JP2011018694A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トレンチ型ゲートを有する縦型のIGBTに関する。 The present invention relates to a vertical IGBT having a trench gate.
トレンチ型ゲートを有する縦型のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が開発されており、その一例が特許文献1に開示されている。IGBTがオンすると、n型エミッタ領域からp型ボディ(p型ベースともいう)に形成されるチャネルを介してn型ドリフト領域(n型ベースともいう)に電子が注入されるとともに、p型コレクタ領域からn型ドリフト領域に正孔が注入される。 A vertical IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) having a trench-type gate has been developed, and an example thereof is disclosed in Patent Document 1. When the IGBT is turned on, electrons are injected from the n-type emitter region into the n-type drift region (also referred to as the n-type base) through the channel formed in the p-type body (also referred to as the p-type base), and the p-type collector. Holes are injected from the region into the n-type drift region.
IGBTがオンしているときには、トレンチ型ゲートのトレンチゲート電極に正の電圧が印加されているので、トレンチ型ゲートの周囲に電子が蓄積する。このため、n型ドリフト領域に注入された正孔も、その電子に引き寄せられてトレンチ型ゲートの周囲に蓄積する。トレンチ型ゲートの周囲に正孔が蓄積されると、トレンチ型ゲートのトレンチゲート電極に負の電荷が誘起され、トレンチ型ゲートのゲート入力容量が小さくなる(負性容量化する)。トレンチ型ゲートのゲート入力容量が負性容量化すると、トレンチ型ゲートのトレンチゲート電極に印加する電圧が乱れたり、IGBTに過度の電流が流れたりすることがある。本明細書が開示する技術は、トレンチ型ゲートのゲート入力容量の負性容量化を抑制することを目的としている。 When the IGBT is on, a positive voltage is applied to the trench gate electrode of the trench type gate, so that electrons accumulate around the trench type gate. For this reason, the holes injected into the n-type drift region are also attracted to the electrons and accumulated around the trench gate. When holes are accumulated around the trench type gate, negative charges are induced in the trench gate electrode of the trench type gate, and the gate input capacitance of the trench type gate becomes small (negative capacitance). When the gate input capacitance of the trench gate becomes negative, the voltage applied to the trench gate electrode of the trench gate may be disturbed, or an excessive current may flow through the IGBT. The technology disclosed in this specification is intended to suppress negative gate input capacitance of a trench-type gate.
本明細書に開示する技術は、IGBTがオンしているときにトレンチ型ゲートの周囲に蓄積する正孔量を抑制することによって、トレンチ型ゲートのゲート入力容量が負性容量化するのを抑制することを特徴としている。本明細書に開示する技術は、トレンチ型ゲートの周囲に蓄積する正孔量を抑制するために、ドリフト領域内に不純物を濃く含む高濃度領域と、高濃度領域よりも不純物を薄く含む低濃度領域を設け、高濃度領域の少なくとも一部がトレンチ型ゲートに接し、低濃度領域の少なくとも一部がボディ領域に接していることを特徴としている。ドリフト領域に注入された正孔は、高濃度領域を避けて低濃度領域からボディ領域内に移動する。これにより、トレンチ型ゲートの周囲に蓄積する正孔量が減少し、トレンチ型ゲートのゲート入力容量が安定する。 The technology disclosed in this specification suppresses the gate input capacitance of the trench gate from becoming negative by suppressing the amount of holes accumulated around the trench gate when the IGBT is on. It is characterized by doing. In order to suppress the amount of holes accumulated around the trench-type gate, the technology disclosed in this specification includes a high-concentration region containing impurities in the drift region and a low concentration containing impurities thinner than the high-concentration regions. A region is provided, and at least part of the high concentration region is in contact with the trench gate, and at least part of the low concentration region is in contact with the body region. The holes injected into the drift region move from the low concentration region into the body region while avoiding the high concentration region. As a result, the amount of holes accumulated around the trench gate is reduced, and the gate input capacitance of the trench gate is stabilized.
