JP2009277755A - Semiconductor device - Google Patents

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Masanobu Tsuchiya
政信 土谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that allows a MOSFET to stably operate and also prevents the breakdown voltage of an SBD region from decreasing. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes an n+ type semiconductor substrate 1 where an MOSFET region 10 and an SBD region 20 are arranged, and an n type epitaxial layer 2 provided on the n+ type semiconductor substrate 1. The MOSFET region 10 includes a p+ type diffusion region 5 provided in a p type base region 3 and having a first impurity concentration. The SBD region 20 includes a p type diffusion region 21 provided on an upper surface of the n type epitaxial layer 2 and having a second impurity concentration. The second impurity concentration that the p type diffusion area 21 has is lower than the first impurity concentration that the p+ type diffusion region 5 has. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関し、特にトランジスタとショットキーバリアダイオードとが混載された半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a transistor and a Schottky barrier diode are mixedly mounted.

MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)とショットキーバリアダイオード(SBD:Schottky Barrier Diode)とが混載された半導体装置は、各種の通信機器や家庭用電気機器等における電力変換、制御に広く用いられている。この半導体装置を用いた電源システムの小型化、高効率化、低消費電力化を達成するために、システムを構成するMOSFETとSBDとが混載された半導体装置は、高耐圧を保持したままでオン状態の抵抗を低減する必要がある。   A semiconductor device in which a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) and a Schottky Barrier Diode (SBD) are mixedly mounted is widely used for power conversion and control in various communication devices and household electrical devices. Yes. In order to achieve miniaturization, high efficiency, and low power consumption of a power supply system using this semiconductor device, the semiconductor device in which the MOSFET and SBD constituting the system are mixedly mounted is turned on while maintaining a high breakdown voltage. There is a need to reduce the resistance of the state.

縦型MOSFETのオン動作時においてオン抵抗を低減させるために、n+型ソース領域及びp型ベース領域に電気的に接続されるソース電極の下部にp型拡散領域を設ける構成が知られている。このp型拡散領域を介してソース電極とp型ベース領域とが接続される(特許文献1参照)。   In order to reduce the on-resistance during the on-operation of the vertical MOSFET, a configuration is known in which a p-type diffusion region is provided below a source electrode that is electrically connected to an n + type source region and a p-type base region. The source electrode and the p-type base region are connected via the p-type diffusion region (see Patent Document 1).

一方、SBDでは、アノード電極とn型エピタキシャル層とによるショットキー接合部分での耐圧低下を抑制するために、アノード電極端部に接するようにp型拡散領域を形成する(特許文献2参照)。半導体装置のオフ動作時には、このp型拡散領域とn型エピタキシャル層との間で空乏層が広がり、SBDの耐圧が保持される。   On the other hand, in SBD, a p-type diffusion region is formed so as to be in contact with the end portion of the anode electrode in order to suppress a decrease in breakdown voltage at the Schottky junction portion due to the anode electrode and the n-type epitaxial layer (see Patent Document 2). When the semiconductor device is turned off, a depletion layer spreads between the p-type diffusion region and the n-type epitaxial layer, and the breakdown voltage of the SBD is maintained.

MOSFETとSBDとが混載された半導体装置において、MOSFETの性能向上を図るため、半導体基板上のn型エピタキシャル層のn型不純物濃度を上げてオン抵抗を低減する。このようなMOSFETを安定して動作させるためには、ソース電極下部に設けられるp型拡散領域にも高い不純物濃度が要求される。ここで、SBDのショットキー接合端部に設けられるp型拡散領域がMOSFETのp型拡散領域と同程度の高い不純物濃度を有する場合、高いn型不純物濃度を有するn型エピタキシャル層との間でオフ動作時に空乏層が広がりにくくなり、SBDの耐圧が低下してしまう。
特開2006−210392号公報 特開2003−142698号公報
In a semiconductor device in which a MOSFET and an SBD are mixedly mounted, in order to improve the performance of the MOSFET, the on-resistance is reduced by increasing the n-type impurity concentration of the n-type epitaxial layer on the semiconductor substrate. In order to stably operate such a MOSFET, a high impurity concentration is also required for the p-type diffusion region provided under the source electrode. Here, in the case where the p-type diffusion region provided at the end of the Schottky junction of the SBD has an impurity concentration as high as that of the p-type diffusion region of the MOSFET, between the n-type epitaxial layer having a high n-type impurity concentration The depletion layer is difficult to spread during the off operation, and the breakdown voltage of the SBD is lowered.
JP 2006-210392A JP 2003-142698 A

本発明は、MOSFETを安定して動作させるとともに、SBD領域における耐圧の低下を防ぐことのできる半導体装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of stably operating a MOSFET and preventing a decrease in breakdown voltage in an SBD region.

本発明の一の態様に係る半導体装置は、トランジスタが形成されるトランジスタ領域とショットキーバリアダイオードが形成されるショットキーバリアダイオード領域とが配置されている第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた第1導電型のエピタキシャル層とを備え、前記トランジスタ領域には、前記エピタキシャル層の上面に設けられた第2導電型のベース領域と、前記ベース領域に設けられ第1の不純物濃度を有する第2導電型の第1の高濃度拡散領域と、前記ベース領域の上面に選択的に設けられた第1導電型の拡散領域と、前記拡散領域から前記ベース領域を介して前記エピタキシャル層に亘る領域に絶縁膜を介して設けられた制御電極とが形成され、前記ショットキーバリアダイオード領域には、前記エピタキシャル層の上面に設けられ前記第1の不純物濃度よりも低い第2の不純物濃度を有する第2導電型の第2の高濃度拡散領域が形成され、前記トランジスタ領域において前記第1の高濃度拡散領域及び前記拡散領域に電気的に接続されるとともに、前記ショットキーバリアダイオード領域において前記エピタキシャル層及び前記第2の高濃度拡散領域に電気的に接続され、前記ショットキーバリアダイオード領域の前記エピタキシャル層とショットキー接合を形成する第1の主電極と、前記半導体基板の下面に電気的に接続された第2の主電極とを備えることを特徴とする。   A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a semiconductor substrate of a first conductivity type in which a transistor region in which a transistor is formed and a Schottky barrier diode region in which a Schottky barrier diode is formed, and the semiconductor A first conductivity type epitaxial layer provided on the substrate, and the transistor region includes a second conductivity type base region provided on an upper surface of the epitaxial layer, and a first conductivity type provided on the base region. A first conductivity type first high-concentration diffusion region having an impurity concentration, a first conductivity type diffusion region selectively provided on an upper surface of the base region, and the diffusion region from the base region through the base region And a control electrode provided through an insulating film in a region extending through the epitaxial layer, and the Schottky barrier diode region includes the epitaxial layer. A second conductivity type second high-concentration diffusion region provided on the upper surface of the Shall layer and having a second impurity concentration lower than the first impurity concentration is formed, and the first high-concentration diffusion in the transistor region Electrically connected to the region and the diffusion region, and electrically connected to the epitaxial layer and the second high-concentration diffusion region in the Schottky barrier diode region, and the epitaxial layer in the Schottky barrier diode region And a first main electrode forming a Schottky junction, and a second main electrode electrically connected to the lower surface of the semiconductor substrate.

