンがあるか、ドリフト領域22がp
型であるのかn型であるのかを考慮して、その極性を選
定すれば良い。更に、第1導電膜27A,27B,27
C,27Dの内側から外側に向かい、順次増大若しくは
減少するように、それぞれ異なるバイアスを印加する構
成でも良い。EQR配線膜36に一定のバイアスを印加
する構成も採用可能である。
Although there is a disadvantage that the circuit configuration becomes complicated,
The four first conductive films 27A, 27B, 27C, 27 are formed by using an independent power source or a power source obtained by dividing the operating power source by resistance.
A configuration in which a constant bias is applied to D may be used. This constant bias is caused by whether there are negative movable ions or positive movable ions in the first insulating film 26, or whether the drift region 22
The polarity may be selected in consideration of the type or the n-type. Further, the first conductive films 27A, 27B, 27
Different biases may be applied so as to increase or decrease sequentially from inside to outside of C and 27D. A configuration in which a constant bias is applied to the EQR wiring film 36 can also be adopted.

【0036】最内側に配置された第1導電膜27Aは、
ボディ領域23と最内側のFLR25Aとの間に露出し
た環状のドリフト領域22に、第1絶縁膜26を介して
対向するように環状に形成された帯状の導電膜である。
この第1導電膜27Aの内周側縁と外周側縁は、それぞ
れボディ領域23と最内側のFLR25Aに対向するま
で延伸されている。
The innermost first conductive film 27A is
A band-shaped conductive film formed in a ring shape so as to face the ring-shaped drift region 22 exposed between the body region 23 and the innermost FLR 25A with the first insulating film 26 interposed therebetween.
The inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the first conductive film 27A are extended until they face the body region 23 and the innermost FLR 25A, respectively.

【0037】二番目に内側の第1導電膜27Bは、最内
側のFLR25Aと二番目のFLR25Bとの間に露出
した環状のドリフト領域22に、第1絶縁膜26を介し
て対向するように環状に形成された帯状の導電膜であ
る。この第1導電膜27Bの内周側縁と外周側縁は、そ
れぞれ最内側のFLR25Aと二番目のFLR25Bに
対向するまで延伸されている。
The second innermost first conductive film 27B is opposed to the annular drift region 22 exposed between the innermost FLR 25A and the second FLR 25B via the first insulating film 26. This is a strip-shaped conductive film formed on the substrate. The inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the first conductive film 27B are extended until they face the innermost FLR 25A and the second FLR 25B, respectively.

【0038】三番目に内側の第1導電膜27Cは、二番
目のFLR25Bと最外側のFLR25Cの間に露出し
た環状のドリフト領域22に、第1絶縁膜26を介して
対向するように環状に形成された帯状の導電膜である。
この第1導電膜27Cの内周側縁と外周側縁は、二番目
のFLR25Bと最外側のFLR25Cに対向するまで
延伸されている。
The third inner conductive film 27C is formed in an annular shape so as to face the annular drift region 22 exposed between the second FLR 25B and the outermost FLR 25C via the first insulating film 26. It is a formed strip-shaped conductive film.
The inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the first conductive film 27C are extended until they face the second FLR 25B and the outermost FLR 25C.

【0039】最外側の第1導電膜27Dは、最外側のF
LR25CとEQR拡散領域30の間に露出した環状の
ドリフト領域22に、第1絶縁膜26を介して対向する
ように環状に形成された帯状の導電膜である。この第1
導電膜27Dの内周側縁は、最外側のFLR25Cまで
延伸されている。しかし、第1導電膜27Dの外周側縁
は、最外側のFLR25CとEQR拡散領域30の間に
露出したドリフト領域22の略中央に対向する部分で終
端しており、EQR拡散領域30に電気的に接続された
EQR配線膜からは離間されている。
The outermost first conductive film 27D is connected to the outermost F
A band-shaped conductive film is formed in a ring shape so as to face the ring-shaped drift region 22 exposed between the LR 25C and the EQR diffusion region 30 with the first insulating film 26 interposed therebetween. This first
The inner peripheral edge of the conductive film 27D extends to the outermost FLR 25C. However, the outer peripheral side edge of the first conductive film 27D is terminated at a portion opposed to substantially the center of the drift region 22 exposed between the outermost FLR 25C and the EQR diffusion region 30, and is electrically connected to the EQR diffusion region 30. Are separated from the EQR wiring film connected to the second wiring.

