JP2005322949A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005322949A JP2005322949A JP2005227973A JP2005227973A JP2005322949A JP 2005322949 A JP2005322949 A JP 2005322949A JP 2005227973 A JP2005227973 A JP 2005227973A JP 2005227973 A JP2005227973 A JP 2005227973A JP 2005322949 A JP2005322949 A JP 2005322949A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- trench
- electric field
- semiconductor device
- field relaxation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 65
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 34
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 19
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract 4
- 230000008719 thickening Effects 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 54
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7811—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、トレンチゲート構造の半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device having a trench gate structure.
電力増幅回路、電源回路、コンバータ或は電源保護回路等にはパワートランジスタが用いられているが、これらのパワートランジスタには大電力を扱うために高耐圧化及び大電流化が要求される。 Power transistors are used in power amplifier circuits, power supply circuits, converters, power supply protection circuits, and the like, but these power transistors are required to have a high breakdown voltage and a large current in order to handle a large amount of power.
MISFETの場合には、大電流化を達成する方法として、チャネル幅を増大させることによって容易に達成できる。そして、このようなチャネル幅の増大を行なうことによってチップ面積が増大するのを回避するために、例えばメッシュゲート構造が用いられている。 In the case of MISFET, it can be easily achieved by increasing the channel width as a method for achieving a large current. In order to avoid an increase in the chip area due to such an increase in channel width, for example, a mesh gate structure is used.
メッシュゲート構造では、ゲートが平面的に格子状に配置されており、このため単位チップ面積当りのチャネル幅を大きくすることができる。 In the mesh gate structure, the gates are arranged in a grid pattern in a plane, and therefore the channel width per unit chip area can be increased.
従来、このようなパワーFETには、工程が簡単でありゲート絶縁膜となる酸化膜の形成が容易なことからプレーナ構造のものが用いられてきた。 Conventionally, power FETs having a planar structure have been used because the process is simple and it is easy to form an oxide film to be a gate insulating film.
しかしながら、FETではゲート長によってチャネル長が決まるために、プレーナ構造のFETでは、ゲートを細くした場合にはチャネル長が短くなり短チャネル効果が生じる、或はゲートが同時に配線の機能をもっているために、ゲートを細くした場合には許容電流が減少してしまう等の問題があり、微細化には限界がある。 However, in FETs, the channel length is determined by the gate length, so in planar FETs, when the gate is thinned, the channel length is shortened and the short channel effect occurs, or the gate has a wiring function at the same time. When the gate is thinned, there is a problem that the allowable current is reduced, and there is a limit to miniaturization.
このため、更にセルの集積度を向上させることが可能であり、加えてオン抵抗を低減させることができる等の理由からトレンチゲート構造のFETが注目されている。 For this reason, FETs having a trench gate structure have been attracting attention for the reason that the degree of cell integration can be further improved and the on-resistance can be reduced.
トレンチゲート構造とは、半導体基板主面に延設した溝部に絶縁膜を介してゲートとなる導体層を設け、前記主面の深層部をドレイン領域とし、前記主面の表層部をソース領域とし、前記ドレイン領域及びソース領域間の半導体層をチャネル領域とするものであり、このようなトレンチゲート構造のパワーMOSFETとしては三菱電機社のFS70TM‐06、シリコニクス社のSUP75N06‐08等がある。
メッシュゲート構造のFETについては、下記非特許文献に記載されている。
In the trench gate structure, a conductor layer serving as a gate is provided in a groove extending to the main surface of the semiconductor substrate via an insulating film, a deep layer portion of the main surface is used as a drain region, and a surface layer portion of the main surface is used as a source region. A semiconductor layer between the drain region and the source region is used as a channel region. Examples of such a power MOSFET having a trench gate structure include FS70TM-06 manufactured by Mitsubishi Electric Corporation and SUP75N06-08 manufactured by Siliconix.
The mesh gate structure FET is described in the following non-patent literature.
しかしながら、本発明者は、トレンチゲート構造のパワーFETについて、低電圧駆動のためにゲート絶縁膜の膜厚を薄くした場合に、プレーナ構造のFETと比較して、ゲート耐圧の低下が予想以上に大きいことを見出した。本発明者は、この点について検討を加え、次の結論を得た。 However, the inventor has found that the trench gate structure power FET has a lower gate breakdown voltage than expected when the gate insulating film thickness is reduced for low voltage driving compared to the planar structure FET. I found it big. The present inventor examined this point and obtained the following conclusion.
