JP2006032676A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006032676A JP2006032676A JP2004209715A JP2004209715A JP2006032676A JP 2006032676 A JP2006032676 A JP 2006032676A JP 2004209715 A JP2004209715 A JP 2004209715A JP 2004209715 A JP2004209715 A JP 2004209715A JP 2006032676 A JP2006032676 A JP 2006032676A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- trench
- contact
- semiconductor device
- gate electrodes
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 58
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims abstract description 76
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 40
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 13
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 35
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 14
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
- H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
- H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thyristors (AREA)
Abstract
【解決手段】 IGBTにおいて、少なくとも一部の隣り合うトレンチゲート電極32間に、その間のボディ領域26を貫通してドリフト領域24に達する複数のトレンチ35が形成されているとともに、そのトレンチ35内にトレンチ絶縁膜38で被覆された導電体38が埋められており、前記隣り合うトレンチゲート電極32のうち、少なくとも一方のトレンチゲート電極32とトレンチ35aとの間に存在するボディ領域26aの範囲内にエミッタ電極Eに接する蓄積側ボディコンタクト領域29が選択的に形成されており、トレンチ35間の間隙のボディ領域26は、その蓄積側ボディコンタクト領域29を介してエミッタ電極に接していることを特徴としている。
【選択図】 図1
Description
この種の半導体装置では、一般的に、オン電圧を低減化すると半導体装置の耐圧電圧が低下するトレードオフの関係が存在する。そこでトレードオフの関係を打破し、オン電圧を低減化しながらも高い耐圧を維持するための研究が盛んに行われている。
この半導体装置は、裏面側のコレクタ電極Cと、そのコレクタ電極Cに接するp+型コレクタ領域322と、p+型コレクタ領域322に接するn−型ドリフト領域324と、そのn−型ドリフト領域324によってp+型コレクタ領域322から隔てられているp−型ボディ領域326と、そのp−型ボディ領域326によってn−型ドリフト領域324から隔てられているn+型エミッタ領域328と、そのn+型エミッタ領域328に接するエミッタ電極Eを備えている。
さらに、n+型エミッタ領域328とn−型ドリフト領域324を隔てているp−型ボディ領域326にゲート絶縁膜334を介して対向するトレンチゲート電極332群を備えている。図5の要部断面図では、このトレンチゲート電極332が紙面左右に2個づつ示されている。このトレンチゲート電極332は、エミッタ電極Eに接続されているn+型エミッタ領域328と接しており、その点において次に説明するトレンチ335と区別される。
この図示左右のトレンチゲート電極332間に、その間のp−型ボディ領域326を貫通してn−型ドリフト領域324に達する複数のトレンチ335が形成されている。このトレンチ335内にトレンチ絶縁膜336で被覆された導電体338が埋められている。この導電体338はエミッタ電極Eに接続されている。このトレンチ335は、トレンチゲート電極332とは異なり、n+型エミッタ領域328と接していない。また、このトレンチ335が形成されているp−型ボディ領域326上は層間絶縁膜339で覆われており、p−型ボディ領域326はエミッタ電極Eと接していない。
トレンチゲート電極332に挟まれるとともに、トレンチ335が形成されている領域は、正孔蓄積領域312などと一般的に称される。この正孔蓄積領域312は、繰返し形成されているトレンチゲート電極332群内に一定の割合で分散して形成されている。
図6に、図5のVI-VI線に対応する要部の平面図を示す。図6の平面図は、正孔蓄積領域312と、図示しないFLR(Field Limiting Ring)構造やガードリング構造等が形成されている周辺耐圧確保領域314との境界近傍を示している。周辺耐圧確保領域314は、トレンチゲート電極332群が形成されている領域(スイッチング素子が形成されている領域である)の周辺を一巡するように形成され、周辺側へ向けて空乏層を伸ばし耐圧を確保するための領域である。
