JP2002343967A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は半導体装置の耐圧
を上げる技術に関する。特に、半導体装置の周辺領域
(通常、ガードリングが形成される領域)での耐圧を上
げた半導体装置に関する。The present invention relates to a technique for increasing the breakdown voltage of a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a semiconductor device having an increased withstand voltage in a peripheral region (usually, a region where a guard ring is formed) of the semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】 電力制御用半導体装置として、パワー
MOSやIGBT構造を造り込んだ半導体装置が知られてい
る。この種の半導体装置では、半導体基板の中央領域に
パワーMOSやIGBT構造を造り込み、その周辺は周辺領域
とされる。通常この周辺領域にはガードリングが形成さ
れて周辺領域の耐圧を高めている。2. Description of the Related Art As a power control semiconductor device,
Semiconductor devices incorporating MOS or IGBT structures are known. In this type of semiconductor device, a power MOS or IGBT structure is formed in a central region of a semiconductor substrate, and the periphery is a peripheral region. Usually, a guard ring is formed in this peripheral region to increase the breakdown voltage of the peripheral region.
【0003】図5は、半導体装置の周辺領域の断面構造
を示し、この例の場合、p+型半導体基板44の裏面に
ドレイン電極42が形成され、p+型半導体基板44上
にn +型バッファ層46が積層され、n+型バッファ層
46上にn−型ドリフト層50が積層されている。領域
Aは中心領域ないし素子形成領域を示し、この場合、n
−型ドリフト層50上にp−型ボディ層36が積層され
ている。p−型ボディ層36内にn+型エミッタ領域3
0とp+型ボディコンタクト領域28が形成され、表面
にエミッタ電極26が形成されている。図5はトレンチ
ゲートでスイッチングするタイプを例示しており、n−
型ドリフト層50とn+型エミッタ領域30の間のp−
型ボディ層36に対して絶縁層32を挟んで向かい合う
位置にゲート電極34が形成されている。この構造によ
って、中心領域A内にIGBT構造が造り込まれている。周
辺領域Bには、半導体装置を平面視したときに周辺領域
内で一巡する複数個のガードリング60、56a、56
b、56cが形成されている。各ガードリング60、5
6a、56b、56cは、p+型の拡散層で形成されて
いる。最内周のガードリング60は、p−型ボディ層3
6に接続しており、p−型ボディ層36はエミッタ電極
26に接続され、エミッタ電極26は接地されて用いら
れることから、最内周のガードリング60は接地され
る。それ以外のガードリング56a、56b、56c
は、フローティングされる。それぞれのガードリング5
6a、56b、56cには電極58a、58b、58c
が接続されているけれども、電極58a、58b、58
cはどこにも接続されない。電極58a、58b、58
cは、後記する空乏層の幅を広げる。空乏層の幅が広げ
られると、ガードリング56a、56b、56cのそれ
ぞれから伸びる空乏層が連続し、耐圧が向上する。FIG. 5 is a sectional structure of a peripheral region of a semiconductor device.
And, in this case, p+On the back surface of the mold semiconductor substrate 44
A drain electrode 42 is formed, and p+Type semiconductor substrate 44
To n +The pattern buffer layer 46 is laminated, and n+Type buffer layer
N on 46−The mold drift layer 50 is stacked. region
A indicates a central region or an element formation region, and in this case, n
−P on the drift layer 50−The mold body layer 36 is laminated
ing. p−N in the mold body layer 36+Type emitter region 3
0 and p+The body contact region 28 is formed,
, An emitter electrode 26 is formed. Figure 5 is a trench
Illustrates a type of switching with a gate, where n−
Type drift layer 50 and n+Between the emitter regions 30−
Facing the mold body layer 36 with the insulating layer 32 interposed therebetween
A gate electrode 34 is formed at the position. Due to this structure
Thus, the IGBT structure is built in the central region A. Week
The side region B includes a peripheral region when the semiconductor device is viewed in plan.
A plurality of guard rings 60, 56a, 56
b, 56c are formed. Each guard ring 60, 5
6a, 56b and 56c are p+Formed with mold diffusion layer
I have. The innermost guard ring 60 is p−Mold body layer 3
6 and p−Type body layer 36 is an emitter electrode
26, and the emitter electrode 26 is grounded and used.
Therefore, the innermost guard ring 60 is grounded.
