JP2014160866A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本願発明は、セル部にトレンチ・フィル方式によって形成されたスーパ・ジャンクション構造を有するパワーMOSFETを含む半導体装置において、セル部の周辺のドリフト領域には、その各辺に沿うような配向を有するスーパ・ジャンクション構造が設けられているものである。
【選択図】図1
Description
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有する半導体チップ;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、このセル領域の各辺に沿って設けられた周辺サイド領域、および、前記セル領域の各コーナ部に設けられた周辺コーナ領域;
(c)前記半導体チップの前記第1の主面側の前記セル領域、各周辺サイド領域および各周辺コーナ領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向と直交する方向の前記セル領域の両側の各周辺サイド領域の前記ドリフト領域に設けられた前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の長さ及び配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向方向の前記セル領域の両側の各周辺サイド領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造。
(g)各周辺コーナ領域において、前記第2から第5のスーパ・ジャンクション構造を構成する各一対のカラムを相互に連結するほぼL字状のカラム群。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有する半導体チップ;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、このセル領域の各辺に沿って設けられた周辺サイド領域、および、前記セル領域の各コーナ部に設けられた周辺コーナ領域;
(c)前記半導体チップの前記第1の主面側の前記セル領域、各周辺サイド領域および各周辺コーナ領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向方向の前記セル領域の両側の各周辺サイド領域の前記ドリフト領域に、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向と直交する方向の前記セル領域の両側の各周辺サイド領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有するウエハ上の半導体チップ領域;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、このセル領域の各辺に沿って設けられた周辺サイド領域、および、前記セル領域の各コーナ部に設けられた周辺コーナ領域;
(c)前記半導体チップの前記第1の主面側の前記セル領域、各周辺サイド領域および各周辺コーナ領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向と直交する方向の前記セル領域の両側の各周辺サイド領域の前記ドリフト領域に設けられた前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の長さ及び配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向方向の前記セル領域の両側の各周辺サイド領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造、
ここで、前記製造方法において、第1から第5のスーパ・ジャンクション構造は、トレンチ・エピタキシャル埋め込み方式により形成される。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有するウエハ上の半導体チップ領域;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、このセル領域の各辺に沿って設けられた周辺サイド領域、および、前記セル領域の各コーナ部に設けられた周辺コーナ領域;
(c)前記半導体チップの前記第1の主面側の前記セル領域、各周辺サイド領域および各周辺コーナ領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向方向の前記セル領域の両側の各周辺サイド領域の前記ドリフト領域に、前記第1のスーパ・ジャンクション構造と連結して設けられた前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の長さ及び配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向と直交する方向の前記セル領域の両側の各周辺サイド領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造、
ここで、前記製造方法において、第1から第5のスーパ・ジャンクション構造は、トレンチ・エピタキシャル埋め込み方式により形成される。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有する半導体チップ;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、および、それを包囲するセル周辺領域;
(c)前記半導体チップの前記第1の主面側の前記セル領域および前記セル周辺領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向と直交する方向の前記セル領域の両側の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に設けられた前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の長さ及び配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造が設けられた部分以外の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造、
