JP2005302952A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 トランジスタQAを構成するトレンチゲート等が、半導体基板10上に配列された複数の第1孤立島領域71、71’上に分割して形成され、同様にトランジスタQBを構成するトレンチゲート等が、半導体基板10上に配列された複数の第2孤立島領域72、72´に分割して形成されている。第1孤立島領域71と第2孤立島領域とはストライプ状に交互に配置されると共に長方形形状を有し、両領域の隣接線の下部に位置する半導体基板10においてトランジスタQA及びQBがドレイン領域を共有している。第1孤立島領域71’と72’は、複数の異なる形状の長方形を統合させた形状を有する。
【選択図】 図1
Description
こうしたパワーMOSトランジスタモジュールの第1の従来例を図11〜図13に示す。図11は、第1の従来例に係るパワーMOSトランジスタモジュールの平面図であり、また、図12及び図13は、それぞれ図11のA−A’及びB−B’断面図である。
また、各ゲートトレンチ13で挟まれた領域のP型ベース層12の表面に、ゲートトレンチ13の側面に接するように選択的にN+ 型ソース拡散層17を形成する。更にそのN+型ソース拡散層17の間にP+型拡散層18を選択的に形成する。この構成において、ゲートトレンチ13へ印加されるゲート電圧が制御されると、このN+型ソース拡散層17に沿ってチャネルが形成される。
そこで、モジュールの小型化のため、図14〜図16に示すように、金属基板50を省略し、ドレイン領域として利用される1つの半導体基板10を2つのトランジスタQA及びQBが共有する構造のパワーMOSトランジスタ10(第2の従来例)が、特許文献1等により提案されている。図14〜図16において、第1の従来例の構成要素と同一の構成要素については図面中で同一の符号を付して説明する。図14は、この第2の従来例に係るパワーMOSトランジスタモジュールの平面図であり、また、図15及び図16は、それぞれ図14のC−C’及びD−D’断面図である。
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、小型化の要請に応えつつ、オン抵抗を低くして消費電力を低減することができる半導体装置を提供することを目的とするものである。
第1及び第2の従来例のものと同様に、トレンチゲート13やN+ 型ソース拡散層17等から構成されるNチャネルトレンチゲート型MOSトランジスタとすることができ、上述したのと同様の製造工程により形成することができる。ただし、これは単に一例に過ぎず、例えば、トランジスタQA及びQBを、Pチャネルトレンチゲート型MOSトランジスタとすることもできる。その他、トランジスタQA及びQBを、IGBT、又はNチャネル/Pチャネルプレーナゲート型MOSトランジスタとすることもできる。
また、第1孤立島領域71’及び第2孤立島領域72’は、図1に示すように、複数の異なる形状の長方形を合体させたL字形近似の形状となっている。その理由については後述する。
このソース電極77Aには、パワーMOSトランジスタモジュールの第1の端子S1に接続される板状の配線電極80A(第1電極配線)が、例えば半田バンプ81により接続されている。同様に、ソース電極77Bには、パワーMOSトランジスタモジュールの第2の端子S2に接続される板状の配線電極80B(第2電極配線)が、例えば半田バンプ81により接続されている。この板状の配線電極80A及び80Bは、ソース電極77A及び77Bの隣接線と交差する方向、即ちソース電極77A及び77Bの配列方向を長手方向として形成されている。配線電極80Aはソース電極77Aのみと接続され、配線電極80Bはソース電極77Bのみと接続されている。半田バンプ81の代わりに、Auバンプを用いても良いし、また、アルミニウムボンディング又はAuボンディングによりソース電極77A(77B)と配線電極80A(80B)とを接続してもよい。
ゲート電極86Aは、外部の回路(例えば図9に示す制御IC300等)と接続するための半田バンプ83、及び半田バンプ83と外部の回路とを接続する板状の配線電極87A(第1の外部ゲート配線)を備えている。