You. Other guard rings 56a, 56b, 56c
Is floating. Each guard ring 5
6a, 56b, 56c have electrodes 58a, 58b, 58c
Are connected, the electrodes 58a, 58b, 58
c is not connected anywhere. Electrodes 58a, 58b, 58
c increases the width of the depletion layer described later. Widening the depletion layer
When the guard rings 56a, 56b, 56c
The depletion layers extending from the respective layers are continuous, and the breakdown voltage is improved.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】 周辺領域Bの耐圧を
高める従来の周辺構造は、耐圧を高める効果が顕著でな
く、必要な耐圧を確保するには、n−型ドリフト層50
を厚くするか、あるいは、不純物濃度を下げる必要があ
った。しかしながらが、いずれの方法によっても、上記
の方法を採用して必要な耐圧を確保すると、中央領域A
でのオン電圧まで高くなってしまう。また、ガードリン
グの数を多く必要とし、周辺領域Bの面積が大きくなる
という問題を持っている。本発明は、中央領域Aでのオ
ン電圧を高くすることなく、周辺領域Bの面積を大きく
せず、それでいて周辺領域Bに必要とされる耐圧を確保
できる半導体構造を実現するものである。In the conventional peripheral structure for increasing the breakdown voltage of the peripheral region B, the effect of increasing the breakdown voltage is not remarkable. To ensure the necessary breakdown voltage, the n − type drift layer 50 is required.
It is necessary to increase the thickness or to lower the impurity concentration. However, in any case, if the required withstand voltage is secured by adopting the above method, the central region A
Up to the on-state voltage. In addition, there is a problem that a large number of guard rings are required and the area of the peripheral region B is increased. The present invention realizes a semiconductor structure that does not increase the on-voltage in the central region A, does not increase the area of the peripheral region B, and can ensure the withstand voltage required for the peripheral region B.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段と作用】 この発明では、
ドリフト層の中に反対導電型の層を追加して上記の問題
を解決する。この構造によると、少なくとも2枚の接合
面から空乏層が伸びる構造が得られ、電界強度分布が半
導体装置の深さ方向に均一化されて特定深さに大きな電
界強度ピークが生じることがなく、周辺領域の耐圧を向
上することができる。中央領域でのオン電圧を高くする
ことなく、また周辺領域の面積を大きくする必要もな
い。Means and Action for Solving the Problems According to the present invention,
The above problem is solved by adding a layer of the opposite conductivity type to the drift layer. According to this structure, a structure in which a depletion layer extends from at least two bonding surfaces is obtained, and the electric field intensity distribution is uniformed in the depth direction of the semiconductor device, and a large electric field intensity peak does not occur at a specific depth. The withstand voltage of the peripheral region can be improved. It is not necessary to increase the on-voltage in the central region and to increase the area of the peripheral region.
【0006】本発明で実現される一つの半導体装置は、
半導体装置の周辺ドリフト層内にそのドリフト層と反対
導電型の層を周辺領域の全域に亘って積層したことを特
徴とする。反対導電型の層が平面視したときの周辺領域
の全域に亘って広がっていると、周辺領域中での電界強
度分布はより均質化され、電界強度ピーク値が下がり、
周辺領域の耐圧は効果的に向上する。One semiconductor device realized by the present invention is:
The semiconductor device is characterized in that a layer of a conductivity type opposite to that of the drift layer is laminated in the peripheral drift layer of the semiconductor device over the entire peripheral region. When the layer of the opposite conductivity type is spread over the entire peripheral region when viewed in a plan view, the electric field intensity distribution in the peripheral region is more homogenized, and the electric field intensity peak value decreases,
The withstand voltage of the peripheral region is effectively improved.
【0007】周辺ドリフト層内に、そのドリフト層と反
対導電型の複数枚の層を半導体装置の深さ方向に積層す
ることが好ましい。この場合、各反対導電型の層が平面
視したときの周辺領域の全域に亘って広がっていること
が好ましい。この場合、周辺領域中での電界強度分布は
より一層均質化され、電界強度ピーク値はさらに下が
り、周辺領域の耐圧は効果的に向上する。It is preferable that a plurality of layers of the opposite conductivity type to the drift layer are stacked in the peripheral drift layer in the depth direction of the semiconductor device. In this case, it is preferable that each layer of the opposite conductivity type extends over the entire peripheral region when viewed in plan. In this case, the electric field intensity distribution in the peripheral region is further homogenized, the electric field intensity peak value is further reduced, and the breakdown voltage in the peripheral region is effectively improved.