本発明によれば、MOSFETを安定して動作させるとともに、SBD領域における耐圧の低下を防ぐことのできる半導体装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of stably operating a MOSFET and preventing a decrease in breakdown voltage in the SBD region.

以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態では第1導電型をn型、第2導電型をp型として説明する。また、以下に記載する「n+型」はn型不純物濃度が高い半導体を示し、「n−型」はn型不純物濃度が低い半導体を示す。これと同様に、「p+型」、「p−型」は、それぞれ、p型不純物濃度が高い半導体、p型不純物濃度が低い半導体を示す。そして、以下の実施の形態において、半導体装置はnチャネルのトレンチゲート型MOSFETとSBDとが混載された半導体装置を例にとって説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. In addition, “n + type” described below indicates a semiconductor having a high n-type impurity concentration, and “n− type” indicates a semiconductor having a low n-type impurity concentration. Similarly, “p + type” and “p− type” indicate a semiconductor having a high p-type impurity concentration and a semiconductor having a low p-type impurity concentration, respectively. In the following embodiments, a semiconductor device will be described by taking a semiconductor device in which an n-channel trench gate type MOSFET and SBD are mixedly mounted as an example.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る半導体装置が形成されたチップの断面図である。半導体装置には、MOSFETが形成されるMOSFET領域10、SBDが形成されるSBD領域20が配置されている。図1(a)は、半導体装置のMOSFET領域10の構造を示す断面図であり、図1(b)は、半導体装置のSBD領域20の構造を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a chip on which a semiconductor device according to the first embodiment is formed. In the semiconductor device, a MOSFET region 10 where a MOSFET is formed and an SBD region 20 where an SBD is formed are arranged. FIG. 1A is a cross-sectional view showing the structure of the MOSFET region 10 of the semiconductor device, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing the structure of the SBD region 20 of the semiconductor device.

図1(a)に示されるように、MOSFET領域10には、相互に対向する上面及び下面を有するn+型半導体基板1が設けられ、n+型半導体基板1の上面にn型エピタキシャル層2が設けられている。n型エピタキシャル層2の上面にはp型ベース領域3が設けられている。更に、p型ベース領域3の上面には、p型ベース領域3に接続されるn+型ソース領域4が選択的に設けられている。本実施の形態において、p型ベース領域3上のn+型ソース領域4には、p型ベース領域3の表面に到達するようにコンタクトトレンチt1が形成され、コンタクトトレンチt1の底部に接するp型ベース領域3内にp+型拡散領域5が設けられている。   As shown in FIG. 1A, an n + type semiconductor substrate 1 having an upper surface and a lower surface facing each other is provided in the MOSFET region 10, and an n type epitaxial layer 2 is provided on the upper surface of the n + type semiconductor substrate 1. It has been. A p-type base region 3 is provided on the upper surface of the n-type epitaxial layer 2. Further, an n + type source region 4 connected to the p type base region 3 is selectively provided on the upper surface of the p type base region 3. In the present embodiment, a contact trench t1 is formed in the n + type source region 4 on the p type base region 3 so as to reach the surface of the p type base region 3, and the p type base in contact with the bottom of the contact trench t1. A p + type diffusion region 5 is provided in the region 3.

p+型拡散領域5は、p型の不純物として、例えば二フッ化ホウ素(BF)が注入されており、コンタクトトレンチt1の底部と接する表面部分において1E19cm−3以上1E21cm−3以下、本実施の形態においては例えば1E20cm−3程度の不純物濃度を有する。また、n+型半導体基板1に垂直な深さ方向(図1に示すy方向)に、p+型拡散領域5の上面から深さ0.5μmまでの不純物濃度を線積分した値は、5E14cm−2以上1E16cm−2以下の値である。 In the p + -type diffusion region 5, for example, boron difluoride (BF 2 ) is implanted as a p-type impurity, and 1E19 cm −3 or more and 1E21 cm −3 or less in the surface portion in contact with the bottom of the contact trench t1. For example, it has an impurity concentration of about 1E20 cm −3 . Further, the value obtained by linearly integrating the impurity concentration from the upper surface of the p + type diffusion region 5 to the depth of 0.5 μm in the depth direction perpendicular to the n + type semiconductor substrate 1 (y direction shown in FIG. 1) is 5E14 cm −2. The value is 1E16 cm −2 or less.

また、n+型ソース領域4には、n+型ソース領域4の表面から、p型ベース領域3を貫通してn型エピタキシャル層2内部まで達するゲートトレンチTが設けられている。ゲートトレンチTの側面及び底面にはゲート絶縁膜6が設けられ、このゲート絶縁膜6を介してゲートトレンチTの内側にゲート電極Gが埋め込まれている。また、ゲート電極Gの上には層間絶縁膜7が設けられている。このゲート電極Gは、しきい値電圧以上のゲート電圧が印加されることにより、チャネルをp型ベース領域3に形成してMOSFETを導通させるものである。更に、n+型ソース領域4の上には、n+型ソース領域4及びp+型拡散領域5に電気的に接続するようにソース電極Sが設けられている。ソース電極Sは、コンタクトトレンチt1内にも埋め込まれている。コンタクトトレンチt1内のソース電極Sは、その側面においてn+型ソース領域4と接続されている。また、コンタクトトレンチt1下部において、ソース電極Sとp+型拡散領域5とが電気的に接続されている。そして、n+型半導体基板1の下面に電気的に接続するようにドレイン電極Dが設けられている。これにより、n+型半導体基板1に平行な方向(図1に示すx方向)にMOSFETが複数形成されることとなる。   The n + -type source region 4 is provided with a gate trench T that reaches the inside of the n-type epitaxial layer 2 from the surface of the n + -type source region 4 through the p-type base region 3. A gate insulating film 6 is provided on the side and bottom surfaces of the gate trench T, and a gate electrode G is embedded inside the gate trench T via the gate insulating film 6. An interlayer insulating film 7 is provided on the gate electrode G. The gate electrode G is for applying a gate voltage equal to or higher than a threshold voltage to form a channel in the p-type base region 3 to make the MOSFET conductive. Further, a source electrode S is provided on the n + type source region 4 so as to be electrically connected to the n + type source region 4 and the p + type diffusion region 5. The source electrode S is also buried in the contact trench t1. The source electrode S in the contact trench t1 is connected to the n + type source region 4 on the side surface. Further, the source electrode S and the p + -type diffusion region 5 are electrically connected below the contact trench t1. A drain electrode D is provided so as to be electrically connected to the lower surface of the n + type semiconductor substrate 1. As a result, a plurality of MOSFETs are formed in a direction parallel to the n + type semiconductor substrate 1 (x direction shown in FIG. 1).

