JP2014175621A - Semiconductor device - Google Patents

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憲一 松下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that allows improving a withstand voltage.SOLUTION: A semiconductor device has a first guard-ring layer formed on an element region side; and a second guard-ring layer surrounding the first guard-ring layer and having a predetermined distance. Moreover, the semiconductor device has a first trench formed between the first guard-ring layer and the second guard-ring layer and being in contact with the first guard-ring layer; and a second trench formed between the first guard-ring layer and the second guard-ring layer, having a predetermined spacing from the first guard-ring layer, and being in contact with the second guard-ring layer.

Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.

例えばパワーデバイスとして用いられる半導体装置は、半導体装置の素子領域を囲むように、ガードリング層が複数形成されている。なお、一般にガードリング層が形成される領域は終端領域と呼ばれている。素子領域に逆電圧が印加されると、素子領域のPN接合を形成する部分から空乏層が形成され、終端領域まで広がることにより、電界集中を防ぎ、耐圧を向上する。   For example, in a semiconductor device used as a power device, a plurality of guard ring layers are formed so as to surround an element region of the semiconductor device. In general, a region where the guard ring layer is formed is called a termination region. When a reverse voltage is applied to the element region, a depletion layer is formed from the portion of the element region where the PN junction is formed and extends to the termination region, thereby preventing electric field concentration and improving the breakdown voltage.

終端領域においてガードリング層間の間隔が狭いほど、終端方向への空乏層の形成が容易となるため、半導体装置の耐圧向上という効果を得やすい。しかし、ガードリング層間の間隔が狭いほど、その間隔は形成時にばらつきが生じやすくなる。   The narrower the gap between the guard ring layers in the termination region, the easier it is to form a depletion layer in the direction of termination, so that the effect of improving the breakdown voltage of the semiconductor device is easily obtained. However, the narrower the gap between the guard ring layers, the more likely that the gap will vary during formation.

特開2003−273291号公報JP 2003-273291 A

本発明が解決しようとする課題は、耐圧の向上を可能とする半導体装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the breakdown voltage.

実施形態の半導体装置は、素子領域側に形成された第1のガードリング層、
前記第1のガードリング層を囲み、所定の距離を有する第2のガードリング層を有する。また、前記第1のガードリング層及び前記第2のガードリング層の間に形成され、前記第1のガードリング層に接する第1のトレンチ、前記第1のガードリング及び前記第2のガードリング層の間に形成され、前記第1のガードリング層と所定の間隔を有し、かつ前記第2のガードリング層に接する第2のトレンチを有する。
The semiconductor device of the embodiment includes a first guard ring layer formed on the element region side,
A second guard ring layer surrounding the first guard ring layer and having a predetermined distance is included. A first trench formed between the first guard ring layer and the second guard ring layer and in contact with the first guard ring layer; the first guard ring; and the second guard ring. A second trench formed between the layers, having a predetermined distance from the first guard ring layer and in contact with the second guard ring layer;

第1の実施形態に係る半導体基板2の終端領域の表面を示す概略平面図。1 is a schematic plan view showing a surface of a termination region of a semiconductor substrate 2 according to a first embodiment. 図1に示すA−A’線における断面を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross section in the A-A 'line shown in FIG. 第2実施形態に係る半導体装置1bの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device 1b which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。実施形態中の説明で使用する図は、説明を容易にするための模式的なものであり、図中の各要素の形状、寸法、大小関係などは、実際の実施においては必ずしも図に示された通りとは限らず、本発明の効果が得られる範囲内で適宜変更可能である。第1導電形をN形、第2導電形をP形で説明するが、それぞれこの逆の導電形とすることも可能である。また、N形の導電形をN、N、Nで表記した場合は、この順にN形不純物濃度が低くなる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings used in the description in the embodiments are schematic for ease of description, and the shape, size, magnitude relationship, etc. of each element in the drawings are not necessarily shown in the drawings in actual implementation. The present invention is not limited to the above, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention can be obtained. Although the first conductivity type is described as N-type and the second conductivity type is described as P-type, the opposite conductivity types may be used. In addition, when N-type conductivity is represented by N + , N, and N , the N-type impurity concentration decreases in this order.