【0008】本発明で実現される他の一つの半導体装置
は、半導体装置の周辺ドリフト層内にそのドリフト層と
反対導電型の層が積層され、その反対導電型の層がドリ
フト層と同じ導電型の半導体基板に接して形成されてい
ることを特徴とする。この場合の反対導電型の1枚1枚
の層は、平面視したときに局所的に広がり、かつ、相互
に離隔していてよい。即ち、平面視したときにそれぞれ
が局所的に広がる反対導電型の層が相互に離れて存在し
ていてもよい。この場合、反対導電型の層が相互に離れ
ていても、ドリフト層と同じ導電型の半導体基板に接し
て形成されているために周辺領域の耐圧は効果的に向上
する。In another semiconductor device realized by the present invention, a layer having a conductivity type opposite to that of the drift layer is stacked in a peripheral drift layer of the semiconductor device, and the layer having the opposite conductivity type has the same conductivity as the drift layer. It is formed in contact with the semiconductor substrate of the mold. In this case, each layer of the opposite conductivity type may be locally spread when viewed in plan and may be separated from each other. That is, layers of the opposite conductivity type, each of which locally spreads when viewed in a plan view, may be separated from each other. In this case, even if the layers of the opposite conductivity type are separated from each other, the withstand voltage in the peripheral region is effectively improved because they are formed in contact with the semiconductor substrate of the same conductivity type as the drift layer.
【0009】本発明で実現されるさらに他の一つの半導
体装置は、周辺ドリフト層内にそのドリフト層と反対導
電型の層群が平面視して離隔的に積層され、そのドリフ
ト層の下層にバッファ層と半導体基板が積層されている
ことを特徴とする。この場合、反対導電型の層は、バッ
ファ層に接続されていても接続されていなくてもよい。
この場合にも、周辺領域の耐圧は効果的に向上する。In still another semiconductor device realized by the present invention, a layer group of a conductivity type opposite to that of the drift layer is stacked in a peripheral drift layer so as to be spaced apart from each other in plan view, and is formed below the drift layer. The buffer layer and the semiconductor substrate are stacked. In this case, the layer of the opposite conductivity type may or may not be connected to the buffer layer.
Also in this case, the withstand voltage in the peripheral region is effectively improved.
【0010】半導体装置表面の周辺領域にガードリング
が形成され、そのガードリングからドリフト層に伸びる
空乏層が形成される場合、その空乏層が達する深さ内に
反対導電型の層が形成されていることが好ましい。この
場合、空乏層が広い範囲に広がり、周辺領域中での電界
強度分布はより一層均質化され、電界強度ピーク値はさ
らに下がり、周辺領域の耐圧は効果的に向上する。When a guard ring is formed in a peripheral region on the surface of the semiconductor device and a depletion layer extending from the guard ring to the drift layer is formed, a layer of the opposite conductivity type is formed within a depth reached by the depletion layer. Is preferred. In this case, the depletion layer spreads over a wide range, the electric field intensity distribution in the peripheral region is further homogenized, the electric field intensity peak value is further reduced, and the withstand voltage in the peripheral region is effectively improved.
【0011】[0011]
【実施の形態】 図1は、本発明をトレンチゲートを有
するIGBTの周辺領域に具現化した一実施例を示す。
この実施例の半導体装置の場合、p+型半導体基板4の
裏面にドレイン電極2が形成され、p+型半導体基板4
上にn+型バッファ層6が積層され、n+型バッファ層
6上にp−型ドリフト層8が積層され、p −型ドリフト
層8上にn−型ドリフト層10が積層されている。図5
に示した従来技術に対比すると、p−型ドリフト層8が
追加されていることがわかる。中央領域では、n−型ド
リフト層10上にp−型ボディ層36が積層されてい
る。p−型ボディ層36内にn+型エミッタ領域30と
p+型ボディコンタクト領域28が形成され、表面にエ
ミッタ電極26が形成されている。n+型エミッタ領域
30とp−型ボディ層36を貫いてn−型ドリフト層1
0に達するトレンチが形成され、そのトレンチ内には、
絶縁層32で覆われたゲート電極34が埋設されてい
る。ゲート電極34は、n−型ドリフト層10とn+型
エミッタ領域30の間のp−型ボディ層36に対して絶
縁層32を介して向かい合っている。図1の断面構造は
紙面垂直方向に連続し、図示しない断面でゲート電極3
4は外部配線に接続されている。図1に示す断面構造は
紙面左方向に繰り返されている。FIG. 1 shows the present invention having a trench gate.
1 shows an embodiment embodied in a peripheral region of an IGBT.
In the case of the semiconductor device of this embodiment, p+Type semiconductor substrate 4
A drain electrode 2 is formed on the back surface, and p+Type semiconductor substrate 4
N on+Type buffer layer 6 is laminated, and n+Type buffer layer
P on 6−Type drift layer 8 is laminated, −Mold drift
N on layer 8−The mold drift layer 10 is stacked. FIG.