図1(b)に示されるように、SBD領域20にも、相互に対向する上面及び下面を有するn+型半導体基板1の上面にn型エピタキシャル層2が設けられている。このn型エピタキシャル層2の表面に、MOSFET領域10のコンタクトトレンチt1と略同一の深さのショットキー接合用トレンチt2が複数形成されている。このショットキー接合用トレンチt2の底部に接するn型エピタキシャル層2内にp型拡散領域21が設けられている。   As shown in FIG. 1B, an n-type epitaxial layer 2 is also provided on the upper surface of the n + -type semiconductor substrate 1 having an upper surface and a lower surface that face each other also in the SBD region 20. A plurality of Schottky junction trenches t2 having substantially the same depth as the contact trench t1 of the MOSFET region 10 are formed on the surface of the n-type epitaxial layer 2. A p-type diffusion region 21 is provided in the n-type epitaxial layer 2 in contact with the bottom of the Schottky junction trench t2.

p型拡散領域21は、p型の不純物として、例えばホウ素(B)が注入されており、ショットキー接合用トレンチt2の底部と接する表面部分において、1E16cm−3以上1E18cm−3以下、本実施の形態においては例えば1E17cm−3程度の不純物濃度を有する。n+型半導体基板1に垂直な深さ方向(図1に示すy方向)に、p型拡散領域21の上面から深さ0.5μmまでの不純物濃度を線積分した値は、1E13cm−2以上1E14cm−2以下の値である。 In the p-type diffusion region 21, for example, boron (B) is implanted as a p-type impurity, and the surface portion in contact with the bottom of the Schottky junction trench t 2 is 1E16 cm −3 or more and 1E18 cm −3 or less. For example, it has an impurity concentration of about 1E17 cm −3 . The value obtained by line integration of the impurity concentration from the upper surface of the p-type diffusion region 21 to the depth of 0.5 μm in the depth direction perpendicular to the n + -type semiconductor substrate 1 (y direction shown in FIG. 1) is 1E13 cm −2 or more and 1E14 cm. -2 or less.

また、ショットキー接合用トレンチt2内部を含むn型エピタキシャル層2の表面にアノード電極22が設けられている。アノード電極22とn型エピタキシャル層2との接合界面にショットキー接合Aが形成される。また、n+型半導体基板1の下面に電気的に接続するようにカソード電極23が設けられている。本実施の形態に係る半導体装置において、MOSFET領域10におけるソース電極Sと、SBD領域20におけるアノード電極22とは互いに接続されて形成されている。また、MOSFET領域10におけるドレイン電極Dと、SBD領域20におけるカソード電極23とも互いに接続されて形成されている。   An anode electrode 22 is provided on the surface of the n-type epitaxial layer 2 including the inside of the Schottky junction trench t2. A Schottky junction A is formed at the junction interface between the anode electrode 22 and the n-type epitaxial layer 2. A cathode electrode 23 is provided so as to be electrically connected to the lower surface of the n + type semiconductor substrate 1. In the semiconductor device according to the present embodiment, the source electrode S in the MOSFET region 10 and the anode electrode 22 in the SBD region 20 are connected to each other. The drain electrode D in the MOSFET region 10 and the cathode electrode 23 in the SBD region 20 are also connected to each other.

次に、このように形成された半導体装置の動作について説明する。半導体装置の動作において、MOSFET領域10に形成された各MOSFETのn+型ソース領域4及びp型ベース領域3はソース電極Sを介して接地されているものとする。また、ドレイン領域であるn+型半導体基板1には、ドレイン電極Dを介して所定の正電圧が印加されているものとする。   Next, the operation of the semiconductor device thus formed will be described. In the operation of the semiconductor device, it is assumed that the n + -type source region 4 and the p-type base region 3 of each MOSFET formed in the MOSFET region 10 are grounded via the source electrode S. Further, it is assumed that a predetermined positive voltage is applied to the n + type semiconductor substrate 1 which is the drain region via the drain electrode D.

半導体装置をオン動作させる場合、MOSFET領域10において、所定の正電圧(しきい値電圧以上のゲート電圧)を各MOSFETのゲート電極Gに印加する。これにより、p型ベース領域3のチャネル領域には、n型の反転層が形成される。n+型ソース領域4からの電子は、この反転層を通り、ドリフト領域であるn型エピタキシャル層2に注入され、ドレイン領域であるn+型半導体基板1に達する。よって、電流がn+型半導体基板1からn+型ソース領域4に流れることになる。   When the semiconductor device is turned on, a predetermined positive voltage (a gate voltage equal to or higher than the threshold voltage) is applied to the gate electrode G of each MOSFET in the MOSFET region 10. As a result, an n-type inversion layer is formed in the channel region of the p-type base region 3. Electrons from the n + type source region 4 pass through this inversion layer, are injected into the n type epitaxial layer 2 that is the drift region, and reach the n + type semiconductor substrate 1 that is the drain region. Therefore, a current flows from the n + type semiconductor substrate 1 to the n + type source region 4.

この半導体装置のオン動作時において、SBD領域20におけるアノード電極22はソース電極Sとともに接地されており、カソード電極23にはドレイン電極Dとともに所定の正電位が印加されている。ショットキー接合Aによるショットキー障壁があるため、アノード電極22の自由電子はn型エピタキシャル層2に移動することができない。そのため、カソード電極23からアノード電極22へと電流が流れることがない。   During the on-operation of the semiconductor device, the anode electrode 22 in the SBD region 20 is grounded together with the source electrode S, and a predetermined positive potential is applied to the cathode electrode 23 together with the drain electrode D. Due to the Schottky barrier due to the Schottky junction A, free electrons of the anode electrode 22 cannot move to the n-type epitaxial layer 2. Therefore, no current flows from the cathode electrode 23 to the anode electrode 22.