【0040】これら第1導電膜27A,27B,27
C,27Dは、図1に示すように、第2絶縁膜33によ
って被覆されている。この第2絶縁膜33は、第1絶縁
膜26と同様に可動イオンを完全に除去することは不可
能な膜である。更に、この第2絶縁膜33は、上記した
ソース電極34を被覆した保護膜35によって被覆され
ている。この保護膜35も、第1、第2絶縁膜26、3
3と同様に可動イオンを完全に除去することは不可能な
膜である。
These first conductive films 27A, 27B, 27
C and 27D are covered with the second insulating film 33 as shown in FIG. The second insulating film 33 is a film in which mobile ions cannot be completely removed like the first insulating film 26. Further, the second insulating film 33 is covered with the protective film 35 covering the source electrode 34 described above. The protective film 35 is also formed of the first and second insulating films 26, 3
As in the case of No. 3, it is a film from which mobile ions cannot be completely removed.

【0041】本発明の実施の形態に係るパワーMOSF
ET20では、ゲート電極32に正の電圧を印加せずに
電力用半導体装置をOFFの状態として、ドレイン電極
29とソース電極34との間にドレイン電極側の電位を
高くする電圧(逆バイアス電圧)を印加すると、ボディ
領域23とドリフト領域22との界面に形成されるpn
接合が逆方向にバイアスされる。このpn接合からは、
主として不純物密度の低いドリフト領域22側に空乏層
が広がる。ここで、逆方向電圧を増加する、このpn接
合から広がる空乏層が徐々に、シリコン基板21の素子
形成領域の外側方向に向けて広がり、最内側のFLR2
5Aから最外側のFLR25Cに順次到達する。即ち、
空乏層は隣り合うFLR25A,25B,25Cの間に
形成されたドリフト領域22を埋めるように素子形成領
域の外周側にまで広がる。これにより、ボディ領域23
のコーナ部分(曲部分)の電界集中が緩和されて、ゲー
ト・ドレイン間耐圧及びソース・ドレイン間耐圧の向上
を図ることが出来る。このとき、FLR25A,25
B,25Cを被覆する第1絶縁膜26や、第1絶縁膜2
6を被覆する第2絶縁膜33や、保護膜35や、更には
保護膜35を被覆する図示しない樹脂封止体等の種々の
絶縁膜に含まれている可動イオンの移動を、第1絶縁膜
26の上に形成されている第1導電膜27A,27B,
27C,27Dによって抑制することが出来る。即ち、
可動イオンは、電力用半導体装置の動作に伴う電位分布
や周囲温度の影響を受けて絶縁膜の中を移動するが、ド
リフト領域22の上面に形成された第1導電膜27A,
27B,27C,27Dが、所謂「等電位リング」とし
て機能し、その移動がクランプされる。この結果、絶縁
膜に含まれている可動イオンの空乏層に及ぼす影響を第
1導電膜27A,27B,27C,27Dによって防止
することが出来る。このため、複数のFLR25A,2
5B,25C間に形成されたドリフト領域22が、絶縁
膜に含まれている可動イオンの移動の影響を受けてその
表面のキャリア密度が変化することを防止出来る。
Power MOSF according to an embodiment of the present invention
In the ET 20, the power semiconductor device is turned off without applying a positive voltage to the gate electrode 32, and a voltage (reverse bias voltage) for increasing the potential on the drain electrode side between the drain electrode 29 and the source electrode 34. Is applied, pn formed at the interface between the body region 23 and the drift region 22
The junction is biased in the reverse direction. From this pn junction,
The depletion layer spreads mainly on the drift region 22 side with a low impurity density. Here, the depletion layer that increases from the pn junction, which increases the reverse voltage, gradually expands toward the outside of the element formation region of the silicon substrate 21, and the innermost FLR2.
From 5A, it sequentially reaches the outermost FLR 25C. That is,
The depletion layer extends to the outer peripheral side of the element formation region so as to fill the drift region 22 formed between the adjacent FLRs 25A, 25B, 25C. Thereby, the body region 23
The electric field concentration in the corner portion (curved portion) is reduced, and the breakdown voltage between the gate and the drain and the breakdown voltage between the source and the drain can be improved. At this time, FLR25A, 25
B, 25C, the first insulating film 26 and the first insulating film 2
The movement of mobile ions contained in various insulating films such as a second insulating film 33 that covers the protective film 6, a protective film 35, and a resin sealing body (not shown) that covers the protective film 35 is prevented by the first insulating film. The first conductive films 27A, 27B formed on the film 26,
It can be suppressed by 27C and 27D. That is,
The movable ions move in the insulating film under the influence of the potential distribution and the ambient temperature accompanying the operation of the power semiconductor device, but the first conductive film 27 </ b> A formed on the upper surface of the drift region 22.
27B, 27C and 27D function as so-called "equipotential rings", and their movements are clamped. As a result, the effect of the mobile ions contained in the insulating film on the depletion layer can be prevented by the first conductive films 27A, 27B, 27C, and 27D. Therefore, a plurality of FLRs 25A, 2
The drift region 22 formed between 5B and 25C can be prevented from being changed in carrier density on the surface due to the movement of the mobile ions contained in the insulating film.

