JP2012089702A - Semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタとショットキーバリアダイオードとが1チップに形成された半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which an insulated gate field effect transistor and a Schottky barrier diode are formed on one chip, and a method for manufacturing the same.
パーソナルコンピュータなどの電子機器に使用される同期整流型のDC/DCコンバータを有する半導体チップでは、電力損失を抑制する目的で、パワーMOSFET(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ、以降、MOSと略記)にショットキーバリアダイオード(以降、SBDと略記)が集積されている。 In a semiconductor chip having a synchronous rectification type DC / DC converter used in an electronic device such as a personal computer, a shot is applied to a power MOSFET (insulated gate field effect transistor, hereinafter abbreviated as MOS) for the purpose of suppressing power loss. A key barrier diode (hereinafter abbreviated as SBD) is integrated.
例えば特許文献1には、ショットキ領域とMOS領域とがトレンチゲートを境界として交互に配置される構成が開示されている。また特許文献2には、半導体基板上に形成されるエピタキシャル層を、高濃度のエピタキシャル層と低濃度のエピタキシャル層の2層構造にして、かつこの2層の境界をトレンチゲートよりも浅くすることが開示されている。
For example,
また特許文献3には、低順方向電圧(Vf)と低逆方向リーク電流(以降、リーク電流と略記)との両立を図るために、トレンチゲートよりも浅いドリフト層を均一幅に形成することが開示されている。 In Patent Document 3, a drift layer shallower than the trench gate is formed to have a uniform width in order to achieve both low forward voltage (Vf) and low reverse leakage current (hereinafter abbreviated as leakage current). Is disclosed.
また特許文献4には、縦型MOSFETのオン抵抗を低くすることを目的として、基板とエピタキシャル層の境界に、トレンチゲートの周囲に位置する不純物領域を形成することが記載されている。
パワーMOSFETと同一基板に形成されるSBDでは、MOSのオン抵抗との関係を考慮しつつ、トレードオフの関係にある低順方向電圧(Vf)と低逆方向リーク電流(以降、リーク電流と略記)との両立が要求される。このため、MOSのオン抵抗に影響を与えずに、逆方向へのリーク電流を押さえつつ順方向電圧Vfを調節するに際し、チップ面積増大や電流経路の大幅狭化を伴うことなく、両者を微妙に調整できるように設計自由度を高める工夫が必要であった。 In the SBD formed on the same substrate as the power MOSFET, a low forward voltage (Vf) and a low reverse leakage current (hereinafter abbreviated as leakage current) in a trade-off relationship, taking into account the relationship with the on-resistance of the MOS. ) Is required. For this reason, when adjusting the forward voltage Vf while suppressing the leakage current in the reverse direction without affecting the on-resistance of the MOS, both of them are subtly without increasing the chip area and greatly narrowing the current path. It was necessary to devise a design degree of freedom so that it could be adjusted.
本発明によれば、第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第1導電型の半導体層と、
前記半導体層を用いて形成された電界効果トランジスタと、
前記半導体層を用いて形成されたショットキーバリアダイオードと、
を備え、
前記電界効果トランジスタは、
前記半導体層に形成されたトレンチゲート電極と、
前記半導体層に形成されたソース領域と、
前記ソース領域上に形成された第1電極と、
前記半導体基板のうち前記半導体層とは逆側の面に形成された第2電極と、
を備え、
前記ショットキーバリアダイオードは、
前記半導体層上に形成された金属電極と、
平面視で、前記金属電極と重なる前記半導体層の少なくとも一部に形成され、前記半導体層よりも不純物濃度が低い第1導電型の低濃度不純物層と、
を備える半導体装置が提供される。
According to the present invention, a first conductivity type semiconductor substrate;
A first conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate;
A field effect transistor formed using the semiconductor layer;
A Schottky barrier diode formed using the semiconductor layer;
With
The field effect transistor is
A trench gate electrode formed in the semiconductor layer;
A source region formed in the semiconductor layer;
A first electrode formed on the source region;
A second electrode formed on a surface of the semiconductor substrate opposite to the semiconductor layer;
With
The Schottky barrier diode is
A metal electrode formed on the semiconductor layer;
A low-concentration impurity layer of a first conductivity type formed in at least a part of the semiconductor layer overlapping the metal electrode in plan view and having an impurity concentration lower than that of the semiconductor layer;
A semiconductor device is provided.