本明細書に開示する技術は、トレンチ型ゲートを有する縦型のIGBTに具現化することができる。そのIGBTは、第1導電型のエミッタ領域と、第2導電型のボディ領域と、第1導電型のドリフト領域を備えている。ボディ領域は、エミッタ領域と接している。ドリフト領域は、ボディ領域によってエミッタ領域から分離されているとともに、第1導電型の不純物を濃く含む高濃度領域と、高濃度領域よりも第1導電型の不純物を薄く含む低濃度領域を有する。このIGBTは、高濃度領域の少なくとも一部がトレンチ型ゲートと接しており、低濃度領域の少なくとも一部がボディ領域に接している。縦型のIGBTでは、コレクタ領域からドリフト領域に注入された正孔が、ボディ領域を通過してエミッタ領域に移動する。正孔は、ドリフト領域内において、n型不純物の濃度が濃い高濃度領域よりもn型不純物の濃度が薄い低濃度領域を移動しやすい。このため、本明細書に開示する技術を利用すれば、正孔をトレンチゲート電極の周囲に移動させにくくすることができる。トレンチゲート電極の周囲に正孔が蓄積されにくくなるので、トレンチ型ゲートのゲート入力容量の負性容量化を抑制することができる。 The technology disclosed in this specification can be embodied in a vertical IGBT having a trench gate. The IGBT includes a first conductivity type emitter region, a second conductivity type body region, and a first conductivity type drift region. The body region is in contact with the emitter region. The drift region is separated from the emitter region by the body region, and has a high concentration region containing the first conductivity type impurity deeply and a low concentration region containing the first conductivity type impurity thinner than the high concentration region. In this IGBT, at least a part of the high concentration region is in contact with the trench gate, and at least a part of the low concentration region is in contact with the body region. In the vertical IGBT, holes injected from the collector region into the drift region pass through the body region and move to the emitter region. In the drift region, holes are more likely to move in a low concentration region where the n-type impurity concentration is lower than in the high concentration region where the n-type impurity concentration is high. For this reason, if the technique disclosed in this specification is used, it is possible to make it difficult to move holes around the trench gate electrode. Since holes are less likely to be accumulated around the trench gate electrode, negative capacitance of the gate input capacitance of the trench gate can be suppressed.
本明細書に開示する半導体装置では、高濃度領域が、トレンチ型ゲートの底面の少なくとも一部に接していることが好ましい。トレンチ型ゲートを有する縦型のIGBTでは、トレンチ型ゲートの底面がコレクタ領域に対向している。そのため、コレクタ領域から注入された正孔は、トレンチ型ゲートの底面に最も蓄積しやすい。トレンチ型ゲートの底面に正孔が蓄積することを抑制すると、トレンチ型ゲートのゲート入力容量の負性容量化を顕著に抑制することができる。 In the semiconductor device disclosed in this specification, the high-concentration region is preferably in contact with at least part of the bottom surface of the trench gate. In a vertical IGBT having a trench gate, the bottom surface of the trench gate faces the collector region. Therefore, holes injected from the collector region are most likely to accumulate on the bottom surface of the trench gate. By suppressing the accumulation of holes on the bottom surface of the trench type gate, the negative input capacitance of the trench type gate can be remarkably suppressed.