プレーナ構造のMISFETでは半導体基板主面上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されているために、平面に形成されるので均一性に優れたゲート絶縁膜上にゲートが形成されるのに対して、トレンチゲート構造のFETでは、ゲートが半導体基板内に設けられているために、ゲート絶縁膜の均一性が充分に保証されず、加えて、ゲートが立体的に形成されることから、ゲートの端部が形状誤差によって鋭角的に形成された場合には、この部分に局部的に電界集中が起こり、この電界集中によって生じた高電界によってゲート絶縁膜が破壊され、ゲート耐圧の低下となる。 In the planar structure MISFET, the gate electrode is formed on the main surface of the semiconductor substrate via the gate insulating film, so that the gate electrode is formed on a flat surface, so that the gate is formed on the gate insulating film having excellent uniformity. On the other hand, in the FET of the trench gate structure, since the gate is provided in the semiconductor substrate, the uniformity of the gate insulating film is not sufficiently ensured, and in addition, the gate is formed in three dimensions. When the edge of the gate is formed with an acute angle due to a shape error, an electric field concentration occurs locally in this portion, and the gate insulating film is destroyed by the high electric field generated by this electric field concentration, resulting in a decrease in gate breakdown voltage. Become.
このようなゲート耐圧の低下を防止するため、ゲート絶縁膜を厚くしたのでは相互コンダクタンスgmが低下し、低電圧作動が困難となる。 If the gate insulating film is made thick in order to prevent such a reduction in gate breakdown voltage, the mutual conductance gm is lowered, and low voltage operation becomes difficult.
本発明の課題は、このような問題を解決し、ゲート耐圧を低下させることなくゲート絶縁膜を薄くする、或はゲート絶縁膜を厚くせずにゲート耐圧を向上させることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a technique capable of solving such problems and reducing the gate breakdown voltage without reducing the gate breakdown voltage, or improving the gate breakdown voltage without increasing the gate insulation film. There is to do.
The above and other problems and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
半導体基板主面に延設した溝部にゲートとなる導体層を設けるトレンチゲート構造のFETを有する半導体装置において、前記トレンチゲートの終端部に電界緩和部を設ける。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
In a semiconductor device having a FET having a trench gate structure in which a conductor layer serving as a gate is provided in a groove extending on a main surface of a semiconductor substrate, an electric field relaxation portion is provided at a terminal portion of the trench gate.
電界緩和部の具体的な構成としては、半導体チップ外周部に沿って電界緩和部を延在させ、この電界緩和部にトレンチゲートの終端部を接続する。 As a specific configuration of the electric field relaxation portion, the electric field relaxation portion is extended along the outer peripheral portion of the semiconductor chip, and the terminal portion of the trench gate is connected to the electric field relaxation portion.
或は、半導体チップ外周部の各トレンチゲート終端部に、各内角が鈍角となる多角形或は円形の平面形状をした電界緩和部を設け、この電界緩和部にトレンチゲートの終端部を接続する。 Alternatively, an electric field relaxation portion having a polygonal or circular planar shape with each inner angle being an obtuse angle is provided at each trench gate termination portion on the outer periphery of the semiconductor chip, and the termination portion of the trench gate is connected to this electric field relaxation portion. .
或は、半導体チップ外周部にトレンチゲートから連続し、その断面積を減少させ電界緩和部を設け、この電界緩和部にトレンチゲートの終端部を接続する。 Alternatively, it is continuous from the trench gate on the outer periphery of the semiconductor chip, and the electric field relaxation portion is provided by reducing the cross-sectional area, and the termination portion of the trench gate is connected to the electric field relaxation portion.
更に、半導体チップ外周部に沿って延在し、トレンチゲートの終端部を接続した電界緩和部の周囲に、ドレインとは反対導電型で且つドレインよりも低濃度の不純物を注入した低濃度領域を設ける。 Further, a low-concentration region extending along the outer periphery of the semiconductor chip and having a conductivity type opposite to that of the drain and having an impurity doped lower than that of the drain is formed around the electric field relaxation portion connected to the terminal portion of the trench gate. Provide.