本発明によれば、金属電極と半導体層のショットキー接合部において、互いに異なる順方向電圧Vfを有する領域が2つ形成される。そして、低濃度不純物層の大きさや配置位置を調節することにより、これら2つの領域の比率を調整できる。このため、順方向電圧Vfの大きさを設計しやすくなる。また、トレンチゲート電極をオフにした状態では、低濃度不純物層の部分で空乏層が下方に大きく伸びるため、リーク電流を低減できる。さらに、電界効果トランジスタの構造は変化しないため、電界効果トランジスタのオン抵抗には影響を与えないで済む。 According to the present invention, two regions having different forward voltages Vf are formed at the Schottky junction between the metal electrode and the semiconductor layer. The ratio of these two regions can be adjusted by adjusting the size and arrangement position of the low-concentration impurity layer. For this reason, it becomes easy to design the magnitude of the forward voltage Vf. Further, when the trench gate electrode is turned off, the depletion layer greatly extends downward in the portion of the low concentration impurity layer, so that the leakage current can be reduced. Furthermore, since the structure of the field effect transistor does not change, the on-resistance of the field effect transistor need not be affected.
本発明によれば、
第1導電型の半導体基板上に第1導電型の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の所定領域に第2導電型の半導体領域を形成する工程と、
前記半導体層にトレンチゲート電極を形成する工程と、
前記半導体層に第2導電型の不純物を選択的に導入することにより、前記半導体層に当該半導体層より不純物濃度が低い第1導電型の低濃度不純物層を形成する工程と、
前記半導体層に第1導電型の不純物を選択的に導入することにより、前記半導体層にソース領域を形成する工程と、
前記ソース領域上に第1電極を形成する工程と、
前記半導体層のうち平面視で前記低濃度不純物層と重なる領域に、金属電極を形成する工程と、
前記半導体基板のうち前記半導体層とは逆側の面に第2電極を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
According to the present invention,
Forming a first conductivity type semiconductor layer on a first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a second conductivity type semiconductor region in a predetermined region of the semiconductor layer;
Forming a trench gate electrode in the semiconductor layer;
Forming a first conductivity type low-concentration impurity layer having a lower impurity concentration than the semiconductor layer by selectively introducing a second conductivity type impurity into the semiconductor layer;
Forming a source region in the semiconductor layer by selectively introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor layer;
Forming a first electrode on the source region;
Forming a metal electrode in a region of the semiconductor layer overlapping the low-concentration impurity layer in plan view;
Forming a second electrode on a surface of the semiconductor substrate opposite to the semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
本発明によれば、電界効果トランジスタのオン抵抗を変えずに、逆方向へのリーク電流を押さえつつ順方向電圧Vfを調節するに際し、両者を微妙に調整する設計自由度を高めることができる。 According to the present invention, when the forward voltage Vf is adjusted while suppressing the leakage current in the reverse direction without changing the on-resistance of the field effect transistor, it is possible to increase the degree of design freedom for fine adjustment of both.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1(a)は、第1の実施形態に係る半導体装置1の構成を示す断面図である。図1(b)は、図1(a)の要部を説明するための斜視概略図である。この半導体装置1は、第1導電型(例えばN型)の半導体基板11、第1導電型の半導体層12、電界効果トランジスタ(以下MOSと記載)200、及びショットキーバリアダイオード(以下SBDと記載)100を備えている。半導体層12は半導体基板11に形成されている。MOS200は半導体層12を用いて形成されており、トレンチゲート電極22を有している。SBD100は半導体層12を用いて形成されており、金属電極33及び低濃度不純物層5を備えている。金属電極33は半導体層12上に形成されている。低濃度不純物層5は、金属電極33と重なる半導体層12の表層の少なくとも一部に形成され、半導体層12よりも不純物濃度が低い。以下、詳細に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1A is a cross-sectional view showing the configuration of the