半導体装置をオフ動作させる場合、MOSFET領域10において、各MOSFETのゲート電極Gに印加されるゲート電圧がしきい値電圧以下となるように、ゲート電極Gに印加する電圧を制御する。これにより、p型ベース領域3のチャネル領域の反転層が消失し、n+型ソース領域4からn型エピタキシャル層2への電子の注入が停止する。よって、ドレイン領域であるn+型半導体基板1からn+型ソース領域4に電流が流れない。そして、オフ動作時、n型エピタキシャル層2とp型ベース領域3とにより形成されるpn接合界面から縦方向(図1に示すy方向)に伸びる空乏層により、半導体装置の耐圧が保持される。   When the semiconductor device is turned off, the voltage applied to the gate electrode G is controlled so that the gate voltage applied to the gate electrode G of each MOSFET is equal to or lower than the threshold voltage in the MOSFET region 10. Thereby, the inversion layer of the channel region of the p-type base region 3 disappears, and the injection of electrons from the n + -type source region 4 to the n-type epitaxial layer 2 is stopped. Therefore, no current flows from the n + type semiconductor substrate 1 which is the drain region to the n + type source region 4. During the off operation, the breakdown voltage of the semiconductor device is maintained by the depletion layer extending in the vertical direction (y direction shown in FIG. 1) from the pn junction interface formed by the n-type epitaxial layer 2 and the p-type base region 3. .

この半導体装置のオフ動作時において、瞬間的にMOSFETのソース電極Sとドレイン電極Dの電位が逆転することがある。すなわちソース電極Sに高い電圧、ドレイン電極Dに低い電圧が印加される。これにより、p+型拡散領域5からp型ベース領域3及びn型エピタキシャル層2を介してn+型半導体基板1へと電流が流れるおそれがある。   When the semiconductor device is turned off, the potentials of the source electrode S and the drain electrode D of the MOSFET may be instantaneously reversed. That is, a high voltage is applied to the source electrode S and a low voltage is applied to the drain electrode D. As a result, current may flow from the p + type diffusion region 5 to the n + type semiconductor substrate 1 through the p type base region 3 and the n type epitaxial layer 2.

本実施の形態に係る半導体装置において、アノード電極22とソース電極S、カソード電極23とドレイン電極Dとがそれぞれ接続され、MOSFETとSBDとが並列接続されている。アノード電極22に高い電圧、カソード電極23に低い電圧が印加された場合には、n型エピタキシャル層2内の自由電子がエネルギー準位の低いアノード電極22側へ移動し、アノード電極22からカソード電極23へと電流が流れる。ここで、ソース電極Sに高い電圧、ドレイン電極Dに低い電圧が印加された場合、SBDの方がMOSFETよりも低い電圧でオンするため、電流はSBD側へと流れ、MOSFETに電流が流れることがない。また、電位が正常に戻った場合には、SBDに流れる電流は瞬時にオフされる。   In the semiconductor device according to the present embodiment, the anode electrode 22 and the source electrode S, the cathode electrode 23 and the drain electrode D are connected, and the MOSFET and the SBD are connected in parallel. When a high voltage is applied to the anode electrode 22 and a low voltage is applied to the cathode electrode 23, free electrons in the n-type epitaxial layer 2 move to the anode electrode 22 side having a low energy level, and the anode electrode 22 moves to the cathode electrode. A current flows to 23. Here, when a high voltage is applied to the source electrode S and a low voltage is applied to the drain electrode D, the SBD is turned on at a lower voltage than the MOSFET, so that the current flows to the SBD side and the current flows to the MOSFET. There is no. Further, when the potential returns to normal, the current flowing through the SBD is instantaneously turned off.

本実施の形態に係る半導体装置のオフ動作時に、SBD領域においてp型拡散領域21とn型エピタキシャル層2との間のpn接合界面から空乏層が伸び、この空乏層で電圧を保持する。このとき、p型拡散領域21及びn型エピタキシャル層2の不純物濃度が高いと、pn接合界面から空乏層が広がりにくくなる。空乏層が十分に広がらない場合、半導体装置のSBD領域20の耐圧が低下してしまう。   When the semiconductor device according to the present embodiment is turned off, a depletion layer extends from the pn junction interface between the p-type diffusion region 21 and the n-type epitaxial layer 2 in the SBD region, and a voltage is held in the depletion layer. At this time, if the impurity concentration of the p-type diffusion region 21 and the n-type epitaxial layer 2 is high, the depletion layer is difficult to spread from the pn junction interface. If the depletion layer does not spread sufficiently, the breakdown voltage of the SBD region 20 of the semiconductor device will decrease.

ここで、本実施の形態の半導体装置において、MOSFET領域10に形成されているp+型拡散領域5より、SBD領域20に形成されているp型拡散領域21のほうがp型不純物濃度が低くなるように設けられている。SBD領域20のp型拡散領域21は、その不純物濃度が1E17cm−3程度である。この不純物濃度であれば通常はp型拡散領域21内に空乏層が十分に広がり、SBD領域20において耐圧を保持することができる。一方、MOSFET領域10におけるp+型拡散領域5の不純物濃度は1E20cm−3程度であるため、MOSFETのソース電極Sとp型ベース領域3との接続は良好に保たれ、MOSFETを安定して動作させることができる。 Here, in the semiconductor device of the present embodiment, the p-type impurity concentration is lower in the p-type diffusion region 21 formed in the SBD region 20 than in the p + -type diffusion region 5 formed in the MOSFET region 10. Is provided. The p-type diffusion region 21 of the SBD region 20 has an impurity concentration of about 1E17 cm −3 . With this impurity concentration, the depletion layer normally spreads sufficiently in the p-type diffusion region 21, and the breakdown voltage can be maintained in the SBD region 20. On the other hand, since the impurity concentration of the p + -type diffusion region 5 in the MOSFET region 10 is about 1E20 cm −3 , the connection between the source electrode S of the MOSFET and the p-type base region 3 is kept good, and the MOSFET is operated stably. be able to.