本明細書に開示する半導体装置では、高濃度領域が、ドリフト領域がトレンチ型ゲートと接する全領域に設けられていることが好ましい。すなわち、高濃度領域が、ドリフト領域内に位置するトレンチ型ゲートの側面と、トレンチ型ゲートの底面の全てに接していることが好ましい。この態様のIGBTによると、トレンチ型ゲートの底面と側面の間の角部が高濃度領域で覆われる。このため、この態様のIGBTによると、ゲート入力容量の負性容量化に加えて角部の電界集中も緩和されるので、トレンチ型ゲートの破壊耐量も向上させることができる。 In the semiconductor device disclosed in this specification, the high concentration region is preferably provided in the entire region where the drift region is in contact with the trench gate. That is, it is preferable that the high concentration region is in contact with all of the side surface of the trench gate located in the drift region and the bottom surface of the trench gate. According to the IGBT of this aspect, the corner between the bottom surface and the side surface of the trench gate is covered with the high concentration region. For this reason, according to the IGBT of this aspect, in addition to the negative capacitance of the gate input capacitance, the electric field concentration at the corner is also reduced, so that the breakdown tolerance of the trench gate can be improved.
本明細書に開示する技術は、トレンチ型ゲートを有する縦型のIGBTにおいて、トレンチ型ゲートのゲート入力容量の負性容量化を抑制することができる。 The technology disclosed in this specification can suppress the negative capacitance of the gate input capacitance of the trench gate in a vertical IGBT having a trench gate.
実施例の特徴をいくつか列記する。
(第1特徴)p型ボディ領域内に、n型フローティング領域が設けられている。
(第2特徴)p型ボディ領域内に、p型ボディ領域よりもp型不純物を高濃度に含むコンタクト領域が設けられている。
(第3特徴)高濃度領域のn型不純物の濃度は、1×1015cm−3以上で1×1016cm−3以下であることが好ましい。
Some features of the embodiment are listed.
(First Feature) An n-type floating region is provided in the p-type body region.
(Second Feature) A contact region containing a higher concentration of p-type impurities than the p-type body region is provided in the p-type body region.
(Third feature) The concentration of the n-type impurity in the high concentration region is preferably 1 × 10 15 cm −3 or more and 1 × 10 16 cm −3 or less.
以下、図面を参照して各実施例を説明する。以下の実施例では、半導体基板の材料としてシリコンが用いられている半導体装置を例にして説明する。しかしながら、以下の実施例で開示される技術は、他の半導体材料が用いられた半導体装置にも適用可能である。例えば、以下の実施例で開示される技術は、窒化ガリウム、炭化シリコン、ガリウム砒素等の化合物半導体を用いた半導体装置にも適用可能である。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, a semiconductor device using silicon as a material for a semiconductor substrate will be described as an example. However, the techniques disclosed in the following embodiments can also be applied to semiconductor devices using other semiconductor materials. For example, the technology disclosed in the following embodiments can be applied to a semiconductor device using a compound semiconductor such as gallium nitride, silicon carbide, or gallium arsenide.
