JP2015149402A - semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which is easy to increase avalanche resistance while limiting an increase in on-resistance.SOLUTION: A semiconductor device 1 comprises: a semiconductor substrate 3 covered with a conductive layer 26 on a surface 3a side; and a connection member connected to a part of a top face 26a of the conductive layer 26. The semiconductor device comprises a high resistance part 5 with a structure having higher avalanche resistance than an outside part, which is arranged in a predetermined region of at least either of an internal position of a directly-below region AR located directly below a connection part 30a of the connection member 30 or a position adjacent to a peripheral part of the directly-below region AR and on the side farther from the directly-below region AR than the predetermined region.

Description

本発明は、半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device.

従来より、いわゆるトレンチゲート構造のパワーMOSFETやIGBTなどが用いられている。例えば、特許文献1には、パワー半導体装置として構成されるトレンチゲート型の半導体装置が開示されている。この半導体装置は、ベース領域3の表面にソース領域4が選択的に形成され、ソース領域4及びベース領域3を貫通してドリフト領域に達する構成でトレンチが設けられている。そして、トレンチ内には、ゲート電極7が埋め込まれている。   Conventionally, power MOSFETs or IGBTs having a so-called trench gate structure have been used. For example, Patent Document 1 discloses a trench gate type semiconductor device configured as a power semiconductor device. In this semiconductor device, a source region 4 is selectively formed on the surface of the base region 3, and a trench is provided so as to penetrate the source region 4 and the base region 3 to reach the drift region. A gate electrode 7 is buried in the trench.

特開平10−173170号公報JP 10-173170 A

ところで、この種の半導体装置では、特性として、オン抵抗が低く、且つ、アバランシェ耐量が高いことが望まれる。しかしながら、一般的にオン抵抗とアバランシェ耐量はトレードオフの関係にあり、例えば、トレンチ間隔を狭くしてチャネルの高密度化を進めると、オン抵抗は低減できるが、寄生トランジスタがオン動作し易くなるため、アバランシェ耐量が低くなり易いという問題がある。逆に、トレンチ間隔を広げてアバランシェ耐量を高めると、その分、チャネル密度が低下し、オン抵抗が増大してしまうことになる。   By the way, this type of semiconductor device is desired to have low on-resistance and high avalanche resistance as characteristics. However, there is generally a trade-off relationship between on-resistance and avalanche resistance. For example, if the trench spacing is narrowed and the channel density is increased, the on-resistance can be reduced, but the parasitic transistor is easily turned on. For this reason, there is a problem that the avalanche resistance tends to be low. Conversely, if the avalanche resistance is increased by widening the trench interval, the channel density is reduced correspondingly and the on-resistance is increased.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、オン抵抗の上昇を抑えつつ、アバランシェ耐量を高めやすい半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can easily increase the avalanche resistance while suppressing an increase in on-resistance.

本発明は、所定の表面(3a)と裏面(3b)とを備え、少なくとも前記表面(3a)側に複数の素子領域(Ca)が構成された半導体基板(3)と、
前記半導体基板(3)の前記表面(3a)側を覆う導電層(26)と、
前記導電層(26)の上方に配置され、前記導電層(26)の上面部(26a)の一部と電気的に接続される導電性の接続部(30a,50a)を有する接続部材(30、50)と、
を備え、
前記導電層(26)には、前記半導体基板(3)の各々の前記素子領域(Ca)に接続されるコンタクト部(26b)がそれぞれ設けられており、
前記半導体基板(3)において、前記接続部材(30、50)の前記接続部(30a)の直下に位置する直下領域(AR)の内部位置、又は前記直下領域(AR)の周縁部に隣接する位置、の少なくともいずれかの位置の所定領域には、当該所定領域よりも前記直下領域(AR)から遠ざかる側に配置される外側部(6)よりアバランシェ耐量が高い構造の高耐量部(5)が設けられていることを特徴とする。
The present invention includes a semiconductor substrate (3) having a predetermined surface (3a) and a back surface (3b), and having a plurality of element regions (Ca) on at least the surface (3a) side,
A conductive layer (26) covering the surface (3a) side of the semiconductor substrate (3);
A connection member (30) having conductive connection portions (30a, 50a) disposed above the conductive layer (26) and electrically connected to a part of the upper surface portion (26a) of the conductive layer (26). , 50)
With
The conductive layer (26) is provided with contact portions (26b) connected to the element regions (Ca) of the semiconductor substrate (3),
In the semiconductor substrate (3), the connection member (30, 50) is adjacent to an internal position of a region (AR) immediately below the connection portion (30a) or a peripheral portion of the region (AR) directly below. The high-tolerance part (5) having a structure in which the avalanche resistance is higher than that of the outer part (6) disposed on the side farther from the region (AR) immediately below the predetermined area. Is provided.