ここで、前記第1から第5のスーパ・ジャンクション構造は、トレンチ・エピタキシャル埋め込み方式によるものである。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有する半導体チップ;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、および、それを包囲するセル周辺領域;
(c)前記半導体チップの前記第1の主面側の前記セル領域および前記セル周辺領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向方向の前記セル領域の両側の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に、前記第1のスーパ・ジャンクション構造と連結して設けられた前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造が設けられた部分以外の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造、
ここで、前記第1から第5のスーパ・ジャンクション構造は、トレンチ・エピタキシャル埋め込み方式によるものである。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有する半導体チップ;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、および、それを包囲するセル周辺領域;
(c)前記半導体チップの前記第1の主面側の前記セル領域および前記セル周辺領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向と直交する方向の前記セル領域の両側の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に設けられた前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の長さ及び配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造が設けられた部分および各周辺コーナ領域以外の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造;
(g)各周辺コーナ領域において、前記第2から第5のスーパ・ジャンクション構造を構成する各一対のカラムを相互に連結するほぼL字状のカラム群、
ここで、前記第1から第5のスーパ・ジャンクション構造は、トレンチ・エピタキシャル埋め込み方式によるものである。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有するウエハ上の半導体チップ領域;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、および、それを包囲するセル周辺領域;
(c)前記半導体チップ領域の前記第1の主面側の前記セル領域および前記セル周辺領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向と直交する方向の前記セル領域の両側の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に設けられた前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の長さ及び配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造が設けられた部分以外の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造、
ここで、前記製造方法において、第1から第5のスーパ・ジャンクション構造は、トレンチ・エピタキシャル埋め込み方式により形成される。
(a)パワーMOSFETのソース電極が設けられた第1の主面及び前記パワーMOSFETのドレイン電極が設けられた第2の主面を有するウエハ上の半導体チップ領域;
(b)前記第1の主面上のほぼ中央部に設けられ、ほぼ矩形のセル領域、および、それを包囲するセル周辺領域;
(c)前記半導体チップ領域の前記第1の主面側の前記セル領域および前記セル周辺領域のほぼ全面の表面内に設けられ、第1導電型のドリフト領域;
(d)前記セル領域のほぼ全面であって、前記ドリフト領域に設けられ、第1の配向を有する第1のスーパ・ジャンクション構造;
(e)前記第1のスーパ・ジャンクション構造の前記第1の配向方向の前記セル領域の両側の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に、前記第1のスーパ・ジャンクション構造と連結して設けられた前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ同一の長さ及び配向を有する第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造;
(f)前記第2及び第3のスーパ・ジャンクション構造が設けられた部分以外の前記セル周辺領域の前記ドリフト領域に設けられ、前記第1のスーパ・ジャンクション構造とほぼ直交する配向を有する第4及び第5のスーパ・ジャンクション構造、
ここで、前記製造方法において、第1から第5のスーパ・ジャンクション構造は、トレンチ・エピタキシャル埋め込み方式により形成される。
1.本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
スーパ・ジャンクション構造もリサーフ構造の一つであるが、このセクションで説明するリサーフ構造は、セル周辺領域のバルクのスーパージャンクション構造表面に形成するP−型表面層に対するリサーフ構造の説明である。セル周辺領域ではP型カラムがセル領域の対応する辺に対して平行に延びているので、P−型表面層に延びる空乏層に掛かる電界方向の自由度としては、それ以外の2自由度、すなわち、基板の裏から表方向およびチップ・エッジからデバイス主面の内部方向を有しているため、この形式のリサーフ構造を2次元リサーフ構造という。
このセクションでは、セクション1の構造に対応するプロセスを説明するが、他の構造においても、これらの工程は基本的に共通しているので、他の構造については、以下の記載を繰り返さない。
このセクションで説明するリサーフ構造は、セル周辺領域ではP型カラムがセル領域の対応する辺に対して直交して延びているので、P−型表面層に延びる空乏層に掛かる電界方向の自由度としては、3自由度、すなわち、セル領域の対応する辺に平行な方向、基板の裏から表方向およびチップ・エッジからデバイス主面の内部方向を有しているため、この形式のリサーフ構造を3次元リサーフ構造という。なお、デバイスの基本的構成は、セクション1とほぼ同じであるから、以下では、原則として、それと異なる部分のみを説明する(以下のセクションにおいても同じ)。