次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図2乃至図6は、本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図である。図2(a)乃至図6(a)は、半導体装置のMOSFET領域10を示す断面図であり、図2(b)乃至図6(b)は、半導体装置のSBD領域20を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described. 2 to 6 are process diagrams showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment. 2A to 6A are cross-sectional views showing the MOSFET region 10 of the semiconductor device, and FIGS. 2B to 6B are cross-sectional views showing the SBD region 20 of the semiconductor device. is there.

n+型半導体基板1上にn型エピタキシャル層2、p型ベース領域3、n+型ソース領域4、ゲート電極Gを形成する工程までは既知のMOSFETの製造工程により製造する。すなわち、n+型半導体基板1上に設けられたn型エピタキシャル層2の上面のMOSFET領域10に、ホウ素(B)等のp型不純物をイオン注入した後、例えば熱により拡散させてp型ベース領域3を形成する。そして、p型ベース領域3の上面にリン(P)等のn型不純物をイオン注入した後、例えば熱により拡散させてn+型ソース領域4を形成する。次に、MOSFET領域10に形成されたn+型ソース領域4の表面からn型エピタキシャル層2の内部まで達するゲートトレンチTを形成した後に、ゲートトレンチTの底面及び側壁にゲート絶縁膜6を熱酸化により形成する。このゲート絶縁膜6を介してゲートトレンチT内に例えばポリシリコン等を埋め込み、ゲート電極Gを形成する。ここまでの工程においてSBD領域20の上面にはマスクを設け、加工を施さない。   The processes up to forming the n-type epitaxial layer 2, the p-type base region 3, the n + -type source region 4 and the gate electrode G on the n + -type semiconductor substrate 1 are manufactured by a known MOSFET manufacturing process. That is, after ion-implanting p-type impurities such as boron (B) into the MOSFET region 10 on the upper surface of the n-type epitaxial layer 2 provided on the n + -type semiconductor substrate 1, the p-type base region is diffused by heat, for example. 3 is formed. Then, after n-type impurities such as phosphorus (P) are ion-implanted into the upper surface of the p-type base region 3, the n + -type source region 4 is formed by, for example, heat diffusion. Next, after forming a gate trench T extending from the surface of the n + type source region 4 formed in the MOSFET region 10 to the inside of the n type epitaxial layer 2, the gate insulating film 6 is thermally oxidized on the bottom and side walls of the gate trench T. To form. For example, polysilicon or the like is buried in the gate trench T through the gate insulating film 6 to form the gate electrode G. In the steps so far, a mask is provided on the upper surface of the SBD region 20 and no processing is performed.

次に、図2に示すように、ゲート電極Gの上面を覆う層間絶縁膜7を堆積する。層間絶縁膜7はMOSFET領域10及びSBD領域20に一様に堆積する。そして、層間絶縁膜7上にレジストを堆積した後、このレジストをパターニングしてエッチングを行い、MOSFET領域10にコンタクトトレンチt1を形成するとともに、SBD領域20にショットキー接合用トレンチt2を形成する。   Next, as shown in FIG. 2, an interlayer insulating film 7 covering the upper surface of the gate electrode G is deposited. The interlayer insulating film 7 is uniformly deposited on the MOSFET region 10 and the SBD region 20. Then, after depositing a resist on the interlayer insulating film 7, the resist is patterned and etched to form a contact trench t 1 in the MOSFET region 10 and a Schottky junction trench t 2 in the SBD region 20.

次に、図3に示すように、MOSFET領域10及びSBD領域20に一様にレジストR1を堆積した後、パターニングしてMOSFET領域10にのみレジストR1を形成する。このレジストR1をマスクとして、n+型半導体基板1の全面にp型不純物、例えばホウ素(11B)を加速電圧70keV、ドーズ量3E13cm−2でイオン注入する。これにより、SBD領域20のショットキー接合用トレンチt2の底部にのみホウ素イオンが注入される。 Next, as shown in FIG. 3, a resist R <b> 1 is uniformly deposited on the MOSFET region 10 and the SBD region 20, and then patterned to form the resist R <b> 1 only on the MOSFET region 10. Using this resist R1 as a mask, a p-type impurity such as boron ( 11 B) is ion-implanted into the entire surface of the n + -type semiconductor substrate 1 at an acceleration voltage of 70 keV and a dose of 3E13 cm −2 . As a result, boron ions are implanted only into the bottom of the Schottky junction trench t2 in the SBD region 20.

次に、図4に示すように、レジストR1を剥離した後、MOSFET領域10及びSBD領域20に一様にレジストR2を堆積し、パターニングしてSBD領域20にのみレジストR2を形成する。このレジストR2をマスクとして、n+型半導体基板1の全面にp型不純物、例えば二フッ化ホウ素(49BF)を加速電圧30keV、ドーズ量5E15cm−2でイオン注入する。これにより、MOSFET領域10のコンタクトトレンチt1の底部にのみ二フッ化ホウ素イオンが注入される。レジストR2を除去した後、窒素(N)雰囲気中で900℃、20分間の活性化アニーリングを行う。これにより、p型不純物を拡散させてMOSFET領域10のp型ベース領域3内にp+型拡散領域5を形成するとともに、SBD領域20のn型エピタキシャル層2内にp型拡散領域21を形成する。 Next, as shown in FIG. 4, after removing the resist R <b> 1, the resist R <b> 2 is uniformly deposited on the MOSFET region 10 and the SBD region 20, and patterned to form the resist R <b> 2 only on the SBD region 20. Using this resist R2 as a mask, a p-type impurity, for example, boron difluoride ( 49 BF 2 ) is ion-implanted into the entire surface of the n + -type semiconductor substrate 1 at an acceleration voltage of 30 keV and a dose of 5E15 cm −2 . As a result, boron difluoride ions are implanted only into the bottom of the contact trench t1 in the MOSFET region 10. After removing the resist R2, activation annealing is performed in a nitrogen (N 2 ) atmosphere at 900 ° C. for 20 minutes. As a result, p-type impurities are diffused to form p + -type diffusion region 5 in p-type base region 3 of MOSFET region 10, and p-type diffusion region 21 is formed in n-type epitaxial layer 2 of SBD region 20. .

次に、図5に示すように、ウェットエッチングを行い、SBD領域20の層間絶縁膜7を除去する。この際、MOSFET領域10のゲート電極G上の層間絶縁膜7の一部も除去され、n+型ソース領域4の上面の一部が露出する。   Next, as shown in FIG. 5, wet etching is performed to remove the interlayer insulating film 7 in the SBD region 20. At this time, a part of the interlayer insulating film 7 on the gate electrode G in the MOSFET region 10 is also removed, and a part of the upper surface of the n + -type source region 4 is exposed.