請求項1の発明では、半導体基板において、接続部材の接続部の直下に位置する直下領域の内部位置、又は直下領域の周縁部に隣接する位置、の少なくともいずれかの位置に、その外側に配置される部分(外側部)よりもアバランシェ耐量が高い構造の高耐量部が設けられている。
誘導性負荷でのオフ動作時又はその直後にサージ電圧が生じ、そのサージ電圧が半導体装置に印加された場合、特に接続部材の接続部の直下領域付近にサージ電流が集中することが懸念される。これに対し、本発明では、電流が集中しやすい接続部材の接続部の直下領域付近に、アバランシェ耐量が相対的に高められた高耐量部が設けられるため、誘導性負荷でのオフ動作の際にサージ電圧が生じたとしても、懸念される直下領域付近でサージ電圧などに起因する破壊等が生じにくくなる。また、本発明では、サージ電流の集中が懸念される領域に選択的に高耐量部を設けているため、効果的にサージ対策を図りつつ、全ての領域を高耐量部と同一構造にする構成と比べてオン抵抗が抑制され易くなる。
According to the first aspect of the present invention, in the semiconductor substrate, the semiconductor substrate is disposed outside at least one of the internal position of the region directly below the connection portion of the connection member and the position adjacent to the peripheral portion of the region directly below. A high withstand portion having a structure having a higher avalanche withstand capability than the portion to be formed (outer portion) is provided.
When a surge voltage is generated during or immediately after an OFF operation with an inductive load, and the surge voltage is applied to the semiconductor device, there is a concern that the surge current may be concentrated particularly in the region immediately below the connection portion of the connection member. . On the other hand, in the present invention, since a high withstand portion having a relatively increased avalanche withstand is provided in the vicinity of the region immediately below the connecting portion of the connecting member where current tends to concentrate, the off operation with an inductive load is performed. Even if a surge voltage is generated, destruction or the like due to the surge voltage or the like is less likely to occur in the vicinity of the region directly under concern. In the present invention, since the high withstand portion is selectively provided in the region where surge current concentration is a concern, all the regions have the same structure as the high withstand portion while effectively taking surge countermeasures. Compared with, it becomes easy to suppress on-resistance.

図1は、第1実施形態に係る半導体装置を概略的に例示する平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically illustrating the semiconductor device according to the first embodiment. 図2は、図1の半導体装置を概念的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view conceptually showing the semiconductor device of FIG. 図3は、図1の半導体装置を概念的に示す正面図である。FIG. 3 is a front view conceptually showing the semiconductor device of FIG. 図4は、図1の半導体装置を厚さ方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of the cross-sectional configuration of the semiconductor device of FIG. 1 cut in the thickness direction. 図5は、図1の半導体装置を横方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration obtained by cutting the semiconductor device of FIG. 1 in the horizontal direction. 図6は、図5の一部を拡大して説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a part of FIG. 5 in an enlarged manner. 図7は、図1の半導体装置の一部を概念的に示す概念図であり、接続部材の直下領域を説明する説明図である。FIG. 7 is a conceptual diagram conceptually showing a part of the semiconductor device of FIG. 1, and is an explanatory diagram for explaining a region directly under the connecting member. 図8は、第2実施形態に係る半導体装置を横方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the second embodiment is cut in the horizontal direction. 図9は、第2実施形態に係る半導体装置を厚さ方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the second embodiment is cut in the thickness direction. 図10は、第3実施形態に係る半導体装置を横方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the third embodiment is cut in the horizontal direction. 図11は、第3実施形態に係る半導体装置を厚さ方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the third embodiment is cut in the thickness direction. 図12は、第4実施形態に係る半導体装置を横方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the fourth embodiment is cut in the horizontal direction. 図13は、第4実施形態に係る半導体装置を厚さ方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the fourth embodiment is cut in the thickness direction. 図14は、第5実施形態に係る半導体装置を横方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the fifth embodiment cut in the horizontal direction. 図15は、第5実施形態に係る半導体装置を厚さ方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the fifth embodiment is cut in the thickness direction. 図16は、第6実施形態に係る半導体装置を横方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the sixth embodiment is cut in the horizontal direction. 図17は、図16の一部を拡大して示す拡大図である。FIG. 17 is an enlarged view showing a part of FIG. 図18は、第6実施形態に係る半導体装置を厚さ方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the sixth embodiment is cut in the thickness direction. 図19は、第7実施形態に係る半導体装置を横方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the seventh embodiment cut in the horizontal direction. 図20は、第8実施形態に係る半導体装置を厚さ方向に切断した断面構成の一部を概念的に例示する断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view conceptually illustrating a part of a cross-sectional configuration in which the semiconductor device according to the eighth embodiment is cut in the thickness direction. 図21は、他の実施形態に係る半導体装置の例1を説明する説明図であり、接続部材としてワイヤーパッドを用いた構成を概念的に示す斜視図である。FIG. 21 is an explanatory view illustrating Example 1 of the semiconductor device according to another embodiment, and is a perspective view conceptually illustrating a configuration using a wire pad as a connection member. 図22は、他の実施形態に係る半導体装置の例2を概略的に例示する平面図であり、図1の半導体装置の角部を湾曲させた構成を示す図である。FIG. 22 is a plan view schematically illustrating Example 2 of the semiconductor device according to another embodiment, and is a diagram illustrating a configuration in which corner portions of the semiconductor device of FIG. 1 are curved. 図23は、図22の半導体装置を概念的に示す斜視図である。FIG. 23 is a perspective view conceptually showing the semiconductor device of FIG.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、詳細に説明する。
(1.半導体装置の基本構造)
図1に示すように、本発明の半導体装置1は、例えば平面視矩形状の外観をなしており、図1、図2、図3のように、半導体チップ2の上面部に導電性の銅クリップ30が接合され、互いに電気的に接続されている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail.
(1. Basic structure of semiconductor device)
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 of the present invention has a rectangular appearance in a plan view, for example. As shown in FIGS. 1, 2, and 3, a conductive copper is formed on the upper surface of the semiconductor chip 2. Clips 30 are joined and electrically connected to each other.