図1は、IGBT100の要部断面図を示す。IGBT100は、トレンチ型ゲート5を有する縦型の半導体装置である。IGBT100を平面視すると、トレンチ型ゲート5はストライプ状に伸びている。「トレンチ型ゲート5」とは、トレンチゲート電極6とゲート絶縁膜4を併せた構造のことをいう。なお、図1では、半導体基板2の表面に設けられているエミッタ電極と、半導体基板2の裏面に設けられているコレクタ電極を省略している。以下、IGBT100について裏面から順に説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the
シリコン単結晶の半導体基板2の裏面側に、p+型のコレクタ領域22が設けられている。コレクタ領域22は、コレクタ電極(図示省略)に電気的に接続している。コレクタ電極は、電源の高電位側に接続している。コレクタ領域22は、半導体基板2の裏面からp型不純物をイオン注入することによって形成される。コレクタ領域22の不純物濃度は、半導体基板2の裏面側でおよそ1×1018cm−3である。コレクタ領域22の厚みは、およそ0.5μmである。コレクタ領域22の表面に、n+型のバッファ領域20が設けられている。バッファ領域20は、半導体基板2の裏面からn型不純物をイオン注入することによって形成される。バッファ領域20の不純物濃度は、バッファ領域20とコレクタ領域22の界面でおよそ2×1017cm−3である。バッファ領域20の厚みは、およそ0.5μmである。
A p + -type collector region 22 is provided on the back side of the silicon single
バッファ領域20の表面に、n型のドリフト領域19が設けられている。ドリフト領域19は、高濃度領域14と低濃度領域18を有している。ドリフト領域19の厚みはおよそ130μmである。なお、本実施例のIGBT100はノンパンチスルー(NPT)型であるが、本実施例で開示される技術はパンチスルー(PT)型のIGBTにも適用可能である。パンチスルー(PT)型のIGBTの場合、バッファ領域20を省略し、コレクタ領域22の表面にドリフト領域19が設けられている。
An n-
ドリフト領域19の表面に、p型のボディ領域12が設けられている。ボディ領域12は、半導体基板2の表面からp型不純物をイオン注入することによって形成される。ボディ領域12の不純物濃度は、半導体基板2の表面側でおよそ2×1017cm−3である。ボディ領域12の厚みは、およそ4.5μmである。ボディ領域12内に、n+型のフローティング領域16が設けられている。フローティング領域16は、半導体基板2の表面からn型不純物をイオン注入することによって形成される。フローティング領域16は、対向するトレンチ型ゲート5間に亘って伸びている。ボディ領域12が、フローティング領域16によって上側ボディ領域12aと下側ボディ領域12bに分断されている。フローティング領域16の不純物濃度はおよそ4×1016cm−3であり、厚みはおよそ0.5μmである。フローティング領域16はボディ領域12の中間部分に設けられている。そのため、上側ボディ領域12aと下側ボディ領域12bの厚みは夫々、およそ2.0μmである。下側ボディ領域12bの不純物濃度は、下側ボディ領域12bとフローティング領域の界面でおよそ1×1016である。フローティング領域16は、下側ボディ領域12bによってドリフト領域18から隔てられている。フローティング領域16はまた、上側ボディ領域12aによって後述するエミッタ領域8からも隔てられている。
A p-
半導体基板2の表面側にn+型のエミッタ領域8が設けられている。エミッタ領域8は、半導体基板2の表面からn型不純物をイオン注入することによって形成される。エミッタ領域8の不純物濃度は、半導体基板2の表面側でおよそ1×1020cm−3である。エミッタ領域8の厚みは、およそ0.5μmである。エミッタ領域8は、上側ボディ領域12aとトレンチ型ゲート5に接している。エミッタ領域8は、ボディ領域12によってドリフト領域18から隔てられている。エミッタ領域8はまた、上側ボディ領域12aによってフローティング領域16から隔てられている。エミッタ領域8間に、p+型のボディコンタクト領域10が設けられている。ボディコンタクト領域10は、半導体基板2の表面からp型不純物をイオン注入することによって形成される。ボディコンタクト領域10の不純物濃度は、半導体基板2の表面側でおよそ1×1020cm−3である。ボディコンタクト領域10の厚みは、およそ0.7μmである。エミッタ領域8とボディコンタクト領域10は、エミッタ電極(図示省略)に電気的に接続している。エミッタ電極は接地されている。
An n + -
トレンチ型ゲート5は、半導体基板2の表面から、エミッタ領域8とボディ領域12(上側ボディ領域12aと下側ボディ領域12b)とフローティング領域16を貫通してドリフト領域19内に突出している。トレンチ型ゲート5は、トレンチゲート電極6とゲート絶縁膜4を有している。トレンチゲート電極6は、ゲート絶縁膜4を介して、エミッタ領域8、ボディ領域12及びドリフト領域19に対向している。トレンチゲート電極6の材料はポリシリコンである。また、ゲート絶縁膜4の材料は酸化シリコン(SiO2)である。ドリフト領域19内では、高濃度領域14がトレンチ型ゲート5の底面に設けられている。高濃度領域14は、トレンチ型ゲート5を形成するために半導体基板2の表層部にトレンチ(図示省略)を形成した後に、そのトレンチの底面に向けてn型不純物をイオン注入することによって形成される。高濃度領域14のトレンチ型ゲート5側の不純物濃度はおよそ1×1015cm−3である。高濃度領域14の厚みT14は、およそ1μmである。なお、低濃度領域18は、半導体基板2にn型不純物がイオン注入されなかった範囲である。低濃度領域18の不純物濃度はおよそ1×1014cm−3である。なお、ドリフト領域19のうち、高濃度領域14はボディ領域12に接しておらず、低濃度領域18だけがボディ領域12に接している。
