JP2011082401A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】n型ソース領域4の上面にp型第1ベース領域2aおよびp型第2ベース領域2bが形成され、該n型ソース領域4の下面にソース電極5が設けられ、p型第2ベース領域2bの上面に絶縁膜を介してドレイン電極9が形成されている。該p型第2ベース領域2bの上面にはゲート電極用トレンチと、該第1ベース領域2aと第2ベース領域2bおよびn型ソース領域4を短絡する短絡用トレンチが並設されている。該ゲート電極用トレンチの側壁にはn型ドリフト領域6とn型ドレイン領域8がRESURF状に形成され、短絡用トレンチには短絡用導電体12が形成されて該導電体12は該ドレイン電極9と絶縁されている。
【選択図】 図1
Description
LDMOSは他にもさまざまな用途で利用されている。例えば電気リレーがある。電気リレーが複数個必要な装置の場合、これらの電気リレーとしてのLDMOSと該LDMOSを駆動・制御する回路とを、共に1つの半導体チップに形成することによりコストの削減がなされている。電気リレーは、低消費電力、発熱が少ないことによる装置の小型化という要求から、電流が流れている時の導通抵抗(オン抵抗)が低いことがLDMOSに必要とされる。
(1)
第1導電型ソース領域と、
前記ソース領域の下面と接続するソース電極と、
前記ソース領域の上面に隣接して設けられた第2導電型第1ベース領域と、
前記第1ベース領域の上面に隣接して設けられ、前記第1ベース領域よりも低濃度の第2導電型第2ベース領域と、
前記第2ベース領域の上面から該第2ベース領域および前記第1ベース領域を貫通し前記ソース領域内部に達する第1のトレンチと、
前記第1のトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜とを有し、
前記ゲート絶縁膜の内部にゲート電極が設けられ、該ゲート電極の上端部は前記第2ベース領域の内部にかかるような高さであり、
前記第1のトレンチの側壁と前記第2ベース領域の間に第1導電型ドリフト領域が設けられていて、該ドリフト領域の下端は前記ゲート電極の上端部よりも下部にかかり、
前記ゲート電極の上部に絶縁体が設けられていて、
前記第1のトレンチの側壁部分と前記ドリフト領域の間に前記ドリフト領域よりも高濃度の第1導電型ドレイン領域が形成されていて、該ドレイン領域の下端はトレンチ内の前記絶縁体の上端部よりも下部にかかり、
前記第2ベース領域の上面に設けられた第1の絶縁膜と、
前記第1のトレンチに並設され、前記第2ベース領域の上面から前記第2ベース領域と前記第1ベース領域を貫通して前記ソース領域内部に達し、且つ前記ドリフト領域とは離間する第2のトレンチと、
前記第2のトレンチの内部にて前記第1ベース領域と前記第2ベース領域の両方もしくはどちらか一方と前記ソース領域とを接続している導電体と、
前記導電体の上部に設けられている第2の絶縁膜と、
前記ドレイン領域と接し、前記第1絶縁膜の上面にかかるドレイン電極とを備えることとする。
(2)上記(1)に記載の半導体装置において、前記ドレイン領域内の前記第1のトレンチの側壁部分に第2導電型コレクタ領域が形成されていると良い。
(3)上記(1)または(2)に記載の半導体装置において、前記ドリフト領域の拡散方向の積分濃度が8.0×1011/cm2以上1.2×1012/cm2以下であると良い。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の半導体装置において、前記ドリフト領域の下端から前記ソース領域に向かって前記第1および第2ベース領域の積分濃度が1.2×1012/cm2以上1.0×1014/cm2以下であると良い。
(5)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の半導体装置において、前記第2ベース領域は、前記第2ベース領域の上面から前記ソース領域に向かって濃度が増加しているとよい。
(6)上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の半導体装置において、前記第1のトレンチがハニカム構造に配置されているとよい。
(7)上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の半導体装置において、前記第2のトレンチの底部および前記ソース領域の上面に隣接して、前記第1ベース領域もしくは第2ベース領域よりも高濃度の第2導電型コンタクト領域が形成されているとよい。
(10)上記(1)に記載の半導体装置において、前記第1のトレンチの側壁部分において、前記ドリフト領域内で前記ドレイン領域に接する第2導電型領域を設け、該第2導電型領域がグランド電位に接続されるとよい。
(図2−5)続いてトレンチ14内のポリシリコン16を、所望の深さとなるまでエッチバックする。この深さは、後に形成するnドリフト領域6の深さ程度となる。このとき、ウェハー表面に堆積していたポリシリコンは除去される。
(図2−8)その後、レジストを塗布し、層間絶縁膜10にレジストが残るように露光・現像によりパターニングし、絶縁体7をエッチングする。ここで、エッチングによる絶縁膜上端面の仕上がり深さは概ね、後に形成するn+ドレイン領域8の下端の深さとなる。そしてレジストを除去する。