この半導体装置1は、トレンチゲート型のMOSFETとして構成されている。図4に示すように、半導体装置1は、所定の表面3aと裏面3bとを備えた半導体基板3の表面3a(第1主面)側にゲート電極23を埋設するためのトレンチ部19が形成されたトレンチゲート構造となっている。   The semiconductor device 1 is configured as a trench gate type MOSFET. As shown in FIG. 4, in the semiconductor device 1, a trench portion 19 for embedding the gate electrode 23 is formed on the surface 3a (first main surface) side of the semiconductor substrate 3 having a predetermined surface 3a and a back surface 3b. A trench gate structure is formed.

本明細書では、半導体基板3の厚さ方向をγ方向とし、図4ではこのγ方向を矢印で示している。また、半導体基板3の厚さ方向と直交する所定方向を横方向としており、この横方向をα方向とし、図4、図5では、このα方向を矢印で示している。また、上記厚さ方向及び横方向と直交する方向を縦方向としており、この縦方向をβ方向とし、図5ではこのβ方向を矢印で示している。図4は、図5のA2−A2位置での切断面を概略的に示した断面図であり、この切断面は、α方向(横方向)及びγ方向(厚さ方向)と平行な切断面となっている。また、図5は、図4のA1−A1位置での切断面を概略的に示した断面図となっており、この切断面は、α方向(横方向)及びβ方向(縦方向)と平行な切断面となっている。   In this specification, the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is a γ direction, and in FIG. 4, this γ direction is indicated by an arrow. Further, a predetermined direction orthogonal to the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is defined as a lateral direction, this lateral direction is defined as an α direction, and in FIG. 4 and FIG. 5, this α direction is indicated by an arrow. In addition, a direction orthogonal to the thickness direction and the horizontal direction is a vertical direction, this vertical direction is a β direction, and in FIG. 5, this β direction is indicated by an arrow. 4 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position A2-A2 in FIG. 5, and this cut surface is a cut surface parallel to the α direction (lateral direction) and the γ direction (thickness direction). It has become. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position A1-A1 in FIG. 4, and this cut surface is parallel to the α direction (lateral direction) and the β direction (longitudinal direction). The cut surface.

図4等に示すように、半導体装置1は、主として、所定の表面3aと裏面3bとを備えた半導体基板3と、半導体基板3の表面3a側を覆うソース電極26と、ソース電極26に接続される銅クリップ30と、を備えている。   As shown in FIG. 4 and the like, the semiconductor device 1 is mainly connected to the semiconductor substrate 3 having a predetermined surface 3a and a back surface 3b, a source electrode 26 covering the surface 3a side of the semiconductor substrate 3, and the source electrode 26. The copper clip 30 is provided.

半導体基板3は、例えばN+型のシリコン基板の裏面側をドレイン層とし、その上に耐圧を保持するためのN−型ドリフト層を備え、その表面側にP型ベース領域(P型ボディ領域)を備えた構成となっている。なお、本明細書では、N導電型が第1導電型の一例に相当し、P導電型が第2導電型の一例に相当する。   The semiconductor substrate 3 includes, for example, an N + type silicon substrate having a drain layer on the back side and an N− type drift layer for maintaining a withstand voltage thereon, and a P type base region (P type body region) on the surface side thereof. It is the composition provided with. In this specification, the N conductivity type corresponds to an example of the first conductivity type, and the P conductivity type corresponds to an example of the second conductivity type.

N−型ドリフト層15は、第1導電型の第1半導体層の一例に相当する部分であり、後述するトレンチ部19の底部よりも浅い位置(即ち、表面3a側の位置)からトレンチ部19の底部よりも深い位置(即ち、裏面3b側の位置)にまで及ぶように形成されている。そして、このN−型ドリフト層15よりも裏面3b側には、N−型ドリフト層15よりも不純物濃度が大きいN+型ドレイン層13が設けられており、このN+型ドレイン層13の外面が半導体基板3の裏面3bとして構成されている。そして、この裏面3bを覆う構成で、アルミ膜等の導電層などからなるドレイン電極11が形成されている。   The N − -type drift layer 15 is a portion corresponding to an example of a first semiconductor layer of the first conductivity type, and the trench portion 19 starts from a position shallower than a bottom portion of a trench portion 19 described later (that is, a position on the surface 3a side). It is formed so as to extend to a position deeper than the bottom of (i.e., the position on the back surface 3b side). An N + type drain layer 13 having an impurity concentration higher than that of the N− type drift layer 15 is provided on the back surface 3b side of the N− type drift layer 15, and the outer surface of the N + type drain layer 13 is a semiconductor. The back surface 3 b of the substrate 3 is configured. A drain electrode 11 made of a conductive layer such as an aluminum film is formed to cover the back surface 3b.