The
IGBT100の動作について説明する。エミッタ電極とコレクタ電極の間に電圧を加えた状態でトレンチゲート電極6に正の電圧を印加すると、トレンチ型ゲート5の側面のボディ領域12にチャネルが形成される。エミッタ領域8から供給される電子は、そのチャネルを通過してドリフト領域18内に注入される。また、正孔が、コレクタ領域22からドリフト領域18内に注入される。ドリフト領域18内に注入された正孔は、電子と再結合するか、ボディコンタクト領域10から排出される。矢印24は、ドリフト領域18内の正孔26がボディコンタクト領域10に移動する経路を示している。
The operation of the
矢印24に示すように、正孔26は、高濃度領域14が設けられているトレンチ型ゲート5の底面を避けるようにして、ボディ領域12内に移動する。すなわち、正孔26は、高濃度領域14を避けて、低濃度領域18からボディ領域12内に移動する。トレンチ型ゲート5の底面は、コレクタ領域22に対向しているので、正孔26が最も蓄積しやすい。IGBT100は、高濃度領域14が設けられているので、トレンチ型ゲート5の底面に正孔26が蓄積することを抑制することができる。そのため、トレンチ型ゲート5のゲート入力容量の負性容量化を顕著に抑制することができる。IGBT100では、トレンチ型ゲート5のゲート入力容量の負性容量化が抑制されるので、トレンチゲート電極6に印加する電圧が乱れたり、過度の電流が流れることが抑制される。
As indicated by an
上記したように、IGBT100では、n型のフローティング領域16がp型のボディ領域12内に設けられている。このため、IGBT100では、フローティング領域16とボディ領域12の界面にポテンシャル障壁が生じるので、正孔26をボディ領域12内に蓄積することができる。IGBT100では、正孔26をボディ領域18内に蓄積することができるので、オン電圧を小さくすることができる。さらに、IGBT100では、n+型の高濃度領域14がトレンチ型ゲート5の底面に設けられている。そのため、素子内に多くの正孔26が蓄積されても、トレンチ型ゲート5の周囲に蓄積される正孔量を抑制することができる。ボディ領域12内にフローティング領域16を設ける技術は、素子内の正孔の蓄積量が多くなるので、負性容量化が起こり易い。IGBT100は、フローティング領域16と高濃度領域14の双方を備えることにより、オン電圧を小さくするとともにトレンチ型ゲートの負性容量化を抑制することができる。
As described above, in the
図2は、IGBT200の要部断面図を示す。IGBT200では、高濃度領域214がトレンチ型ゲート5の周囲を覆っている。トレンチ型ゲート5が、高濃度領域14によって、低濃度領域218から隔てられているということもできる。IGBT200の場合、ドリフト領域219内において、高濃度領域214がトレンチ型ゲート5の側面にも設けられている。そのため、ドリフト領域219内に注入された正孔26が、トレンチ型ゲート5の底面だけでなく、トレンチ型ゲート5の側面も避けてボディ領域12内に移動する。トレンチ型ゲート5の側面に蓄積されることをより確実に抑制することができる。IGBT200は、トレンチ型ゲート5のゲート入力容量の負性容量化を顕著に抑制することができる。また、高濃度領域214がトレンチ型ゲート5の周囲を覆っているので、IGBT200をオフしたときに、トレンチ型ゲート5の角部に電界が集中することも抑制することができる。そのため、IGBT100は、トレンチ型ゲート5の破壊耐量も向上させることができる。なお、トレンチ型ゲート5の側面に設けられている高濃度領域214の厚みT214は、トレンチ型ゲート5の底面の厚みと等しく、およそ1μmである。また、高濃度不純物領域214のトレンチ型ゲート5側の不純物濃度はおよそ1×1016cm−3である。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the main part of the
IGBT200の場合、高濃度領域214が、トレンチ型ゲート5の側面を覆うだけでなくボディ領域12にも接している。しかしながら、高濃度領域214がボディ領域12に接する範囲は、ドリフト領域219とボディ領域12が接する範囲の一部分である。別言すると、IGBT200は、低濃度領域218とボディ領域12が接する部分と、高濃度領域214とボディ領域12が接する部分を有している。そのため、ドリフト領域219からボディ領域12に移動する正孔26は、低濃度領域218とボディ領域12が接する部分を選択的に移動し、高濃度領域214とボディ領域12が接する部分をほとんど移動しない。よって、トレンチ型ゲート5の周囲に正孔26が蓄積することを抑制することができる。
In the case of the
(実験例1)