[第1の実施形態]
図1は第1の実施形態に係る半導体基板2の終端領域30の表面を示す概略平面図である。図1において絶縁膜及び電極並びに素子領域の詳細は省略している。図2は、A−A’線における断面を示す断面図である。図1、2に示すように、半導体装置1aの半導体基板2は素子領域31と終端領域30を有する。素子領域31は半導体基板2の中央領域に位置し、終端領域30はその素子領域31を囲むように形成された領域である。半導体基板2には、例えばシリコン(Si)を用いるが、炭化シリコン(SiC)や窒化物半導体(GaN)などの化合物半導体にも適用可能である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic plan view showing the surface of the termination region 30 of the semiconductor substrate 2 according to the first embodiment. In FIG. 1, details of the insulating film, the electrode, and the element region are omitted. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA ′. As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor substrate 2 of the semiconductor device 1 a has an element region 31 and a termination region 30. The element region 31 is located in the central region of the semiconductor substrate 2, and the termination region 30 is a region formed so as to surround the element region 31. For example, silicon (Si) is used for the semiconductor substrate 2, but it can also be applied to compound semiconductors such as silicon carbide (SiC) and nitride semiconductor (GaN).

素子領域31の構造について説明する。素子領域31には、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FeildEffect Transistor)、IGBT(Insulated−Gate Bipolar Transistor)、ダイオードなどの機能を備えた素子が形成される。本実施形態では、素子領域31にはIGBTが形成される。   The structure of the element region 31 will be described. In the element region 31, elements having functions such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor), and a diode are formed, for example. In the present embodiment, an IGBT is formed in the element region 31.

半導体基板2は、素子領域31及び終端領域30に共通のN形ベース層3を有し、素子領域31の表面にP形ベース層10を有する。また半導体基板2は、P形ベース層10内及びN形ベース層3に接するように複数のゲートトレンチ11を有する。ゲートトレンチ11は、ゲート絶縁膜12を介してゲート電極13と電気的に接続する。また、複数のN形エミッタ層14は、ゲートトレンチ11の側面に接するように設けられる。そして、エミッタ電極15はN形エミッタ層14に接続される。ゲート絶縁膜12としては、例えば酸化シリコンを用いるが、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナなどの他の絶縁体を用いることも可能である。 The semiconductor substrate 2 has an N -type base layer 3 common to the element region 31 and the termination region 30, and a P-type base layer 10 on the surface of the element region 3 1. The semiconductor substrate 2 has a plurality of gate trenches 11 so as to be in contact with the P-type base layer 10 and the N -type base layer 3. The gate trench 11 is electrically connected to the gate electrode 13 through the gate insulating film 12. The plurality of N-type emitter layers 14 are provided so as to be in contact with the side surface of the gate trench 11. The emitter electrode 15 is connected to the N-type emitter layer 14. As the gate insulating film 12, for example, silicon oxide is used, but other insulators such as silicon nitride, silicon oxynitride, and alumina can also be used.

半導体基板2の他方の表面にはN形バッファ層4を介してP形コレクタ層16が設けられる。そのP形コレクタ層16はコレクタ電極17と接している。 A P-type collector layer 16 is provided on the other surface of the semiconductor substrate 2 via an N + -type buffer layer 4. The P-type collector layer 16 is in contact with the collector electrode 17.