N−型ドリフト層15よりも表面3a側には、P型のボディ層(ベース層)17が形成されている。このP型のボディ層17は、第2導電型の第2半導体層の一例に相当し、N−型ドリフト層15の上方において、少なくともトレンチ部19に沿った位置に形成されており。P型のボディ層17はチャネルとして機能する部分であり、本構成では、半導体基板3の内部において、トレンチ部19によって仕切られた領域を埋めるように、各トレンチ間の全域にわたってP型のボディ層17がそれぞれ形成されている。   A P-type body layer (base layer) 17 is formed on the surface 3 a side of the N − -type drift layer 15. The P type body layer 17 corresponds to an example of a second conductivity type second semiconductor layer, and is formed above the N − type drift layer 15 at least along the trench portion 19. The P-type body layer 17 functions as a channel. In this configuration, the P-type body layer is formed over the entire area between the trenches so as to fill the region partitioned by the trench portion 19 inside the semiconductor substrate 3. 17 are formed.

更に、P型のボディ層17よりも表面3a側には、N+型ソース層25とP+型のコンタクト層18とが設けられている。P+型のコンタクト層18は、第2導電型の第4半導体層の一例に相当し、P型のボディ層17よりも不純物濃度が高い領域となっており、P型のボディ層17上に隣接し、且つ、後述するソース電極26と隣接して形成されている。このP+型のコンタクト層18は、後述する各セル部Caのそれぞれの表層部において、各セル部Caの周縁部をなすトレンチ部19に囲まれて配置されており、それぞれのコンタクト層18は、それぞれの周囲のトレンチ部19からある程度離れた中心側に形成されている。このようなコンタクト層18により、コンタクト抵抗が下げられている。   Further, an N + type source layer 25 and a P + type contact layer 18 are provided on the surface 3a side of the P type body layer 17. The P + type contact layer 18 corresponds to an example of a second conductivity type fourth semiconductor layer, has a higher impurity concentration than the P type body layer 17, and is adjacent to the P type body layer 17. In addition, it is formed adjacent to a source electrode 26 described later. The P + type contact layer 18 is disposed in a surface layer portion of each cell portion Ca described later, surrounded by a trench portion 19 that forms a peripheral portion of each cell portion Ca. It is formed on the center side away from the surrounding trench portions 19 to some extent. The contact resistance is lowered by such a contact layer 18.

また、P+型のコンタクト層18の周縁部付近には、N+型ソース層25が形成されている。このN+型ソース層25は、第1導電型の第3半導体層の一例に相当する部分であり、半導体基板3の表面3a側において、P型のボディ層17の上方且つトレンチ部19の上端部に隣接した位置に形成されている。このN+型ソース層25は、後述する各セル部Caのそれぞれの表層部側において、各セル部Caの周縁部をなすトレンチ部19に囲まれて配置されている。具体的には、各セル部Caのそれぞれの表層部において、各セル部Caの周縁部をなすトレンチ部19の内側に隣接した構成で各N+型ソース層25がそれぞれ環状に配置されている。そして、このように各セル部Caに環状に配置される各N+型ソース層25の下方側において内側(各セル部Caの中心側)に隣接した形態でコンタクト層18が設けられている。   An N + type source layer 25 is formed in the vicinity of the peripheral edge of the P + type contact layer 18. The N + type source layer 25 is a portion corresponding to an example of the first conductivity type third semiconductor layer, and on the surface 3 a side of the semiconductor substrate 3, above the P type body layer 17 and at the upper end of the trench portion 19. It is formed at a position adjacent to. The N + type source layer 25 is disposed on the surface layer side of each cell portion Ca to be described later, surrounded by a trench portion 19 that forms the peripheral portion of each cell portion Ca. Specifically, in each surface layer portion of each cell portion Ca, each N + type source layer 25 is annularly arranged in a configuration adjacent to the inside of the trench portion 19 forming the peripheral portion of each cell portion Ca. In addition, the contact layer 18 is provided in a form adjacent to the inner side (center side of each cell portion Ca) on the lower side of each N + type source layer 25 arranged annularly in each cell portion Ca in this way.