半導体装置1において、複数のMOS200と複数のSBD100が同一の半導体基板11(例えばシリコン基板)に形成されている。MOS200及びSBD100は交互に配置されており、半導体層12(ドリフト領域)を共有している。詳細には、複数のトレンチゲート電極22が互いに平行に延伸している。そして第1のトレンチゲート電極22と第2のトレンチゲート電極22の間にMOS200が形成されており、第2のトレンチゲート電極22と第3のトレンチゲート電極22の間にSBD100が形成されている。また、第3のトレンチゲート電極22と第4のトレンチゲート電極22の間にMOS200が形成されている。第1〜第4のトレンチゲート電極22は、この順に隣接配置されたトレンチゲート電極である。これが繰り返されることにより、MOS200及びSBD100は交互に配置される。
In the
MOS200は、ゲート絶縁膜24、トレンチゲート電極22、ソース領域31、ソース電極35、及びドレイン電極39を有している。トレンチゲート電極22はトレンチ21に埋め込まれている。トレンチ21は、半導体層12よりも浅く形成されている。ゲート絶縁膜24は、トレンチ21の底面及び側面に形成されている。
The
MOS200が形成される半導体層12には、低濃度の第2導電型(例えばP−)のボディ領域41が形成されている。ボディ領域41の深さは、トレンチ21よりやや浅い程度である。そしてボディ領域41の表層に、ソース領域31及びコンタクト領域32が形成されている。ソース領域31は第1導電型(例えばN+)であり、コンタクト領域32は第2導電型(例えばP+)である。ソース電極35は、ソース領域31及びコンタクト領域32のいずれにも接している。
In the
またドレイン電極39は、半導体基板11のうち半導体層12とは逆側の面に形成されている。
The
半導体層12のうちSBD100が形成される領域の表層には、低濃度不純物層5が形成されている。低濃度不純物層5は、半導体層12と同じ第1導電型(例えばN型)であり、かつ半導体層12よりも低い不純物濃度(N−−)を有している。図1(b)に示すように、低濃度不純物層5は、ショットキー接合部(すなわち金属電極33と半導体層12の接合面)を基板面に対して垂直方向に分割するように選択的に設けられており、トレンチ21と平行に延伸している。
A low
詳細には、低濃度不純物層5は、図1(b)に示すように、互いに隣り合うトレンチ21,21間のほぼ中央位置に、トレンチ21に沿って断面形状が略半円形のストライプ状に設けられている。また金属電極33もトレンチ21に沿ってストライプ状に設けられている。低濃度不純物層5は、例えばトレンチ21,21間距離の半分程度の直径を有している。つまり、金属電極33は、異なるN型不純物濃度を有する2つの半導体層12及び低濃度不純物層5とそれぞれショットキー接合する。ここで、順方向電圧Vfはショットキー接合する半導体のN型不純物濃度に依存するため、金属電極33と半導体層12のショットキー接合部の順方向電圧Vf1は、金属電極33と低濃度不純物層5のショットキー接合部の順方向電圧Vf2より低い。
Specifically, as shown in FIG. 1B, the low-
なお、図1(a)に示す例ではSBD100とMOS200とが交互に配置されているが、両者の配置関係はこれに限定されない。また、トレンチ21の底部に厚い酸化シリコン膜(不図示)を設けるようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 1A, the
図2及び図3は、半導体装置1の製造方法の一例を示す断面図である。まず、図2(a)に示すように、半導体基板11の上にエピタキシャル成長により、半導体層12を形成する。ここで半導体層12は、一回のみのエピタキシャル成長により形成されるのが好ましい。次に、所定パターンのレジストマスクM1を形成した後、第2導電型の不純物(例えばボロンなどのP型不純物)を導入する。その後、所定の熱処理を施す。これにより、ボディ領域41が形成される。ここで、目ズレなどのプロセスマージンを考慮してレジストマスクM1は若干、大きめに開口しておく。
2 and 3 are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing the
次に、レジストマスクM1を除去した後、図2(b)に示すように、トレンチ形成用のハードマスクM2およびレジストマスクM3を形成した後、ドライエッチングによりトレンチ21を形成する。
Next, after removing the resist mask M1, as shown in FIG. 2B, after forming a hard mask M2 and a resist mask M3 for forming a trench, a
次に、レジストマスクM2,M3を除去した後、図2(c)に示すように、熱酸化法を用いてゲート絶縁膜24を形成する。その後、不純物を含有したポリシリコン膜をCVD法により堆積した後、エッチバックしてトレンチ21内部にトレンチゲート電極22を形成する。
Next, after removing the resist masks M2 and M3, as shown in FIG. 2C, a
次に、図3(d)に示すように、所定のレジストマスクM4を形成した後、半導体層12の表層にP型不純物(ボロン)をイオン注入する。その後、活性化アニールを施す。これにより、半導体層12よりも低い不純物濃度を有するN−−型の低濃度不純物層5が形成される。ここで、所定のレジストマスクM4は所望の大きさの低濃度不純物層5を形成するための開口パターンを有するマスクである。また、注入するP型不純物(ボロン)のドーズ量は、N−半導体層12内のN型不純物を相殺して、N−−型の低濃度不純物層5を形成するドーズ量である。