次に、図6に示すように、MOSFET領域10及びSBD領域20上に金属をスパッタリングした後エッチングを行い、MOSFET領域10にp+型拡散領域5及びn+型ソース領域4に電気的に接続するソース電極Sを形成する。これとともに、SBD領域20にn型エピタキシャル層2に電気的に接合するアノード電極22を形成する。その後、n+型半導体基板1の下面を研磨した後にドレイン電極D及びカソード電極23を設ける。以上のようにして、図1に示す半導体装置を製造することができる。   Next, as shown in FIG. 6, a metal is sputtered on the MOSFET region 10 and the SBD region 20 and then etched, and the source electrically connected to the p + type diffusion region 5 and the n + type source region 4 is connected to the MOSFET region 10. An electrode S is formed. At the same time, an anode electrode 22 that is electrically joined to the n-type epitaxial layer 2 is formed in the SBD region 20. Thereafter, after the lower surface of the n + type semiconductor substrate 1 is polished, the drain electrode D and the cathode electrode 23 are provided. As described above, the semiconductor device shown in FIG. 1 can be manufactured.

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、MOSFET領域10に形成するp+型拡散領域5と、SBD領域20に形成するp型拡散領域21とを異なる不純物濃度で形成することができる。SBD領域20におけるp型拡散領域21の不純物濃度をMOSFET領域10におけるp+型拡散領域5の不純物濃度よりも低くなるように形成することができるため、通常はp型拡散領域21に空乏層が十分に広がり、SBD領域20において耐圧を保持することができる。一方、MOSFET領域10におけるp+型拡散領域5の不純物濃度をSBD領域20におけるp型拡散領域21の不純物濃度よりも高くすることができる。そのため、MOSFETのソース電極Sとp型ベース領域3との接続は良好に保たれ、MOSFETを安定して動作させることができる。   According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, p + type diffusion region 5 formed in MOSFET region 10 and p type diffusion region 21 formed in SBD region 20 can be formed with different impurity concentrations. . Since the impurity concentration of the p-type diffusion region 21 in the SBD region 20 can be formed to be lower than the impurity concentration of the p + -type diffusion region 5 in the MOSFET region 10, a depletion layer is usually sufficient in the p-type diffusion region 21. And the breakdown voltage can be maintained in the SBD region 20. On the other hand, the impurity concentration of p + -type diffusion region 5 in MOSFET region 10 can be made higher than the impurity concentration of p-type diffusion region 21 in SBD region 20. Therefore, the connection between the source electrode S of the MOSFET and the p-type base region 3 is kept good, and the MOSFET can be operated stably.

(第2の実施の形態)
図7は、第2の実施の形態に係る半導体装置が形成されたチップの断面図である。半導体装置には、MOSFETが形成されるMOSFET領域10、SBDが形成されるSBD領域20が配置されている。図7(a)は、半導体装置のMOSFET領域10を示す断面図であり、図7(b)は、半導体装置のSBD領域20を示す断面図である。図7に示す第2の実施の形態に係る半導体装置において、第1の実施の形態に係る半導体装置と同様の構成を有する箇所には同一の符号を付して、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a chip on which a semiconductor device according to the second embodiment is formed. In the semiconductor device, a MOSFET region 10 where a MOSFET is formed and an SBD region 20 where an SBD is formed are arranged. FIG. 7A is a cross-sectional view showing the MOSFET region 10 of the semiconductor device, and FIG. 7B is a cross-sectional view showing the SBD region 20 of the semiconductor device. In the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG. 7, portions having the same configuration as those of the semiconductor device according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図7(a)に示されるように、第2の実施の形態に係る半導体装置のMOSFET領域10は、p型ベース領域3内のp+型拡散領域5下部にp型拡散領域5’が形成されている点において第1の実施の形態に係る半導体装置と異なる。p型拡散領域5’は、p型の不純物として、例えばホウ素(B)が注入されており、p+型拡散領域5と接する表面部分において1E17cm−3程度の不純物濃度を有する。 As shown in FIG. 7A, in the MOSFET region 10 of the semiconductor device according to the second embodiment, a p-type diffusion region 5 ′ is formed below the p + -type diffusion region 5 in the p-type base region 3. This is different from the semiconductor device according to the first embodiment. In the p-type diffusion region 5 ′, for example, boron (B) is implanted as a p-type impurity, and has an impurity concentration of about 1E17 cm −3 in the surface portion in contact with the p + -type diffusion region 5.

本実施の形態の半導体装置においても、MOSFET領域10に形成されているp+型拡散領域5より、SBD領域20に形成されているp型拡散領域21のほうがp型不純物濃度が低くなるように設けられている。SBD領域20のp型拡散領域21は、その不純物濃度が1E17cm−3程度である。この不純物濃度であれば、通常はp型拡散領域21内に空乏層が十分に広がり、SBD領域20において耐圧を保持することができる。一方、MOSFET領域10におけるp+型拡散領域5の不純物濃度は1E20cm−3程度であるため、MOSFETのソース電極Sとp型ベース領域3との接続は良好に保たれ、MOSFETを安定して動作させることができる。ここで、MOSFET領域10において、p型拡散領域5’はp+型拡散領域5の下部のp型ベース領域内に設けられているため、ゲートトレンチT側壁のチャネル領域に影響を与えることがない。MOSFET領域10に設けられたp型拡散領域5’によりMOSFETの特性が大きく変化することはない。 Also in the semiconductor device according to the present embodiment, the p-type impurity concentration in the p-type diffusion region 21 formed in the SBD region 20 is lower than that in the p + -type diffusion region 5 formed in the MOSFET region 10. It has been. The p-type diffusion region 21 of the SBD region 20 has an impurity concentration of about 1E17 cm −3 . With this impurity concentration, the depletion layer normally spreads sufficiently in the p-type diffusion region 21, and the breakdown voltage can be maintained in the SBD region 20. On the other hand, since the impurity concentration of the p + -type diffusion region 5 in the MOSFET region 10 is about 1E20 cm −3 , the connection between the source electrode S of the MOSFET and the p-type base region 3 is kept good, and the MOSFET is operated stably. be able to. Here, in the MOSFET region 10, since the p-type diffusion region 5 ′ is provided in the p-type base region below the p + -type diffusion region 5, the channel region on the side wall of the gate trench T is not affected. The p-type diffusion region 5 ′ provided in the MOSFET region 10 does not greatly change the MOSFET characteristics.

次に本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図8乃至図10は、本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図である。図8(a)乃至図10(a)は、半導体装置のMOSFET領域10を示す断面図であり、図8(b)乃至図10(b)は、半導体装置のSBD領域20を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described. 8 to 10 are process diagrams showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment. FIGS. 8A to 10A are cross-sectional views showing the MOSFET region 10 of the semiconductor device, and FIGS. 8B to 10B are cross-sectional views showing the SBD region 20 of the semiconductor device. is there.

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図2に示すコンタクトトレンチt1及びショットキー接合用トレンチt2を形成する工程までは第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法と同様である。   The manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment is the same as the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment until the step of forming the contact trench t1 and the Schottky junction trench t2 shown in FIG. .