また、半導体基板3には、表面3a側からボディ層17を貫通する構成でトレンチ部19が溝状に掘り下げられて形成されている。図5、図6のように、このトレンチ部19は、縦方向(β方向)に延びる複数本の縦トレンチ19aと、横方向(α方向)に延びる複数本の横トレンチ19bとを有している。縦トレンチ19aは、縦方向の溝として構成され、複数の位置で横トレンチ19bと繋がっている。また、横トレンチ19bは横方向の溝として構成され、複数の位置で縦トレンチ19aと繋がっている。そして、これら縦トレンチ19aと横トレンチ19bとによって半導体基板3の表面3a側の表層部が複数の領域(平面視正方形状又は平面視長方形状の領域)に区切られている。なお、図5、図6では、トレンチ部19の領域をクロスハッチングにて概略的に示している。   In addition, a trench portion 19 is formed in the semiconductor substrate 3 so as to penetrate the body layer 17 from the front surface 3a side. As shown in FIGS. 5 and 6, the trench portion 19 includes a plurality of vertical trenches 19a extending in the vertical direction (β direction) and a plurality of horizontal trenches 19b extending in the horizontal direction (α direction). Yes. The vertical trench 19a is configured as a vertical groove, and is connected to the horizontal trench 19b at a plurality of positions. Moreover, the horizontal trench 19b is comprised as a groove | channel of a horizontal direction, and is connected with the vertical trench 19a in the several position. The vertical trenches 19a and the horizontal trenches 19b divide the surface layer portion on the surface 3a side of the semiconductor substrate 3 into a plurality of regions (regions having a square shape in plan view or a rectangular shape in plan view). 5 and 6, the region of the trench portion 19 is schematically shown by cross hatching.

そして、図4、図5、図6のように、半導体基板3の内部は、トレンチ部19によって複数のセル部Ca(セル部Caは素子領域の一例に相当)に区画されている。上述したように、半導体基板3には複数本の縦トレンチ19aと複数本の横トレンチ19bとが形成されており、縦トレンチ19aと横トレンチ19bとによって区切られた構成で平面視矩形状のセル部Caが複数形成されている。具体的には、各縦トレンチ19aの領域Wの横方向(幅方向)中心位置を通る各線L1の位置が各セル部Caの縦方向の境界となっており、各横トレンチ19bの領域Hの縦方向(幅方向)中心位置を通る各線L2の位置が各セル部Caの横方向の境界となっている。そして、半導体基板3において、このような境界L1、L2によって区切られる各領域(平面視矩形状の領域)が各セル部Caとなっている。そして、各セル部Caは、MOSFETのセルとして機能しており、いずれのセル部Caも、ゲート電圧の印加によってドレイン電極11とソース電極26との間に電流を流すことができるようになっている。   As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the inside of the semiconductor substrate 3 is partitioned into a plurality of cell portions Ca (the cell portions Ca correspond to an example of an element region) by a trench portion 19. As described above, the semiconductor substrate 3 is formed with a plurality of vertical trenches 19a and a plurality of horizontal trenches 19b, and is a rectangular cell in plan view with a configuration separated by the vertical trenches 19a and the horizontal trenches 19b. A plurality of portions Ca are formed. Specifically, the position of each line L1 passing through the center position in the horizontal direction (width direction) of the region W of each vertical trench 19a is the vertical boundary of each cell portion Ca, and the region H of each horizontal trench 19b The position of each line L2 passing through the center position in the vertical direction (width direction) is the boundary in the horizontal direction of each cell portion Ca. In the semiconductor substrate 3, each region (region having a rectangular shape in plan view) divided by the boundaries L1 and L2 is each cell portion Ca. Each cell portion Ca functions as a MOSFET cell, and any cell portion Ca can pass a current between the drain electrode 11 and the source electrode 26 by applying a gate voltage. Yes.

そして、溝状に形成されたトレンチ部19の内壁面全体に沿ってSiO等の酸化膜などからなるゲート絶縁膜21が形成されている。さらに、トレンチ部19内には、ゲート絶縁膜21よりも内側にゲート電極23が形成されている。また、ゲート電極23の上方は、ゲート絶縁膜21で覆われており、更に、ゲート電極23上に配置されるゲート絶縁膜21を覆う構成で、PSG(Phosphorus-Silicate Glass)膜などの絶縁膜24が形成されている。このように、トレンチ部19内のゲート電極23と半導体基板3との間(具体的には、N+型ソース層25、P型のボディ層17、N−型ドリフト層15のそれぞれと、ゲート電極23との間)には、ゲート絶縁膜21が介在して絶縁性が保たれ、ゲート電極23とソース電極26との間には、ゲート絶縁膜21及び絶縁膜24が介在して絶縁性が保たれている。 A gate insulating film 21 made of an oxide film such as SiO 2 is formed along the entire inner wall surface of the trench portion 19 formed in a groove shape. Further, a gate electrode 23 is formed inside the trench portion 19 inside the gate insulating film 21. Further, the gate electrode 23 is covered with a gate insulating film 21 and further covers the gate insulating film 21 disposed on the gate electrode 23, and an insulating film such as a PSG (Phosphorus-Silicate Glass) film. 24 is formed. Thus, between the gate electrode 23 in the trench portion 19 and the semiconductor substrate 3 (specifically, each of the N + type source layer 25, the P type body layer 17, the N− type drift layer 15 and the gate electrode) 23), the insulating property is maintained by interposing the gate insulating film 21, and the insulating property is maintained by interposing the gate insulating film 21 and the insulating film 24 between the gate electrode 23 and the source electrode 26. It is kept.