前記トレンチゲートが、内方に前記ソースの形成される領域を、各内角が鈍角となる多角形或は円形の平面形状に残す形で、矩形形状に略全面に形成される。 The trench gate is formed on a substantially entire surface in a rectangular shape so as to leave a region in which the source is formed inward in a polygonal or circular plane shape in which each inner angle is an obtuse angle.
[作用]
上述した手段によれば、ゲートの終端部に設けた電界緩和部にて、局部的な高電界の発生を防止することができるので、ゲート耐圧を低下させることなくゲート絶縁膜を薄くする、或はゲート絶縁膜を厚くせずにゲート耐圧を向上させることが可能となる。
[Action]
According to the above-mentioned means, since the generation of a local high electric field can be prevented by the electric field relaxation portion provided at the terminal end portion of the gate, the gate insulating film is made thin without reducing the gate breakdown voltage, or The gate breakdown voltage can be improved without increasing the thickness of the gate insulating film.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)本発明によれば、ゲートの終端部に設けた電界緩和部にて、局部的な高電界が発生するのを防止することができるという効果がある。
(2)本発明によれば、上記効果(1)により、ゲート耐圧を低下させることなくゲート絶縁膜を薄くすることが可能となるという効果がある。
(3)本発明によれば、上記効果(1)により、ゲート絶縁膜を厚くせずにゲート耐圧を向上させることが可能となるという効果がある。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.
(1) According to the present invention, there is an effect that a local high electric field can be prevented from being generated in the electric field relaxation portion provided at the terminal end portion of the gate.
(2) According to the present invention, the effect (1) has an effect that the gate insulating film can be thinned without reducing the gate breakdown voltage.
(3) According to the present invention, the effect (1) has an effect that the gate breakdown voltage can be improved without increasing the thickness of the gate insulating film.
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
図1に示すのは、本発明の一実施の形態である半導体装置のトレンチゲート構造のパワーMISFETの要部を表す平面図であり、図2に示すのは、図1中a‐a線に沿った縦断面図であり、図3に示すのは同じくb‐b線に沿った縦断面図である。なお、図1にては説明のために、ソース取り出し配線及びPSG膜を図示せず、ゲート取り出し配線を透過して示し、これに斜線を付す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing the main part of a power MISFET having a trench gate structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a line aa in FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along the line bb. In FIG. 1, for the sake of explanation, the source extraction wiring and the PSG film are not shown, but are shown through the gate extraction wiring and are hatched.
本実施の形態のMISFETは、NPN型であり、半導体基板主面の深層部であるN+型層1上のN型層2をドレインとし、N型層2上に形成されたP−型層3をチャネルとしている。トレンチゲート4は、半導体基板主面に延設しN型層2に達する溝部にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜5を介して設けられている。半導体基板主面の表層部のトレンチゲート4周辺に形成されるN+型層6をソースとしている。
The MISFET of the present embodiment is an NPN type, and a P −
トレンチゲート4は、平面的に格子状に配置されるメッシュゲート構造となっているが、図1中横方向に延在する各トレンチゲート4間に位置する縦方向のトレンチゲート4は交互に位置を変えて配置されている。各トレンチゲート4は半導体チップの外周部近傍にて終端しており、この終端部分にて半導体基板主面上のゲート取り出し配線7と接続している。
The
本実施の形態では、半導体チップ外周部に沿って延在する電界緩和部8を半導体基板内に設け、この電界緩和部8にトレンチゲート4の終端部を接続する。電界緩和部8はMISFETの形成される領域を囲むようにして矩形環状に設けられ、電界の集中を防止するために、その角部に曲率をもたせて形成する。