Next, as shown in FIG. 3D, after a predetermined resist mask M4 is formed, a P-type impurity (boron) is ion-implanted into the surface layer of the
次に、レジストマスクM4を除去した後、図3(e)に示すように、所定のレジストマスク(不図示)を形成後、ボディ領域41にイオン注入および熱処理を施して、ソース領域31およびコンタクト領域32をそれぞれ形成する。
Next, after removing the resist mask M4, as shown in FIG. 3E, a predetermined resist mask (not shown) is formed, and then ion implantation and heat treatment are performed on the
その後、層間絶縁膜(不図示)等を形成し、最後に、ソース電極35,金属電極33,ドレイン電極39を形成することにより、図1(a)に示した半導体装置1が作製される。
Thereafter, an interlayer insulating film (not shown) or the like is formed, and finally, a
尚、上記の製造方法は一例であって、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を脱しない限り種々の変形を加えても構わないことは言うまでもない。 The above manufacturing method is an example, and the present invention is not limited to this. Needless to say, various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
次に、図1に示した半導体装置の動作について、図4及び図5を用いて説明する。図4(a)に示すように、ドレイン電極39−ソース電極35間に所定の電圧を印加した状態で、トレンチゲート電極22にオン電圧を印加すると、MOS200ではボディ領域41に生じたチャネルをドレイン電流が流れる(図4(a)中、破線矢印で示す)。
Next, operation of the semiconductor device illustrated in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4A, when a turn-on voltage is applied to the
一方、SBD100では、金属電極33とドレイン電極39の間に電圧が印加されるが、半導体層12のうち金属電極33に対向する領域に形成されたアキュムレーション領域に、電流が流れる。SBD100の表面層では、低濃度不純物層5が存在しない低抵抗な両サイドに、より多くの電流が流れる(図4(a)中、破線矢印で示す)。
On the other hand, in the
また、図4(b)に示すように、ゲートオフ後のデッドタイムに流れる逆起電流は、ボディダイオード(MOSのPN接合部)よりも低順方向電圧Vf1,Vf2を有するSBD100を流れる。さらにSBD100の中でも、より低い順方向電圧Vf1(<Vf2)を有するショットキー接合部分(金属電極33と半導体層12の接合部分)を流れる。(図4(b)中、破線矢印で示す)。
Also, as shown in FIG. 4B, the back electromotive current that flows during the dead time after gate-off flows through the
ここで、(低濃度不純物層5を除く)主たる電流経路を担う半導体層12は、単一のエピタキシャル層で構成されているため、深さ方向の不純物濃度の均一性に優れると共に、結晶欠陥が少なく、低抵抗および低リーク電流である。
Here, since the
また、ドレイン電極39−ソース電極35間に所定の電圧を印加し、トレンチゲート電極22をオフした状態においては、図5(b)に示す比較例(低濃度不純物層5を設けていない)では、ショットキー接合部から比較的一律で平坦に空乏層(図中、破線で示す)が伸びるが、本実施形態では、図5(a)に示すように、低濃度不純物層5の部分で空乏層が下方に大きく伸び、その分、耐圧が向上し、リーク電流を低減できる。
Further, in a state where a predetermined voltage is applied between the
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態において、SBD100として機能する半導体層12内に低濃度不純物層5を選択的に設けている。このため、金属電極33と半導体層12のショットキー接合部において、互いに異なる順方向電圧Vfを有する領域が2つ形成される。そして、低濃度不純物層5の大きさや配置位置を調節することにより、これら2つの領域の比率を調整できる。このため、順方向電圧Vfの大きさを設計しやすくなる。言い換えると、半導体層12に対する低濃度不純物層5の面積比率を可変することで、所望の順方向電圧Vfおよびリーク電流に設計調整できる。従って、トレードオフの関係にある低順方向電圧Vfと低リーク電流との微妙な調整の設計自由度が増し、両者を両立させやすくなる。また、MOS200の構造は変化しないため、MOS200のオン抵抗には影響を与えないで済む。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described. In this embodiment, the low
また、低濃度不純物層5は半導体層12と同じ導電型であるため、電流経路を狭めてしまうこともない。また低濃度不純物層5と半導体層12は、いずれも、不純物濃度の均一性に優れ、結晶欠陥が少ないエピタキシャル層からなるため低抵抗および低リーク電流である。また半導体層12内に、この半導体層12と逆導電型の領域が設けられていないため、電流経路が小さくならない。このため、半導体チップが大型化することを抑制できる。
Further, since the low