また、半導体基板3の表面3a側を覆う構成でソース電極26が形成されている。このソース電極26は、導電層の一例に相当する部分であり、N+型ソース層25及びコンタクト層18のそれぞれと接触している。そして、ソース電極26と、N+型ソース層25及びコンタクト層18とが電気的に接続されている。なお、ソース電極26において、半導体基板3の各々のセル部Caに接続される部分(具体的には、各々のセル部CaのN+型ソース層25及びコンタクト層18にそれぞれ接触する部分)がコンタクト部26bとなっている。   A source electrode 26 is formed so as to cover the surface 3 a side of the semiconductor substrate 3. The source electrode 26 is a portion corresponding to an example of a conductive layer, and is in contact with each of the N + type source layer 25 and the contact layer 18. The source electrode 26 is electrically connected to the N + type source layer 25 and the contact layer 18. In the source electrode 26, a portion connected to each cell portion Ca of the semiconductor substrate 3 (specifically, a portion contacting each of the N + type source layer 25 and the contact layer 18 of each cell portion Ca) is in contact. This is a portion 26b.

なお、図2、図3等では図示を省略しているが、図1のように、半導体装置1の上面部には、ゲートパッド23aが設けられている。このゲートパッド23aは、半導体装置1内に設けられた図示しないゲート配線を介してゲート電極23と導通している。   Although not shown in FIGS. 2 and 3 and the like, a gate pad 23a is provided on the upper surface of the semiconductor device 1 as shown in FIG. The gate pad 23 a is electrically connected to the gate electrode 23 through a gate wiring (not shown) provided in the semiconductor device 1.

(2.接続部材及び直下領域の構成)
次に、接続部材及び直下領域について説明する。
図1等に示すように、半導体装置1には、接続部材としての銅クリップ30が設けられている。この銅クリップ30はソース電極26の上方に配置され、ソース電極26の上面部26aの一部と電気的に接続される導電性の接続部30aを備えている。そして、この接続部30aが、図示しない配線(例えば図略のリードフレーム等)と電気的に接続されている。このように、銅クリップ30は、図示しない配線とソース電極26とを導通させる役割を果たす。
(2. Configuration of connecting member and region immediately below)
Next, the connection member and the region immediately below will be described.
As shown in FIG. 1 and the like, the semiconductor device 1 is provided with a copper clip 30 as a connecting member. The copper clip 30 is disposed above the source electrode 26 and includes a conductive connection portion 30 a that is electrically connected to a part of the upper surface portion 26 a of the source electrode 26. And this connection part 30a is electrically connected with wiring (For example, unillustrated lead frame etc.) which is not illustrated. As described above, the copper clip 30 plays a role of electrically connecting a wiring (not shown) and the source electrode 26.

銅クリップ30の接続部30aは、当該銅クリップ30の下面部の一部又は全部を構成しており、ソース電極26の上面部26aに接合されて互いに導通した構成となっている。図1、図2、図7のように、銅クリップ30においてソース電極26と接続する部分(即ち、上面部26aに接合される接続部30a)は、角部31a,31b,31c,31dを含んだ外形形状となっている。具体的には、接続部30aの外形は正方形状又は長方形状となっており、上面部26aと接続部30aとの接合面の外形も正方形状又は長方形状となっている。   The connection portion 30a of the copper clip 30 constitutes a part or the whole of the lower surface portion of the copper clip 30, and is connected to the upper surface portion 26a of the source electrode 26 so as to be electrically connected to each other. As shown in FIGS. 1, 2, and 7, the portion connected to the source electrode 26 in the copper clip 30 (that is, the connecting portion 30a joined to the upper surface portion 26a) includes corner portions 31a, 31b, 31c, and 31d. It has an outer shape. Specifically, the outer shape of the connection portion 30a is square or rectangular, and the outer shape of the joint surface between the upper surface portion 26a and the connection portion 30a is also square or rectangular.

直下領域ARは、図7にて概念的に示すように、半導体基板3において接続部30a(銅クリップ30においてソース電極26と接続される部分)の真下に位置する領域であり、図1のように平面視したときに接続部30aと重なる領域である。なお、図7では、直下領域ARの外縁枠を太線にて概念的に示しており、このような太線枠に囲まれる直方体状の領域が直下領域ARとなっている。   As conceptually shown in FIG. 7, the region AR immediately below is a region located directly below the connection portion 30a (portion connected to the source electrode 26 in the copper clip 30) in the semiconductor substrate 3, as shown in FIG. This is a region that overlaps with the connecting portion 30a when viewed in plan view. In FIG. 7, the outer edge frame of the immediately lower area AR is conceptually indicated by a thick line, and a rectangular parallelepiped area surrounded by such a thick line frame is the directly below area AR.