図6に示すように、トレンチゲート電極332(図ではゲート絶縁膜334が示されている)と、トレンチ335(図ではトレンチ絶縁膜336が示されている)は、いずれもy方向に伸びるとともに、x方向に繰返しているストライプ状である。また、トレンチゲート電極332間に形成されているn+型エミッタ領域328内に、p+型ボディコンタクト領域325がy方向に沿って繰返し形成されており、エミッタ電極Eに接している。
また、正孔蓄積領域312に形成されているトレンチ335は、この半導体装置がオフのときに次の利点を有する。比較のために、トレンチ335が形成されていない正孔蓄積領域312を仮に考える。この場合、正孔蓄積領域312の両端のトレンチゲート電極332の底部近傍325(図5参照)に電界が集中し易くなる。これが半導体装置の耐圧を低下させる。トレンチ335が形成されていると、集中する電界が緩和され、半導体装置の破壊を抑制することができる。とくに、正孔蓄積領域312の幅が広くなるほど、上記の問題は顕著となり、トレンチ335を形成する必要性は増してくる。このように、正孔蓄積領域312内にトレンチ335を形成したい局面が多く存在する。
本発明者らは、この種の半導体装置が破壊される原因を詳細に検討したところ、次の現象を突き止めた。
正孔蓄積領域312のp−型ボディ領域326内に蓄積された正孔は、この半導体装置がオフしたときに、ストライプ状に形成されるトレンチ335によってx方向への流動が物理的に阻害される。そのため、図に示すように、この正孔は、トレンチ335の長手方向(y方向)に沿って流れ、周辺側ボディコンタクト領域327を介してエミッタ電極Eへ排出される。この周辺側ボディコンタクト領域327には、周辺耐圧確保領域314側からも正孔が流入してくることから、正孔が集中することになる。したがって、この周辺側ボディコンタクト領域327において正孔の過度の集中が発生しており、これが原因で半導体装置が破壊されていた。
本発明は、上記の現象に着眼し、この新たな知見に基づいて正孔の過度の集中を抑制可能な半導体装置を提供することを目的としている。
少なくとも一部の隣り合うゲート電極間に、その間のボディ領域内をドリフト領域に向けて伸びる複数の第1トレンチが形成されている。その第1トレンチ内には絶縁膜で被覆された導電体、又は絶縁体が埋められている。前記隣り合うゲート電極のうち少なくとも一方のゲート電極と第1トレンチとの間に存在するボディ領域の範囲内にエミッタ電極に接する第1導電型のコンタクト領域が選択的に形成されている。第1トレンチ間の間隙のボディ領域は、直接的にはエミッタ電極に接触せず、その両端側のコンタクト領域を介してエミッタ電極に接している。なお、本明細書の絶縁体や絶縁膜は、誘電体を包含する広義の意味で解釈される。
トレンチに埋められている導電体は、エミッタ電極に接していてもよいが、接していなくてもよい。
ゲート電極の形状に関しては特に制限されず、典型的にはトレンチ型やプレーナ型などを採用することができる。
第1トレンチは、ボディ領域を貫通してドリフト領域まで達して形成されていてもよい。あるいはボディ領域内にとどまっていてもよい。
エミッタ電極に接続しているコンタクト領域は、隣り合うゲート電極のうち少なくとも一方のゲート電極から、その内側に形成されている第1トレンチまでの間に存在するボディ領域内に選択的に形成されている。なお、他方のゲート電極から、その内側に形成されている第1トレンチまでの間に存在するボディ領域内には、コンタクト領域が選択的に形成されていてもよく、あるいは形成されていなくてもよい。コンタクト領域は、ゲート電極と第1トレンチとの間に形成されているのであって、隣り合う第1トレンチ間に存在するボディ領域内に形成されていない。即ち、コンタクト領域は、第1トレンチが形成されているボディ領域のうちの最両端側のボディ領域内に選択的に形成されている。例えば従来構造の周辺側ボディコンタクト領域(図5の図示327)のように、スイッチング素子領域を一巡して形成されている場合は、上記範囲内を超えて形成されているので、本発明のコンタクト領域と区別される。
第1導電型キャリアを蓄積する目的で形成されているボディ領域の一部が、コンタクト領域を介してエミッタ電極と接すると、第1導電型キャリアの蓄積効果が失われるように思われるかもしれない。しかしながら、本発明によると、コンタクト領域は両端側のボディ領域内に形成されており、蓄積された第1導電型キャリアとコンタクト領域の距離は長くなることから、第1導電型キャリアがすぐに排出されることはない。第1トレンチの形状やエミッタ電極と接するコンタクト領域の面積などを最適化することで、所望の蓄積効果を得るとともに、第1導電型キャリアの排出経路が集中するという事態の回避を実現できるのである。これにより、オン電圧の低減と耐圧の向上との間に存在するトレードオフの関係を打破することができる。
この場合、第1トレンチ間の間隙に蓄積された第1導電型キャリアは、連結箇所を亘ってから両端側のコンタクト領域を介してエミッタ電極へ排出される。第1導電型キャリアの排出経路が過度に集中する事態が回避される。
さらに、第1トレンチ間の間隙に存在するボディ領域同士を連結する位置は、隣り合うゲート電極を結ぶ直線上にはない。このため、オン状態において第1導電型キャリアを蓄積したいときには、第1導電型キャリアがすぐに排出される現象を抑制し、第1導電型キャリアを効果的に蓄積することができる。第1導電型キャリアの蓄積と、排出経路の過度の集中を緩和し、オン電圧の低減と高耐圧化の間に存在するトレードオフの関係を打破することができる。
1つの第1トレンチが2つの方向成分を有していてもよく、2つ以上の第1トレンチがそれぞれ別々の方向成分を有して形成されていてもよい。この場合には、2つ以上の第1トレンチによって実質的には1つの第1トレンチの長手方向が形成されていると評価することができる。