In comparison with the prior art shown in FIG.−Type drift layer 8
You can see that it has been added. In the central area, n−Type
P on the lift layer 10−Mold body layer 36 is laminated
You. p−N in the mold body layer 36+Type emitter region 30
p+A mold body contact region 28 is formed, and
Mitter electrodes 26 are formed. n+Type emitter region
30 and p−Through the mold body layer 36−Type drift layer 1
0 is formed, in which a trench is formed.
The gate electrode 34 covered with the insulating layer 32 is buried.
You. The gate electrode 34 has n−Type drift layer 10 and n+Type
P between the emitter regions 30−Perfect for mold body layer 36
They face each other via the edge layer 32. The sectional structure of FIG.
The gate electrode 3 is continuous in a direction perpendicular to the paper surface and has a cross section (not shown).
4 is connected to external wiring. The cross-sectional structure shown in FIG.
It is repeated to the left of the paper.
【0012】周辺領域では、半導体装置を平面視したと
きに周辺領域内で伸びて半導体装置を一巡する2個のガ
ードリング20、16が形成されている。各ガードリン
グ20、16は、p+型の拡散層で形成されている。内
側のガードリング20はp−型ボディ層36に接続して
おり、p−型ボディ層36はエミッタ電極26に接続さ
れ、エミッタ電極26は接地されて用いられることか
ら、内側のガードリング20は接地される。外側のガー
ドリング16aはフローティングされる。ガードリング
20,16には電極22、18が接続されているけれど
も、電極22、18はどこにも接続されない。電極2
2、18は、後記する空乏層の幅を広げる。空乏層の幅
が広げられると、ガードリング20、16のそれぞれか
ら伸びる空乏層が連続し、耐圧が向上する。半導体装置
の最外周表面にはn+型領域12が形成されている。n
+型領域12は、半導体装置の側面に沿って電流が上下
に流れるのを禁止する。n+型領域12に接続されてい
る電極14もフローティグされている。In the peripheral region, two guard rings 20 and 16 are formed extending in the peripheral region when the semiconductor device is viewed in a plan view and surrounding the semiconductor device. Each of the guard rings 20, 16 is formed of ap + -type diffusion layer. The inner guard ring 20 p - connects to the mold body layer 36, p - type body layer 36 is connected to the emitter electrode 26, since the emitter electrode 26 is used while being grounded, the inner guard ring 20 Grounded. The outer guard ring 16a is floated. Although the electrodes 22, 18 are connected to the guard rings 20, 16, the electrodes 22, 18 are not connected anywhere. Electrode 2
2, 18 increase the width of the depletion layer described later. When the width of the depletion layer is increased, the depletion layers extending from each of the guard rings 20 and 16 are continuous, and the breakdown voltage is improved. An n + type region 12 is formed on the outermost peripheral surface of the semiconductor device. n
The + type region 12 inhibits a current from flowing up and down along the side surface of the semiconductor device. The electrode 14 connected to the n + type region 12 is also floating.
【0013】図1と図5を対比すると明らかに、本実施
例では、n−型ドリフト層50に反対導電型の層(p−
型ドリフト層)8が付加されている。また、ドリフト層
50の層厚に対して、ドリフト層10と8の合計層厚は
薄くなっている。さらに、ドリフト層10と8の不純物
濃度は、従来のドリフト層50の不純物濃度よりも高
く、抵抗が下げられている。さらに、ガードリングの個
数が相違し、図1の半導体装置の周辺領域面積は、図5
の半導体装置の周辺領域の面積よりも小さい。1 and FIG. 5, it is apparent that, in the present embodiment, the n − type drift layer 50 is provided with a layer (p −
Mold drift layer) 8 is added. The total thickness of the drift layers 10 and 8 is smaller than the thickness of the drift layer 50. Further, the impurity concentration of the drift layers 10 and 8 is higher than the impurity concentration of the conventional drift layer 50, and the resistance is reduced. Further, the number of guard rings is different, and the area of the peripheral region of the semiconductor device of FIG.
Smaller than the area of the peripheral region of the semiconductor device.
【0014】この半導体装置に逆バイアスがかかると、
n+型バッファ層6とp−型ドリフト層8間のpn接合
と、n−型ドリフト層10とp−型ボディ層36間のp
n接合と、n−型ドリフト層10とp+型ガードリング
20,16間のpn接合から空乏層が伸びる。When a reverse bias is applied to the semiconductor device,
A pn junction between the n + -type buffer layer 6 and the p − -type drift layer 8 and a p - type junction between the n − -type drift layer 10 and the p − -type body layer 36.