終端領域30の構造について説明する。半導体基板2は、まず、終端領域を構成する要素を列挙する。終端領域は、N形ベース層3、第1〜第4のガードリング層18〜21、第1及び第2のトレンチ40、41等で構成されている。第1〜4のP形ガードリング層18〜21は素子領域31側から順に配置される。第1〜4のP形ガードリング層18〜21は、終端領域30の半導体基板2の表面から、半導体基板2内に広がる。第1~4のP形ガードリング層18〜21間の間隔は、素子領域31に近い程短い。つまり、第1のP形ガードリング層18と第2のP形ガードリング層19の間隔が最も短い。第1〜第4のP形ガードリング層18〜21は、半導体装置1aに逆電圧が印加された時に、P形ベース層10の端部近傍に高電界が印加されることを抑制する。 The structure of the termination region 30 will be described. First, the semiconductor substrate 2 lists the elements that constitute the termination region. The termination region includes an N -type base layer 3, first to fourth guard ring layers 18 to 21, first and second trenches 40 and 41, and the like. The first to fourth P-type guard ring layers 18 to 21 are sequentially arranged from the element region 31 side. The first to fourth P-type guard ring layers 18 to 21 extend from the surface of the semiconductor substrate 2 in the termination region 30 into the semiconductor substrate 2. The distance between the first to fourth P-type guard ring layers 18 to 21 is shorter as it is closer to the element region 31. That is, the distance between the first P-type guard ring layer 18 and the second P-type guard ring layer 19 is the shortest. The first to fourth P-type guard ring layers 18 to 21 prevent a high electric field from being applied near the end of the P-type base layer 10 when a reverse voltage is applied to the semiconductor device 1a.

半導体基板2は、第1のP形ガードリング層18と第2のP形ガードリング層19の間に、第1のP形ガードリング層18及び第2のP形ガードリング層19にそれぞれ接する第1及び第2のトレンチ40、41を有する。第1及び第2のトレンチ40、41は、トレンチ絶縁膜44内に、例えば導電性を有するポリシリコンからなる第1及び2のトレンチ電極42、43を有する。なお、第1及び2のトレンチ電極42、43はポリシリコン以外の半導体であっても、金属であっても良い。トレンチ絶縁膜44としては、例えば酸化シリコンを用いるが、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナなどの他の絶縁体を用いることも可能である。   The semiconductor substrate 2 is in contact with the first P-type guard ring layer 18 and the second P-type guard ring layer 19 between the first P-type guard ring layer 18 and the second P-type guard ring layer 19. First and second trenches 40 and 41 are provided. The first and second trenches 40 and 41 have first and second trench electrodes 42 and 43 made of, for example, conductive polysilicon in the trench insulating film 44. The first and second trench electrodes 42 and 43 may be a semiconductor other than polysilicon or a metal. As the trench insulating film 44, for example, silicon oxide is used, but other insulators such as silicon nitride, silicon oxynitride, and alumina can also be used.

アルミ電極24は、それぞれの第1〜4のP形ガードリング層18〜21を覆う。アルミ電極24は、第1〜4のP形ガードリング層18〜21近傍の電界の分布の集中を緩和するものである。また、アルミ電極24はフィールドプレート電極の機能も兼ね備えている。   The aluminum electrode 24 covers the first to fourth P-type guard ring layers 18 to 21. The aluminum electrode 24 relaxes the concentration of the electric field distribution in the vicinity of the first to fourth P-type guard ring layers 18 to 21. The aluminum electrode 24 also has the function of a field plate electrode.

第1〜4のP形ガードリング層間には絶縁膜22が形成されている。絶縁膜22はN形ベース層3の上面を保護する。絶縁膜22としては、酸化シリコンを一例に説明するが、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナなどの他の絶縁体を用いることも可能である。 An insulating film 22 is formed between the first to fourth P-type guard ring layers. The insulating film 22 protects the upper surface of the N -type base layer 3. As the insulating film 22, silicon oxide will be described as an example, but other insulators such as silicon nitride, silicon oxynitride, and alumina may be used.

図1では、第1及び第2のトレンチ40、41は、第1及び第2のP形ガードリング層18、19の間隔を一定にするために形成したが、さらに第3及び第4のP形ガードリング層20、21間に形成しても良い。P形ガードリング層の数は一般に半導体装置1aに求められる耐圧によって決まるため特に限定されない。   In FIG. 1, the first and second trenches 40 and 41 are formed to make the distance between the first and second P-type guard ring layers 18 and 19 constant. You may form between the shape guard ring layers 20 and 21. FIG. The number of P-type guard ring layers is not particularly limited because it is generally determined by the breakdown voltage required for the semiconductor device 1a.