上記の場合、第1トレンチが形成されているボディ領域が、第1トレンチによって複雑に区画されることになる。したがって、蓄積された第1導電型キャリアの排出経路の距離が長くなる。これにより、第1導電型キャリアの蓄積効果の大きく、オン電圧が低減された半導体装置を得ることができる。
この場合、第1トレンチ間の間隙のボディ領域が、隣り合うゲート電極を結ぶ方向に連続することになる。したがって、その方向に沿って第1導電型キャリアは流動し、その両端側のコンタクト領域に接するエミッタ電極から排出される。第1導電型キャリアの排出経路が集中するという事態が回避され、高耐圧の半導体装置を得ることができる。
したがって、第1導電型キャリアの排出経路がより分散されて、過度に集中する事態が回避され高耐圧な半導体装置を得ることができる。
少なくとも一部の隣り合うゲート電極間に、その間のボディ領域内をドリフト領域に向けて伸びる複数の第1トレンチが形成されている。その第1トレンチ内には絶縁膜で被覆された導電体、又は絶縁体が埋められている。ゲート電極群の周辺を一巡する周辺耐圧確保領域が形成されており、この周辺耐圧確保領域と、間隙に第1トレンチが形成されているゲート電極間のボディ領域との間の少なくとも一部に第2トレンチが形成されており、その第2トレンチ内に絶縁膜で被覆された導電体、又は絶縁体、又は導電体が埋められていることを特徴としている。
なお、この第2トレンチを挟んで、いずれか一方、あるいは両方がエミッタ電極と接する構成とするのが好ましい。それぞれの箇所に移動してくる第1導電型キャリアを別個の経路で確実にエミッタ電極へ排出することができる。
第1トレンチがエミッタ電極に接続されていると、蓄積される第1導電型キャリアが、この第1トレンチが形成されているボディ領域内に均一に蓄積される。蓄積効果の向上とともに、高耐圧な半導体装置を得ることができる。
絶縁膜で被覆された導電体が埋め込まれている第2トレンチがエミッタ電極に接続されている場合は、この第2トレンチの側壁の広い範囲に亘って第1導電型キャリアを引き寄せることから、第1導電型キャリアの集中が緩和され、高耐圧な半導体装置を得ることができる。
導電体が埋め込まれている第2トレンチがエミッタ電極に接続されている場合は、この第2トレンチを介して第1導電型キャリアが素早くエミッタ電極へ排出され、高耐圧な半導体装置を得ることができる。
(実施形態) ゲート電極と、正孔蓄積領域内に形成されるトレンチは、いずれもトレンチ型であるのが好ましい。両者を同一の製造工程で簡単に作り分けることができる。
(第1実施例) 図1に第1実施例の要部平面図を示す。この平面図は、正孔蓄積領域12と、図示しないFLR(Field Limiting Ring)構造やガードリング構造等が形成されている周辺耐圧確保領域14との境界近傍を示している。
なお、本実施例の要部断面図は、図5に示した従来構造と同一であるので、ここでは新たな図を参照して説明することを割愛する。図5と図1を参照してほしい。なお、図5の符号の下二桁を第1実施例の符号として説明する。なお、図5は、この半導体装置の要部のみを示しており、実際は紙面左右方向に繰返していることに留意されたい。
この半導体装置は、コレクタ電極Cと、そのコレクタ電極Cに接するp+型コレクタ領域22と、p+型コレクタ領域に接するn−型ドリフト領域24と、そのn−型ドリフト領域24によってp+型コレクタ領域22から隔てられているp−型ボディ領域26と、そのp−型ボディ領域26によってn−型ドリフト領域24から隔てられているn+型エミッタ領域28と、そのn+型エミッタ領域28に接するエミッタ電極Eを備えている。
n+型エミッタ領域28とn−型ドリフト領域24を隔てているp−型ボディ領域26にゲート絶縁膜34を介して対向するトレンチゲート電極32群(図1ではゲート絶縁膜34で示されている)を備えている。トレンチゲート電極32は、y方向に伸びるとともに、x方向に繰返しているストライプ状である。また、トレンチゲート電極32間に形成されているn+型エミッタ領域28内に、p+型ボディコンタクト領域25がy方向に沿って繰返し形成されており、エミッタ電極Eに接している。
また、図1に示す要部平面図の構造は、y方向に繰り返し形成されていることに留意されたい。つまり、正孔蓄積領域12内に、y方向に沿って一定の間隔で離間部38が形成され、それに対応して蓄積側ボディコンタクト領域29が形成されている。
また、トレンチゲート電極32群が形成されている領域(スイッチング素子が形成されている領域である)と、周辺耐圧確保領域14との境界に沿って周辺側ボディコンタクト領域27が形成されている。この周辺側ボディコンタクト領域27は、スイッチング素子が形成されている領域を一巡して形成されており、周辺側のp+型コレクタ領域22から注入された正孔をエミッタ電極Eへ排出する。
図1に示すように、この半導体装置がターンオフすると、正孔蓄積領域12のトレンチ35間のボディ領域26内に蓄積されていた正孔は、離間部38a、38b、38cを亘って蓄積側ボディコンタクト領域29へ移動し、この蓄積側ボディコンタクト領域29を介してエミッタ電極Eへ排出される。図示されないが、正孔蓄積領域12に蓄積されていた正孔のうち、周辺側ボディコンタクト領域27を介してエミッタ電極Eへと排出される正孔も存在するが、図5に示す従来構造に比してその量が極めて減少される。このため、周辺側ボディコンタクト領域27に正孔が過度に集中する事態が回避される。
とくに、本実施例では、離間部38や蓄積側ボディコンタクト領域29が、正孔蓄積領域12内にy方向に沿って繰返し形成されているので、正孔蓄積領域内12内に蓄積された正孔は、各蓄積側ボディコンタクト領域29を介して分散して排出される。正孔の排出経路がバランスよく分散されることになり、高耐圧の半導体装置を得ることができる。