同様にゲート電極86Bは、外部の回路と接続するための半田バンプ84、及び半田バンプ84と外部の回路とを接続する板状の配線電極87B(第2の外部ゲート配線)を備えている。配線電極87A及び配線電極87Bは、配線電極80A及び80Bとは反対の方向に引き出されており、X軸方向を長手方向としている。また、配線電極87A及び半田バンプ83が形成される領域86C(第1の接続領域)と、配線電極87B及び半田バンプ84が形成される領域86D(第2の接続領域)とは、Y軸方向を長手方向として形成され、X軸方向に延びる辺において互いに正対している。
このゲート電極86A及び86Bは、それぞれ図2に示すゲートポリシリコン配線88A及び88Bと引き出し配線BL(図5参照)により、トレンチゲート13と接続されている。図4〜6に示すように、ゲートポリシリコン配線88A及び88Bは、N−型エピタキシャル層11上にシリコン酸化膜89を介して形成されている。
領域71Bと72Aは、互いにX軸方向に延びる辺を隣接辺としてY軸方向に配列されている。また、領域71C及び72Bは、領域86C及び86Dの間に挟まれるようにY軸方向に配列されている。領域71Cは、領域86CとX軸方向に延びる辺を隣接辺として配列され、領域71Dは、領域86DとX軸方向に延びる辺を隣接辺として配列されている。
なお、ゲートポリシリコン配線88A及び88Bは、図6のG−G’断面図に示すように、層間絶縁膜60、パシベーション膜61及び酸化膜89により互いに電気的に絶縁され、また、ソース電極77A及び77Bと電気的に絶縁されている。
(1)半導体基板の一方の面側に形成された第1主電極領域と、前記半導体基板の他方の面側に形成された第2主電極領域と、前記第1主電極領域と前記第2主電極領域との間の電流を制御するゲート電極とを有する第1トランジスタ及び第2トランジスタを同一の半導体基板上に形成し、前記第2主電極領域を前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの間で共有されるように構成され、前記第1トランジスタの前記第1主電極領域は、前記半導体基板の一方の面側に複数の第1孤立島領域に分割して形成され、前記第2トランジスタの前記第1主電極領域は、前記半導体基板の一方の面側に前記複数の第1孤立島領域の少なくとも一部と隣接して配列される複数の第2孤立島領域に分割して形成され、前記第1孤立島領域同士が互いに隣接する部分では、その隣接する第1孤立島領域を統合させて統合第1孤立島領域とし、この統合第1孤立島領域に一体的に前記第1トランジスタの前記第1主電極領域を形成し、前記第2孤立島領域同士が互いに隣接する部分では、その隣接する第2孤立島領域を統合させて統合第2孤立島領域とし、この統合第2孤立島領域に一体的に前記第2主電極領域を形成し、前記第1孤立島領域及び前記第2孤立島領域は、第1の方向へ延びる輪郭を隣接部として交互に配列される第1群と、前記第1の方向とは別の第2の方向に延びる輪郭を隣接部として配列される第2群とに少なくとも分類され、隣接する前記第1群の第1孤立島領域と前記第2群の第1孤立島領域とが統合されて前記統合第1孤立島領域とされ、隣接する前記第1群の第2孤立島領域と前記第2群の第2孤立島領域とが統合されて前記統合第2孤立島領域とされていることを特徴とする。
(2)前記第1トランジスタの前記ゲート電極は、外部配線と接続される第1の接続領域を有し、前記第2トランジスタの前記ゲート電極は、外部配線と接続される第2の接続領域を有し、前記第2群の第2孤立島領域は、前記第1の接続領域及び前記第2の接続領域と前記第1の方向に並んで配置される部分を有することを特徴とする(1)記載の半導体装置。
(3)前記第2群の第2孤立島領域は、前記第1の接続領域と前記第2接続領域に挟まれて配置されていることを特徴とする(2)記載の半導体装置。
(4)前記第1孤立島領域と前記第2孤立島領域との間の境界線の形状は直線である(1)記載の半導体装置。
(5)前記第1孤立島領域と前記第2孤立島領域との間の境界線の形状は凹凸曲線形状である(1)記載の半導体装置。
(6)前記第1孤立島領域と前記第2孤立島領域との間の境界線の形状は波線形状である(1)記載の半導体装置。