A depletion layer extends from the n junction and the pn junction between the n − type drift layer 10 and the p + type guard rings 20 and 16.
【0015】n+型バッファ層6とp−型ドリフト層8
間のpn接合から伸びる空乏層は主としてp−型ドリフ
ト層8側に伸び、n−型ドリフト層10にパンチスルー
する。n−型ドリフト層10とp−型ボディ層36間の
pn接合から伸びる空乏層はp−型ボディ層36側に伸
び、p−型ボディ層36の全域に広がる。逆バイアスが
かかると、空乏層がドリフト層8、10とボディ層12
に広く広がるために、この半導体装置の中心領域の耐圧
は従来に比して高い。[0015] n + type buffer layer 6 and the p - type drift layer 8
The depletion layer extending from the pn junction therebetween extends mainly toward the p − type drift layer 8 and punches through the n − type drift layer 10. The depletion layer extending from the pn junction between the n − -type drift layer 10 and the p − -type body layer 36 extends toward the p − -type body layer 36 and extends over the entire area of the p − -type body layer 36. When a reverse bias is applied, the depletion layers become the drift layers 8 and 10 and the body layer 12.
Therefore, the breakdown voltage of the central region of the semiconductor device is higher than that of the conventional semiconductor device.
【0016】周辺領域では、n+型バッファ層6とp−
型ドリフト層8間のpn接合から伸びる空乏層は主とし
てp−型ドリフト層8側に伸び、n−型ドリフト層10
にパンチスルーする。n−型ドリフト層10とp+型ガ
ードリング20,16間のpn接合から伸びる空乏層は
主としてn−型ドリフト層10に伸び、p−型ドリフト
層8にパンチスルーする。p−型ドリフト層8は、ガー
ドリング20,16から広がる空乏層が伸びる深さに設
けられている。逆バイアスがかかると、空乏層がドリフ
ト層8、10の全域に広く広がるために、この半導体装
置の周辺領域の耐圧は従来に比して高い。p−型ドリフ
ト層8は、周辺領域の全域に連続的に広がっていること
から、半導体装置内での電界強度分布は均質化され、電
界強度のピーク値は下がり、耐圧が効果的に向上する。In the peripheral region, n + type buffer layer 6 and p −
The depletion layer extending from the pn junction between the drift layers 8 mainly extends to the p − drift layer 8 side, and the n − drift layer 10
Punch through. The depletion layer extending from the pn junction between the n − -type drift layer 10 and the p + -type guard rings 20 and 16 mainly extends to the n − -type drift layer 10 and punches through the p − -type drift layer 8. The p − type drift layer 8 is provided at a depth at which a depletion layer extending from the guard rings 20 and 16 extends. When a reverse bias is applied, the depletion layer spreads widely throughout the drift layers 8 and 10, so that the breakdown voltage in the peripheral region of the semiconductor device is higher than in the past. Since the p − type drift layer 8 is continuously spread over the entire peripheral region, the electric field intensity distribution in the semiconductor device is homogenized, the peak value of the electric field intensity is reduced, and the withstand voltage is effectively improved. .
【0017】上記の半導体構造では、ドリフト層8と1
0の抵抗を高くしなくても、高い耐圧が得られるため
に、ドリフト層8と10の不純物濃度を高めて抵抗を下
げ、さらに、層厚を薄くすることができる。このため
に、耐圧を確保しながらオン電圧を小さく押さえること
ができる。In the above semiconductor structure, the drift layers 8 and 1
Since a high breakdown voltage can be obtained without increasing the resistance of 0, the resistance can be reduced by increasing the impurity concentration of the drift layers 8 and 10, and the layer thickness can be reduced. For this reason, it is possible to keep the on-voltage low while securing the withstand voltage.
【0018】図2は第2実施例を示し、n+型バッファ
層6上に、p−型ドリフト層8とn −型ドリフト層10
の互層を2回繰り返したIGBTを示している。図2で
は、下側の互層を添字aで示し、上側の互層を添字bで
示している。互層の繰返し回数は2回に限られず、3回
以上であっても良い。反対導電型のドリフト8層を複数
枚用いると、均質な空乏層を広い範囲に亘って形成する
ことができ、一層効果的に耐圧が高められる。反対導電
型の複数のドリフト層8a、8bは、トレンチゲート3
4の最深部よりも深い領域に形成されており、IGBT
の基本構成を維持している。FIG. 2 shows a second embodiment, in which n+Type buffer
On layer 6, p−Drift layer 8 and n −Type drift layer 10
IGBT obtained by repeating the alternate layer twice twice. In FIG.