蓄積側ボディコンタクト領域29が、両端側のボディ領域26a内に形成されているために、正孔蓄積領域12の内側(中心側)に蓄積された正孔からの距離が長くなる。したがって、この半導体装置のオン状態において正孔の蓄積効果が大きい。
また、離間部38がトレンチゲート電極を結ぶ方向に沿って一致して形成されていないために、中心側に蓄積された正孔から蓄積側ボディコンタクト領域29までの距離が長くなり、正孔の蓄積効果が大きい。
また、本実施例のトレンチ36は、トレンチゲート電極32を作成する際に、マスク材のパターニングによって離間部38が形成されるようにするだけで、簡単に作成することができる。トレンチ36を作成するために製造工程を新たに付加することなく、簡単に作成することができる。
図2(a)は、トレンチ136aがストライプ状であるとともに、隣り合うトレンチゲート電極134aを結ぶ方向(x方向)に伸びている。この場合、トレンチ136a間の間隙に蓄積された正孔は、この半導体装置がターンオフすると、トレンチ136aの長手方向に沿って移動し、その端部に形成されている蓄積側ボディコンタクト領域(図示せず)を介してエミッタ電極に排出される。したがって、正孔が周辺側ボディコンタクト領域(図示せず)に過度に集中する事態が回避されている。
図2(b)は、トレンチ136bがストライプ状であるとともに、隣り合うトレンチゲート電極134bを結ぶ方向成分(x方向)とそれに直交する方向成分(y方向)を有して伸びている例である。x方向に対して傾斜している。
この場合も、トレンチ136b間の間隙に蓄積された正孔は、この半導体装置がターンオフすると、傾斜した方向に沿って移動し、その端部に形成されている蓄積側ボディコンタクト領域(図示せず)を介してエミッタ電極に排出される。したがって、正孔が周辺側ボディコンタクト領域(図示せず)に過度に集中する事態が回避されている。
図2(c)は、トレンチ136cがドット状に形成されている例である。この場合は、蓄積されていた正孔がドット間の間隙を亘って両端側に形成されている蓄積側ボディコンタクト領域(図示せず)へと移動することができる。正孔が周辺側ボディコンタクト領域(図示せず)に過度に集中する事態が回避される。
図2(d)は、トレンチがy方向に伸びるトレンチ136dと、x方向に伸びるトレンチ137dの2つの方向成分を有して形成されている例である。さらに、トレンチ136dとトレンチ137d間の間隙群は、両端側のボディ領域に向けて連結している。
この場合も、トレンチ136d、137d間の間隙に蓄積された正孔は、両端側のボディ領域内に形成されている蓄積側ボディ領域(図示せず)を介してエミッタ電極へ排出される。したがって、正孔が周辺側ボディコンタクト領域(図示せず)に過度に集中する事態が回避される。さらに、上記の場合は、正孔蓄積領域のボディ領域が複雑に区画されることになる、したがって、このトレンチ136d、137d間の間隙に蓄積された正孔が、蓄積側ボディコンタクト領域(図示せず)へ移動するまでの距離を長くすることができる。このため、この正孔蓄積領域のボディ領域内に蓄積される正孔の量が増大し、低いオン電圧を得ることができる。
なお、この例では、トレンチ136dとトレンチ137dが連結している例を示しているが、それぞれ別個であってもよい。また、x方向とy方向に限らず、さまざまな方向成分を有するトレンチが混在して形成されていてもよい。
この半導体装置の特徴は、周辺耐圧確保領域214と、トレンチ(図ではトレンチ絶縁膜236が示されている)が形成されているトレンチゲート電極(図ではトレンチゲート絶縁膜234が示されている)との間を隔てる位置関係に、絶縁体充填トレンチ238(第2トレンチの一例)が設けられている。さらに、この絶縁体充填トレンチ238を挟んで、周辺耐圧確保領域214側と、正孔蓄積領域側212側に、エミッタ電極に接するコンタクト領域227、242がそれぞれ形成されている。
図4(a)に、図3のIV−IV線に対応した要部断面図を示す。図4(a)の矢印が正孔の流動を表している。図4(a)に示すように、この絶縁体充填トレンチ238の存在によって、正孔蓄積領域側212側と周辺耐圧確保領域214側から移動してくる正孔が、その移動を物理的に阻害されるためにそれぞれの正孔が集中するという事態が回避される。さらに、それぞれの領域にコンタクト領域227、242が形成されているので、それぞれの領域から移動してきた正孔は、このコンタクト領域227、242を介してエミッタ電極に排出される。それぞれの正孔が集中するという事態を確実に回避することができ、高耐圧の半導体装置を得ることができる。
なお、第2実施例の技術と第1実施例の技術を組み合わせると、正孔の集中をより回避することができ、より高耐圧の半導体装置を得ることができる。
図4(b)に示す変形例では、第2実施例の絶縁体充填トレンチ238に代えて、絶縁膜238b(例えば酸化シリコン)で被覆された導電体239b(例えばポリシリコン)が形成されている。導電体239bはエミッタ電極Eに接続されている。
この変形例では、正孔蓄積領域側212側と周辺耐圧確保領域214側から移動してくる一部の正孔が、エミッタ電位に固定された導電体239bに引き寄せられるために、絶縁膜238bの側壁に沿ってエミッタ電極へと排出される。この正孔蓄積領域側212側と周辺耐圧確保領域214側から移動してくる正孔は、コンタクト領域227、242の曲率の大きい箇所に集中し易いという性質を有しているが、本変形例のように導電体239bによってその正孔を引き寄せることで、曲率の大きい箇所への過度の集中を緩和することができる。正孔が集中するという事態を確実に回避することができ、高耐圧の半導体装置を得ることができる。