【0042】又、第1導電膜27A,27B,27C,
27Dは、外部からイオンが浸入することを防止する作
用がある。この結果として、上述のpn接合から延びる
空乏層の広がりが可動イオンの移動の影響を受けずに一
定となって、環境温度、動作温度(接合温度)、動作電
圧等によりゲート・ドレイン間耐圧及びソース・ドレイ
ン間耐圧に変動が生じるのを防止することが出来る。
The first conductive films 27A, 27B, 27C,
27D has an effect of preventing ions from entering from the outside. As a result, the expansion of the depletion layer extending from the pn junction becomes constant without being affected by the movement of mobile ions, and the gate-drain breakdown voltage and the operating voltage (junction temperature), operating voltage, etc. Variations in the source-drain breakdown voltage can be prevented.

【0043】(その他の実施の形態)以上、本発明の実
施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示
の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するもので
あると理解するべきではない。この開示から当業者には
様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかと
なろう。
(Other Embodiments) The embodiments of the present invention have been described above. However, it should be understood that the description and drawings constituting a part of the disclosure of the above embodiments limit the present invention. Should not be. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0044】例えば、上記の実施の形態では電力用半導
体装置として二重拡散型MOSFET(DMOS)を例
示したが、UMOS,VMOS等のU溝、V溝内にゲー
ト絶縁膜及びゲート電極を埋め込んだ構造でもかまわな
い。更に、ゲート絶縁膜をシリコン酸化膜(SiO2
の代わりに、シリコン窒化膜(Si34)の単層膜やS
iO2とSi34の複合膜としたパワーIGFETでも
かまわない。更に、これらのパワーMOSFET等のパ
ワーIGFETの他に、IGBT、パワーMOSSI
T、パワーJFET、パワーJSIT、パワーBJT、
GTOサイリスタ、SIサイリスタ、エミッタ・スイッ
チド・サイリスタ(EST)、MOS制御サイリスタ
(MCT)、ベース抵抗制御サイリスタ(BRT)等の
種々の電力用半導体装置に適用することが可能である。
For example, in the above embodiment, a double diffusion type MOSFET (DMOS) is exemplified as a power semiconductor device, but a gate insulating film and a gate electrode are buried in U-grooves and V-grooves such as UMOS and VMOS. The structure may be sufficient. Further, a silicon oxide film (SiO 2 ) is used for the gate insulating film.
Instead of silicon nitride (Si 3 N 4 ) monolayer or S
A power IGFET having a composite film of iO 2 and Si 3 N 4 may be used. Further, in addition to power IGFETs such as power MOSFETs, IGBTs and power MOSSIs
T, power JFET, power JSIT, power BJT,
The present invention can be applied to various power semiconductor devices such as a GTO thyristor, an SI thyristor, an emitter switched thyristor (EST), a MOS control thyristor (MCT), and a base resistance control thyristor (BRT).