次に、図8に示すように、n+型半導体基板1の全面に対して、p型不純物、例えばホウ素(11B)を加速電圧70keV、ドーズ量3E13cm−2でイオン注入する。これにより、MOSFET領域10のコンタクトトレンチt1の底部及びSBD領域20のショットキー接合用トレンチt2の底部の双方にホウ素イオンが注入される。 Next, as shown in FIG. 8, a p-type impurity, for example, boron ( 11 B) is ion-implanted into the entire surface of the n + -type semiconductor substrate 1 at an acceleration voltage of 70 keV and a dose amount of 3E13 cm −2 . Thus, boron ions are implanted into both the bottom of the contact trench t1 in the MOSFET region 10 and the bottom of the Schottky junction trench t2 in the SBD region 20.

次に、図9に示すように、MOSFET領域10及びSBD領域20に一様にレジストR2を堆積し、パターニングしてSBD領域20にのみレジストR2を形成する。このレジストR2をマスクとして、n+型半導体基板1の全面にp型不純物、例えば二フッ化ホウ素(49BF)を加速電圧30keV、ドーズ量5E15cm−2でイオン注入する。レジストR2を除去した後、窒素(N)雰囲気中で900℃、20分間の活性化アニーリングを行う。これにより、p型不純物を拡散させてMOSFET領域10のp型ベース領域3内にp+型拡散領域5及びp型拡散領域5’を形成するとともに、SBD領域20のn型エピタキシャル層2内にp型拡散領域21を形成する。 Next, as shown in FIG. 9, a resist R <b> 2 is uniformly deposited on the MOSFET region 10 and the SBD region 20 and patterned to form the resist R <b> 2 only on the SBD region 20. Using this resist R2 as a mask, a p-type impurity, for example, boron difluoride ( 49 BF 2 ) is ion-implanted into the entire surface of the n + -type semiconductor substrate 1 at an acceleration voltage of 30 keV and a dose of 5E15 cm −2 . After removing the resist R2, activation annealing is performed in a nitrogen (N 2 ) atmosphere at 900 ° C. for 20 minutes. As a result, p type impurities are diffused to form p + type diffusion region 5 and p type diffusion region 5 ′ in p type base region 3 of MOSFET region 10, and p type impurity layer 2 in SBD region 20 has p A mold diffusion region 21 is formed.

次に、図10に示すように、ウェットエッチングを行い、SBD領域20の層間絶縁膜7を除去する。この際、MOSFET領域10のゲート電極G上の層間絶縁膜7の一部も除去され、n+型ソース領域4の上面の一部が露出する。   Next, as shown in FIG. 10, wet etching is performed to remove the interlayer insulating film 7 in the SBD region 20. At this time, a part of the interlayer insulating film 7 on the gate electrode G in the MOSFET region 10 is also removed, and a part of the upper surface of the n + -type source region 4 is exposed.

その後、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法と同様に、MOSFET領域10及びSBD領域20上に金属をスパッタリングした後エッチングを行い、MOSFET領域10にp+型拡散領域5及びn+型ソース領域4に電気的に接続するソース電極Sを形成する。これとともに、SBD領域20にn型エピタキシャル層2に電気的に接合するアノード電極22を形成する。そして、n+型半導体基板1の下面を研磨した後にドレイン電極D及びカソード電極23を設ける。以上のようにして、図7に示す半導体装置を製造することができる。   Thereafter, in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, a metal is sputtered on the MOSFET region 10 and the SBD region 20 and then etched, and the p + type diffusion region 5 and the n + type source are formed in the MOSFET region 10. A source electrode S electrically connected to the region 4 is formed. At the same time, an anode electrode 22 that is electrically joined to the n-type epitaxial layer 2 is formed in the SBD region 20. Then, after the lower surface of the n + type semiconductor substrate 1 is polished, the drain electrode D and the cathode electrode 23 are provided. As described above, the semiconductor device shown in FIG. 7 can be manufactured.

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によっても、MOSFET領域10に形成するp+型拡散領域5と、SBD領域20に形成するp型拡散領域21とを異なる不純物濃度で形成することができる。SBD領域20におけるp型拡散領域21の不純物濃度をMOSFET領域10におけるp+型拡散領域5の不純物濃度よりも低くなるように形成することができるため、通常はp型拡散領域21に空乏層が十分に広がり、SBD領域20において耐圧を保持することができる。一方、MOSFET領域10におけるp+型拡散領域5の不純物濃度をSBD領域20におけるp型拡散領域21の不純物濃度よりも高くすることができる。そのため、MOSFETのソース電極Sとp型ベース領域3との接続は良好に保たれ、MOSFETを安定して動作させることができる。   Also by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, p + type diffusion region 5 formed in MOSFET region 10 and p type diffusion region 21 formed in SBD region 20 can be formed with different impurity concentrations. Since the impurity concentration of the p-type diffusion region 21 in the SBD region 20 can be formed to be lower than the impurity concentration of the p + -type diffusion region 5 in the MOSFET region 10, a depletion layer is usually sufficient in the p-type diffusion region 21. And the breakdown voltage can be maintained in the SBD region 20. On the other hand, the impurity concentration of p + -type diffusion region 5 in MOSFET region 10 can be made higher than the impurity concentration of p-type diffusion region 21 in SBD region 20. Therefore, the connection between the source electrode S of the MOSFET and the p-type base region 3 is kept good, and the MOSFET can be operated stably.

また、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法に比べて、レジストを形成する回数を少なくすることができる。そのため、より簡易な工程で半導体装置を形成することが可能となる。   Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the number of times of forming a resist can be reduced as compared with the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. Therefore, a semiconductor device can be formed with a simpler process.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、組み合わせ等が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change, addition, a combination, etc. are possible within the range which does not deviate from the meaning of invention.

例えば、実施の形態においては第1導電型をn型、第2導電型をp型として説明したが、第1導電型をp型、第2導電型をn型としても実施可能である。また、半導体装置をトレンチゲート型MOSFETとして説明したが、これはプレーナゲート型のMOSFETであってもよい。実施の形態において、半導体材料としてシリコンを用いたMOSFETを説明したが、半導体材料としては、例えばシリコンカーバイト(SiC)や窒化ガリウム(GaN)等の化合物半導体やダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体を用いることができる。   For example, in the embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type. Although the semiconductor device has been described as a trench gate type MOSFET, it may be a planar gate type MOSFET. In the embodiment, the MOSFET using silicon as the semiconductor material has been described. As the semiconductor material, for example, a compound semiconductor such as silicon carbide (SiC) or gallium nitride (GaN) or a wide band gap semiconductor such as diamond is used. be able to.