図4(c)に示す変形例では、第2実施例の絶縁体充填トレンチ238に代えて、導電体239(例えばアルミニウム等の金属)が形成されている。導電体239はエミッタ電極Eに接続されている。
この変形例では、正孔蓄積領域側212側と周辺耐圧確保領域214側から移動してくる一部の正孔を、導電体239を介して素早くエミッタ電極へと排出させることで、ひいてはコンタクト領域227、242の曲率の大きい箇所への正孔の集中を緩和することができる。正孔が集中するという事態を確実に回避することができ、高耐圧の半導体装置を得ることができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
14、214、314:周辺耐圧確保領域
322:p+型コレクタ領域
324:n-型ドリフト領域
26、226、326:p-型ボディ領域
28、228、328:n+型エミッタ領域
29:蓄積側ボディコンタクト領域
34、234、334:ゲート絶縁膜
36、236、336:トレンチ絶縁膜
38a、38b、38c:離間部
Claims (8)
- コレクタ電極と、
コレクタ電極に接する第1導電型のコレクタ領域と、
コレクタ領域に接する第2導電型のドリフト領域と、
ドリフト領域によってコレクタ領域から隔てられている第1導電型のボディ領域と、
ボディ領域によってドリフト領域から隔てられている第2導電型のエミッタ領域と、
エミッタ領域に接するエミッタ電極と、
エミッタ領域とドリフト領域を隔てているボディ領域にゲート絶縁膜を介して対向するゲート電極群を備え、
少なくとも一部の隣り合うゲート電極間に、その間のボディ領域内をドリフト領域に向けて伸びる複数の第1トレンチが形成されているとともに、その第1トレンチ内に絶縁膜で被覆された導電体、又は絶縁体が埋められており、
前記隣り合うゲート電極のうち少なくとも一方のゲート電極と第1トレンチとの間に存在するボディ領域の範囲内にエミッタ電極に接する第1導電型のコンタクト領域が選択的に形成されており、
第1トレンチ間の間隙のボディ領域は、前記コンタクト領域を介してエミッタ電極に接していることを特徴とする半導体装置。 - 第1トレンチ間の間隙に存在するボディ領域は、前記隣り合うゲート電極を結ぶ方向で、隣り合うボディ領域に少なくも一部で連結しているとともに、それぞれの連結部は前記隣り合うゲート電極を結ぶ直線上に揃っていないことを特徴とする請求項1の半導体装置。
- 第1トレンチの長手方向が、前記隣り合うゲート電極を結ぶ方向成分と、それに直交する方向成分を有していることを特徴とする請求項1の半導体装置。
- 複数の第1トレンチが、ストライプ状に形成されており、その長手方向が前記隣り合うゲート電極を結ぶ方向成分を有していることを特徴とする請求項1の半導体装置。
- 第1トレンチ群が、前記隣り合うゲート電極を結ぶ方向に直交する方向に繰返して形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの半導体装置。
- ゲート電極群の周辺を一巡する周辺耐圧確保領域が形成されており、
周辺耐圧確保領域と、間隙に第1トレンチが形成されているゲート電極間のボディ領域との間の少なくとも一部に第2トレンチが形成されており、その第2トレンチ内に絶縁膜で被覆された導電体、又は絶縁体、又は導電体が埋められていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの半導体装置。 - コレクタ電極と、
コレクタ電極に接する第1導電型のコレクタ領域と、
コレクタ領域に接する第2導電型のドリフト領域と、
ドリフト領域によってコレクタ領域から隔てられている第1導電型のボディ領域と、
ボディ領域によってドリフト領域から隔てられている第2導電型のエミッタ領域と、
エミッタ領域に接するエミッタ電極と、
エミッタ領域とドリフト領域を隔てているボディ領域にゲート絶縁膜を介して対向するゲート電極群を備え、
少なくとも一部の隣り合うゲート電極間に、その間のボディ領域内をドリフト領域に向けて伸びる複数の第1トレンチが形成されているとともに、その第1トレンチ内に絶縁膜で被覆された導電体、又は絶縁体が埋められており、
ゲート電極郡の周辺を一巡する周辺耐圧確保領域が形成されており、
周辺耐圧確保領域と、間隙に第1トレンチが形成されているゲート電極間のボディ領域との間の少なくとも一部に第2トレンチが形成されており、その第2トレンチ内に絶縁膜で被覆された導電体、又は絶縁体、又は導電体が埋められていることを特徴とする半導体装置。 - 第1トレンチ及び/又は第2トレンチ内に埋められている導電体が、エミッタ電極と接続されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの半導体装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004209715A JP4731848B2 (ja) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | 半導体装置 |
PCT/JP2005/010623 WO2006008888A1 (en) | 2004-07-16 | 2005-06-03 | Insulated gate bipolar transistor |
DE112005001621T DE112005001621B4 (de) | 2004-07-16 | 2005-06-03 | Isolierschicht-Bipolartransistor |