Indicates the lower alternate layer with a suffix a, and the upper alternate layer with a suffix b.
Is shown. The number of alternating layers is not limited to two, but three
It may be above. Multiple drift layers of opposite conductivity type
When used, a uniform depletion layer is formed over a wide area
And the withstand voltage can be more effectively increased. Opposite conductivity
The plurality of drift layers 8a, 8b of the
4 is formed in a region deeper than the deepest portion of the IGBT.
The basic configuration is maintained.
【0019】図3は第3実施例を示している。周辺領域
のドリフト層10に付加される反対導電型のドリフト層
8dは必ずしも全域的に広がっている必要はなく、必要
な部分に局所的に存在していても良い。この例の場合、
反対導電型のドリフト層8dは、ガードリング16、2
0の間の領域にのみ形成されている。これでも、ガード
リング16、20から広がる空乏層が反対導電型のドリ
フト層8dにパンチスルーし、周辺領域の耐圧を高くす
る。図3の場合、反対導電型のドリフト層8dはn+型
バッファ層6に接しているが、n+型バッファ層6から
離れていてもよい。この場合、反対導電型のドリフト層
8dはドリフト層10内の中間高さに形成される。FIG. 3 shows a third embodiment. The drift layer 8d of the opposite conductivity type added to the drift layer 10 in the peripheral region does not necessarily have to spread over the entire area, and may be present locally at a necessary portion. In this case,
The drift layer 8d of the opposite conductivity type includes the guard rings 16, 2
It is formed only in the region between 0. Even in this case, the depletion layer spreading from the guard rings 16 and 20 punches through the drift layer 8d of the opposite conductivity type, thereby increasing the breakdown voltage of the peripheral region. In the case of FIG. 3, the drift layer 8 d of the opposite conductivity type is in contact with the n + -type buffer layer 6, but may be separated from the n + -type buffer layer 6. In this case, the drift layer 8 d of the opposite conductivity type is formed at an intermediate height in the drift layer 10.
【0020】上記の実施例では、中心領域にIGBTが
形成され、それにあわせて周辺領域でも半導体基板4の
表面にn+型バッファ層6が積層されている場合を説明
した。中心領域にMOSが形成されるような場合には、
n+型バッファ層6は不要であり基板にn+型基板を用
いる。あるいは、IGBTを作成する中心領域でのみn
+型バッファ層6が形成され、周辺領域ではn+型バッ
ファ層6が部分的に形成されないような場合がある。こ
のような場合にも、n−型ドリフト層10に反対導電型
の層(p−型ドリフト層)8を付加することによって、
周辺領域の耐圧は確保される。この場合、図3に示すよ
うに、平面視したときに局所的に広がって相互に離隔し
ている複数枚のp−型ドリフト層8c、8dを付加する
こともできる。平面視したときに部分的に広がって相互
に離隔している複数枚の反対導電型のドリフト層を利用
する場合、反対導電型のドリフト層は半導体基板に接す
ることが必要とされる。これに対して、周辺領域の全域
に亘って広がる反対導電型の層を利用する場合、あるい
はバッファ層を有する場合には反対導電型の層が局所的
に広がっている場合にも、反対導電型の層が半導体基板
やバッファ層に接続している必要がない。接続していな
くても、周辺領域の耐圧は確保される。In the above embodiment, the case where the IGBT is formed in the central region and the n + -type buffer layer 6 is laminated on the surface of the semiconductor substrate 4 in the peripheral region accordingly has been described. When a MOS is formed in the central region,
The n + type buffer layer 6 is unnecessary, and an n + type substrate is used as the substrate. Alternatively, only in the central region where the IGBT is created, n
There is a case where the + type buffer layer 6 is formed and the n + type buffer layer 6 is not formed partially in the peripheral region. Even in such a case, by adding a layer (p − type drift layer) 8 of the opposite conductivity type to the n − type drift layer 10,
The withstand voltage of the peripheral region is secured. In this case, as shown in FIG. 3, a plurality of p − -type drift layers 8c and 8d that are locally spread and separated from each other when viewed in a plan view can be added. When using a plurality of opposite conductivity type drift layers that are partially spread and separated from each other when viewed in a plan view, the opposite conductivity type drift layers need to be in contact with the semiconductor substrate. On the other hand, when a layer of the opposite conductivity type is used which extends over the entire peripheral region, or when the buffer layer has a layer of the opposite conductivity type, the opposite conductivity type is also used. Need not be connected to the semiconductor substrate or the buffer layer. Even if they are not connected, the withstand voltage in the peripheral region is ensured.
