JP2004111772A - Insulated gate field effect semiconductor device - Google Patents

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JP2004111772A
JP2004111772A JP2002274474A JP2002274474A JP2004111772A JP 2004111772 A JP2004111772 A JP 2004111772A JP 2002274474 A JP2002274474 A JP 2002274474A JP 2002274474 A JP2002274474 A JP 2002274474A JP 2004111772 A JP2004111772 A JP 2004111772A
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Japan
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source
region
semiconductor device
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gate
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Application number
JP2002274474A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Ishida
石田 裕康
Hirotoshi Kubo
久保 博稔
Shin Oikawa
及川 慎
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulated gate field effect semiconductor device, wherein contact can be surely made even if a mask is misaligned when contact is made with a source electrode. <P>SOLUTION: Source deformed regions 15a formed by protruding a source region 15 partially toward a body contact region 14 are provided. Even if contact gets out position due to the misalignment of the mask, contact can be surely made with the protruding source deformed regions 15a. The source deformed regions 15a may be partially provided at a regular interval, so that the source deformed regions 15a can be provided without decreasing the body contact region in area so much. The insulated gate field effect semiconductor device can be prevented from increasing its ON-resistance and from decreasing its avalanche resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁ゲート型電界効果半導体装置に係り、特にソース領域のコンタクト不良を改善する絶縁ゲート型電界効果半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ストライプ構造のトレンチにゲート電極を埋設した絶縁ゲート型電界効果半導体装置では、ソース領域もトレンチに沿って、均一な幅に形成されている(例えば特許文献1参照。)。
【0003】
図7を参照し、従来の絶縁ゲート型電界効果半導体装置としてトレンチ型パワーMOSFETを例に示す。
【0004】
図7(A)は、MOSFETの上面図である。なお、層間絶縁膜およびソース電極は省略してある。
【0005】
トレンチ7は半導体基板にストライプ状に設けられ、内壁をゲート酸化膜11で被覆する。ゲート電極13はトレンチ7内にポリシリコンを埋設し、不純物を導入して低抵抗化を図る。ソース領域15はトレンチ7に沿って均一な幅に設ける。ボディコンタクト領域14は基板の電位安定化のため、隣接するソース領域15間の基板表面に設けられる。トレンチ7がストライプ状であるので、これに沿ってソース領域15およびボディコンタクト領域14はそれぞれ均一な幅のストライプ形状を有する。また、この場合単位セルは破線で示す領域とし、複数のセル間でソース領域15は連続している。
【0006】
図7(B)に従来のトレンチ構造のパワーMOSFETの断面構造をNチャネル型を例に示す。
【0007】
型のシリコン半導体基板1の上にN型のエピタキシャル層からなるドレイン領域2を設け、その表面にP型のチャネル層4を設ける。チャネル層4を貫通し、ドレイン領域2まで到達するトレンチ7を設け、トレンチ7の内壁をゲート酸化膜11で被膜し、トレンチ7に充填されたポリシリコンよりなるゲート電極13を設ける。
【0008】
トレンチ7に隣接したチャネル層4表面にはN型のソース領域15が形成され、隣り合う2つのセルのソース領域15間のチャネル層4表面にはP型のボディコンタクト領域14を設ける。ゲート電極13にゲート電圧が印加されると、チャネル層4にはソース領域15からトレンチ7に沿ってチャネル領域(不図示)が形成される。
【0009】
ゲート電極13上は層間絶縁膜16で覆い、ソース領域15およびボディコンタクト領域14にコンタクトするソース電極17を設ける。
【0010】
【特許文献1】
米国特許第6060747号明細書 FIG.1
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
例えばチップサイズの大きいDC−DCコンバータ用途などのMOSFETでは、図7の如くトレンチ7およびゲート電極13がストライプ状に設けられている。この構造は、トレンチ7を格子状に設けた構造と比較して単位セル面積あたりのゲート酸化膜11の面積が低減できるため、ゲート−ドレイン間の寄生容量を低減できる。つまりチップサイズが大きくてもスイッチング時に電荷をためず、スイッチングスピードが向上できるので、一般的にチップサイズが大きいスイッチング素子に対して採用されるものである。