次に半導体装置1aの動作について説明する。半導体装置1aは、図2に示すように、Nチャネル形のMOS形トランジスタは、ゲートトレンチ11側に沿って設けられたN形エミッタ層14、P形ベース層10、及びN形ベース層3で構成される。また、PNP形のバイポーラトランジスタは、P形ベース層10、N形ベース層3及びP形コレクタ層16で構成される。半導体装置1aは、これらのMOS形トランジスタとPNP形トランジスタの複合動作により動作する。 Next, the operation of the semiconductor device 1a will be described. As shown in FIG. 2, the semiconductor device 1 a includes an N-channel MOS transistor, an N-type emitter layer 14, a P-type base layer 10, and an N -type base layer 3 provided along the gate trench 11 side. Consists of. The PNP-type bipolar transistor includes a P-type base layer 10, an N -type base layer 3, and a P-type collector layer 16. The semiconductor device 1a operates by a combined operation of these MOS transistors and PNP transistors.

例えば、エミッタ電極15に対して、コレクタ電極17に正電位を印加した状態で、ゲート電極13に閾値電圧よりも大きな正の電圧を印加する。この場合、P形ベース層10のゲート絶縁膜12に接する面に反転層を形成する。これにより、MOS形トランジスタがオン状態になり、MOS形トランジスタに電子電流が流れる。   For example, a positive voltage larger than the threshold voltage is applied to the gate electrode 13 with a positive potential applied to the collector electrode 17 with respect to the emitter electrode 15. In this case, an inversion layer is formed on the surface of the P-type base layer 10 in contact with the gate insulating film 12. As a result, the MOS transistor is turned on, and an electronic current flows through the MOS transistor.

この電子電流は、N形エミッタ層14、反転層(すなわちMOS形トランジスタのチャネル)、N形ベース層3、及びN形バッファ層4を経て、エミッタ電極15からコレクタ電極17へ流れる。 This electron current flows from the emitter electrode 15 to the collector electrode 17 through the N-type emitter layer 14, the inversion layer (that is, the channel of the MOS transistor), the N -type base layer 3, and the N + -type buffer layer 4.

この電子電流は、上述したPNP形トランジスタのベース電流として機能する。すなわち、電子電流が流れると、PNP形トランジスタがオン状態となり、PNP形トランジスタに正孔電流が流れる。この正孔電流は、コレクタ電極17からP形コレクタ層16、N形バッファ層4、N形ベース層3、及びP形ベース層10を経て、エミッタ電極15へ流れる。 This electron current functions as the base current of the PNP transistor described above. That is, when an electron current flows, the PNP transistor is turned on, and a hole current flows through the PNP transistor. This hole current flows from the collector electrode 17 to the emitter electrode 15 through the P-type collector layer 16, the N + -type buffer layer 4, the N -type base layer 3, and the P-type base layer 10.

以上のように、ゲート電極13に閾値以上の正の電圧を印加することにより、MOS形トランジスタに電子電流が流れる。電子電流は、PNP形トランジスタにベース電流を供給し、その後、PNP形トランジスタはオン状態になる。   As described above, by applying a positive voltage equal to or higher than the threshold value to the gate electrode 13, an electronic current flows through the MOS transistor. The electron current supplies a base current to the PNP transistor, and then the PNP transistor is turned on.

ゲート電極13の印加電圧をゼロ、または負の電圧を印加することにより、電子の通路である反転層が無くなり、エミッタ電極15からの電子電流が遮断される。よって、コレクタ電極17からの正孔電流も無くなり、半導体装置1aはオフ状態となる。   By applying zero or a negative voltage to the gate electrode 13, the inversion layer that is an electron path is eliminated, and the electron current from the emitter electrode 15 is cut off. Therefore, the hole current from the collector electrode 17 is also eliminated, and the semiconductor device 1a is turned off.

従って、半導体装置1aは、ゲート電極13の電圧を制御してMOS形トランジスタのオン状態とオフ状態とを切り替えることにより、PNP形トランジスタのオン状態とオフ状態とが切り替わる。   Accordingly, in the semiconductor device 1a, the on-state and off-state of the PNP transistor are switched by controlling the voltage of the gate electrode 13 to switch the on-state and off-state of the MOS transistor.