各セクションで説明する表面リサーフ層は、各例にとって、必須ではないが、適用すれば、他のリサーフ構造とあいまって、耐圧の低下を防止する効果がある。また、このセクションで説明する分割表面リサーフ層は、他の例で説明する各表面リサーフ層に適用できることは言うまでもない。
このセクションで説明するコーナ補正構造は、周辺コーナ領域におけるスーパ・ジャンクション構造の対象性の不完全性に基づく、相対的な耐圧の低下を防止するもので、耐圧の特に高いもので必要性が高くなるが、もちろん、必須ではない。ただし、適用することによって、比較的小さなセル周辺領域で比較的高い耐圧を確保できるメリットがある。2次元リサーフ構造は、3次元リサーフ構造と同等の耐圧を確保しようとすると、(空間自由度が小さい分)比較的大きいセル周辺領域面積を必要とする傾向があるので、特に有効である。
ここでは、ソース・メタル電極を外側に延長してフィールド・プレートとする例を示したが、セクション8および9で説明するフローティング・フィールド・リングにメタル電極を接続して、それを外側の絶縁膜状に伸ばして、フィールド・プレートにしてもよい。ここで説明するフィールド・プレートは、セクション1,4、5および8の各例に適用できることは言うまでもない。
ここでは、ソース・メタル電極を外側に延長してフィールド・プレートとする例を示したが、セクション8および9で説明するフローティング・フィールド・リングにメタル電極を接続して、それを外側の絶縁膜状に伸ばして、フィールド・プレートにしてもよい。ここで説明するフィールド・プレートは、セクション3および9の各例に適用できることは言うまでもない。
ここで説明するフィールド・プレートは、セクション1,4、5および6の各例に適用できることは言うまでもない。
ここで説明するフィールド・プレートは、セクション3および7の各例に適用できることは言うまでもない。
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
1a ウエハのデバイス面(通常、ソース側)
1b ウエハの裏面(通常、ドレイン側)
1e Nエピタキシャル層(ドリフト領域)
1s N+シリコン単結晶基板
2 チップ(チップ領域)
3 セル領域(セル部)
4a,4b,4c,4d (セル周辺領域の)周辺サイド領域
5a,5b,5c,5d (セル周辺領域の)周辺コーナ領域
6、6a,6b,6c,6d 周辺サイド領域のP型カラム
6i セル領域のP型カラム
7 P型ウエル領域(P型ボディ領域)
8,8a,8b,8c P−型表面リサーフ領域(分割P−型リサーフ領域)
9 ゲート電極(ゲート・ポリシリコン膜)
10 周辺コーナ領域の補助的なP型カラム(補助カラム)
11 ガード・リング電極
12 チップ・エッジ部のP+ボディ・コンタクト領域に対応する半導体領域
14 メタル・ソース電極
15 P+コンタクト領域(P+ボディ・コンタクト領域)
16 フィールド絶縁膜等
18 チップ・エッジ部のN+ソース・ドレイン領域に対応する半導体領域(N+チャネル・ストッパ)
19 ゲート絶縁膜
20 略L字状カラム群
21 N+ソース領域
22 P−型リサーフ領域導入用レジスト膜
23 P型ウエル領域導入用レジスト膜
24 N+ソース領域導入用レジスト膜
25 層間絶縁膜
26 ソース・コンタクト・ホール開口用レジスト膜
27 ソース・コンタクト・ホール
28 フィールド・プレート部
29a,29b,29c フローティング・フィールド・リング(フィールド・リミッティング・リング)
31 P型カラム用トレンチ形成用ハード・マスク膜
32 P型カラム用トレンチ
33 P型埋め込みエピタキシャル層
CR セル部右上端部を含むチップ・コーナ部
Claims (11)
- 第1端辺、前記第1端辺と対向する第2端辺、第3端辺および前記第3端辺と対向する第4端辺を有する半導体基板と、
前記半導体基板の第1主面に設けられたパワーMOSFETのソース電極と、
前記第1主面と反対側である前記半導体基板の第2主面に設けられた前記パワーMOSFETのドレイン電極と、
前記第1主面上に設けられたセル領域と、
前記セル領域と前記第1端辺の間に設けられた第1周辺サイド領域と、
前記セル領域と前記第2端辺の間に設けられた第2周辺サイド領域と、
前記セル領域と前記第3端辺の間に設けられた第3周辺サイド領域と、
前記セル領域と前記第4端辺の間に設けられた第4周辺サイド領域と、
前記半導体基板に形成され、且つ、前記セル領域および前記第1〜4周辺サイド領域に設けられた第1導電型のドリフト領域と、
前記第1周辺サイド領域の前記ドリフト領域に形成され、前記第3端辺から前記第4端辺に向かう第1方向に延在し、且つ、前記第1導電型と反対の第2導電型で構成された複数の第1カラムと、
前記第2周辺サイド領域の前記ドリフト領域に形成され、前記第1方向に延在し、且つ、前記第2導電型で構成された複数の第2カラムと、
前記第3周辺サイド領域の前記ドリフト領域に形成され、前記第1端辺から前記第2端辺に向かう第2方向に延在し、且つ、前記第2導電型で構成された複数の第3カラムと、
前記第4周辺サイド領域の前記ドリフト領域に形成され、前記第2方向に延在し、且つ、前記第2導電型で構成された複数の第4カラムと、
前記セル領域の前記ドリフト領域に形成され、前記第1方向に延在し、且つ、前記第2導電型で構成された複数の第5カラムとを有し、
前記第1周辺サイド領域、前記第2周辺サイド領域および前記セル領域と前記第3端辺の間には、前記第3周辺サイド領域が設けられており、
前記第1周辺サイド領域、前記第2周辺サイド領域および前記セル領域と前記第4端辺の間には、前記第4周辺サイド領域が設けられており、
前記セル領域において、前記第1主面側の前記ドリフト領域の表面および前記第5カラムの表面には、前記第2導電型のウェル領域が形成されており、
前記ウェル領域には前記ソース電極と電気的に接続する前記第1導電型のソース領域が形成されており、
前記第1〜4周辺サイド領域において、前記第1主面側の前記ドリフト領域の表面および前記第1〜4カラムの表面には、前記セル領域を囲むように、前記ウェル領域と電気的に接続する前記第2導電型のリサーフ領域が設けられてい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、前記複数の第1〜5カラムはそれぞれ一体化されておらず、前記ドリフト領域によって物理的に分離されている。