また、高温長時間が要求されるエピタキシャル成長は1回のみであるため、製造効率面で有利である。また、イオン注入を用いて形成する低濃度不純物層5は部分的であるため不純物濃度均一性の低下や結晶欠陥の増加は抑制される。
Further, the epitaxial growth requiring a high temperature and a long time is only once, which is advantageous in terms of production efficiency. Further, since the low-
なお、図1に示した例では、低濃度不純物層5及び金属電極33をトレンチ21,21間に1本だけストライプ状に設ける構成例で説明したが、これに限るものではない。例えば、一つのショットキーバリアダイオードにおいて、複数の低濃度不純物層5が互いに離間して設けられていてもよい。具体的には、図6(a)に示すように、トレンチ21,21間に複数本(図では2本)設けるようにしてもよい。また、図6(b)に示すように、低濃度不純物層5を断続的に島状に設けてもよい。このようにすると、互いに異なる順方向電圧Vf1,Vf2を有するショットキー接合部の比率をさらに調節しやすくなる。
In the example shown in FIG. 1, the configuration example in which only one low
(第2の実施形態)
図7及び図8は、第2の実施形態に係る半導体装置2の構成を説明する図である。詳細には、図7(a)は半導体装置2の断面図であり、図7(b)はSBD100の要部斜視図である。また図8(a)は半導体装置2の製造方法を説明する断面図であり、図8(b)は不純物濃度プロファイルを示す図である。また図8(c)は、半導体装置2の動作を説明する断面図である。本実施形態において、第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
7 and 8 are diagrams illustrating the configuration of the semiconductor device 2 according to the second embodiment. Specifically, FIG. 7A is a cross-sectional view of the semiconductor device 2, and FIG. 7B is a perspective view of a main part of the
本実施形態に係る半導体装置2は、以下の点を除いて、第1の実施形態に係る半導体装置1と同様である。図7(a),(b)に示すように、低濃度不純物層5は、半導体層12の表面から一定の深い位置(深さd)に設けられている。低濃度不純物層5は、トレンチ21より浅く、例えば、トレンチ21の深さの半分程度の位置に設けられる。
The semiconductor device 2 according to the present embodiment is the same as the
半導体装置2の製造方法は、第1の実施形態において図3(d)を用いて説明した、低濃度不純物層5の形成工程において、図8(a)に示すように、P型不純物(ボロン)を基板表面から高加速エネルギーで深く注入し、所定温度で活性化アニールする点を除いて、第1の実施形態と同様である。
As shown in FIG. 8A, in the method of manufacturing the semiconductor device 2, in the step of forming the low-
エピタキシャル層からなる半導体層12は、深さ方向に均一な第1導電型の不純物濃度を有しているため、この第1導電型不純物を相殺する第2導電型不純物濃度(例えばボロン濃度)のプロファイルを、図8(b)に示すように、半導体層12の表面から徐々に濃度増加して所定の深さdにピーク濃度を有するプロファイルとしてやることで、ピーク位置(深さd)で最も第1導電型不純物が相殺される。便宜上、図7(a)では、低濃度不純物層5を半導体層12の表面から離間した位置としているが、イオン注入時に半導体層12の表面付近の浅い領域にも第2導電型不純物は注入される。ただし、半導体層12表面付近での相殺量に比べて、ピーク位置(深さd)における相殺量は大きく、見かけ上、低濃度不純物層5が半導体層12の表面から一定の深い位置dに設けられたことになる。
Since the
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、図8(c)に示すように、半導体層12の表面のショットキー接合部から伸びた空乏層(図中、破線で示す)が、深さdにピーク位置を有する低濃度不純物層5の部分で伸びが助長されるため、半導体装置の耐圧が向上するとともに、リーク電流を低減できる。そして低濃度不純物層5の深さを調節することによっても、空乏層の深さを調節することができる。
Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, as shown in FIG. 8C, the depletion layer (indicated by a broken line in the figure) extending from the Schottky junction on the surface of the
(第3の実施形態)
図9及び図10は、第3の実施形態に係る半導体装置3の構成を説明する図である。詳細には、図9(a)は半導体装置3の断面図であり、図9(b)はSBD100の要部斜視図である。また図10(a)は半導体装置3の製造方法を説明する断面図であり、図10(b)は、半導体装置3の動作を説明する断面図である。本実施形態において、第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
9 and 10 are diagrams illustrating the configuration of the semiconductor device 3 according to the third embodiment. Specifically, FIG. 9A is a cross-sectional view of the semiconductor device 3, and FIG. 9B is a perspective view of a main part of the
本実施形態に係る半導体装置3は、以下の点を除いて、第2の実施形態に係る半導体装置2と同様である。図9(a),(b)に示すように、低濃度不純物層5はトレンチ21側壁と接する深い位置に対向配置されている。