US11/632,315 US7804108B2 (en) | 2004-07-16 | 2005-06-03 | Semiconductor devices |
CNB2005800240822A CN100449778C (zh) | 2004-07-16 | 2005-06-03 | 绝缘栅双极晶体管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004209715A JP4731848B2 (ja) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006032676A true JP2006032676A (ja) | 2006-02-02 |
JP4731848B2 JP4731848B2 (ja) | 2011-07-27 |
Family
ID=34971338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004209715A Expired - Fee Related JP4731848B2 (ja) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | 半導体装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7804108B2 (ja) |
JP (1) | JP4731848B2 (ja) |
CN (1) | CN100449778C (ja) |
DE (1) | DE112005001621B4 (ja) |
WO (1) | WO2006008888A1 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006310606A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Denso Corp | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
WO2017033315A1 (ja) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 三菱電機株式会社 | 半導体素子 |
WO2018052098A1 (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 富士電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
CN108780809A (zh) * | 2016-09-14 | 2018-11-09 | 富士电机株式会社 | Rc-igbt及其制造方法 |
US10818782B2 (en) | 2015-12-11 | 2020-10-27 | Fuji Electric Co., Ltd. | Insulated-gate bipolar transistor (IGBT) including a branched gate trench |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4609656B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2011-01-12 | サンケン電気株式会社 | トレンチ構造半導体装置 |
JP5359182B2 (ja) * | 2008-01-28 | 2013-12-04 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
NZ596140A (en) * | 2008-06-18 | 2012-12-21 | Xyleco Inc | Processing materials with ion beams, particularly converting hyrdocarbon-containing materials to fuel such as ethanol |
JP2011071161A (ja) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Toshiba Corp | 半導体素子及びその製造方法 |
JP5482886B2 (ja) * | 2010-02-16 | 2014-05-07 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
ES2382185T3 (es) * | 2010-06-30 | 2012-06-06 | Abb Research Ltd. | Dispositivo semiconductor de potencia |
US9312372B2 (en) * | 2013-02-13 | 2016-04-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
JP6184352B2 (ja) * | 2014-03-14 | 2017-08-23 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP6606364B2 (ja) * | 2015-07-02 | 2019-11-13 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