【0012】
図8には、図7の隣接する1組のソース領域15部分の拡大図を示す。この従来構造においては、ソース領域15もトレンチ7に隣接してストライプ状のマスクで形成するため、ゲート絶縁膜11からストライプ状に均一な幅で設けられる。
【0013】
また、ボディコンタクト領域14下部の抵抗が高いと、ターンオフ時に電流分散が不均一になる。このため、ターンオフの遅れたセルに電流集中がおこり、寄生バイポーラトランジスタ動作によりセルが破壊されるアバランシェ破壊に至る。このため、ボディコンタクト領域14はある程度の幅に設け、不純物を高濃度化してアバランシェ耐量を確保しなければならない。例えばボディコンタクト領域14が0.4μmより狭いと、アバランシェ耐量が急激に悪化することがわかっており、現在のルールでは少なくとも0.6μmに設計されている。一方、オン抵抗を低減するためセルの微細化は進む方向にあり、セルピッチ、即ちトレンチ7間距離を縮小するため、ソース領域15の面積が、必然的に狭いパターンとなっている。
【0014】
この従来構造において、ソース電極17は層間絶縁膜16に破線で示すコンタクトCを開口し、ソース領域15およびボディコンタクト領域14とコンタクトする(図8(A))。ソース領域15は前述の如く狭い幅で設けられるため、コンタクトCの開口がマスクの合わせずれなどにより図の如く紙面の左右にずれる(図8(B))と、ソース領域15との接触がなくなり、MOSFETがオンする領域が減ってしまう。このため、装置のオン抵抗が低減できない問題となる。
【0015】
また、コンタクトの取れていないソース領域15がフローティング電位となり、安定した特性が得られない問題がある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、第1に、半導体基板に設けたドレイン領域と、前記基板表面に設けたストライプ状の複数のトレンチと、該トレンチ表面に設けたゲート絶縁膜と、前記トレンチに埋め込まれたゲート電極と、前記トレンチに隣接し前記基板表面に設けたソース領域とを具備する絶縁ゲート型電界効果半導体装置において、前記トレンチに沿って形成される前記ソース領域の一部を変形させたソース変形領域を設けることにより解決するものである。
【0017】
第2に、半導体基板に設けたドレイン領域と、前記基板表面に設けたストライプ状の複数のトレンチと、該トレンチ表面に設けたゲート絶縁膜と、前記トレンチに埋め込まれたゲート電極と、前記トレンチに隣接し前記基板表面に設けたソース領域と、隣接する前記ソース領域間の前記基板表面に設けられたボディコンタクト領域とを具備する絶縁ゲート型電界効果半導体装置において、前記ソース領域の一部を前記ボディコンタクト領域方向に突出させたソース変形領域を設けることにより解決するものである。
【0018】
また、前記ソース変形領域は前記ゲート電極を挟んだ両側に設けることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の絶縁ゲート型電界効果半導体装置。
【0019】
また、前記ゲート電極を挟んだ両側に位置する前記ソース変形領域は、前記トレンチの長軸方向において交互に配置されることを特徴とするものである。
【0020】
また、前記ゲート電極を挟んだ両側に位置する前記ソース変形領域は、前記ゲート電極を中心として線対称に配置されることを特徴とするものである。
【0021】
また、前記ソース変形領域は1つの前記ソース領域において複数個配置され、前記トレンチの長軸方向において夫々均等な間隔で離間されることを特徴とするものである。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図1から図6を用いてNチャネルのトレンチ型MOSFETを例に詳細に説明する。
【0023】
図1は、本発明の第1の実施形態であるMOSFETの上面図を示す。なお、層間絶縁膜およびソース電極は省略し、図7および図8と同一構成要素は同一符号とする。
【0024】
本発明のMOSFETは、半導体基板1に設けたドレイン領域2と、トレンチ7と、ゲート絶縁膜11と、ゲート電極13と、ソース領域15と、ソース変形領域15aと、ボディコンタクト領域14とから構成される。
【0025】
図1の如く、トレンチ7は半導体基板1にストライプ状に設けられ、内壁をゲート酸化膜11で被覆する。ゲート電極13は、トレンチ7内にポリシリコンを埋設し、不純物を導入して低抵抗化を図る。
【0026】
ソース領域15はトレンチ7に沿って設けられ、ソース変形領域15aを有する。
【0027】
ボディコンタクト領域14は基板の電位安定化のため、隣接するソース領域15間の基板1表面に設けられる。この場合単位セル38は四角で示す領域とし、複数のセル間でソース領域15は連続している。これらのセル38が多数個配置され、MOSFETの動作領域30が構成される。
【0028】
図2(A)(B)は、ソース領域15部分を拡大した図を示す。
【0029】
ソース変形領域15aは、トレンチ7に沿って設けられたストライプ状のソース領域15の一部をボディコンタクト領域14方向に突出させた領域である。
【0030】
紙面左右方向にマスクの合わせずれが生じた場合にコンタクトを確保するため、ゲート電極を挟んで両側に突出させる。
【0031】
前述の如く、細線化が進む半導体装置においてはソース領域15幅は限界まで縮小されている。ソース電極17とのコンタクトC開口工程において、紙面上下方向のマスク合わせずれはストライプ構造なので問題ではないが、紙面左右方向にずれると微細なソース領域15を外れることなる。この合わせずれはチップ全体に及ぶので、結果的にゲート電極13の片側のソース領域15とソース電極17とのコンタクトが取れなくなってしまう。
【0032】
そこで、本発明では、紙面左右方向にコンタクトC開口用のマスクがずれた場合でもソース領域15とのコンタクトが確保できるように、ゲート電極13を挟んだ両側のソース領域15において、ボディコンタクト領域14にその一部を突出させたソース変形領域15aを設けることとした。
【0033】
第1の実施の形態では、隣接するゲート電極13間のソース変形領域15aは、その突出部を例えば単位セル38内で半ピッチずらし、トレンチ7の長軸方向において、かみ合わせるように交互に配置する。隣接するゲート電極13間、すなわちボディコンタクト領域14において交互に配置されていれば、図2(A)の如く、ゲート電極13を中心とした場合ソース変形領域15aの位置がずれて配置されてもよいし、図2(B)の如くゲート電極13を中心として線対称に配置されても良い。尚、ソース領域15の幅の狭い部分は従来通りの幅とする。
【0034】
また、トレンチ7に沿って配置される1つのソース領域15において、ソース変形領域15aは複数配置され、トレンチ7の長軸方向において均等な間隔で離間される。アバランシェ耐量を劣化させないためには、なるべく間隔を広げたほうが好ましい。
【0035】
図2では不図示であるが、基板1表面には層間絶縁膜16を介してソース電極17を設ける。ソース電極17は、層間絶縁膜16を開口した点線で示すコンタクトCによりソース領域15、ソース変形領域15aおよびボディコンタクト領域14とコンタクトする。
【0036】
図3に本発明のトレンチ構造パワーMOSFETの断面構造としてNチャネル型を例に示す。図3(A)は図1のA−A線断面図であり、図3(B)は図1のB−B線断面図である。
【0037】
型のシリコン半導体基板1の上にN型のエピタキシャル層からなるドレイン領域2を設け、その表面にP型のチャネル層4を設ける。チャネル層4を貫通し、ドレイン領域2まで到達するトレンチ7を設け、トレンチ7の内壁をゲート酸化膜11で被膜し、トレンチ7に充填されたポリシリコンよりなるゲート電極13を設ける。
【0038】
トレンチ7に隣接したチャネル層4表面にはN型のソース領域15が形成され、隣り合うソース領域15間のチャネル層4表面にはP型のボディコンタクト領域14を設ける。ゲート電極13にゲート電圧が印加されると、チャネル層4にはソース領域15からトレンチ7に沿ってチャネル領域(不図示)が形成される。
【0039】
上述のしたように、ソース領域15はその一部をボディコンタクト領域14に突出させたソース変形領域15aを有する。図3(A)の如くソース変形領域15aを設けた部分ではボディコンタクト領域14は小さいが、図3(B)の如く、ソース変形領域15aのない部分は従来通りの設計寸法となる。
【0040】
ゲート電極13上は層間絶縁膜16で覆い、コンタクトCを開口してソース領域15、ソース変形領域15aおよびボディコンタクト領域14にコンタクトするソース電極17を設ける。
【0041】
本発明の特徴は、ソース領域15の一部をボディコンタクト領域14に突出させたソース変形領域15aを設けることにある。ストライプ構造で連続したソース領域15において、一部分をボディコンタクト領域14方向に凸型に変形させることで、コンタクトC開口時にマスクの合わせずれなどによりコンタクトCが紙面の左右にずれても、ソース変形領域15aで確実にソース電極17とコンタクトを取ることができる。
【0042】
ソース領域15とソース電極17とは、コンタクトが確実にとれていればその接触面積の大小は装置のオン抵抗にそれほど大きな影響を及ぼさない。すなわち紙面左右方向にマスクの合わせずれが発生しても、ソース変形領域15aでコンタクトが確保できるので、オンしない部分を極力低減することができる。また、部分的に突出させればよく、図3(B)の如くボディコンタクト領域14が従来通りに確保できる部分も多く残るので、アバランシェ耐量の劣化も防止することができる。
【0043】
また、ソース変形領域15aを交互にかみ合わせるように配置することで、ソース領域15とコンタクトが取れなくてもソース変形領域15aとコンタクトが取れるため、ソース電極17とソース領域15とのソースコンタクトの確保が容易となる。
【0044】
更に、突出部を単位セル38内で半ピッチずらして交互に配置することにより、隣接する突出部同士が接触することがなく、ソース変形領域15aの形状の自由度が大きくなる。
【0045】
図4には、本発明の第2の実施形態を示す。
【0046】
第2の実施形態は、隣接するゲート電極13間に配置されるソース変形領域15aを、ゲート電極13間、すなわちボディコンタクト領域14を中心として線対称に配置するものである。図4では、ゲート電極13を中心として線対称にソース変形領域15aが配置され、且つボディコンタクト領域14を中心としてソース変形領域15aが線対称に配置される。また、ボディコンタクト領域14を中心として線対称に配置されていれば、図2(A)の如く、ゲート電極13を中心とする線対称でなくても良い。また、第1の実施の形態と同様にトレンチ7の長軸方向においてソース変形領域15aは均等な間隔で離間して配置される。
【0047】
この場合は、ソース変形領域15aの配置される位置が同じであるため、突出部の先端部分は接触しないようにボディコンタクト領域14幅の1/2よりも狭い幅の凸形状にする必要がある。本実施形態では、ボディコンタクト領域14が増加するため、アバランシェ耐量は第1の実施の形態より確保しやすい。
【0048】
ここで、ソース変形領域15aは、紙面左右方向のマスクの合わせずれによるコンタクト不良を考慮するだけであれば、図5の如く、動作領域30の外周付近でゲート電極の両側に1箇所、1つのトレンチにおいて最低4箇所設ければ良い。この場合、動作領域30のほとんどの部分でボディコンタクト領域15は従来通りの面積を確保できるので、アバランシェ耐量の劣化をより防ぐことができる。
【0049】
しかし、ソース変形領域15aの配置間隔が広過ぎると、コンタクト不良になったソース領域15と、隣り合ったボディコンタクト領域14間で電位差が生じ、安定動作しないことも考えられる。また、ダストなどによるコンタクト不良も考慮するのであれば、1、2箇所のソース変形領域15aでは改善できない場合があるので、図1の如く動作領域30内部に多数のソース変形領域を設ける構造が望ましい。
【0050】
また、当然ながらソース変形領域15aは、ソース電極17とのコンタクト領域を確保できればよいので、図1および図4に示す櫛歯状に限らず、図6の如く三角形や台形、波型など、ソース領域15からボディコンタクト領域14へ向かう凸形状であればどのようなパターンでも効果を有する。また、1つのソース変形領域15aは1つの突出部に限らず、複数の突出部から構成されても良い。
【0051】
これらの場合、第1の実施形態の如く、ソース変形領域15aを単位セル内で半ピッチずらして交互に配置することにより、隣接する突出部同士が接触することがなく、ソース変形領域15aの形状の自由度が大きくなる。
【0052】
また、本発明の実施の形態は、Nチャネル型MOSFETで説明したが、Pチャネル型MOSFET、またはMOSFETのドレイン領域の下に、P型、N型基板を配置したIGBTでも同様の効果が得られる。
【0053】
【発明の効果】
本発明の特徴は、ストライプ構造の絶縁ゲート型半導体装置において、ソース領域の一部をボディコンタクト領域に突出させたソース変形領域を設けることにある。
【0054】
ストライプ構造の絶縁ゲート型半導体装置では、微細化が進む一方、アバランシェ耐量の劣化を防ぐためボディコンタクト領域は所定の値を確保しなければならない。つまり、ソース領域が微細化される方向にあり、コンタクトのマスク合わせずれなどで、ソース電極との接触不良が問題であった。
【0055】
そこで、本発明では、ソース領域の一部をボディコンタクト領域に突出させたソース変形領域を設けることで、マスクの合わせずれによるコンタクトのずれが発生しても、突出したソース変形領域でコンタクトを確保することができる。
【0056】
ソース変形領域は一部分を一定間隔で突出させればよく、ボディコンタクト領域は従来通り確保できる部分が多いので、アバランシェ耐量をそれほど劣化させずに、ソース電極とのコンタクトを確保でき、オン抵抗の増大を防ぐことができる。
【0057】
更に、ソース変形領域の突出部を単位セル内で半ピッチずらして交互に配置することにより、隣接する突出部同士が接触することがなく、ソース変形領域15aの形状の自由度が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の平面図である。
【図2】本発明の半導体装置の平面図である。
【図3】本発明の半導体装置の断面図である。
【図4】本発明の半導体装置の平面図である。
【図5】本発明の半導体装置の平面図である。
【図6】本発明の半導体装置の平面図である。
【図7】従来の半導体装置の(A)平面図、(B)断面図である。
【図8】従来の半導体装置の平面図である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an insulated gate type field effect semiconductor device, and more particularly to an insulated gate type field effect semiconductor device which improves contact failure of a source region.
[0002]
[Prior art]
In an insulated gate field effect semiconductor device in which a gate electrode is buried in a trench having a stripe structure, a source region is also formed with a uniform width along the trench (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Referring to FIG. 7, a trench power MOSFET is shown as an example of a conventional insulated gate field effect semiconductor device.
[0004]
FIG. 7A is a top view of the MOSFET. Note that an interlayer insulating film and a source electrode are omitted.
[0005]
The trench 7 is provided in a stripe shape on the semiconductor substrate, and the inner wall is covered with the gate oxide film 11. The gate electrode 13 is formed by burying polysilicon in the trench 7 and introducing impurities to reduce the resistance. The source region 15 is provided with a uniform width along the trench 7. The body contact region 14 is provided on the surface of the substrate between adjacent source regions 15 for stabilizing the potential of the substrate. Since trench 7 has a stripe shape, source region 15 and body contact region 14 each have a stripe shape having a uniform width. In this case, the unit cell is a region indicated by a broken line, and the source region 15 is continuous between a plurality of cells.
[0006]
FIG. 7B shows a cross-sectional structure of a conventional power MOSFET having a trench structure by taking an N-channel type as an example.
[0007]
A drain region 2 made of an N type epitaxial layer is provided on an N + type silicon semiconductor substrate 1, and a P type channel layer 4 is provided on the surface thereof. A trench 7 penetrating through the channel layer 4 and reaching the drain region 2 is provided, an inner wall of the trench 7 is coated with a gate oxide film 11, and a gate electrode 13 made of polysilicon filled in the trench 7 is provided.
[0008]
An N + type source region 15 is formed on the surface of the channel layer 4 adjacent to the trench 7, and a P + type body contact region 14 is provided on the surface of the channel layer 4 between the source regions 15 of two adjacent cells. When a gate voltage is applied to the gate electrode 13, a channel region (not shown) is formed in the channel layer 4 from the source region 15 along the trench 7.
[0009]
The gate electrode 13 is covered with an interlayer insulating film 16, and a source electrode 17 that contacts the source region 15 and the body contact region 14 is provided.
[0010]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 6,060,747 FIG. 1
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in a MOSFET for a DC-DC converter having a large chip size, the trench 7 and the gate electrode 13 are provided in a stripe shape as shown in FIG. In this structure, since the area of the gate oxide film 11 per unit cell area can be reduced as compared with the structure in which the trenches 7 are provided in a lattice shape, the parasitic capacitance between the gate and the drain can be reduced. That is, even if the chip size is large, no charge is accumulated at the time of switching, and the switching speed can be improved. Therefore, it is generally adopted for a switching element having a large chip size.
[0012]
FIG. 8 is an enlarged view of a portion of a pair of adjacent source regions 15 in FIG. In this conventional structure, the source region 15 is also formed with a stripe-shaped mask from the gate insulating film 11 because the source region 15 is formed adjacent to the trench 7 with a stripe-shaped mask.
[0013]
Also, if the resistance under the body contact region 14 is high, the current distribution becomes non-uniform at the time of turn-off. For this reason, current concentration occurs in the cell whose turn-off is delayed, resulting in avalanche breakdown in which the cell is destroyed by the operation of the parasitic bipolar transistor. For this reason, the body contact region 14 must be provided with a certain width, and the concentration of impurities must be increased to ensure avalanche resistance. For example, it is known that when the body contact region 14 is smaller than 0.4 μm, the avalanche withstand capability is rapidly deteriorated, and the current rule is designed to be at least 0.6 μm. On the other hand, the miniaturization of cells is in the direction of progress in order to reduce the on-resistance, and the area of the source region 15 is inevitably narrow in order to reduce the cell pitch, that is, the distance between the trenches 7.
[0014]
In this conventional structure, the source electrode 17 opens a contact C indicated by a broken line in the interlayer insulating film 16 and makes contact with the source region 15 and the body contact region 14 (FIG. 8A). Since the source region 15 is provided with a narrow width as described above, if the opening of the contact C is shifted to the left or right on the drawing sheet as shown in FIG. 8B due to misalignment of the mask (FIG. 8B), the contact with the source region 15 is lost. Thus, the region where the MOSFET is turned on is reduced. For this reason, there is a problem that the on-resistance of the device cannot be reduced.
[0015]
In addition, there is a problem that the source region 15 not contacted has a floating potential and stable characteristics cannot be obtained.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and firstly, a drain region provided on a semiconductor substrate, a plurality of stripe-shaped trenches provided on the substrate surface, a gate insulating film provided on the trench surface, and the trench In an insulated gate type field effect semiconductor device having a gate electrode embedded in a trench and a source region provided on the substrate surface adjacent to the trench, a part of the source region formed along the trench is deformed. This problem can be solved by providing a source deformed region.
[0017]
Second, a drain region provided in a semiconductor substrate, a plurality of stripe-shaped trenches provided on the substrate surface, a gate insulating film provided on the trench surface, a gate electrode embedded in the trench, A source region provided adjacent to the substrate surface and a body contact region provided on the substrate surface between the adjacent source regions, wherein a part of the source region is This problem is solved by providing a source deformation region protruding in the body contact region direction.
[0018]
3. The insulated gate field effect semiconductor device according to claim 1, wherein said source deformation region is provided on both sides of said gate electrode.
[0019]
Further, the source deformation regions located on both sides of the gate electrode are alternately arranged in the major axis direction of the trench.
[0020]
The source deformation regions located on both sides of the gate electrode are arranged symmetrically with respect to the gate electrode.
[0021]
Further, a plurality of the source deformation regions are arranged in one of the source regions, and the plurality of the source deformation regions are spaced at equal intervals in a major axis direction of the trench.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 taking an N-channel trench MOSFET as an example.
[0023]
FIG. 1 shows a top view of a MOSFET according to a first embodiment of the present invention. Note that the interlayer insulating film and the source electrode are omitted, and the same components as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals.
[0024]
The MOSFET of the present invention includes a drain region 2, a trench 7, a gate insulating film 11, a gate electrode 13, a source region 15, a source deformation region 15a, and a body contact region 14 provided on a semiconductor substrate 1. Is done.
[0025]
As shown in FIG. 1, the trench 7 is provided in the semiconductor substrate 1 in a stripe shape, and the inner wall is covered with the gate oxide film 11. The gate electrode 13 is formed by burying polysilicon in the trench 7 and introducing impurities to reduce the resistance.
[0026]
The source region 15 is provided along the trench 7 and has a source deformation region 15a.
[0027]
Body contact region 14 is provided on the surface of substrate 1 between adjacent source regions 15 for stabilizing the potential of the substrate. In this case, the unit cell 38 is a region indicated by a square, and the source region 15 is continuous between a plurality of cells. A large number of these cells 38 are arranged to form the MOSFET operation region 30.
[0028]
2A and 2B are enlarged views of the source region 15.
[0029]
The source deformation region 15a is a region in which a part of the stripe-shaped source region 15 provided along the trench 7 is protruded in the body contact region 14 direction.
[0030]
In order to secure a contact when a mask misalignment occurs in the left-right direction on the paper, the projection is made to protrude to both sides across the gate electrode.
[0031]
As described above, the width of the source region 15 is reduced to the limit in a semiconductor device that is becoming thinner. In the step of opening the contact C with the source electrode 17, the misalignment of the mask in the vertical direction on the paper is not a problem because it is a stripe structure. Since this misalignment extends over the entire chip, contact between the source region 15 on one side of the gate electrode 13 and the source electrode 17 cannot be obtained.
[0032]
Therefore, in the present invention, the body contact region 14 is provided in the source regions 15 on both sides of the gate electrode 13 so that the contact with the source region 15 can be secured even when the mask for opening the contact C is shifted in the horizontal direction of the drawing. Is provided with a source deformation region 15a having a part thereof protruding.
[0033]
In the first embodiment, the source deforming regions 15a between the adjacent gate electrodes 13 are alternately arranged so that their protruding portions are shifted by half a pitch in the unit cell 38, for example, so as to engage with each other in the long axis direction of the trench 7. I do. As shown in FIG. 2A, if the source deformation region 15a is displaced from the center of the gate electrode 13 as long as they are alternately arranged between the adjacent gate electrodes 13, that is, in the body contact region 14. Alternatively, they may be arranged line-symmetrically with respect to the gate electrode 13 as shown in FIG. The narrow width of the source region 15 is the same as the conventional width.
[0034]
Further, in one source region 15 arranged along the trench 7, a plurality of source deformation regions 15 a are arranged, and are separated at equal intervals in the long axis direction of the trench 7. In order not to deteriorate the avalanche resistance, it is preferable to increase the interval as much as possible.
[0035]
Although not shown in FIG. 2, a source electrode 17 is provided on the surface of the substrate 1 via an interlayer insulating film 16. The source electrode 17 is in contact with the source region 15, the source deformation region 15a and the body contact region 14 by a contact C indicated by a dotted line opening the interlayer insulating film 16.
[0036]
FIG. 3 shows an example of an N-channel type cross-sectional structure of the trench-structure power MOSFET of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
[0037]
A drain region 2 made of an N type epitaxial layer is provided on an N + type silicon semiconductor substrate 1, and a P type channel layer 4 is provided on the surface thereof. A trench 7 penetrating through the channel layer 4 and reaching the drain region 2 is provided, an inner wall of the trench 7 is coated with a gate oxide film 11, and a gate electrode 13 made of polysilicon filled in the trench 7 is provided.
[0038]
An N + type source region 15 is formed on the surface of the channel layer 4 adjacent to the trench 7, and a P + type body contact region 14 is provided on the surface of the channel layer 4 between the adjacent source regions 15. When a gate voltage is applied to the gate electrode 13, a channel region (not shown) is formed in the channel layer 4 from the source region 15 along the trench 7.
[0039]
As described above, the source region 15 has the source deformation region 15 a part of which protrudes into the body contact region 14. Although the body contact region 14 is small in the portion where the source deformation region 15a is provided as shown in FIG. 3A, the portion without the source deformation region 15a has the conventional design dimensions as shown in FIG. 3B.
[0040]
The gate electrode 13 is covered with an interlayer insulating film 16, and a contact C is opened to provide a source electrode 17 that contacts the source region 15, the source deformation region 15 a, and the body contact region 14.
[0041]
The feature of the present invention resides in that a source deformation region 15 a is provided in which a part of the source region 15 is projected from the body contact region 14. In the source region 15 continuous in the stripe structure, a part is deformed in a convex shape in the direction of the body contact region 14 so that even if the contact C is shifted left and right on the paper due to misalignment of the mask when the contact C is opened, the source deformation region is formed. 15a ensures contact with the source electrode 17.
[0042]
If the contact between the source region 15 and the source electrode 17 is ensured, the size of the contact area does not significantly affect the on-resistance of the device. That is, even if misalignment of the mask occurs in the left-right direction on the paper, a contact can be secured in the source deformation region 15a, and a portion that does not turn on can be reduced as much as possible. Also, it is sufficient that the body contact region 14 can be secured as before, as shown in FIG. 3B, so that many portions remain as in the prior art, so that the avalanche resistance can be prevented from deteriorating.
[0043]
Further, by arranging the source deformation regions 15a so as to engage with each other alternately, the source deformation region 15a can be contacted even if the source region 15 cannot be contacted. It becomes easy to secure.
[0044]
Further, by alternately arranging the protrusions by a half pitch in the unit cell 38, adjacent protrusions do not come into contact with each other, and the degree of freedom of the shape of the source deformation region 15a increases.
[0045]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
[0046]
In the second embodiment, the source deformation regions 15a arranged between the adjacent gate electrodes 13 are arranged line-symmetrically between the gate electrodes 13, that is, around the body contact region 14. In FIG. 4, source deformation region 15 a is arranged symmetrically with respect to gate electrode 13, and source deformation region 15 a is arranged symmetrically with respect to body contact region 14. Further, as long as they are arranged line-symmetrically with respect to the body contact region 14, they may not be line-symmetrical with respect to the gate electrode 13 as shown in FIG. Further, similarly to the first embodiment, the source deformation regions 15a are arranged at regular intervals in the major axis direction of the trench 7.
[0047]
In this case, since the positions where the source deformation regions 15a are arranged are the same, it is necessary to form a convex shape having a width smaller than 幅 of the width of the body contact region 14 so that the tip of the protruding portion does not come into contact. . In the present embodiment, since the body contact region 14 increases, the avalanche resistance can be more easily ensured than in the first embodiment.
[0048]
Here, if only a contact defect due to misalignment of the mask in the horizontal direction of the paper is considered, one source deformation region 15a is provided on each side of the gate electrode near the outer periphery of the operation region 30 as shown in FIG. It is sufficient to provide at least four places in the trench. In this case, since the body contact region 15 can secure the same area as the conventional one in most of the operation region 30, deterioration of the avalanche resistance can be further prevented.
[0049]
However, if the arrangement interval of the source deformation regions 15a is too wide, a potential difference is generated between the source region 15 in which a contact failure has occurred and the adjacent body contact region 14, and stable operation may not be performed. In addition, if contact failure due to dust or the like is taken into consideration, there may be cases where improvement cannot be achieved with one or two source deformation regions 15a. Therefore, a structure in which a large number of source deformation regions are provided inside the operation region 30 as shown in FIG. .
[0050]
Naturally, the source deformation region 15a only needs to secure a contact region with the source electrode 17, so that the source deformation region 15a is not limited to the comb-teeth shape shown in FIGS. Any pattern having a convex shape from the region 15 toward the body contact region 14 is effective. Further, one source deformation region 15a is not limited to one protruding portion, and may be composed of a plurality of protruding portions.
[0051]
In these cases, as in the first embodiment, by alternately arranging the source deformation regions 15a by a half pitch in the unit cell, adjacent protrusions do not contact each other, and the shape of the source deformation region 15a is reduced. Degree of freedom increases.
[0052]
Although the embodiment of the present invention has been described with reference to an N-channel MOSFET, similar effects can be obtained with a P-channel MOSFET or an IGBT in which a P-type or N-type substrate is arranged below the drain region of the MOSFET. .
[0053]
【The invention's effect】
A feature of the present invention is that a source deformation region in which a part of a source region protrudes from a body contact region is provided in an insulated gate semiconductor device having a stripe structure.
[0054]
In an insulated gate semiconductor device having a stripe structure, while miniaturization is progressing, a predetermined value must be secured in a body contact region in order to prevent deterioration of avalanche withstand capability. In other words, the source region tends to be miniaturized, and there has been a problem of poor contact with the source electrode due to misalignment of the contact mask.
[0055]
Therefore, in the present invention, by providing a source deformation region in which a part of the source region protrudes from the body contact region, even if contact misalignment occurs due to misalignment of the mask, the contact is secured by the protruding source deformation region. can do.
[0056]
A part of the source deformation region may be projected at regular intervals, and the body contact region has many parts that can be secured as before, so it is possible to secure contact with the source electrode without significantly degrading the avalanche resistance and increase the on-resistance Can be prevented.
[0057]
Further, by arranging the protruding portions of the source deformation region alternately by a half pitch in the unit cell, the adjacent protruding portions do not contact each other, and the degree of freedom of the shape of the source deformation region 15a is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of the semiconductor device of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of the semiconductor device of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of the semiconductor device of the present invention.
7A is a plan view and FIG. 7B is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.
FIG. 8 is a plan view of a conventional semiconductor device.

Claims (7)

半導体基板に設けたドレイン領域と、前記基板表面に設けたストライプ状の複数のトレンチと、該トレンチ表面に設けたゲート絶縁膜と、前記トレンチに埋め込まれたゲート電極と、前記トレンチに隣接し前記基板表面に設けたソース領域とを具備する絶縁ゲート型電界効果半導体装置において、
前記トレンチに沿って形成される前記ソース領域の一部を変形させたソース変形領域を設けることを特徴とする絶縁ゲート型電界効果半導体装置。
A drain region provided in the semiconductor substrate, a plurality of stripe-shaped trenches provided on the surface of the substrate, a gate insulating film provided on the surface of the trench, a gate electrode embedded in the trench, An insulated gate field effect semiconductor device comprising: a source region provided on a substrate surface;
An insulated gate field effect semiconductor device, comprising: a source deformation region obtained by partially deforming the source region formed along the trench.
半導体基板に設けたドレイン領域と、前記基板表面に設けたストライプ状の複数のトレンチと、該トレンチ表面に設けたゲート絶縁膜と、前記トレンチに埋め込まれたゲート電極と、前記トレンチに隣接し前記基板表面に設けたソース領域と、隣接する前記ソース領域間の前記基板表面に設けられたボディコンタクト領域とを具備する絶縁ゲート型電界効果半導体装置において、
前記ソース領域の一部を前記ボディコンタクト領域方向に突出させたソース変形領域を設けることを特徴とする絶縁ゲート型電界効果半導体装置。
A drain region provided in the semiconductor substrate, a plurality of stripe-shaped trenches provided on the surface of the substrate, a gate insulating film provided on the surface of the trench, a gate electrode embedded in the trench, An insulated gate field effect semiconductor device comprising: a source region provided on a substrate surface; and a body contact region provided on the substrate surface between the adjacent source regions.
An insulated gate field effect semiconductor device, comprising: a source deformation region in which a part of the source region protrudes toward the body contact region.
前記ソース変形領域は前記ゲート電極を挟んだ両側に設けることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の絶縁ゲート型電界効果半導体装置。3. The insulated gate field effect semiconductor device according to claim 1, wherein the source deformation region is provided on both sides of the gate electrode. 隣接する前記ゲート電極間に配置される前記ソース変形領域は、前記トレンチの長軸方向において交互に配置されることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の絶縁ゲート型電界効果半導体装置。3. The insulated gate electric field according to claim 1, wherein the source deformation regions arranged between the adjacent gate electrodes are alternately arranged in a longitudinal direction of the trench. Effect semiconductor device. 前記ゲート電極を挟んだ両側に位置する前記ソース変形領域は、前記ゲート電極を中心として線対称に配置されることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の絶縁ゲート型電界効果半導体装置。The insulated gate electric field according to claim 1 or 2, wherein the source deformation regions located on both sides of the gate electrode are arranged symmetrically with respect to the gate electrode. Effect semiconductor device. 隣接する前記ゲート電極間に配置される前記ソース変形領域は、前記ゲート電極間を中心として線対称に配置されることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の絶縁ゲート型電界効果半導体装置。3. The insulated gate type according to claim 1, wherein the source deformation region disposed between the adjacent gate electrodes is disposed symmetrically with respect to a center between the gate electrodes. 4. Field effect semiconductor device. 前記ソース変形領域は1つの前記ソース領域において複数個配置され、前記トレンチの長軸方向において夫々均等な間隔で離間されることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の絶縁ゲート型電界効果半導体装置。3. The insulation according to claim 1, wherein a plurality of the source deformation regions are arranged in one of the source regions, and are separated at equal intervals in a longitudinal direction of the trench. 4. Gate type field effect semiconductor device.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091491A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Mitsubishi Electric Corp Insulated gate-type semiconductor device
WO2010004715A1 (en) * 2008-07-09 2010-01-14 パナソニック株式会社 Semiconductor element and manufacturing method therefor
JP2014236160A (en) * 2013-06-04 2014-12-15 ローム株式会社 Semiconductor device
JP2018037696A (en) * 2012-08-21 2018-03-08 ローム株式会社 Semiconductor device
JP2018061055A (en) * 2017-12-06 2018-04-12 ローム株式会社 Semiconductor device
US10439061B2 (en) 2014-12-08 2019-10-08 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US10923582B2 (en) 2012-08-21 2021-02-16 Rohm Co., Ltd. Trench-type insulated gate semiconductor device including an emitter trench and an overlapped floating region

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091491A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Mitsubishi Electric Corp Insulated gate-type semiconductor device
WO2010004715A1 (en) * 2008-07-09 2010-01-14 パナソニック株式会社 Semiconductor element and manufacturing method therefor
JP4531861B2 (en) * 2008-07-09 2010-08-25 パナソニック株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN102084483A (en) * 2008-07-09 2011-06-01 松下电器产业株式会社 Semiconductor element and manufacturing method therefor
JPWO2010004715A1 (en) * 2008-07-09 2011-12-22 パナソニック株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8129758B2 (en) 2008-07-09 2012-03-06 Panasonic Corporation Semiconductor element and manufacturing method therefor
JP2018037696A (en) * 2012-08-21 2018-03-08 ローム株式会社 Semiconductor device
US10923582B2 (en) 2012-08-21 2021-02-16 Rohm Co., Ltd. Trench-type insulated gate semiconductor device including an emitter trench and an overlapped floating region
JP2014236160A (en) * 2013-06-04 2014-12-15 ローム株式会社 Semiconductor device
US10439061B2 (en) 2014-12-08 2019-10-08 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
JP2018061055A (en) * 2017-12-06 2018-04-12 ローム株式会社 Semiconductor device

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