【0021】図4は第4の実施例を示す。この場合、ド
レイン電極2、p+型半導体基板4、n+型バッファ層
6、p−型ドリフト層6、n−型ドリフト層10の積層
構造は図1の場合と同じである。また、中心領域に形成
されているIGBT構造も図1の場合と同じである。そ
の相違点は、半導体装置側面がベベル構造をとり、少な
くとも外側のガードリング16が無くなっていることで
ある。内側のガードリング22についても、少なくとも
一部は切断されて無くなっている。このベベル構造によ
っても、周辺領域に高い電界強度ピーク値が発生するこ
とを防止でき、周辺領域の耐圧を高く保つことができ
る。なお上記した各実施例では、pとnの導電型を入れ
替えることができる。FIG. 4 shows a fourth embodiment. In this case, the stacked structure of the drain electrode 2, the p + type semiconductor substrate 4, the n + type buffer layer 6, the p − type drift layer 6, and the n − type drift layer 10 is the same as that in FIG. Further, the IGBT structure formed in the central region is the same as that in FIG. The difference is that the side surface of the semiconductor device has a bevel structure, and at least the outer guard ring 16 is eliminated. At least a part of the inner guard ring 22 is also cut and lost. Even with this bevel structure, it is possible to prevent a high electric field intensity peak value from being generated in the peripheral region, and it is possible to keep the breakdown voltage of the peripheral region high. In each of the embodiments described above, the conductivity types of p and n can be switched.
【0022】[0022]
【発明の効果】半導体装置の周辺ドリフト層内にそのド
リフト層と反対導電型の層を周辺領域の全域に亘って積
層すると、少なくとも2枚の接合面から空乏層が伸びる
構造が得られ、電界強度分布が半導体装置の深さ方向に
均一化されて特定深さに大きな電界強度ピークが生じる
ことがなく、中央領域でのオン電圧を高くすることな
く、また周辺領域の面積を大きくすることなく、周辺領
域の耐圧を向上することができる。図2に例示するよう
に、周辺ドリフト層内にそのドリフト層と反対導電型の
複数枚の層を周辺領域の全域に亘って積層すると、前記
作用がさらに効率的に得られる。周辺ドリフト層内にそ
のドリフト層と反対導電型の層群が平面視して離隔的に
積層され、その反対導電型の層群がドリフト層と同じ導
電型の半導体基板に接して形成されていても、周辺領域
に高い耐圧を確保することができる。図3に例示するよ
うに、半導体装置の周辺ドリフト層内にそのドリフト層
と反対導電型の層群が平面視して離隔的に積層され、そ
のドリフト層の下層にバッファ層と半導体基板が積層さ
れていても、周辺領域に高い耐圧を確保することができ
る。図1から3に例示したように、半導体装置表面の周
辺領域にガードリングが形成され、ガードリングからド
リフト層に伸びる空乏層が達する深さ範囲内に反対導電
型の層が形成されていると、空乏層が広く広がり、周辺
領域の耐圧は効果的に向上する。According to the present invention, when a layer of a conductivity type opposite to that of a drift layer is laminated over the entire peripheral region in a peripheral drift layer of a semiconductor device, a structure in which a depletion layer extends from at least two junction surfaces is obtained. The intensity distribution is uniformed in the depth direction of the semiconductor device, so that a large electric field intensity peak does not occur at a specific depth, without increasing the on-voltage in the central region, and without increasing the area of the peripheral region. Thus, the breakdown voltage of the peripheral region can be improved. As illustrated in FIG. 2, when a plurality of layers of the conductivity type opposite to the drift layer are stacked in the peripheral drift layer over the entire peripheral region, the above-described operation can be more efficiently obtained. In the peripheral drift layer, a layer group of the opposite conductivity type to the drift layer is stacked apart from each other in plan view, and the layer group of the opposite conductivity type is formed in contact with the semiconductor substrate of the same conductivity type as the drift layer. Also, a high breakdown voltage can be ensured in the peripheral region. As illustrated in FIG. 3, a layer group of the opposite conductivity type to the drift layer is stacked separately in a peripheral drift layer of the semiconductor device, and a buffer layer and a semiconductor substrate are stacked below the drift layer. However, high withstand voltage can be ensured in the peripheral region. As illustrated in FIGS. 1 to 3, when a guard ring is formed in a peripheral region of the semiconductor device surface, and a layer of the opposite conductivity type is formed within a depth range where a depletion layer extending from the guard ring to the drift layer reaches. In addition, the depletion layer spreads widely, and the breakdown voltage in the peripheral region is effectively improved.