(7)半導体基板の一方の面側に形成された第1主電極領域と、前記半導体基板の他方の面側に形成された第2主電極領域と、前記半導体基板の一方の面側に形成され、前記第1主電極領域と前記第2主電極領域との間の電流を制御するゲート電極と、を有する第1トランジスタ及び第2トランジスタを同一の半導体基板上に形成し、前記第2主電極領域を前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの間で共有されるように構成され、前記第1トランジスタの前記第1主電極領域は、前記半導体基板の一方の面側に複数の第1孤立島領域に分割して形成され、前記複数の第1孤立島領域はそれぞれの上面に形成された複数の第1電極層を介して第1電極配線に共通接続され、前記第2トランジスタの前記第1主電極領域は、前記半導体基板の一方の面側に前記複数の第1孤立島領域と隣接した複数の第2孤立島領域に分割して形成され、前記複数の第2孤立島領域はそれぞれの上面に形成された複数の第2電極層を介して第2電極配線に共通接続され、
前記第1トランジスタの前記ゲート電極は、第1の外部ゲート配線と接続される第1の接続領域を有し、前記第2トランジスタの前記ゲート電極は、前記第1の接続領域と第1の方向に並んで配置され、第2の外部ゲート配線と接続される第2の接続領域を有し、前記複数の第1孤立島領域と前記複数の第2孤立島領域とは前記第1の方向と交差する第2の方向に並ぶとともに、前記複数の第1孤立島領域のうち前記第1の接続領域に隣接した所定の第1孤立島領域は前記第1の接続領域と前記第1の方向に並ぶ第1の部分を有し、前記複数の第2孤立島領域のうち前記第2の接続領域に隣接した所定の第2孤立島領域は前記第2接続領域と前記第1の方向に並ぶ第2の部分を有することを特徴とする半導体装置。
(8)前記所定の第1孤立島領域は、前記所定の第2孤立島領域のうち前記第2の部分以外の部分と、第1の方向に並ぶ第3の部分を有することを特徴とする(7)記載の半導体装置。
(9)前記第1の部分及び前記第2の部分は、前記第1の接続領域と前記第2接続領域に挟まれて配置されていることを特徴とする(8)記載の半導体装置。
(10)前記第1電極配線および前記第2電極配線は、板状電極であることを特徴とする(8)記載の半導体装置。
(11)前記第1電極配線および前記第2電極配線は、前記複数の第1主電極と前記複数の第2主電極とが並ぶ方向を長手方向とする板状電極であることを特徴とする(8)記載の半導体装置。
(12)前記第1の外部ゲート配線および前記第2の外部ゲート配線は、板状電極であることを特徴とする(11)記載の半導体装置。
(13)前記第1の外部ゲート配線および前記第2の外部ゲート配線は、前記複数の第1主電極と前記複数の第2主電極とが並ぶ方向を長手方向とする板状電極であることを特徴とする(11)記載の半導体装置。
(14)前記第1の外部ゲート配線および前記第2の外部ゲート配線は、前記第1電極配線および前記第2電極配線と反対方向に引き出されていることを特徴とする(13)記載の半導体装置。
(15)前記第1孤立島領域と前記第2孤立島領域との間の境界線の形状は直線である(7)記載の半導体装置。
(16)前記第1孤立島領域と前記第2孤立島領域との間の境界線の形状は凹凸曲線形状である(7)記載の半導体装置。
(17)前記第1孤立島領域と前記第2孤立島領域との間の境界線の形状は波線形状である(7)記載の半導体装置。
(18)前記複数の第1電極層と前記複数の第2電極層とは第2の方向に交互に配置されていることを特徴とする(7)記載の半導体装置。
(19)前記第1電極層は、バンプを介して前記第1電極配線と接続され、
前記第2電極層は、バンプを介して前記第2電極配線と接続される
ことを特徴とする(7)記載の半導体装置。
(20)前記第1電極層は、ボンディングを介して前記第1電極配線と接続され、
前記第2電極層は、ボンディングを介して前記第2電極配線と接続される
ことを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
Claims (6)
- 半導体基板の一方の面側に形成された第1主電極領域と、前記半導体基板の他方の面側に形成された第2主電極領域と、前記第1主電極領域と前記第2主電極領域との間の電流を制御するゲート電極とを有する第1トランジスタ及び第2トランジスタを同一の半導体基板上に形成し、前記第2主電極領域を前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの間で共有されるように構成され、