IGBT100とIGBT200について、高濃度領域14,214に含まれるn型不純物の濃度を変化させ、素子耐圧を測定した。本実験では、IGBT100,200をオフさせた状態でコレクタ電極に印加する電圧を上昇させ、夫々のIGBTが破壊したときの電圧を測定した。図3は、高濃度領域14,214のn型不純物の濃度とIGBT100,200の素子耐圧の関係を示す。グラフの横軸は高濃度領域のn型不純物の濃度(単位:cm−3)を示し、縦軸は耐圧を示す。曲線30はIGBT100の耐圧を示し、曲線32はIGBT200の耐圧を示す。
(Experimental example 1)
With respect to the
曲線30に示すように、IGBT100は、高濃度領域14の濃度が1.0×1015cm−3に至るまでの間、素子耐圧を維持することができる。また、曲線32に示すように、IGBT200は、高濃度領域214の濃度が1.0×1016cm−3に至るまでの間、素子耐圧を維持することができる。この結果は、高濃度領域がトレンチ型ゲート5の周囲を覆っていると、トレンチ型ゲート5の角部にかかる電界を緩和し、素子耐圧を改善することができることを示している。なお、IGBT100,200ともに、高濃度領域14,214の不純物濃度が高くなりすぎると、耐圧が低くなる傾向がみられる。これらの結果は、高濃度領域14,214の不純物濃度が高くなりすぎると、トレンチ型ゲート5に高い電界がかかり、ゲート絶縁膜4が破壊されることを示している。そのため、IGBT100の場合、高濃度領域14の不純物濃度は1.0×1015cm−3以下であることが好ましく、IGBT200の場合、高濃度領域214の不純物濃度は1.0×1016cm−3以下であることが好ましい。
As shown by the
しかしながら、高濃度領域14,214のn型不純物の濃度が薄すぎると、トレンチ型ゲート5の周囲に蓄積する正孔26の量を抑制する効果が得られにくくなる。そのため、高濃度領域14,214の不純物濃度は、1.0×1015cm−3以上で1.0×1016cm−3以下であることが好ましい。上記したように、低濃度領域18,218の不純物濃度は、およそ1×1014cm−3である。そのため、高濃度領域14,214のn型不純物の濃度が低濃度領域18,218の10倍以上であれば、正孔26がトレンチ型ゲート5の周囲に蓄積されることを十分に抑制することができる。
However, if the concentration of the n-type impurity in the high-
(実験例2)
IGBT200について、トレンチゲート電極6に電圧を印加し始めてからの経過時間と、IGBT200を流れる電流(以下、コレクタ電流という)を測定した。また、高濃度領域214を有していないIGBT(従来のIGBT:比較例1)についても同様の測定をおこなった。結果を図4に示している。グラフの横軸はゲート電極に電圧を印加し始めてからの経過時間を示し、縦軸はコレクタ電流を示す。曲線34はIGBT200のコレクタ電流を示し、曲線36は比較例1のコレクタ電流を示す。
(Experimental example 2)
With respect to the
曲線36に示すように、従来のIGBTでは、オンした直後に過剰なコレクタ電流が流れている。また、従来のIGBTは、コレクタ電流の乱れも生じている。これの結果は、トレンチ型ゲートのゲート入力容量が負性容量化し、ゲート−エミッタ間の電圧が大きく乱れることを示している。IGBTに過剰なコレクタ電流が流れると、IGBTが破壊に至る虞がある。それに対して、曲線34に示すように、IGBT200は、従来のIGBTと比較して、オンした直後に過剰なコレクタ電流が流れない。また、コレクタ電流の乱れもほとんど生じない。この結果は、高濃度領域214によって、トレンチ型ゲート5の周囲に蓄積される正孔26の量が抑制されることを示している。すなわち、IGBT200は、従来のIGBTよりもトレンチ型ゲート5のゲート入力容量の負性容量化を顕著に抑制することができる。
As shown by a
(実験例3)
図4に示すように、IGBTがオンした直後において、曲線36の傾きは曲線34の傾きよりも大きい。曲線36,34の傾きは、コレクタ電流を時間で微分した値(コレクタ電流の変化率)に相当する。上記したように、従来のIGBT(コレクタ電流の変化率がIGBT200よりも大きい)は、IGBT200よりもゲート入力容量の負性容量化が起こりやすい。そのため、コレクタ電流の変化率は、ゲート入力容量の負性容量化の指標とすることができる。本実験例では、コレクタ電流の変化率を指標として、IGBT200と、高濃度領域214を有していないIGBT(従来のIGBT:比較例2)と、高濃度領域214のn型不純物をp型不純物に代えたIGBT(比較例3)について、ゲート入力容量の負性容量化の起こりやすさを比較した。
(Experimental example 3)
As shown in FIG. 4, immediately after the IGBT is turned on, the slope of the
本実験例では、フローティング層16に含まれるn型不純物の濃度を変化させ、コレクタ電流の変化率を測定した。図5は、フローティング層16の不純物濃度とコレクタ電流の変化率の関係を示す。グラフの横軸はフローティング層16の濃度を示し、縦軸はコレクタ電流の変化率を示す。曲線40はIGBT200のコレクタ電流の変化率を示し、曲線42は比較例2のコレクタ電流の変化率を示し、曲線44は比較例3のコレクタ電流の変化率を示す。
In this experimental example, the concentration of the n-type impurity contained in the floating