(3.各セル部の具体的構成)
次に、各セル部の具体的構成について詳述する。
図4、図5に示すように、半導体装置1は、半導体基板3において銅クリップ30の接続部30aの直下にストライプ構造の高耐量部5が設けられている。なお、本明細書では、半導体基板において高耐量部が設けられた領域が「所定領域」に相当する。例えば、第1実施形態の構成では、高耐量部5が設けられた領域が「所定領域」に相当する。この高耐量部5は、半導体装置1を構成する複数のセル部Caのうち、アバランシェ耐量が相対的に高められた所定の構造のセル部(高耐量セル部C1)が配列された構成となっている。一方、半導体基板3において接続部30aの直下から外れた位置且つ高耐量部5の外側の位置(半導体基板3を平面視したときの高耐量部5の外側の位置)には、低オン抵抗部6が設けられている。この低オン抵抗部6は、半導体装置1を構成する複数のセル部Caのうち、高耐量セル部C1よりもチャネル密度が大きいセル部(低耐量セル部C2)が配列された構成となっており、オン抵抗が抑えられている。なお、本明細書では、半導体基板において、高耐量部よりも直下領域から遠ざかる側の部分が「外側部」に相当する。例えば、第1実施形態の構成では、半導体基板3において、接続部30aの直下に位置する直下領域ARに高耐量部5が配置されており、このように高耐量部5が直下領域ARに配置されている場合、「外側部」は、高耐量部5よりも直下領域ARから遠ざかる側(具体的には、高耐量部5よりも直下領域ARの中心部から離れる側)に配置されていればよく、図5のように、一部が直下領域ARの周縁部に隣接していてもよい。そして、この「外側部」が、低オン抵抗部6によって構成されている。
(3. Specific configuration of each cell part)
Next, a specific configuration of each cell unit will be described in detail.
As shown in FIGS. 4 and 5, in the semiconductor device 1, the high-tolerance portion 5 having a stripe structure is provided in the semiconductor substrate 3 immediately below the connection portion 30 a of the copper clip 30. In the present specification, the region where the high withstand portion is provided in the semiconductor substrate corresponds to the “predetermined region”. For example, in the configuration of the first embodiment, the region where the high withstand portion 5 is provided corresponds to a “predetermined region”. The high withstand portion 5 has a configuration in which cell portions (high withstand cell portion C1) having a predetermined structure in which the avalanche withstand capability is relatively increased among a plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 1 are arranged. ing. On the other hand, the low on-resistance portion is located at a position outside the connection portion 30a in the semiconductor substrate 3 and at a position outside the high resistance portion 5 (a position outside the high resistance portion 5 when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view). 6 is provided. The low on-resistance portion 6 has a configuration in which cell portions (low withstand cell portion C2) having a channel density larger than that of the high withstand cell portion C1 among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 1 are arranged. The on-resistance is suppressed. In the present specification, the portion of the semiconductor substrate that is further away from the region immediately below the high withstand portion corresponds to the “outer portion”. For example, in the configuration of the first embodiment, in the semiconductor substrate 3, the high withstand portion 5 is disposed in the region AR immediately below the connection portion 30a, and the high withstand portion 5 is thus disposed in the immediately below region AR. In this case, the “outer portion” is arranged on the side farther from the region AR directly below the high-tolerance portion 5 (specifically, the side farther from the central portion of the region AR just below the high-tolerance portion 5). As shown in FIG. 5, a part may be adjacent to the peripheral edge of the immediate area AR. This “outer part” is constituted by the low on-resistance part 6.

本構成では、図5のように、直下領域ARの内部全体が所定構造の高耐量セル部C1によって構成されて高耐量部5として機能している。一方、直下領域ARの外側には、直下領域ARを取り囲むように低耐量セル部C2によって構成された低オン抵抗部6が設けられている。   In this configuration, as shown in FIG. 5, the entire interior of the immediate area AR is configured by the high-resistance cell portion C1 having a predetermined structure and functions as the high-resistance portion 5. On the other hand, outside the direct region AR, there is provided a low on-resistance portion 6 constituted by the low withstand cell portion C2 so as to surround the direct region AR.