(図2−11)続いて、シリコンの異方性エッチングを行い、前記開口部26に第2のトレンチ35を形成する。その後周知の犠牲酸化もしくは900℃〜1000℃程度の熱処理を行い、第2のトレンチ35の側壁に残留しているエッチングダメージを除去してもよい。前記第2のトレンチ35の深さは、同トレンチの底部がn+ソース領域4の内部に至るように設定する。
(図2−15)最後にウェハーの裏面にあたるn+ソース領域4の下面に、アルミニウム、チタン、ニッケル、金などの堆積によりソース電極5を形成する。
2a 第1p+ベース領域
2b 第2p-ベース領域
3 ゲート酸化膜
4 n+ソース領域
5 ソース電極
6 nドリフト領域
7 絶縁体
8 n+ドレイン領域
9 ドレイン電極
10 層間絶縁膜
11 p型領域
12 導電体
14 第1のトレンチ
15 厚い酸化膜
16 ポリシリコン
21 ゲート電極用パッド
22 ドレイン電極用パッド
23 ソース電極用パッド
24 パッド開口部
26 開口部
27 単位胞
35 第2のトレンチ
36 イオン注入
37 重なり部分
38 p+コレクタ領域
39 n+バッファ領域
40 n+エミッタ領域
41 コレクタ電極
42 エミッタ電極
43 三角格子線
44 p+コンタクト領域
Claims (10)
- 第1導電型ソース領域と、
前記ソース領域の下面と接続するソース電極と、
前記ソース領域の上面に隣接して設けられた第2導電型第1ベース領域と、
前記第1ベース領域の上面に隣接して設けられ、前記第1ベース領域よりも低濃度の第2導電型第2ベース領域と、
前記第2ベース領域の上面から該第2ベース領域および前記第1ベース領域を貫通し前記ソース領域内部に達する第1のトレンチと、
前記第1のトレンチの内側に設けられたゲート絶縁膜とを有し、
前記ゲート絶縁膜の内部にゲート電極が設けられ、該ゲート電極の上端部は前記第2ベース領域の内部にかかるような高さであり、
前記第1のトレンチの側壁と前記第2ベース領域の間に第1導電型ドリフト領域が設けられていて、該ドリフト領域の下端は前記ゲート電極の上端部よりも下部にかかり、
前記ゲート電極の上部に絶縁体が設けられていて、
前記第1のトレンチの側壁部分と前記ドリフト領域の間に前記ドリフト領域よりも高濃度の第1導電型ドレイン領域が形成されていて、該ドレイン領域の下端はトレンチ内の前記絶縁体の上端部よりも下部にかかり、
前記第2ベース領域の上面に設けられた第1の絶縁膜と、
前記第1のトレンチに並設され、前記第2ベース領域の上面から前記第2ベース領域と前記第1ベース領域を貫通して前記ソース領域内部に達し、且つ前記ドリフト領域とは離間する第2のトレンチと、
前記第2のトレンチの内部にて前記第1ベース領域と前記第2ベース領域の両方もしくはどちらか一方と前記ソース領域とを接続している導電体と、
前記導電体の上部に設けられている第2の絶縁膜と、
前記ドレイン領域と接し、前記第1の絶縁膜の上面にかかるドレイン電極とを備えることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、前記ドレイン領域内の前記第1のトレンチの側壁部分に第2導電型コレクタ領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1または2に記載の半導体装置において、前記ドリフト領域の拡散方向の積分濃度が8.0×1011/cm2以上1.2×1012/cm2以下であることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記ドリフト領域の下端から前記ソース領域に向かって前記第1および第2ベース領域の積分濃度が1.2×1012/cm2以上1.0×1014/cm2以下であることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第2ベース領域は、前記第2ベース領域の上面から前記ソース領域に向かって濃度が増加していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1のトレンチがハニカム構造に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第2のトレンチの底部および前記ソース領域の上面に隣接して、前記第1ベース領域もしくは第2ベース領域よりも高濃度の第2導電型コンタクト領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置において、前記第1ベース領域を前記第2のトレンチの側壁部分全体に形成し、前記第2のトレンチの側壁部分の前記第1ベース領域と前記ドリフト領域との間の距離をd1、前記ソース領域の上面と接する前記第1ベース領域と前記ドリフト領域との間の距離をd2としたとき、d1よりもd2を長くすることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1または2に記載の半導体装置において、前記ソース領域の下面と接続するソース電極に替えて半導体基板上の絶縁体とし、前記第2のトレンチ内部の導電体をソース電極に接続することを特徴とする半導体装置。
- 請求項1に記載の半導体装置において、前記第1のトレンチの側壁部分において、前記ドリフト領域内で前記ドレイン領域に接する第2導電型領域を設け、該第2導電型領域がグランド電位に接続されることを特徴とする半導体装置。
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