第1の実施の形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・n+型半導体基板、 2・・・n型エピタキシャル層、 3・・・p型ベース領域、 4・・・n+型ソース領域、 5・・・p+型拡散領域、 6・・・ゲート絶縁膜、 7・・・層間絶縁膜、 10・・・MOSFET領域、 20・・・SBD領域、 21・・・p型拡散領域、 22・・・アノード電極、 23・・・カソード電極、 G・・・ゲート電極、 S・・・ソース電極、 D・・・ドレイン電極、 T・・・ゲートトレンチ、 t1・・・コンタクトトレンチ、 t2・・・ショットキー接合用トレンチ、 R1、R2・・・レジスト。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n + type semiconductor substrate, 2 ... n type epitaxial layer, 3 ... p type base region, 4 ... n + type source region, 5 ... p + type diffusion region, 6 ... Gate Insulating film, 7 ... Interlayer insulating film, 10 ... MOSFET region, 20 ... SBD region, 21 ... p-type diffusion region, 22 ... anode electrode, 23 ... cathode electrode, G. ..Gate electrode, S ... Source electrode, D ... Drain electrode, T ... Gate trench, t1 ... Contact trench, t2 ... Schottky junction trench, R1, R2 ... Resist .

Claims (5)

トランジスタが形成されるトランジスタ領域とショットキーバリアダイオードが形成されるショットキーバリアダイオード領域とが配置されている第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第1導電型のエピタキシャル層と
を備え、
前記トランジスタ領域には、
前記エピタキシャル層の上面に設けられた第2導電型のベース領域と、
前記ベース領域に設けられ第1の不純物濃度を有する第2導電型の第1の高濃度拡散領域と、
前記ベース領域の上面に選択的に設けられた第1導電型の拡散領域と、
前記拡散領域から前記ベース領域を介して前記エピタキシャル層に亘る領域に絶縁膜を介して設けられた制御電極と
が形成され、
前記ショットキーバリアダイオード領域には、
前記エピタキシャル層の上面に設けられ前記第1の不純物濃度よりも低い第2の不純物濃度を有する第2導電型の第2の高濃度拡散領域
が形成され、
前記トランジスタ領域において前記第1の高濃度拡散領域及び前記拡散領域に電気的に接続されるとともに、前記ショットキーバリアダイオード領域において前記エピタキシャル層及び前記第2の高濃度拡散領域に電気的に接続され、前記ショットキーバリアダイオード領域の前記エピタキシャル層とショットキー接合を形成する第1の主電極と、
前記半導体基板の下面に電気的に接続された第2の主電極と
を備える
ことを特徴とする半導体装置。
A first conductivity type semiconductor substrate in which a transistor region in which a transistor is formed and a Schottky barrier diode region in which a Schottky barrier diode is formed;
An epitaxial layer of a first conductivity type provided on the semiconductor substrate,
In the transistor region,
A base region of a second conductivity type provided on the upper surface of the epitaxial layer;
A first high-concentration diffusion region of a second conductivity type provided in the base region and having a first impurity concentration;
A first conductivity type diffusion region selectively provided on the upper surface of the base region;
A control electrode provided via an insulating film in a region extending from the diffusion region to the epitaxial layer via the base region; and
In the Schottky barrier diode region,
A second conductivity type second high-concentration diffusion region formed on the upper surface of the epitaxial layer and having a second impurity concentration lower than the first impurity concentration;
The transistor region is electrically connected to the first high concentration diffusion region and the diffusion region, and is electrically connected to the epitaxial layer and the second high concentration diffusion region in the Schottky barrier diode region. A first main electrode forming a Schottky junction with the epitaxial layer in the Schottky barrier diode region;
A semiconductor device, comprising: a second main electrode electrically connected to a lower surface of the semiconductor substrate.
前記第1の不純物濃度は、前記第1の高濃度拡散領域の表面において1E19cm−3以上1E21cm−3以下であり、
前記第2の不純物濃度は、前記第2の高濃度拡散領域の表面において1E16cm−3以上1E18cm−3以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The first impurity concentration is 1E19 cm −3 or more and 1E21 cm −3 or less on the surface of the first high concentration diffusion region,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second impurity concentration is 1E16 cm −3 or more and 1E18 cm −3 or less on the surface of the second high concentration diffusion region.
前記第1の不純物濃度を前記第1の高濃度拡散領域の表面から深さ0.5μmまで線積分した値は、
前記第2の不純物濃度を前記第2の高濃度拡散領域の表面から深さ0.5μmまで線積分した値よりも大きい
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
A value obtained by line-integrating the first impurity concentration from the surface of the first high-concentration diffusion region to a depth of 0.5 μm is:
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second impurity concentration is larger than a value obtained by line integration from the surface of the second high concentration diffusion region to a depth of 0.5 μm.
前記第1の不純物濃度を前記第1の高濃度拡散領域の表面から深さ0.5μmまで線積分した値は5E14cm−2以上1E16cm−2以下であり、
前記第2の不純物濃度を前記第2の高濃度拡散領域の表面から深さ0.5μmまで線積分した値は1E13cm−2以上1E14cm−2以下である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の半導体装置。
A value obtained by linearly integrating the first impurity concentration from the surface of the first high-concentration diffusion region to a depth of 0.5 μm is 5E14 cm −2 or more and 1E16 cm −2 or less,
The value obtained by line-integrating the second impurity concentration from the surface of the second high-concentration diffusion region to a depth of 0.5 μm is 1E13 cm −2 or more and 1E14 cm −2 or less. Any one of the semiconductor devices.
前記第1の主電極は、
前記トランジスタ領域において、前記拡散領域を貫通するように形成されたコンタクトトレンチに埋め込まれて設けられるとともに、前記コンタクトトレンチの底部で前記第1の高濃度拡散領域に接続され、
前記ショットキーバリアダイオード領域において、前記エピタキシャル層の表面に形成されたショットキー接合用トレンチに埋め込まれて設けられるとともに、前記ショットキー接合用トレンチの底部で前記第2の高濃度拡散領域に接続されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の半導体装置。
The first main electrode is
In the transistor region, embedded in a contact trench formed so as to penetrate the diffusion region, and connected to the first high concentration diffusion region at the bottom of the contact trench,
The Schottky barrier diode region is embedded in a Schottky junction trench formed on the surface of the epitaxial layer, and is connected to the second high-concentration diffusion region at the bottom of the Schottky junction trench. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is provided.
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