The semiconductor device 3 according to the present embodiment is the same as the semiconductor device 2 according to the second embodiment except for the following points. As shown in FIGS. 9A and 9B, the low-
このような半導体装置3は、図10(a)に示すように、第2の実施形態における図8(a)の工程で用いる注入マスクM4の開口パターンを、低濃度不純物層5が活性化アニール実施後にトレンチ21の側壁と接するような位置に設けたマスクパターンを有するマスクM5に変更するだけでよい。
In such a semiconductor device 3, as shown in FIG. 10A, the opening pattern of the implantation mask M4 used in the step of FIG. It is only necessary to change to the mask M5 having a mask pattern provided at a position in contact with the side wall of the
本実施形態によっても、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、図10(b)に示すように、電界集中しやすいトレンチ21底部の角部TCの空乏層を伸びやすくできるため、トレンチ21の角部TCで絶縁破壊が生じることを抑制できる。尚、低濃度不純物層5の深さ位置はトレンチ角部TCに近いほど絶縁破壊に対しては望ましいが、イオン注入の容易性の観点から半導体層12の表層付近に設けてもよい。
According to this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, as shown in FIG. 10B, since the depletion layer at the corner TC at the bottom of the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
1 半導体装置
2 半導体装置
3 半導体装置
5 低濃度不純物層
11 半導体基板
12 半導体層
21 トレンチ
22 トレンチゲート電極
24 ゲート絶縁膜
31 ソース領域
32 コンタクト領域
33 金属電極
35 ソース電極
39 ドレイン電極
41 ボディ領域
100 ショットキーバリアダイオード(SBD)
200 電界効果トランジスタ(MOS)
DESCRIPTION OF
200 Field Effect Transistor (MOS)
Claims (9)
前記半導体基板に形成された第1導電型の半導体層と、
前記半導体層を用いて形成された電界効果トランジスタと、
前記半導体層を用いて形成されたショットキーバリアダイオードと、
を備え、
前記電界効果トランジスタは、
前記半導体層に形成されたトレンチゲート電極と、
前記半導体層に形成されたソース領域と、
前記ソース領域上に形成された第1電極と、
前記半導体基板のうち前記半導体層とは逆側の面に形成された第2電極と、
を備え、
前記ショットキーバリアダイオードは、
前記半導体層上に形成された金属電極と、
平面視で、前記金属電極と重なる前記半導体層の少なくとも一部に形成され、前記半導体層よりも不純物濃度が低い第1導電型の低濃度不純物層と、
を備える半導体装置。 A first conductivity type semiconductor substrate;
A first conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate;
A field effect transistor formed using the semiconductor layer;
A Schottky barrier diode formed using the semiconductor layer;
With
The field effect transistor is
A trench gate electrode formed in the semiconductor layer;
A source region formed in the semiconductor layer;
A first electrode formed on the source region;
A second electrode formed on a surface of the semiconductor substrate opposite to the semiconductor layer;
With
The Schottky barrier diode is
A metal electrode formed on the semiconductor layer;
A low-concentration impurity layer of a first conductivity type formed in at least a part of the semiconductor layer overlapping the metal electrode in plan view and having an impurity concentration lower than that of the semiconductor layer;
A semiconductor device comprising:
前記低濃度不純物層は、前記半導体層の表層に形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The low concentration impurity layer is a semiconductor device formed in a surface layer of the semiconductor layer.
前記低濃度不純物層は、深さ方向において前記半導体層の表面から離れた位置に形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The low-concentration impurity layer is a semiconductor device formed at a position away from the surface of the semiconductor layer in the depth direction.