ここで、一般に、半導体装置1aは、高電流密度のターンオフ時にアバランシェ現象が発生しやすいということが周知であり、アバランシェ電流により素子が破壊されることがある。特に、本実施形態のようなトレンチ構造を有する半導体装置1aは、構造上、ゲートトレンチ11の底面での電界集中が大きくなるため、例えばゲートトレンチ11の底面に局所的にアバランシェ電流が集中し、ゲート絶縁膜12が破壊されやすい。   Here, it is generally known that the avalanche phenomenon is likely to occur in the semiconductor device 1a at the time of turn-off of a high current density, and the element may be destroyed by the avalanche current. In particular, the semiconductor device 1a having the trench structure as in this embodiment has a structure in which the electric field concentration at the bottom surface of the gate trench 11 is large. For example, the avalanche current is locally concentrated on the bottom surface of the gate trench 11, The gate insulating film 12 is easily destroyed.

これに対して、IGBTの場合、半導体装置1aの終端領域30には、第1〜4のP形ガードリング層18〜21が設けられている。オフ状態において、N形ベース層3とP形ベース層10間への逆バイアス電圧の印加より、素子領域31のN形ベース層3及びP形ベース層10間に空乏層を形成する。これにより、素子領域31の端部の電界集中を抑制することができる。 On the other hand, in the case of an IGBT, first to fourth P-type guard ring layers 18 to 21 are provided in the termination region 30 of the semiconductor device 1a. In the off state, N - than the application of a reverse bias voltage between -type base layer 3 and the P-type base layer 10, N of the element region 31 - to form a depletion layer between -type base layer 3 and the P-type base layer 10. Thereby, electric field concentration at the end of the element region 31 can be suppressed.

空乏層はこれら第1〜第4のP形ガードリング層18〜21周辺に広がり、最終的に終端領域30全体に広がる。その後、空乏層は、ストッパー層21にまで達する。   The depletion layer extends around the first to fourth P-type guard ring layers 18 to 21 and finally extends to the entire termination region 30. Thereafter, the depletion layer reaches the stopper layer 21.

半導体装置1aの効果について説明する。比較例として第1のP形ガードリング層18及び第2のP形ガードリング層19間に第1及び第2のトレンチ40、41を有していない場合を検討する。   The effect of the semiconductor device 1a will be described. As a comparative example, consider a case where the first and second trenches 40 and 41 are not provided between the first P-type guard ring layer 18 and the second P-type guard ring layer 19.

上述したように、半導体装置1aをオフ状態にすると、N形ベース層3とP形ベース層10の界面から、N形ベース層3に向かって広がる空乏層が発生する。この時、ガードリング層間の間隔が短い程、空乏層が終端領域に広がりやすくなり耐圧向上につながる。しかし、比較例の場合、形成時において終端領域30方向及び素子領域方向31のガードリング層の拡散深さは、約5パーセントのばらつきを生じるため、高い精度でP形ガードリング層間の間隔を制御することは困難である。例えば、8μmの深さのガードリング層を形成した場合、ガードリング層間の間隔におよそ1μmのばらつきを生じる。本実施形態の場合、第1及び第2のP形ガードリング層18、19を仕切るように予め第1及び第2のトレンチ40、41を形成しておく。これにより、第1及び第2のトレンチ40、41は、第1及び第2のP形ガードリング層18、19を形成する際、P形ガードリング層が所定の幅以上に広がるのを抑制する。つまり、P形ガードリング層の幅のばらつきを小さくすることができる。本実施形態の半導体装置1aは、第1及び第2のトレンチ間40、41の間隔を1μm以下で形成することができることから、P形ガードリング層間の間隔を高い精度で制御することが可能である。 As described above, when the OFF state of the semiconductor device 1a, N - from the interface -type base layer 3 and the P-type base layer 10, N - depletion occurs stretching toward -type base layer 3. At this time, the shorter the distance between the guard ring layers, the easier the depletion layer extends to the termination region, leading to an improvement in breakdown voltage. However, in the case of the comparative example, the diffusion depth of the guard ring layer in the direction of the termination region 30 and the element region direction 31 varies by about 5% at the time of formation, so the interval between the P-type guard ring layers is controlled with high accuracy. It is difficult to do. For example, when a guard ring layer having a depth of 8 μm is formed, the gap between the guard ring layers varies by about 1 μm. In the present embodiment, first and second trenches 40 and 41 are formed in advance so as to partition the first and second P-type guard ring layers 18 and 19. Thus, the first and second trenches 40 and 41 suppress the P-type guard ring layer from spreading beyond a predetermined width when forming the first and second P-type guard ring layers 18 and 19. . That is, variation in the width of the P-type guard ring layer can be reduced. In the semiconductor device 1a of the present embodiment, since the distance between the first and second trenches 40 and 41 can be formed with 1 μm or less, the distance between the P-type guard ring layers can be controlled with high accuracy. is there.