In the present embodiment, an electric
次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法を図4乃至図7を用いて説明する。
先ず、厚さ500μm程度のN+型半導体基板1の主面にエピタキシャル成長によって、N型層2を4μm程度形成し、続いてイオン打込みによりP−型層3を2μm程度形成し、トレンチゲート4の形成される部分及び電界緩和部8の形成される部分の半導体基板主面にホトリソグラフィによってN型層2に達する溝部を形成する。この状態を図4に示す。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
First, an N-
次に、溝部の表面を含む全面にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜を形成し、半導体基板全面にトレンチゲート或は電界緩和部となる多結晶シリコン11を堆積させる。この状態を図5に示す。
Next, a silicon oxide film to be a gate insulating film is formed on the entire surface including the surface of the trench, and a
次に、エッチバックによって多結晶シリコン11を平坦化し、前記溝部を多結晶シリコン11によって埋め込んで、トレンチゲート4及び電界緩和部8を形成し、この半導体チップ外周部に沿って延在する電界緩和部8と接続する半導体基板主面上にN型多結晶シリコンからなるゲート取り出し配線7を形成する。この状態を図6に示す。
Next, the
この後は従来の方法と同様に、図7に示すように、ソースとなるN+層6をイオン打込みにより1μm程度形成し、全面に保護絶縁のためのPSG膜9を堆積させて、所定位置のPSG膜9及び酸化珪素膜5をエッチング除去しソース取り出し配線10の開口を形成し、アルミニュウム等の導体からなる配線10をソースとなるN+層6に接続し、図2に示す状態となる。なお、ソース取り出し配線10はベース電位を一定とするためにソースとなるN+層6とチャネルとなるP−層3の双方に接続されている。
Thereafter, as in the conventional method, as shown in FIG. 7, an N +
なお、本実施の形態では電界緩和部8として矩形環状に設けたが、電界緩和部8としては半導体チップ外周部の各辺に沿って延在するものを各辺に設けてもよく、この場合には各電界緩和部8の終端の電界を緩和する構成としておくことが望ましい。
In the present embodiment, the electric
ここで、図8に示すのは、従来のトレンチゲート構造のパワーMISFETの要部を表す平面図であり、図9に示すのは、図8中a‐a線に沿った縦断面図である。 Here, FIG. 8 is a plan view showing a main part of a conventional power MISFET having a trench gate structure, and FIG. 9 is a longitudinal sectional view taken along line aa in FIG. .
このような従来のFETでは、トレンチゲート4が半導体チップ外周部にて終端しており、トレンチゲート4の端部が形状誤差によって部分的に鋭角的に形成された場合には、この部分に局部的に電界集中が起こり、この電界集中によって生じた高電界によってゲート絶縁膜となる酸化珪素膜5が破壊され、ゲート耐圧の低下となる。メッシュゲート構造の場合にはこうした終端部が多数存在することになるため、このような危険性が高くなる。
In such a conventional FET, when the
これに対して、本実施の形態のFETでは、トレンチゲート4の終端部に設けた電界緩和部8によって、トレンチゲート4が面状に終端することとなり、局部的な高電界が発生するのを防止することができる。
On the other hand, in the FET of the present embodiment, the
なお、図10に示すのは、従来構造のFET(a)と本実施の形態のFET(b)とについて、ゲート耐圧を試験した結果をグラフに表したものである。この図から、本実施の形態のFETは従来構造のFETと比較して、ゲート耐圧が高く、製品誤差が小さいことが明らかである。 FIG. 10 is a graph showing the results of testing the gate breakdown voltage of the FET (a) having the conventional structure and the FET (b) of the present embodiment. From this figure, it is clear that the FET according to the present embodiment has a higher gate breakdown voltage and a smaller product error than the conventional FET.
(実施の形態2)
図11に示すのは、本発明の他の実施の形態である半導体装置のトレンチゲート構造のパワーMISFETの要部を表す平面図であり、図12に示すのは、図1中c‐c線に沿った縦断面図である。なお、図11にては説明のために、ソース取り出し配線及びPSG膜を図示せず、ゲート取り出し配線を透過して示し、これに斜線を付す。
(Embodiment 2)
FIG. 11 is a plan view showing a main part of a power MISFET having a trench gate structure of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. FIG. 12 shows a line cc in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view along line. In FIG. 11, for the sake of explanation, the source extraction wiring and the PSG film are not shown, but are shown through the gate extraction wiring, and are hatched.
