JP2009260271A - 半導体装置及びdc−dcコンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置1において、MOSFET領域AMOSFETにトレンチ16を形成し、その内部にトレンチゲート電極18を埋設する。また、キャパシタ領域ACapacitorにトレンチ26を形成し、その内部にトレンチソース電極28を埋設する。トレンチソース電極28の形状はストライプ状であり、その長手方向の一部分を介して、ソース電極21に接続されている。
【選択図】図2
Description
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体装置を例示する模式的平面図であり、
図2は、図1に示すA−A’線による断面図であり、
図3は、図1に示す領域Bを例示する一部拡大平面図である。
本実施形態に係る半導体装置は、1枚のチップに縦型のパワーMOSFET及びスナバ回路を搭載した半導体デバイスである。
図4は、本実施形態に係る半導体装置を例示する回路図である。
図2及び図4に示すように、MOSFET領域AMOSFETにおいては、ソース電極21とドレイン電極22との間に、n+型ソース領域14をソースとし、p型ベース層13をチャネルとし、n+型基板11をドレインとし、トレンチゲート電極18をゲートとした縦型MOSFET30が形成される。
図5は、横軸に時間をとり、縦軸に縦型MOSFETのソースドレイン電圧をとって、縦型MOSFETをターンオフしたときのソースドレイン電圧の変化を例示するグラフ図である。
ΔV=−Ls×(di/dt)
図6は、本実施形態に係る半導体装置のトレンチソース電極を例示する一部拡大平面図である。
図6が示す領域は、図1の領域Bが示す領域に相当する。また、図6においては、絶縁膜20(図2参照)は図示を省略している。
図7は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図7に示すように、本実施形態に係る半導体装置3は、前述の第1の実施形態に係る半導体装置1(図2参照)と比較して、キャパシタ領域ACapacitorにおけるn−型エピタキシャル層12の上層部分に、n+型層31が形成されている点が異なっている。これにより、トレンチ26間にはn+型層31が配置される。n+型層31の下面は、トレンチ26の下端部よりも上方に位置している。n+型層31の実効的なドナー濃度は、n−型エピタキシャル層12の実効的なドナー濃度よりも高く、n−型エピタキシャル層12(高抵抗層)に対して低抵抗層(他の低抵抗層)となっている。n+型層31はキャパシタ領域ACapacitorに対して追加のイオン注入を行うことで形成可能である。
図8は、本実施形態に係る半導体装置を例示する模式的平面図であり、
図9は、図8に示すC−C’線による断面図である。
図10は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図10に示すように、本実施形態に係る半導体装置5においては、ソース電極21がMOSFET領域AMOSFETだけでなく、キャパシタ領域ACapacitorにも設けられている。また、n−型エピタキシャル層12の最上層部分におけるトレンチ26の相互間には、導電型がp+型のp+型層32が形成されている。更に、各p+型層32の直上域の一部には絶縁膜20が形成されていない。この結果、p+型層32はソース電極21に接している。
図11は、本実施形態に係るDC−DCコンバータを例示する回路図である。
本実施形態は、DC−DCコンバータの実施形態である。
DC−DCコンバータ41が作動して、ハイサイド・トランジスタHQ及びローサイド・トランジスタLQがそれぞれターンオフすると、直流電源42、ハイサイド・トランジスタHQ、接続点N、ローサイド・トランジスタLQ及び直流電源42からなる電流経路には、寄生インダクタンスLs(Stray Inductance)が発生する。
図12は、本実施形態に係るDC−DCコンバータを例示する回路図である。
図12に示すように、本実施形態に係るDC−DCコンバータ41Hにおいては、ハイサイド・トランジスタHQのみにスナバ回路44Hが接続されており、ローサイド・トランジスタLQにはスナバ回路は接続されていない。すなわち、ハイサイド・トランジスタHQ及びスナバ回路44Hのみが、前述の第1の実施形態に係る半導体装置1によって構成されている。本実施形態においては、ハイサイド・トランジスタHQに生じるスパイク現象を抑制することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第6の実施形態と同様である。
図13は、本実施形態に係るDC−DCコンバータを例示する回路図である。
図13に示すように、本実施形態に係るDC−DCコンバータ41Lにおいては、ローサイド・トランジスタLQのみにスナバ回路44Lが接続されており、ハイサイド・トランジスタHQにはスナバ回路は接続されていない。すなわち、ローサイド・トランジスタLQのみにスナバ回路44Lのみが、前述の第1の実施形態に係る半導体装置1によって構成されている。本実施形態においては、ローサイド・トランジスタLQに生じるスパイク現象を抑制することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第6の実施形態と同様である。
図14は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
本実施形態に係る半導体装置は、縦型のパワーMOSFETである。
図15(a)乃至(c)及び図16(a)乃至(c)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
本実施形態に係る半導体装置101においては、n+型基板111がp型ベース層112に接しており、n+型基板111とp型ベース層112との間に、ドナー濃度がn+型基板111のドナー濃度よりも低いバッファー層が設けられていない。このため、バッファー層の厚さのばらつきに起因して、半導体装置101の特性がばらつくという問題が生じない。なお、この場合のバッファー層とは、例えば、ドナー濃度が1×1017cm−3以下のn−型シリコン層をいう。
本変形例は、前述の第9の実施形態と比較して、ゲート絶縁膜の製造方法が異なっている。
図17(a)乃至(c)は、本変形例に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
図18は、本実施形態に係るDC−DCコンバータを例示する回路図であり、
図19は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図20は、横軸に時間をとり、縦軸にハイサイド・トランジスタに印加される電圧及び流れる電流をとって、ハイサイド・トランジスタがターンオフしたときの挙動を例示するグラフ図である。
ΔV=−Ls×(di/dt)
先ず、第1の試験例について説明する。
本試験例においては、図18及び図19に示すDC−DCコンバータ141を想定して、キャパシタ144の大きさがハイサイド・トランジスタHQの電力損失に及ぼす影響をシミュレートした。
図21は、横軸にスナバ回路を構成するキャパシタの容量をとり、縦軸に電力損失をとって、スナバ回路のキャパシタの容量がハイサイド・トランジスタの損失に及ぼす影響を例示するグラフ図である。
本試験例においては、図18及び図19に示すDC−DCコンバータ141を想定して、本実施形態に係るDC−DCコンバータの効率をシミュレートした。また、比較例として、DC−DCコンバータ141からキャパシタ144を除いたDC−DCコンバータを想定し、同様な条件でシミュレートした。