例えば、製造時に熱処理工程がある場合には、比較例の場合、拡散により、P形ガードリング層間の間隔が変わる。このため、熱処理中のP形ガードリング層の間隔を制御することは困難である。本実施形態の場合、第1及び第2のトレンチ40、41がP形ガードリング層の拡散によるP形ガードリング層間の間隔ばらつきを抑制する。このため熱処理後のP形ガードリング層の間隔をを高い精度で制御することができる。   For example, when there is a heat treatment step during manufacturing, in the comparative example, the distance between the P-type guard ring layers changes due to diffusion. For this reason, it is difficult to control the interval between the P-type guard ring layers during the heat treatment. In the case of the present embodiment, the first and second trenches 40 and 41 suppress variation in the distance between the P-type guard ring layers due to the diffusion of the P-type guard ring layer. For this reason, the interval between the P-type guard ring layers after the heat treatment can be controlled with high accuracy.

これにより、前述したように、オフ状態において、N形ベース層3とP形ベース層10との間のPN接合への逆バイアス印加により形成される空乏層が終端領域30方向に広がり、素子領域31における電界集中を抑制することができることに加え、ゲート電極13の電界集中を緩和することが可能となる。従って、結果として半導体装置1aの耐圧を向上させることが可能となる。 Thereby, as described above, in the off state, a depletion layer formed by applying a reverse bias to the PN junction between the N -type base layer 3 and the P-type base layer 10 extends in the direction of the termination region 30, In addition to suppressing the electric field concentration in the region 31, the electric field concentration in the gate electrode 13 can be reduced. Therefore, as a result, the breakdown voltage of the semiconductor device 1a can be improved.

[第2の実施形態]
第2の実施形態に係る半導体装置1bは、第1及び第2のトレンチ40、41間に、第1及び第2のトレンチ40、41よりも深さが浅い第2のP形べース層39を有する。図3は第2実施形態に係る半導体装置1bの構造を示す断面図である。他の構造については第1の実施形態の半導体装置1aと同様なので省略する。なお、第2のP形ベース層39はP形ベース層10よりも浅ければよく、P形ベース層10と同じ深さでなくても構わない。
[Second Embodiment]
The semiconductor device 1b according to the second embodiment includes a second P-type base layer between the first and second trenches 40 and 41 that is shallower than the first and second trenches 40 and 41. 39. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device 1b according to the second embodiment. Since other structures are the same as those of the semiconductor device 1a of the first embodiment, the description thereof is omitted. The second P-type base layer 39 only needs to be shallower than the P-type base layer 10 and may not have the same depth as the P-type base layer 10.