【0045】又、上記の実施の形態では、図2に示すよ
うに、ボディ領域23を3×3=9つに設定して説明し
たが、実施に当たっては、4×4=16,5×5=2
5,・・・・・10×10=100、・・・・・等のように、更に
多数のボディ領域23を備える構成でも良い。また、4
×8,10×30等の非等方的な配列でも良い。また、
一番内側のFLR25Aに近い(隣接した)ボディ領域
23の内部のソース領域24を省略しても良い。更に、
ボディ領域23は、9つよりも少ない構成としても勿論
良い。そして、このボディ領域23は、図1に示したよ
うな下面が略平坦な構造でなくとも良く、下面中央部分
を選択的に深く形成した、所謂ディープベース構造にす
ることも出来る。なお、上記の実施の形態では、ボディ
領域23の上面形状を正方形の島状に形成したが、長方
形、6角形、8角形、円形の島状の他、ストライプ形状
や格子形状としても良い。
Also, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, 3 × 3 = 9 body regions 23 have been described. However, in the embodiment, 4 × 4 = 16.5 × 5. = 2
... 10 × 10 = 100,... Also, 4
An anisotropic array such as × 8, 10 × 30 may be used. Also,
The source region 24 inside the body region 23 close to (adjacent to) the innermost FLR 25A may be omitted. Furthermore,
Of course, the number of the body regions 23 may be less than nine. The body region 23 does not have to have a substantially flat lower surface as shown in FIG. 1, but may have a so-called deep base structure in which a lower central portion is selectively formed deep. In the above embodiment, the top surface of the body region 23 is formed in a square island shape, but may be formed in a stripe shape or a lattice shape in addition to a rectangular, hexagonal, octagonal, or circular island shape.

【0046】更に、上記の実施の形態では、FLR25
A,25B,25Cを等間隔で形成したが、勿論等間隔
でなくとも良い。又、図1においては、最内側のFLR
25Aとボディ領域23との間隔、最外側のFLR25
CとEQR拡散領域30との間隔を、隣り合うFLR同
士の間隔と等しく描いているが、素子形成領域の外側へ
向けてこれら間隔を徐々に増大する構成など適宜設計変
更が可能である。これらの間隔は、所望の耐圧やチップ
サイズ等の条件から任意に設定することが出来る。
Further, in the above embodiment, the FLR 25
Although A, 25B and 25C are formed at equal intervals, it is needless to say that they are not necessarily at equal intervals. Also, in FIG. 1, the innermost FLR
25A and body region 23, outermost FLR 25
Although the interval between C and the EQR diffusion region 30 is drawn equal to the interval between adjacent FLRs, design changes can be made as appropriate, such as a configuration in which these intervals are gradually increased toward the outside of the element formation region. These intervals can be set arbitrarily based on conditions such as desired withstand voltage and chip size.

【0047】又、上記の実施の形態では、シリコン基板
を用いたが、シリコン以外の炭化珪素(SiC)等の他
の半導体材料を用いることが可能である。又、第1半導
体領域22に比較的高比抵抗のシリコン基板(母材)を
そのまま用いたが、第6半導体領域28に低比抵抗のシ
リコン基板を用い、この上に比較的高比抵抗のエピタキ
シャル成長層を形成し、このエピタキシャル成長層を第
1半導体領域22として用いても良い。
Further, in the above embodiment, a silicon substrate is used, but other semiconductor materials such as silicon carbide (SiC) other than silicon can be used. Although a silicon substrate (base material) having a relatively high specific resistance is used as it is for the first semiconductor region 22, a silicon substrate having a low specific resistance is used for the sixth semiconductor region 28, and a relatively high specific resistance silicon substrate is formed thereon. An epitaxial growth layer may be formed, and this epitaxial growth layer may be used as the first semiconductor region 22.