なお、図22の縦軸に示す「効率」とは、DC−DCコンバータの入力電力に対する出力電力の比率を百分率で表した値である。すなわち、「効率」は、以下の数式によって定義される。
効率(%)=(出力電力)/(入力電力)×100
Claims (5)
- 第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の上層部分の一部に設けられた第2導電型の半導体層と、
前記半導体層の上層部分の一部に設けられた第1導電型の半導体領域と、
前記半導体領域の上面側から形成され、前記半導体領域及び前記半導体層を貫通して前記半導体基板に到達した第1のトレンチと、
前記半導体基板における前記半導体層の外部に上面側から形成された第2のトレンチと、
前記第1のトレンチの内面上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたトレンチゲート電極と、
前記第2のトレンチの内面上に形成された容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜上に設けられたトレンチソース電極と、
前記半導体基板の下面上に設けられたドレイン電極と、
前記半導体層の上面上に設けられたソース電極と、
を備え、
前記トレンチソース電極は前記半導体基板の上面に対して平行な方向に延びており、前記平行な方向における一部分を介して前記ソース電極に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記一部分は、前記平行な方向における前記トレンチソース電極の両端部であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記一部分は、前記平行な方向における前記トレンチソース電極の両端部及び中間部における1ヶ所以上の部分であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記半導体基板は、
第1導電型の低抵抗層と、
前記低抵抗層上に形成され、抵抗率が前記低抵抗層の抵抗率よりも高い第1導電型の高抵抗層と、
を有し、
前記第2導電型の半導体層は、前記高抵抗層の上層部分の一部に形成されており、
前記高抵抗層の上層部分における前記第2のトレンチ間に形成され、第1導電型であり、実効的な不純物濃度が前記高抵抗層の実効的な不純物濃度よりも高い他の低抵抗層をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 正極側基準電位と負極側基準電位との間に直列に接続されたハイサイド電界効果トランジスタ及びローサイド電界効果トランジスタと、
前記ハイサイド電界効果トランジスタと前記ローサイド電界効果トランジスタとの接続点と出力端子との間に接続されたLCフィルタと、
を備え、
前記ハイサイド電界効果トランジスタ及び前記ローサイド電界効果トランジスタのうち少なくとも一方は、
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の上層部分の一部に設けられた第2導電型の半導体層と、
前記半導体層の上層部分の一部に設けられた第1導電型の半導体領域と、
前記半導体領域の上面側から形成され、前記半導体領域及び前記半導体層を貫通して前記半導体基板に到達した第1のトレンチと、
前記半導体基板における前記半導体領域の外部に上面側から形成された第2のトレンチと、
前記第1のトレンチの内面上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたトレンチゲート電極と、
前記第2のトレンチの内面上に形成された容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜上に設けられたトレンチソース電極と、
前記半導体基板の下面上に設けられたドレイン電極と、
前記半導体層の上面上に設けられたソース電極と、
を備え、
前記トレンチソース電極は前記半導体基板の上面に対して平行な方向に延びており、前記平行な方向における一部分を介して前記ソース電極に接続されていることを特徴とするDC−DCコンバータ。
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010205845A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置及び電力変換装置 |
JP2012216675A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Toyota Motor Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2013089764A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Fuji Electric Co Ltd | トレンチ型pipキャパシタとそれを用いたパワー集積回路装置およびパワー集積回路装置の製造方法 |
JP2013520796A (ja) * | 2010-02-18 | 2013-06-06 | ヴィシェイ−シリコニックス | アクティブスナバを有する電源スイッチ |
JP2015111671A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-18 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ | 集積キャパシタおよびそれを製造する方法 |
US9954095B2 (en) | 2016-03-11 | 2018-04-24 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing same |
EP3416187A1 (en) | 2017-06-15 | 2018-12-19 | Renesas Electronics Corporation | Vertical mosfet with additional source-drain capacitance |
US10224428B2 (en) | 2016-11-14 | 2019-03-05 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2020194881A (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
WO2020240340A1 (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
JP2021518053A (ja) * | 2018-01-23 | 2021-07-29 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド | 反り低減トレンチコンデンサ |
JP2021518052A (ja) * | 2018-01-23 | 2021-07-29 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド | エピタキシャル層に形成される集積トレンチコンデンサ |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010283132A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