前記低濃度不純物層は、前記トレンチゲート電極が埋め込まれているトレンチの側面に接している半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device in which the low concentration impurity layer is in contact with a side surface of a trench in which the trench gate electrode is embedded.
一つの前記ショットキーバリアダイオードにおいて、複数の前記低濃度不純物層が互いに離間して設けられている半導体装置。 In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
A semiconductor device in which a plurality of the low-concentration impurity layers are provided apart from each other in one Schottky barrier diode.
前記電界効果トランジスタ及び前記ショットキーバリアダイオードが交互に配置されている半導体装置。 In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor device in which the field effect transistor and the Schottky barrier diode are alternately arranged.
前記半導体層の所定領域に第2導電型の半導体領域を形成する工程と、
前記半導体層にトレンチゲート電極を形成する工程と、
前記半導体層に第2導電型の不純物を選択的に導入することにより、前記半導体層に当該半導体層より不純物濃度が低い第1導電型の低濃度不純物層を形成する工程と、
前記半導体層に第1導電型の不純物を選択的に導入することにより、前記半導体層にソース領域を形成する工程と、
前記ソース領域上に第1電極を形成する工程と、
前記半導体層のうち平面視で前記低濃度不純物層と重なる領域に、金属電極を形成する工程と、
前記半導体基板のうち前記半導体層とは逆側の面に第2電極を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。 Forming a first conductivity type semiconductor layer on a first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a second conductivity type semiconductor region in a predetermined region of the semiconductor layer;
Forming a trench gate electrode in the semiconductor layer;
Forming a first conductivity type low-concentration impurity layer having a lower impurity concentration than the semiconductor layer by selectively introducing a second conductivity type impurity into the semiconductor layer;
Forming a source region in the semiconductor layer by selectively introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor layer;
Forming a first electrode on the source region;
Forming a metal electrode in a region of the semiconductor layer overlapping the low-concentration impurity layer in plan view;
Forming a second electrode on a surface of the semiconductor substrate opposite to the semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記半導体層、前記半導体領域、前記トレンチゲート電極、前記ソース領域、前記第1電極、及び前記第2電極は、縦型絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成し、前記半導体層及び前記金属電極はショットキーバリアダイオードを構成する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 7,
The semiconductor layer, the semiconductor region, the trench gate electrode, the source region, the first electrode, and the second electrode constitute a vertical insulated gate field effect transistor, and the semiconductor layer and the metal electrode are shot. A method of manufacturing a semiconductor device constituting a key barrier diode.
前記半導体層は1回のみのエピタキシャル成長で形成される半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 7 or 8,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor layer is formed by only one epitaxial growth.
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