【0048】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態を含むことは勿論である。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のみ定められる
ものである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention according to the claims that are appropriate from the above description.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、絶縁膜中の可動イオンの移動が抑制され、可動
イオンが空乏層の広がりに影響を与えることが防止さ
れ。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the movement of mobile ions in the insulating film is suppressed, and the mobile ions are prevented from affecting the depletion layer.

【0050】このため、本発明によれば、環境温度、動
作温度、動作電圧等により耐圧が影響を受けず、経時変
化も少なく、したがって信頼性の高い電力用半導体装置
を提供することが出来る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a highly reliable power semiconductor device in which the withstand voltage is not affected by the environmental temperature, the operating temperature, the operating voltage and the like, and the change with time is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置
(パワーMOSFET)の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a power semiconductor device (power MOSFET) according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置
(パワーMOSFET)におけるシリコン基板の一方の
主面の平面図(上面図)である。図2においては、パワ
ーMOSFET20の絶縁膜やソース電極などの図示を
省略し、その下層の半導体領域のパターンを主に示して
いる。
FIG. 2 is a plan view (top view) of one main surface of a silicon substrate in a power semiconductor device (power MOSFET) according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the illustration of the insulating film, the source electrode, and the like of the power MOSFET 20 is omitted, and the pattern of the underlying semiconductor region is mainly shown.

【図3】本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置
(パワーMOSFET)におけるシリコン基板の一方の
主面側の第2半導体領域全体を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing the entire second semiconductor region on one main surface side of the silicon substrate in the power semiconductor device (power MOSFET) according to the embodiment of the present invention;

【図4】従来の電力用半導体装置の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a conventional power semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 パワーMOSFET(電力用半導体装置) 21 シリコン基板(半導体基体) 22 第1半導体領域(ドリフト領域) 23 第2半導体領域(ボディ領域) 24 第3半導体領域(ソース領域) 25A,25B,25C FLR(第4半導体領域) 26 第1絶縁膜(フィールド絶縁膜) 27A,27B,27C,27D 第1導電膜 28 第6半導体領域(ドレイン領域) 29 ドレイン電極 30 EQR拡散領域(第5半導体領域) 31 ゲート絶縁膜 32 ゲート電極 33 第2絶縁膜(層間絶縁膜) 34 ソース電極 35 保護膜(パッシベーション膜) 36 EQR配線膜 Reference Signs List 20 power MOSFET (power semiconductor device) 21 silicon substrate (semiconductor base) 22 first semiconductor region (drift region) 23 second semiconductor region (body region) 24 third semiconductor region (source region) 25A, 25B, 25C FLR ( 4th semiconductor region) 26 1st insulating film (field insulating film) 27A, 27B, 27C, 27D 1st conductive film 28 6th semiconductor region (drain region) 29 drain electrode 30 EQR diffusion region (5th semiconductor region) 31 gate Insulating film 32 Gate electrode 33 Second insulating film (interlayer insulating film) 34 Source electrode 35 Protective film (passivation film) 36 EQR wiring film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 655 H01L 29/78 655Z 29/744 29/74 C 29/74 M 21/337 29/80 C 29/808 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/78 655 H01L 29/78 655Z 29/744 29/74 C 29/74 M 21/337 29/80 C 29/808