US20110108912A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | Hamilton Lu | Methods for fabricating trench metal oxide semiconductor field effect transistors |
US8754472B2 (en) | 2011-03-10 | 2014-06-17 | O2Micro, Inc. | Methods for fabricating transistors including one or more circular trenches |
EP2555241A1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-06 | Nxp B.V. | IC die, semiconductor package, printed circuit board and IC die manufacturing method |
US9178013B2 (en) * | 2012-02-06 | 2015-11-03 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with edge termination and method for manufacturing a semiconductor device |
JP6268404B2 (ja) * | 2013-06-20 | 2018-01-31 | 富士電機株式会社 | 半導体装置、スイッチング電源用制御icおよびスイッチング電源装置 |
DE102013108518B4 (de) * | 2013-08-07 | 2016-11-24 | Infineon Technologies Ag | Halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen derselben |
JP6528594B2 (ja) * | 2015-08-18 | 2019-06-12 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP6622611B2 (ja) | 2016-02-10 | 2019-12-18 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP6635900B2 (ja) | 2016-09-13 | 2020-01-29 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
EP3422417B1 (en) * | 2017-06-30 | 2021-08-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Distributed lc filter structure |
US11563322B2 (en) | 2020-09-14 | 2023-01-24 | Infineon Technologies Ag | RC snubber |
EP4163974A1 (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-12 | Nexperia B.V. | Rc snubber network |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09219500A (ja) * | 1996-02-07 | 1997-08-19 | Taiwan Moshii Denshi Kofun Yugenkoshi | 高密度メモリ構造及びその製造方法 |
JP2005057291A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Internatl Rectifier Corp | 集積型fet及びショットキー装置 |
JP2005203766A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-28 | Toshiba Corp | 半導体集積回路装置 |
JP2005524970A (ja) * | 2001-09-05 | 2005-08-18 | インターナショナル・レクチファイヤー・コーポレーション | トレンチ型パワーmosゲートデバイス |
JP2006025567A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Renesas Technology Corp | 半導体装置、dc/dcコンバータおよび電源システム |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5792686A (en) * | 1995-08-04 | 1998-08-11 | Mosel Vitelic, Inc. | Method of forming a bit-line and a capacitor structure in an integrated circuit |
US5998833A (en) * | 1998-10-26 | 1999-12-07 | North Carolina State University | Power semiconductor devices having improved high frequency switching and breakdown characteristics |
US6580123B2 (en) | 2000-04-04 | 2003-06-17 | International Rectifier Corporation | Low voltage power MOSFET device and process for its manufacture |
US6437386B1 (en) | 2000-08-16 | 2002-08-20 | Fairchild Semiconductor Corporation | Method for creating thick oxide on the bottom surface of a trench structure in silicon |
US6916745B2 (en) * | 2003-05-20 | 2005-07-12 | Fairchild Semiconductor Corporation | Structure and method for forming a trench MOSFET having self-aligned features |
JP2004241413A (ja) * | 2003-02-03 | 2004-08-26 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2004281462A (ja) | 2003-03-12 | 2004-10-07 | Toshiba Corp | 電力用半導体装置 |
JP4799829B2 (ja) | 2003-08-27 | 2011-10-26 | 三菱電機株式会社 | 絶縁ゲート型トランジスタ及びインバータ回路 |
JP4414863B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2010-02-10 | トヨタ自動車株式会社 | 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法 |