【図1】 第1実施例の半導体装置の断面を示す。FIG. 1 shows a cross section of a semiconductor device according to a first embodiment.
【図2】 第2実施例の半導体装置の断面を示す。FIG. 2 shows a cross section of a semiconductor device according to a second embodiment.
【図3】 第3実施例の半導体装置の断面を示す。FIG. 3 shows a cross section of a semiconductor device according to a third embodiment.
【図4】 第4実施例の半導体装置の断面を示す。FIG. 4 shows a cross section of a semiconductor device of a fourth embodiment.
【図5】 従来の半導体装置の断面を示す。FIG. 5 shows a cross section of a conventional semiconductor device.
2:ドレイン電極 4:p+型半導体基板 6:n+型バッファ層 8:p−型ドリフト層 10:n−型ドリフト層 16,20:p+型ガードリング2: drain electrode 4: p + type semiconductor substrate 6: n + type buffer layer 8: p − type drift layer 10: n − type drift layer 16, 20: p + type guard ring
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/06 301 H01L 29/06 301D (72)発明者 杉山 隆英 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 石子 雅康 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大西 豊和 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/06 301 H01L 29/06 301D (72) Inventor Takahide Sugiyama Okumachi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture 41 No. 1 Inside Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Masayasu Ishiko 41-Chome Toyoda Central Research Laboratories Co., Ltd. 1 Toyota Town Inside Toyota Motor Corporation
Claims (5)
リフト層と反対導電型の層を周辺領域の全域に亘って積
層したことを特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device, wherein a layer of a conductivity type opposite to that of a drift layer is laminated in a peripheral drift layer of the semiconductor device over the entire peripheral region.
リフト層と反対導電型の複数枚の層を周辺領域の全域に
亘って積層したことを特徴とする半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of layers of a conductivity type opposite to the drift layer are stacked in the peripheral drift layer of the semiconductor device over the entire peripheral region.
リフト層と反対導電型の局所的な層群が平面視して離隔
的に積層され、その反対導電型の層群がドリフト層と同
じ導電型の半導体基板に接して形成されていることを特
徴とする半導体装置。3. A local layer group of the opposite conductivity type to the drift layer is stacked separately in a peripheral drift layer of the semiconductor device in plan view, and the layer group of the opposite conductivity type has the same conductivity as the drift layer. A semiconductor device formed in contact with a semiconductor substrate of a mold.
リフト層と反対導電型の局所的な層群が平面視して離隔
的に積層され、そのドリフト層の下層にバッファ層と半
導体基板が積層されていることを特徴とする半導体装
置。4. A local layer group of a conductivity type opposite to that of the drift layer is stacked separately in a peripheral drift layer of the semiconductor device in plan view, and a buffer layer and a semiconductor substrate are stacked below the drift layer. A semiconductor device characterized by being performed.
グが形成され、前記の反対導電型の層が、ガードリング
からドリフト層に伸びる空乏層が達する深さに形成され
ていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記
載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a guard ring is formed in a peripheral region of the surface of the semiconductor device, and the layer of the opposite conductivity type is formed to a depth reaching a depletion layer extending from the guard ring to the drift layer. The semiconductor device according to claim 1.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004327815A (en) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
CN1316628C (en) * | 2003-09-01 | 2007-05-16 | 丰田自动车株式会社 | Semiconductor device and its mfg method |
JP2009231622A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7973363B2 (en) | 2007-11-07 | 2011-07-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | IGBT semiconductor device |
JP2012069634A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
WO2015098237A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | Vertical-type semiconductor device |
WO2022230216A1 (en) * | 2021-04-27 | 2022-11-03 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
-
2001
- 2001-05-14 JP JP2001143009A patent/JP2002343967A/en not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004327815A (en) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
CN1316628C (en) * | 2003-09-01 | 2007-05-16 | 丰田自动车株式会社 | Semiconductor device and its mfg method |
US7973363B2 (en) | 2007-11-07 | 2011-07-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | IGBT semiconductor device |
JP2009231622A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP4635067B2 (en) * | 2008-03-24 | 2011-02-16 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7919824B2 (en) | 2008-03-24 | 2011-04-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2012069634A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
CN102412261A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-11 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor device |
WO2015098237A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | Vertical-type semiconductor device |
WO2022230216A1 (en) * | 2021-04-27 | 2022-11-03 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
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