US11569371B2 (en) | 2017-05-25 | 2023-01-31 | Dynex Semiconductor Limited | Semiconductor device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002100770A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-04-05 | Toshiba Corp | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JP2004039655A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-02-05 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0527600B1 (en) | 1991-08-08 | 2003-06-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Insulated trench gate bipolar transistor |
US5448083A (en) | 1991-08-08 | 1995-09-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Insulated-gate semiconductor device |
DE19651108C2 (de) * | 1996-04-11 | 2000-11-23 | Mitsubishi Electric Corp | Halbleitereinrichtung des Gategrabentyps mit hoher Durchbruchsspannung und ihr Herstellungsverfahren |
DE19727676A1 (de) * | 1997-06-30 | 1999-01-07 | Asea Brown Boveri | MOS gesteuertes Leistungshalbleiterbauelement |
KR100745557B1 (ko) | 1999-02-17 | 2007-08-02 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | Igbt 및 전력변환 장치 |
JP4581179B2 (ja) | 2000-04-26 | 2010-11-17 | 富士電機システムズ株式会社 | 絶縁ゲート型半導体装置 |
US6815767B2 (en) * | 2001-02-01 | 2004-11-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Insulated gate transistor |
JP3927111B2 (ja) | 2002-10-31 | 2007-06-06 | 株式会社東芝 | 電力用半導体装置 |
JP4829473B2 (ja) * | 2004-01-21 | 2011-12-07 | オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド | 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法 |
US7619280B2 (en) * | 2004-01-30 | 2009-11-17 | International Rectifier Corporation | Current sense trench type MOSFET with improved accuracy and ESD withstand capability |
EP2003694B1 (en) * | 2007-06-14 | 2011-11-23 | Denso Corporation | Semiconductor device |
-
2004
- 2004-07-16 JP JP2004209715A patent/JP4731848B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-06-03 US US11/632,315 patent/US7804108B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-03 CN CNB2005800240822A patent/CN100449778C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-03 DE DE112005001621T patent/DE112005001621B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-03 WO PCT/JP2005/010623 patent/WO2006008888A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002100770A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-04-05 | Toshiba Corp | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JP2004039655A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-02-05 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006310606A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Denso Corp | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