US8110869B2 (en) * | 2005-02-11 | 2012-02-07 | Alpha & Omega Semiconductor, Ltd | Planar SRFET using no additional masks and layout method |
US20080042208A1 (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-21 | Force Mos Technology Co., Ltd. | Trench mosfet with esd trench capacitor |
-
2009
- 2009-02-10 JP JP2009028910A patent/JP5612268B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-03-20 US US12/408,056 patent/US8410546B2/en not_active Ceased
-
2015
- 2015-03-31 US US14/675,258 patent/USRE46204E1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09219500A (ja) * | 1996-02-07 | 1997-08-19 | Taiwan Moshii Denshi Kofun Yugenkoshi | 高密度メモリ構造及びその製造方法 |
JP2005524970A (ja) * | 2001-09-05 | 2005-08-18 | インターナショナル・レクチファイヤー・コーポレーション | トレンチ型パワーmosゲートデバイス |
JP2005057291A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Internatl Rectifier Corp | 集積型fet及びショットキー装置 |
JP2005203766A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-28 | Toshiba Corp | 半導体集積回路装置 |
JP2006025567A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Renesas Technology Corp | 半導体装置、dc/dcコンバータおよび電源システム |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010205845A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置及び電力変換装置 |
JP2013520796A (ja) * | 2010-02-18 | 2013-06-06 | ヴィシェイ−シリコニックス | アクティブスナバを有する電源スイッチ |
JP2012216675A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Toyota Motor Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2013089764A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Fuji Electric Co Ltd | トレンチ型pipキャパシタとそれを用いたパワー集積回路装置およびパワー集積回路装置の製造方法 |
JP2015111671A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-18 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ | 集積キャパシタおよびそれを製造する方法 |
US9455151B2 (en) | 2013-11-22 | 2016-09-27 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Integrated capacitor and method for producing the same |
US9954095B2 (en) | 2016-03-11 | 2018-04-24 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing same |
US10224428B2 (en) | 2016-11-14 | 2019-03-05 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
KR102470036B1 (ko) | 2017-06-15 | 2022-11-24 | 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
JP2019004042A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
EP3416187A1 (en) | 2017-06-15 | 2018-12-19 | Renesas Electronics Corporation | Vertical mosfet with additional source-drain capacitance |
US10600904B2 (en) | 2017-06-15 | 2020-03-24 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
TWI776892B (zh) * | 2017-06-15 | 2022-09-11 | 日商瑞薩電子股份有限公司 | 半導體裝置 |
KR20180136901A (ko) * | 2017-06-15 | 2018-12-26 | 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
JP2021518053A (ja) * | 2018-01-23 | 2021-07-29 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド | 反り低減トレンチコンデンサ |
JP2021518052A (ja) * | 2018-01-23 | 2021-07-29 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド | エピタキシャル層に形成される集積トレンチコンデンサ |
JP7298852B2 (ja) | 2018-01-23 | 2023-06-27 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド | 反り低減トレンチコンデンサ |
JP2020194881A (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
JP7355526B2 (ja) | 2019-05-28 | 2023-10-03 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
WO2020240340A1 (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
US11901822B2 (en) | 2019-05-31 | 2024-02-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
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