本実施の形態のMISFETは、NPN型であり、半導体基板主面の深層部であるN+型層1上のN型層2をドレインとし、N型層2上に形成されたP−型層3をチャネルとしている。トレンチゲート4は、半導体基板主面に延設しN型層2に達する溝部にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜5を介して設けられている。半導体基板主面の表層部のトレンチゲート4周辺に形成されるN+型層6をソースとしている。
The MISFET of the present embodiment is an NPN type, and a P −
トレンチゲート4は、平面的に格子状に配置されるメッシュゲート構造となっているが、図11中横方向に延在する各トレンチゲート4間に位置する縦方向のトレンチゲート4は交互に位置を変えて配置されている。各トレンチゲート4は半導体チップの外周部近傍にて終端しており、この終端部分にて半導体基板主面上のゲート取り出し配線7と接続している。
The
本実施の形態では、半導体チップ外周部にトレンチゲート4から連続し、その断面積を段階的に減少させた電界緩和部8を設け、この電界緩和部8にトレンチゲート4の終端部を接続する。このような構成は、トレンチゲート4形成のための前記溝部を形成する際に、マスクパターンを変えることによって容易に形成することができる。
In the present embodiment, an electric
本実施の形態のFETでは、トレンチゲート4の終端部に設けた電界緩和部8の断面積が減少することによって、ゲート絶縁膜となる酸化珪素膜5が実効的に厚くなることとなり、ゲート耐圧の低下を防止することができる。また本実施の形態では、前述した実施の形態と比較して、電界緩和部8に要する面積が小さいために、電界緩和部8形成に伴う容量の増加を抑制することができる。
なお、本実施の形態の電界緩和部8としては、その幅を漸減させる構成としてもよい。
In the FET according to the present embodiment, the
In addition, as the electric
(実施の形態3)
図13に示すのは、本発明の他の実施の形態である半導体装置のトレンチゲート構造のパワーMISFETの要部を表す平面図である。なお、図13にては説明のために、ソー
ス取り出し配線及びPSG膜を図示せず、ゲート取り出し配線を透過して示し、これに斜線を付す。
(Embodiment 3)
FIG. 13 is a plan view showing a main part of a power MISFET having a trench gate structure of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. In FIG. 13, for the sake of explanation, the source extraction wiring and the PSG film are not shown, but are shown through the gate extraction wiring, and are hatched.
図12に示す前述した実施の形態と同様に、本実施の形態のMISFETは、NPN型であり、半導体基板主面の深層部であるN+型層1上のN型層2をドレインとし、N型層2上に形成されたP−型層3をチャネルとしている。トレンチゲート4は、半導体基板主面に延設しN型層2に達する溝部にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜5を介して設けられ、その終端部が電界緩和部8と接続している。半導体基板主面の表層部のトレンチゲート4周辺に形成されるN+型層6をソースとしている。
Similar to the above-described embodiment shown in FIG. 12, the MISFET of this embodiment is of the NPN type, and the N-
トレンチゲート4は、平面的に格子状に配置されるメッシュゲート構造となっているが、図11中横方向に延在する各トレンチゲート4間に位置する縦方向のトレンチゲート4は交互に位置を変えて配置されている。各トレンチゲート4は半導体チップの外周部近傍にて終端しており、この終端部分にて半導体基板主面上のゲート取り出し配線7と接続している。
The
本実施の形態では、半導体チップ外周部の各トレンチゲート4終端部に、平面形状が円形でその径がトレンチゲート4の幅よりも大きな電界緩和部8を設け、この電界緩和部8にトレンチゲート4の終端部を接続する。このような構成は、トレンチゲート4形成のための前記溝部を形成する際に、マスクパターンを変えることによって容易に形成することができる。
In the present embodiment, an electric
本実施の形態のFETでは、トレンチゲート4の終端部に設けた電界緩和部8の平面形状を円形とすることにより、各角部に曲率をもたせて局部的な電界集中の発生が防止され、ゲート耐圧の低下を防止することができる。また本実施の形態では、前述した実施の形態と比較して、電界緩和部8に要する面積が小さいために、電界緩和部8形成に伴う容量の増加を抑制することができる。
なお、本実施の形態の電界緩和部8としては、各内角が鈍角となる多角形例えば八角形の平面形状等の構成としてもよい。
In the FET of the present embodiment, by making the planar shape of the electric
In addition, as the electric
(実施の形態4)
図14に示すのは、本発明の他の実施の形態である半導体装置のトレンチゲート構造のパワーMISFETの要部を表す平面図であり、図15に示すのは、図14中a‐a線に沿った縦断面図である。なお、図14にては説明のために、ソース取り出し配線及びPSG膜を図示せず、ゲート取り出し配線を透過して示し、これに斜線を付す。
(Embodiment 4)
FIG. 14 is a plan view showing a main part of a power MISFET having a trench gate structure of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. FIG. 15 shows a line aa in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view along line. In FIG. 14, for the sake of explanation, the source lead-out wiring and the PSG film are not shown, but are shown through the gate lead-out wiring, and are hatched.