- 請求項1または2の何れか1項に記載の半導体装置において、前記第1〜4端辺と前記リサーフ領域との間には、前記第1〜4周辺サイド領域を囲むように、前記ソース電極と同層のガードリング電極が形成されている。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体装置において、前記リサーフ領域の不純物濃度は、前記ウェル領域の不純物濃度よりも低い。
- 請求項1〜4の何れか1項に記載の半導体装置において、前記リサーフ領域の接合深さは、前記ウェル領域の接合深さよりも浅い。
- 請求項1〜5の何れか1項に記載の半導体装置において、前記リサーフ領域の上方には、前記ソース電極と同電位のフィールド・プレートが形成されている。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載の半導体装置において、前記リサーフ領域、前記ドリフト領域および前記第1〜4カラムと接する位置に、前記リサーフ領域よりも不純物濃度の高く、且つ、前記第2導電型の不純物領域が形成されている。
- 請求項7に記載の半導体装置において、前記不純物領域の接合深さは、前記リサーフ領域の接合深さよりも深い。
- 請求項7または8の何れか1項に記載の半導体装置において、前記不純物領域は、前記複数の第1〜4カラム毎に、複数形成されている。
- 請求項1〜9の何れか1項に記載の半導体装置において、前記第1導電型はN型であり、前記第2導電型はP型である。
- 請求項1〜10の何れか1項に記載の半導体装置において、前記複数の第1〜第5カラムの各々は、前記ドリフト領域に形成されたトレンチ内にエピタキシャル層が埋め込まれることで構成されている。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0964342A (ja) * | 1995-08-22 | 1997-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 高耐圧半導体装置およびその製造方法 |
JP2002280555A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-27 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
JP2003101039A (ja) * | 2001-07-17 | 2003-04-04 | Toshiba Corp | 高耐圧半導体装置 |
JP2003273355A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-26 | Toshiba Corp | 半導体素子およびその製造方法 |
JP2006202837A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Toshiba Corp | 電力用半導体装置およびその製造方法 |
JP2006269720A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Toshiba Corp | 半導体素子及びその製造方法 |
JP2008294028A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
WO2009039441A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Fairchild Semiconductor Corporation | Superjunction structures for power devices and methods of manufacture |
JP2009530829A (ja) * | 2006-03-13 | 2009-08-27 | フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション | チャージバランスパワーデバイスの外周デザイン |
-
2014
- 2014-05-09 JP JP2014097408A patent/JP5872621B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0964342A (ja) * | 1995-08-22 | 1997-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 高耐圧半導体装置およびその製造方法 |
JP2002280555A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-27 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
JP2003101039A (ja) * | 2001-07-17 | 2003-04-04 | Toshiba Corp | 高耐圧半導体装置 |
JP2003273355A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-26 | Toshiba Corp | 半導体素子およびその製造方法 |
JP2006202837A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Toshiba Corp | 電力用半導体装置およびその製造方法 |
JP2006269720A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Toshiba Corp | 半導体素子及びその製造方法 |
JP2009530829A (ja) * | 2006-03-13 | 2009-08-27 | フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション | チャージバランスパワーデバイスの外周デザイン |
JP2008294028A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
WO2009039441A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Fairchild Semiconductor Corporation | Superjunction structures for power devices and methods of manufacture |
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