図5に示すように、フローティング層16の不純物濃度が濃くなると、コレクタ電流の変化率が大きくなる。しかしながら、曲線40,42に示すように、フローティング層16の不純物濃度が同じであっても、IGBT200は、従来のIGBTよりもコレクタ電流の変化率が小さい。特に、フローティング層16の不純物濃度が濃くなるに従って、コレクタ電流の変化率の差が大きくなっている。曲線40と曲線42の差は、ゲート入力容量の負性容量化の起こりやすさの差に相当する。また、曲線42と曲線44に示すように、高濃度領域214のn型不純物をp型不純物に代えると、コレクタ電流の変化率が従来のIGBTよりも大きくなる。比較例3のIGBTは、従来のIGBTよりもゲート入力容量の負性容量化が起こりやすくなる。比較例3のIGBTは、従来のIGBTよりもトレンチ型ゲート5の周囲に正孔が蓄積されやすくなる。すなわち、トレンチ型ゲート5の周囲にp型不純物を設けると、トレンチ型ゲート5の周囲に正孔が蓄積されやすくなり、ゲート入力容量の負性容量化が起こりやすくなる。
As shown in FIG. 5, when the impurity concentration of the floating
フローティング層16の不純物濃度を濃くするほど、ボディ領域12内に蓄積される正孔量を増加させることができる。そのため、曲線40,42及び44ともに、フローティング層16の不純物濃度が濃くなると、コレクタ電流の変化率が大きくなる。本明細書が開示する技術は、フローティング層16の濃度を濃くしても、トレンチ型ゲート5の周囲に蓄積される正孔量を抑制することができる。
As the impurity concentration of the floating
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。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、出願時の請求項に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の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。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in the present specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
5:トレンチ型ゲート
8:エミッタ領域
12:ボディ領域
14、214:高濃度領域
18、218:低濃度領域
19:ドリフト領域
100、200:IGBT(半導体装置)
5: Trench type gate 8: Emitter region 12:
Claims (3)
第1導電型のエミッタ領域と、
エミッタ領域と接している第2導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域によって前記エミッタ領域から分離されているとともに、第1導電型の不純物を濃く含む高濃度領域と、高濃度領域よりも第1導電型の不純物を薄く含む低濃度領域を有するドリフト領域と、を備えており、
前記高濃度領域の少なくとも一部が前記トレンチ型ゲートと接しており、前記低濃度領域の少なくとも一部が前記ボディ領域に接している半導体装置。 A vertical IGBT having a trench-type gate,
An emitter region of a first conductivity type;
A body region of a second conductivity type in contact with the emitter region;
A drift region that is separated from the emitter region by the body region, and that has a high concentration region that contains the first conductivity type impurity deeply, and a low concentration region that contains the first conductivity type impurity thinner than the high concentration region; , And
A semiconductor device in which at least a part of the high concentration region is in contact with the trench gate, and at least a part of the low concentration region is in contact with the body region.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150069461A1 (en) | 2013-09-11 | 2015-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
JP2019129250A (en) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4893160A (en) * | 1987-11-13 | 1990-01-09 | Siliconix Incorporated | Method for increasing the performance of trenched devices and the resulting structure |