本実施の形態のMISFETは、NPN型であり、半導体基板主面の深層部であるN+型層1上のN型層2をドレインとし、N型層2上に形成されたP−型層3をチャネルとしている。トレンチゲート4は、半導体基板主面に延設しN型層2に達する溝部にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜5を介して設けられている。半導体基板主面の表層部のトレンチゲート4周辺に形成されるN+型層6をソースとしている。
The MISFET of the present embodiment is an NPN type, and a P −
トレンチゲート4は、平面的に格子状に配置されるメッシュゲート構造となっているが、図11中横方向に延在する各トレンチゲート4間に位置する縦方向のトレンチゲート4は交互に位置を変えて配置されている。各トレンチゲート4は半導体チップの外周部近傍にて終端しており、この終端部分にて半導体基板主面上のゲート取り出し配線7と接続している。
The
半導体チップ外周部に沿って延在する電界緩和部8を半導体基板内に設け、この電界緩和部8にトレンチゲート4の終端部を接続する。電界緩和部8はMISFETの形成される領域を囲むようにして矩形環状に設けられ、電界の集中を防止するために、その角部に曲率をもたせて形成する。
An electric
また、本実施の形態では、半導体チップ外周部に沿って延在し、トレンチゲート4の終端部を接続した電界緩和部8の周囲に、ドレインとは反対導電型で且つドレインよりも低濃度の不純物を注入した低濃度領域12を設ける。
この低濃度領域12の平面形状は、電界緩和部8と同様に、FETの形成される領域を囲む矩形環状とする。
Further, in the present embodiment, around the electric
The planar shape of the
本実施の形態では、前述した実施の形態と比較して、電界緩和部8をFETの形成される領域を囲む環状としても、この低濃度領域によって電界緩和部8形成に伴う容量の増加を抑制することができる。
In the present embodiment, compared to the above-described embodiment, even if the electric
(実施の形態5)
図16に示すのは、本発明の他の実施の形態である半導体装置のトレンチゲート構造のパワーMISFETの要部を表す平面図であり、図17に示すのは、図16中a‐a線に沿った縦断面図である。なお、図16にては説明のために、ソース取り出し配線及びPSG膜を図示せず、ゲート取り出し配線を透過して示し、これに斜線を付す。
(Embodiment 5)
FIG. 16 is a plan view showing a main part of a power MISFET having a trench gate structure of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. FIG. 17 shows a line aa in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view along line. In FIG. 16, for the sake of explanation, the source extraction wiring and the PSG film are not shown, but are shown through the gate extraction wiring, and are hatched.
本実施の形態のMISFETは、NPN型であり、半導体基板主面の深層部であるN+型層1上のN型層2をドレインとし、N型層2上に形成されたP−型層3をチャネルとしている。トレンチゲート4は、半導体基板主面に延設しN型層2に達する溝部にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜5を介して設けられている。半導体基板主面の表層部のトレンチゲート4周辺に形成されるN+型層6をソースとしている。
The MISFET of the present embodiment is an NPN type, and a P−
本実施の形態では、トレンチゲート4は、内方にチャネルとなるP−型層3およびソースとなるN型層6を平面形状円形に残す形で、矩形形状に略全面に形成されており、その周縁部分にて半導体基板主面上のゲート取り出し配線7と接続する。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、半導体チップ外周部に沿って延在する電界緩和部8を半導体基板内に設け、この電界緩和部8にトレンチゲート4の終端部を接続する。電界緩和部8はMISFETの形成される領域を囲むようにして矩形環状に設けられ、電界の集中を防止するために、その角部に曲率をもたせて形成する。
In the present embodiment, an electric
本実施の形態のFETでは、トレンチゲート4が面状に終端し、形状誤差によって部分的に鋭角的に形成されることがないので、局部的に電界集中の起こることがないので、電界集中による高電界によってゲート絶縁膜となる酸化珪素膜5が破壊されることがない。
In the FET according to the present embodiment, the
なお、本実施の形態のトレンチゲート4の内方に形成される、チャネルとなるP−型層3およびソースとなるN型層6を、円形の他に六角形或は八角形等の各内角が鈍角となる多角形等の平面形状としてもよい。
The P-
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
例えば本発明は、パワーMISFET以外にも、IGBT(Integrated Gate Bipolar Transistor)等にも適用が可能である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
For example, the present invention can be applied not only to a power MISFET but also to an IGBT (Integrated Gate Bipolar Transistor) or the like.
1…N+層、2…N層(ドレイン)、3…P−層(チャネル)、4…トレンチゲート、5…酸化珪素膜、6…N+層(ソース)、7…ゲート取りだし配線、8…電界緩和部、9…PSG膜、10…ソース取り出し配線、11…多結晶シリコン、12…低濃度領域。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に形成された、前記電界効果型トランジスタのゲート電極形成用の複数の第1トレンチ部と、
前記第1トレンチ部内に形成された、前記電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜と、
前記第1トレンチ内の前記ゲート絶縁膜上に形成された、前記電界効果型トランジスタのゲート電極と、
前記半導体基板の主面上に形成され、前記複数の第1トレンチ部を接続するように前記第1トレンチ部の周辺に形成された第2トレンチ部と、
前記第2トレンチ部内に形成され、前記ゲート電極と電気的に接続された導電膜を有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device including a field effect transistor having a trench gate structure,
A semiconductor substrate;
A plurality of first trench portions for forming a gate electrode of the field effect transistor formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A gate insulating film of the field effect transistor formed in the first trench portion;
A gate electrode of the field effect transistor formed on the gate insulating film in the first trench;
A second trench portion formed on a main surface of the semiconductor substrate and formed around the first trench portion so as to connect the plurality of first trench portions;
A semiconductor device comprising: a conductive film formed in the second trench portion and electrically connected to the gate electrode.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a gate extraction wiring is formed on the conductive film in the second trench, and the conductive film in the second trench and the gate extraction wiring are electrically connected. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005227973A JP2005322949A (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005227973A JP2005322949A (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01796997A Division JP3904648B2 (en) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005322949A true JP2005322949A (en) | 2005-11-17 |
Family
ID=35469921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005227973A Pending JP2005322949A (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005322949A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8076720B2 (en) | 2007-09-28 | 2011-12-13 | Semiconductor Components Industries, Llc | Trench gate type transistor |
US8242557B2 (en) | 2007-09-28 | 2012-08-14 | Semiconductor Components Industries, Llc | Trench gate type transistor |
WO2013047085A1 (en) | 2011-09-26 | 2013-04-04 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor device and method for producing semiconductor device |
US8530966B2 (en) | 2010-12-17 | 2013-09-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
CN104051503A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | 飞兆半导体公司 | Methods and apparatus related to termination regions of a semiconductor device |
JP2017037921A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | Igbt |
CN106463539A (en) * | 2014-05-01 | 2017-02-22 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor device |
US10229969B2 (en) | 2015-06-09 | 2019-03-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device |
JPWO2020145109A1 (en) * | 2019-01-08 | 2021-09-30 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor equipment and power conversion equipment |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01192175A (en) * | 1988-01-27 | 1989-08-02 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JPH06204483A (en) * | 1992-07-23 | 1994-07-22 | Siliconix Inc | Structure of high-voltage transistor and its formation |
JPH08264787A (en) * | 1995-01-10 | 1996-10-11 | Siliconix Inc | Edge termination method of power mosfet and its structure |
JPH08298322A (en) * | 1995-04-27 | 1996-11-12 | Nippondenso Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
2005
- 2005-08-05 JP JP2005227973A patent/JP2005322949A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01192175A (en) * | 1988-01-27 | 1989-08-02 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JPH06204483A (en) * | 1992-07-23 | 1994-07-22 | Siliconix Inc | Structure of high-voltage transistor and its formation |
JPH08264787A (en) * | 1995-01-10 | 1996-10-11 | Siliconix Inc | Edge termination method of power mosfet and its structure |
JPH08298322A (en) * | 1995-04-27 | 1996-11-12 | Nippondenso Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8242557B2 (en) | 2007-09-28 | 2012-08-14 | Semiconductor Components Industries, Llc | Trench gate type transistor |
US8076720B2 (en) | 2007-09-28 | 2011-12-13 | Semiconductor Components Industries, Llc | Trench gate type transistor |
US8530966B2 (en) | 2010-12-17 | 2013-09-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