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の第1半導体領域と、 前記第1半導体領域の一方の主面側において前記第1半
導体領域の内部に配置された第2導電型の第2半導体領
域及び前記第1導電型の第3半導体領域と、 前記一方の主面側において前記第2及び第3半導体領域
を包囲する環状をなして配置された前記第2導電型の第
4半導体領域と、 前記一方の主面の上に形成された絶縁膜と、 前記第2半導体領域から前記第4半導体領域に亙る領域
において、前記絶縁膜の上部に配置された第1導電膜と
を備えることを特徴とする電力用半導体装置。
A first semiconductor region of a first conductivity type; a second semiconductor region of a second conductivity type disposed inside the first semiconductor region on one main surface side of the first semiconductor region; A third semiconductor region of a first conductivity type; a fourth semiconductor region of the second conductivity type arranged in an annular shape surrounding the second and third semiconductor regions on the one main surface side; And a first conductive film disposed on the insulating film in a region from the second semiconductor region to the fourth semiconductor region. Power semiconductor device.
【請求項2】 前記一方の主面において、前記第4半導
体領域の外周側に前記第4半導体領域を包囲する環状で
配置された第1導電型の第5半導体領域と、 前記絶縁膜の上部に配置され、前記絶縁膜の開口部にお
いて前記第5半導体領域に接続される第2導電膜とを更
に有することを特徴とする請求項1記載の電力用半導体
装置。
2. A fifth semiconductor region of a first conductivity type which is annularly disposed on the one main surface and surrounds the fourth semiconductor region on an outer peripheral side of the fourth semiconductor region, and an upper portion of the insulating film. 2. The power semiconductor device according to claim 1, further comprising: a second conductive film disposed at an opening of the insulating film and connected to the fifth semiconductor region at an opening of the insulating film.
【請求項3】 前記第4半導体領域は、互いに離間する
複数の同心環として配置されていることを特徴とする請
求項1又2記載の電力用半導体装置。
3. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the fourth semiconductor region is arranged as a plurality of concentric rings separated from each other.
【請求項4】 前記複数の同心環の間に位置する前記第
1半導体領域の上方に、前記第4半導体領域の上方で互
いに空間的に分離した複数の第1導電膜が配置されてい
ることを特徴とする請求項3記載の電力用半導体装置。
4. A plurality of first conductive films spatially separated from each other above the fourth semiconductor region are disposed above the first semiconductor region located between the plurality of concentric rings. The power semiconductor device according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記複数の第1導電膜が電気的に接続さ
れていることを特徴とする請求項4記載の電力用半導体
装置。
5. The power semiconductor device according to claim 4, wherein said plurality of first conductive films are electrically connected.
【請求項6】 前記第1導電膜はフローティング状態で
用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1
項記載の電力用半導体装置。
6. The method according to claim 1, wherein the first conductive film is used in a floating state.
Item 7. A power semiconductor device according to Item 1.
【請求項7】 前記第3半導体領域は前記第2半導体領
域の内部に配置された第1主電極領域であり、 前記一方の主面と対向する前記第1半導体領域の他方の
主面に、第2主電極領域となる第6半導体領域が更に配
置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか
1項記載の電力用半導体装置。
7. The third semiconductor region is a first main electrode region arranged inside the second semiconductor region, and the third semiconductor region is provided on the other main surface of the first semiconductor region facing the one main surface, 7. The power semiconductor device according to claim 1, further comprising a sixth semiconductor region serving as a second main electrode region.
【請求項8】 前記第3半導体領域と前記第1半導体領
域の間の前記第2半導体領域の表面に配置されたゲート
絶縁膜と、 該ゲート絶縁膜の上部のゲート電極とを更に有すること
を特徴とする請求項7記載の電力用半導体装置。
8. A semiconductor device further comprising: a gate insulating film disposed on a surface of the second semiconductor region between the third semiconductor region and the first semiconductor region; and a gate electrode on the gate insulating film. The power semiconductor device according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記第2半導体領域は、互いに対向した
対として複数個配置され、 前記第3半導体領域は、前記対をなす前記第2半導体領
域の間に配置されていることを特徴とする請求項1〜6
のいずれか1項記載の電力用半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of the second semiconductor regions are arranged as a pair facing each other, and the third semiconductor region is arranged between the paired second semiconductor regions. Claims 1-6
The power semiconductor device according to claim 1.
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