JPH1126758A (en) * | 1997-07-03 | 1999-01-29 | Fuji Electric Co Ltd | Trench type mos semiconductor device and manufacture thereof |
JP2000515684A (en) * | 1996-07-19 | 2000-11-21 | シリコニックス・インコーポレイテッド | High density trench DMOS transistor with trench bottom implant region |
JP2002314081A (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-25 | Denso Corp | Trench-gate type semiconductor device and its manufacturing method |
JP2004095954A (en) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2004294759A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | Lens driving device |
JP2007013058A (en) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2007294759A (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device, and its manufacturing method |
JP2009117593A (en) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Denso Corp | Silicon carbide semiconductor apparatus and method of manufacturing the same |
-
2009
- 2009-07-07 JP JP2009160865A patent/JP2011018694A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4893160A (en) * | 1987-11-13 | 1990-01-09 | Siliconix Incorporated | Method for increasing the performance of trenched devices and the resulting structure |
JP2000515684A (en) * | 1996-07-19 | 2000-11-21 | シリコニックス・インコーポレイテッド | High density trench DMOS transistor with trench bottom implant region |
JPH1126758A (en) * | 1997-07-03 | 1999-01-29 | Fuji Electric Co Ltd | Trench type mos semiconductor device and manufacture thereof |
JP2002314081A (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-25 | Denso Corp | Trench-gate type semiconductor device and its manufacturing method |
JP2004095954A (en) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2004294759A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | Lens driving device |
JP2007013058A (en) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2007294759A (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device, and its manufacturing method |
JP2009117593A (en) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Denso Corp | Silicon carbide semiconductor apparatus and method of manufacturing the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150069461A1 (en) | 2013-09-11 | 2015-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
US9312337B2 (en) | 2013-09-11 | 2016-04-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
JP2019129250A (en) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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