オフ状態において、高い電位の等電位線は、第1及び第2のトレンチ40、41のフィールドプレート効果により、第1及び第2のトレンチ40、41の側壁部に広がる。この時、第1及び第2のトレンチ40、41が深い程、第1及び第2のトレンチ40、41の端部に電界が集中しやすいため、当該部分が破壊されやすくなる。第1及び第2のトレンチ40、41間に第2のP形ベース層39を設けることで、オフ状態において、第1及び第2のトレンチ40、41の間に等電位線が深く侵入しにくくなる。これにより第1及び第2のトレンチ40、41の端部への電界が集中しにくくなり、第1及び第2のトレンチ40、41の破壊を防ぐことができる。   In the off state, the equipotential line having a high potential extends to the side wall portions of the first and second trenches 40 and 41 due to the field plate effect of the first and second trenches 40 and 41. At this time, as the first and second trenches 40 and 41 are deeper, the electric field is more likely to be concentrated on the end portions of the first and second trenches 40 and 41, so that the portions are easily destroyed. By providing the second P-type base layer 39 between the first and second trenches 40 and 41, the equipotential lines are unlikely to penetrate deeply between the first and second trenches 40 and 41 in the off state. Become. This makes it difficult for the electric field to concentrate on the end portions of the first and second trenches 40 and 41, and prevents the first and second trenches 40 and 41 from being destroyed.

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1a、1b…半導体装置、2…半導体基板、3…N形ベース層、4…N+バッファ層、10…P形ベース層、11…ゲートトレンチ、12…ゲート絶縁膜、13…ゲート電極、14…N形エミッタ層、15…エミッタ電極、16…P形コレクタ層、17…コレクタ電極、18…第1のP形ガードリング層、19…第2のP形ガードリング層、20…第3のP形ガードリング層、21…第4のP形ガードリング層、22…絶縁膜、23…ストッパー層、24…アルミ電極、30…終端領域、31…素子領域、39…第2のP形ベース層層、40…第1のトレンチ、41…第2のトレンチ、42…第1のトレンチ電極、43…第2のトレンチ電極、44…トレンチ絶縁膜 1a, 1b ... semiconductor device, 2 ... semiconductor substrate, 3 ... N - -type base layer, 4 ... N + buffer layer, 10 ... P-type base layer, 11 ... gate trenches, 12 ... gate insulating film, 13 ... gate electrode, 14 ... N-type emitter layer, 15 ... Emitter electrode, 16 ... P-type collector layer, 17 ... Collector electrode, 18 ... First P-type guard ring layer, 19 ... Second P-type guard ring layer, 20 ... Third P-type guard ring layer, 21 ... fourth P-type guard ring layer, 22 ... insulating film, 23 ... stopper layer, 24 ... aluminum electrode, 30 ... termination region, 31 ... element region, 39 ... second P-type Base layer layer 40 ... first trench 41 ... second trench 42 ... first trench electrode 43 ... second trench electrode 44 ... trench insulating film

Claims (4)

素子領域側に形成された第1のガードリング層と、
前記第1のガードリング層を囲むように設けられた第2のガードリング層と、
前記第1のガードリング層及び前記第2のガードリング層の間に形成され、前記第1のガードリング層に接する第1のトレンチと、
前記第1のトレンチと所定の間隔を有し、前記第2のガードリング層に接するように設けられた第2のトレンチと、
を有する半導体装置。
A first guard ring layer formed on the element region side;
A second guard ring layer provided so as to surround the first guard ring layer;
A first trench formed between the first guard ring layer and the second guard ring layer and in contact with the first guard ring layer;
A second trench provided at a predetermined interval from the first trench and in contact with the second guard ring layer;
A semiconductor device.
前記第1のトレンチと第2のトレンチとの間に設けられ、前記半導体基板の深さ方向において前記第1のトレンチ及び前記第2のトレンチより浅くなるように設けられた第2導電形ベース層を有する請求項1に記載の半導体装置。   A second conductivity type base layer provided between the first trench and the second trench and provided to be shallower than the first trench and the second trench in the depth direction of the semiconductor substrate. The semiconductor device according to claim 1, comprising: 前記第1のトレンチ及び第2のトレンチ内に、絶縁膜を介して電極が設けられた請求項1又は2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein an electrode is provided in the first trench and the second trench via an insulating film. 前記第1のトレンチ及び前記第2のトレンチの間隔が1μm以下である請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein an interval between the first trench and the second trench is 1 μm or less.
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