WO2017033315A1 (ja) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 三菱電機株式会社 | 半導体素子 |
JPWO2017033315A1 (ja) * | 2015-08-26 | 2018-04-19 | 三菱電機株式会社 | 半導体素子 |
US10818782B2 (en) | 2015-12-11 | 2020-10-27 | Fuji Electric Co., Ltd. | Insulated-gate bipolar transistor (IGBT) including a branched gate trench |
WO2018052098A1 (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 富士電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
CN108780809A (zh) * | 2016-09-14 | 2018-11-09 | 富士电机株式会社 | Rc-igbt及其制造方法 |
JPWO2018052098A1 (ja) * | 2016-09-14 | 2018-12-27 | 富士電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
US10749025B2 (en) | 2016-09-14 | 2020-08-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100449778C (zh) | 2009-01-07 |
DE112005001621B4 (de) | 2010-09-23 |
DE112005001621T5 (de) | 2007-09-06 |
CN1985376A (zh) | 2007-06-20 |
US7804108B2 (en) | 2010-09-28 |
US20080067542A1 (en) | 2008-03-20 |
JP4731848B2 (ja) | 2011-07-27 |
WO2006008888A1 (en) | 2006-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7804108B2 (en) | Semiconductor devices | |
JP4723816B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP4265684B1 (ja) | 半導体装置 | |
JP6844147B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6022774B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6451869B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6197773B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6003961B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5044950B2 (ja) | 半導体装置 | |
WO2010143288A1 (ja) | 半導体装置 | |
JPWO2018220879A1 (ja) | 半導体装置 | |
JP6098707B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2007266133A (ja) | 半導体装置 | |
JP2015138789A (ja) | 半導体装置 | |
CN106463542B (zh) | 半导体装置 | |
JP2008227238A (ja) | 半導体装置 | |
JP5941214B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2007042836A (ja) | 半導体装置 | |
JP2008258262A (ja) | Igbt | |
JP6677615B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP7052315B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2008177297A (ja) | 半導体装置 | |
JP7204544B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6624101B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5156238B2 (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110316 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110412 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110420 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4731848 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |