JP2005142243A - 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体装置300は,N+ ソース領域31,N+ ドレイン領域11,P- ボディ領域41およびN- ドリフト領域12を備えている。また,半導体装置300の上面側の一部を掘り込むことで形成されたトレンチ21,25が設けられている。トレンチ21には,ゲート電極22が内蔵されている。トレンチ21とトレンチ25とはその深さが異なっている。そして,トレンチ21の下方にはPフローティング領域51が,トレンチ25の下方にはPフローティング領域54がそれぞれ設けられている。
【選択図】 図14
Description
第1の形態に係る絶縁ゲート型半導体装置100(以下,「半導体装置100」とする)は,図1の断面図に示す構造を有している。なお,図1中,図26で示した従来の半導体装置と同一記号の構成要素は,その構成要素と同一機能を有するものである。また,本明細書においては,出発基板と,出発基板上にエピタキシャル成長により形成した単結晶シリコンの部分とを合わせた全体を半導体基板と呼ぶこととする。
Ron=8.33×10-9(Vb)2.5 (1)
例えば,耐圧72Vの場合は,オン抵抗36.6mΩ・mm2 がユニポーラリミットである。ここで本形態の,例えばゲート電圧Vg=15Vの時のオン抵抗は,図7のVg=15Vのグラフの傾きより34.0mΩ・mm2 であった。従って,本形態の絶縁ゲート型半導体装置は,ユニポーラリミットを超えて,より低オン抵抗化が図られたことがわかる。
第2の形態に係る絶縁ゲート型半導体装置200(以下,「半導体装置200」とする)は,図8の断面図に示す構造を有している。本形態の半導体装置200の特徴は,Pフローティング領域用のトレンチを設け,そのトレンチの底部がPフローティング領域内に位置している点である。この点,ゲート電極が内蔵されているトレンチの底部がPフローティング領域に位置する半導体装置100(図1参照)と異なる。なお,図8中,図1で示した半導体装置100と同一記号の構成要素は,その構成要素と同一機能を有するものである。
第3の形態に係る絶縁ゲート型半導体装置300(以下,「半導体装置300」とする)は,図14の断面図に示す構造を有している。本形態の半導体装置300の特徴は,Pフローティング領域が,ゲート電極用のトレンチおよびPフローティング領域用のトレンチのそれぞれ下方に形成されている点である。この点,Pフローティング領域がゲート電極用のトレンチ21の下方のみに形成されている半導体装置100(図1参照)や,Pフローティング領域用のトレンチ25の下方のみに形成されている半導体装置200(図8参照)と異なる。なお,図14中,図1で示した半導体装置100や図8で示した半導体装置200と同一記号の構成要素は,その構成要素と同一機能を有するものである。
12 N- ドリフト領域(ドリフト領域)
21 トレンチ(トレンチ部)
22 ゲート電極
23 堆積絶縁層
24 ゲート絶縁膜
25 トレンチ(補助トレンチ部)
26 トレンチ(第2補助トレンチ部)
31 N+ ソース領域
41 P- ボディ領域(ボディ領域)
51 Pフローティング領域(フローティング領域)
52 Pフローティング領域(中間フローティング領域)
53 Pフローティング領域(終端フローティング領域)
54 Pフローティング領域(補助フローティング領域)
55 Pフローティング領域(中間補助フローティング領域)
56 Pフローティング領域(第2補助フローティング領域)
62 トレンチ(終端トレンチ部)
Claims (12)
- 半導体基板内の上面側に位置し第1導電型半導体であるボディ領域と,前記ボディ領域の下面と接し第2導電型半導体であるドリフト領域と,半導体基板の上面から前記ボディ領域を貫通しその底部が前記ボディ領域の下面より下方に位置するトレンチ部とを有する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体であるフローティング領域を有し,
前記トレンチ部の底部は,前記フローティング領域内に位置し,
前記トレンチ部内には,
絶縁物を堆積してなる堆積絶縁層と,
前記堆積絶縁層上に位置し,前記ボディ領域と対面するゲート電極とが形成されており,
前記堆積絶縁層の上端は,前記フローティング領域の上端よりも上方に位置することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項1に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記フローティング領域の上端よりも上方に位置し,前記ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体である中間フローティング領域を有し,
前記トレンチ部は,前記中間フローティング領域を貫通しており,
前記堆積絶縁層の上端は,前記中間フローティング領域の上端よりも上方に位置することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項1に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
半導体基板の上面から前記ボディ領域を貫通しその底部が前記ボディ領域の下面より下方に位置し,内側が絶縁物で充填された補助トレンチ部と,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体である補助フローティング領域を有し,
前記補助トレンチ部の底部は,前記補助フローティング領域内に位置することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項3に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記トレンチ部の深さと前記補助トレンチ部の深さとが異なることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項3に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記トレンチ部の深さと前記補助トレンチ部の深さとが同一であることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 半導体基板内の上面側に位置し第1導電型半導体であるボディ領域と,前記ボディ領域の下面と接し第2導電型半導体であるドリフト領域と,半導体基板の上面から前記ボディ領域を貫通しその底部が前記ボディ領域の下面より下方に位置するトレンチ部と,前記トレンチ部内に位置し前記ボディ領域と対面するゲート電極とを有する絶縁ゲート型半導体装置において,
半導体基板の上面から前記ボディ領域を貫通しその底部が前記ボディ領域の下面より下方に位置し,内側が絶縁物で充填された補助トレンチ部と,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体である補助フローティング領域を有し,
前記補助トレンチ部の底部は,前記補助フローティング領域内に位置することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項6に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記補助フローティング領域の上端よりも上方に位置し,前記ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体である補助中間フローティング領域を有し,
前記補助トレンチ部は,前記中間補助フローティング領域を貫通しており,
前記堆積絶縁層の上端は,前記中間補助フローティング領域の上端よりも上方に位置することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項6に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記補助トレンチ部と前記ゲート電極を挟んで対向し,半導体基板の上面から前記ボディ領域を貫通しその底部が前記ボディ領域の下面より下方に位置し,内側が絶縁物で充填された第2補助トレンチ部と,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体である第2補助フローティング領域を有し,
前記補助トレンチ部と前記第2補助トレンチ部とは,互いに深さが異なることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項3または請求項6に記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
前記補助トレンチ部は,半導体基板の上方から見てドット形状に構成されていることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 請求項1から請求項9のいずれか1つに記載する絶縁ゲート型半導体装置において,
セル領域の周辺領域に位置し,内側が絶縁物で充填された終端トレンチ部と,
前記ドリフト領域に囲まれるとともに第1導電型半導体である終端フローティング領域とを有し,
前記終端トレンチ部の底部は,前記終端フローティング領域内に位置していることを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。 - 半導体基板内の上面側に位置し第1導電型半導体であるボディ領域と,前記ボディ領域の下面と接し第2導電型半導体であるドリフト領域と,半導体基板の上面から前記ボディ領域を貫通しその底部が前記ボディ領域の下面より下方に位置するトレンチ部と,前記トレンチ部内に位置し前記ボディ領域と対面するゲート電極とを有する絶縁ゲート型半導体装置の製造方法において,
前記ドリフト領域および前記ボディ領域が形成された半導体基板内に前記トレンチ部を形成するトレンチ部形成工程と,
前記トレンチ部形成工程にて形成されたトレンチ部の底部から不純物を注入する不純物注入工程と,
前記不純物注入工程にて不純物を注入した後に,トレンチ部内に絶縁物を堆積させる絶縁物堆積工程と,
前記絶縁物堆積工程にて絶縁物を堆積させた後に,熱拡散処理を行うことでフローティング領域を形成するフローティング領域形成工程とを含むことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。 - 請求項11に記載する絶縁ゲート型半導体装置の製造方法において,
前記不純物注入工程にて不純物を注入した後に,トレンチ部の底部をさらに掘り下げるトレンチ部深堀工程と,
前記トレンチ部深堀工程にて掘り下げられたトレンチ部の底部から再度不純物を注入する不純物再注入工程とを含むことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方法。
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