EP2763181A4 (en) * | 2011-09-26 | 2015-07-15 | Sumitomo Electric Industries | Semiconductor device and method for producing semiconductor device |
WO2013047085A1 (en) | 2011-09-26 | 2013-04-04 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor device and method for producing semiconductor device |
US8610132B2 (en) | 2011-09-26 | 2013-12-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
CN103748688A (en) * | 2011-09-26 | 2014-04-23 | 住友电气工业株式会社 | Semiconductor device and method for producing semiconductor device |
US9184056B2 (en) | 2011-09-26 | 2015-11-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
CN111106011A (en) * | 2013-03-15 | 2020-05-05 | 飞兆半导体公司 | Arrangement in connection with termination area of semiconductor device |
KR102160563B1 (en) * | 2013-03-15 | 2020-09-28 | 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 | Methods and apparatus related to termination regions of a semiconductor device |
KR20140113603A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-24 | 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 | Methods and apparatus related to termination regions of a semiconductor device |
US9496391B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-11-15 | Fairchild Semiconductor Corporation | Termination region of a semiconductor device |
EP2779248A3 (en) * | 2013-03-15 | 2015-01-14 | Fairchild Semiconductor Corporation | Apparatus related to termination regions of a semiconductor device |
CN104051503A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | 飞兆半导体公司 | Methods and apparatus related to termination regions of a semiconductor device |
US10749027B2 (en) | 2013-03-15 | 2020-08-18 | Fairchild Semiconductor Corporation | Methods and apparatus related to termination regions of a semiconductor device |
CN106463539A (en) * | 2014-05-01 | 2017-02-22 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor device |
US9698221B2 (en) | 2014-05-01 | 2017-07-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
CN106463539B (en) * | 2014-05-01 | 2019-05-07 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor device |
DE112016002613B4 (en) | 2015-06-09 | 2022-04-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device |
US10229969B2 (en) | 2015-06-09 | 2019-03-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device |
CN106449742A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-22 | 丰田自动车株式会社 | Igbt |
JP2017037921A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | Igbt |
JPWO2020145109A1 (en) * | 2019-01-08 | 2021-09-30 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor equipment and power conversion equipment |
DE112019006587T5 (en) | 2019-01-08 | 2021-12-23 | Mitsubishi Electric Corporation | SEMICONDUCTOR UNIT AND POWER CONVERTER UNIT |
JP6991370B2 (en) | 2019-01-08 | 2022-01-12 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor equipment and power conversion equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3904648B2 (en) | Semiconductor device | |
US9793342B2 (en) | Insulated gate type semiconductor device and method for fabricating the same | |
US8633510B2 (en) | IE-type trench gate IGBT | |
JP4860929B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2005322949A (en) | Semiconductor device | |
JP5136578B2 (en) | Semiconductor device | |
US9450086B2 (en) | Semiconductor device | |
US11677019B2 (en) | IGBT device with narrow mesa and manufacture thereof | |
KR101550798B1 (en) | Power semiconductor device having structure for preventing latch-up and method of manufacture thereof | |
JP5520024B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP3689419B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP2007067249A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2004228553A (en) | Insulated gate semiconductor device and its manufacturing method | |
KR102030463B1 (en) | Lateral typed power semiconductor device | |
JP2004152806A (en) | Insulated gate type semiconductor element and method for manufacturing the same | |
JP2023069620A (en) | Semiconductor device | |
CN115377207A (en) | Semiconductor device with schottky diode and method of manufacturing the same | |
JP2001284585A (en) | Field effect transistor | |
JP2005093479A (en) | Semiconductor device and its fabricating process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090630 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090828 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091208 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100406 |