前記第1トランジスタの前記第1主電極領域は、前記半導体基板の一方の面側に複数の第1孤立島領域に分割して形成され、
前記第2トランジスタの前記第1主電極領域は、前記半導体基板の一方の面側に前記複数の第1孤立島領域の少なくとも一部と隣接して配列される複数の第2孤立島領域に分割して形成され、
前記第1孤立島領域同士が互いに隣接する部分では、その隣接する第1孤立島領域を統合させて統合第1孤立島領域とし、この統合第1孤立島領域に一体的に前記第1トランジスタの前記第1主電極領域を形成し、
前記第2孤立島領域同士が互いに隣接する部分では、その隣接する第2孤立島領域を統合させて統合第2孤立島領域とし、この統合第2孤立島領域に一体的に前記第2主電極領域を形成し、
前記第1孤立島領域及び前記第2孤立島領域は、第1の方向へ延びる輪郭を隣接部として交互に配列される第1群と、前記第1の方向とは別の第2の方向に延びる輪郭を隣接部として配列される第2群とに少なくとも分類され、
隣接する前記第1群の第1孤立島領域と前記第2群の第1孤立島領域とが統合されて前記統合第1孤立島領域とされ、
隣接する前記第1群の第2孤立島領域と前記第2群の第2孤立島領域とが統合されて前記統合第2孤立島領域とされている
ことを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板の一方の面側に形成された第1主電極領域と、前記半導体基板の他方の面側に形成された第2主電極領域と、前記半導体基板の一方の面側に形成され、前記第1主電極領域と前記第2主電極領域との間の電流を制御するゲート電極と、を有する第1トランジスタ及び第2トランジスタを同一の半導体基板上に形成し、前記第2主電極領域を前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの間で共有されるように構成され、
前記第1トランジスタの前記第1主電極領域は、前記半導体基板の一方の面側に複数の第1孤立島領域に分割して形成され、前記複数の第1孤立島領域はそれぞれの上面に形成された複数の第1電極層を介して第1電極配線に共通接続され、
前記第2トランジスタの前記第1主電極領域は、前記半導体基板の一方の面側に前記複数の第1孤立島領域と隣接した複数の第2孤立島領域に分割して形成され、前記複数の第2孤立島領域はそれぞれの上面に形成された複数の第2電極層を介して第2電極配線に共通接続され、
前記第1トランジスタの前記ゲート電極は、第1の外部ゲート配線と接続される第1の接続領域を有し、
前記第2トランジスタの前記ゲート電極は、前記第1の接続領域と第1の方向に並んで配置され、第2の外部ゲート配線と接続される第2の接続領域を有し、
前記複数の第1孤立島領域と前記複数の第2孤立島領域とは前記第1の方向と交差する第2の方向に並ぶとともに、前記複数の第1孤立島領域のうち前記第1の接続領域に隣接した所定の第1孤立島領域は前記第1の接続領域と前記第1の方向に並ぶ第1の部分を有し、前記複数の第2孤立島領域のうち前記第2の接続領域に隣接した所定の第2孤立島領域は前記第2接続領域と前記第1の方向に並ぶ第2の部分を有する
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記所定の第1孤立島領域は、前記所定の第2孤立島領域のうち前記第2の部分以外の部分と、第1の方向に並ぶ第3の部分を有することを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
- 前記第1の部分及び前記第2の部分は、前記第1の接続領域と前記第2接続領域に挟まれて配置されていることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 前記第1電極配線および前記第2電極配線は、前記複数の第1主電極と前記複数の第2主電極とが並ぶ方向を長手方向とする板状電極であることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 前記複数の第1電極層と前記複数の第2電極層とは第2の方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
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