図5のように、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1は、低オン抵抗部6を構成する低耐量セル部C2よりも領域が広くなっている。図5の例では、各高耐量セル部C1はいずれも、直下領域ARの横方向一端部から他端部まで及ぶように横方向に延びる長手状の構成となっている。そして、このような長手状の高耐量セル部C1が直下領域に並列に配置されている。この構成では、各高耐量セル部C1が延びる方向が横方向となっており、複数の高耐量セル部C1が並ぶ方向が縦方向となっている。高耐量セル部C1の長さは、低耐量セル部C2の長さの数倍程度となっている。また、高耐量セル部C1の幅は、低耐量セル部C2の幅と同程度となっている。なお、ここでは、半導体基板3を平面視したときの各セル部Caの長手方向をセル部の長さ方向とし、各セル部Caの短手方向をセル部の幅方向とする。   As shown in FIG. 5, the high-resistance cell portion C <b> 1 constituting the high-resistance portion 5 has a wider area than the low-resistance cell portion C <b> 2 constituting the low on-resistance portion 6. In the example of FIG. 5, each high withstand cell portion C <b> 1 has a longitudinal configuration extending in the lateral direction so as to extend from one lateral end to the other end of the immediate area AR. Then, such a long high-resistance cell portion C1 is arranged in parallel in the region immediately below. In this configuration, the direction in which each high-resistance cell portion C1 extends is the horizontal direction, and the direction in which the plurality of high-resistance cell portions C1 are arranged is the vertical direction. The length of the high withstand cell portion C1 is about several times the length of the low withstand cell portion C2. The width of the high withstand cell portion C1 is approximately the same as the width of the low withstand cell portion C2. Here, the longitudinal direction of each cell portion Ca when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan is the length direction of the cell portion, and the short direction of each cell portion Ca is the width direction of the cell portion.

各高耐量セル部C1においてコンタクト部26bに接続される半導体領域の密度は、各低耐量セル部C2においてコンタクト部26bに接続される半導体領域の密度よりも大きくなっている。即ち、高耐量部5では、高耐量部5全体に占めるコンタクト領域(高耐量部5においてコンタクト部26bに接続される半導体基板3の接続領域)の割合が、低オン抵抗部6全体に占めるコンタクト領域(低オン抵抗部6においてコンタクト部26bに接続される半導体基板3の接続領域)の割合よりも大きくなっている。   The density of the semiconductor region connected to the contact portion 26b in each high withstand cell portion C1 is higher than the density of the semiconductor region connected to the contact portion 26b in each low withstand cell portion C2. That is, in the high withstand portion 5, the ratio of the contact region occupying the entire high withstand portion 5 (the connection region of the semiconductor substrate 3 connected to the contact portion 26 b in the high withstand portion 5) accounts for the entire low on-resistance portion 6. It is larger than the ratio of the region (connection region of the semiconductor substrate 3 connected to the contact portion 26b in the low on-resistance portion 6).

ここで面積率について説明する。複数のセル部Caのうちの高耐量部5を構成する高耐量セル部C1において、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該高耐量セル部C1の全体面積X1(即ち、高耐量セル部C1を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該高耐量セル部C1においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y1の割合を第1面積率Y1/X1とする。そして、複数のセル部Caのうちの低オン抵抗部6を構成する低耐量セル部C2において、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該低耐量セル部C2の全体面積X2(即ち、低耐量セル部C2を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該低耐量セル部C2においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y2の割合を第2面積率Y2/X2とする。このように定義した場合、本構成の半導体装置1では、第2面積率Y2/X2よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。つまり、高耐量セル部C1は、単位面積当たりのコンタクト面積(コンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積)が、低耐量セル部C2での単位面積当たりのコンタクト面積(コンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積)よりも大きくなっているため、低耐量セル部C2よりもアバランシェ耐量を高めやすい構造となる。   Here, the area ratio will be described. In the high-resistance cell portion C1 constituting the high-resistance portion 5 of the plurality of cell portions Ca, the entire area X1 of the high-resistance cell portion C1 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 (that is, the high resistance) The ratio of the contact area Y1 at which the contact layer 18 is in contact with the source electrode 26 in the high withstand cell portion C1 with respect to the cell portion C1 is an orthographic projection on the virtual plane parallel to the vertical and horizontal directions. 1 area ratio Y1 / X1. In the low-resistance cell portion C2 constituting the low on-resistance portion 6 of the plurality of cell portions Ca, the entire area X2 of the low-resistance cell portion C2 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 (ie, The area of the figure in which the low-resistance cell portion C2 is orthographically projected onto a virtual plane parallel to the vertical and horizontal directions) is a contact area Y2 where the contact layer 18 contacts the source electrode 26 in the low-resistance cell portion C2. The ratio is the second area ratio Y2 / X2. When defined in this way, in the semiconductor device 1 of this configuration, the first area ratio Y1 / X1 is larger than the second area ratio Y2 / X2. That is, the high-resistance cell portion C1 has a contact area per unit area (contact area where the contact layer 18 contacts the source electrode 26), while the contact area per unit area in the low-resistance cell portion C2 (the contact layer 18 is the source). Therefore, the avalanche resistance can be increased more easily than the low-resistance cell portion C2.

逆に言えば、低オン抵抗部6の低耐量セル部C2は、高耐量部5の高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が相対的に低くなる。しかしながら、低オン抵抗部6の低耐量セル部C2は、高耐量セル部C1よりもピッチが狭く、高耐量セル部C1よりも微細化されており、高耐量セル部C1よりもチャネル密度(セル全体に占めるチャネル領域の割合)が大きくなっているため、高耐量セル部C1よりもオン抵抗を抑えやすい構造となる。より具体的には、高耐量部5内のトレンチ部19の密度よりも、低オン抵抗部6内のトレンチ部19の密度のほうが大きく、トレンチ部19に沿って形成されるチャネル領域(ボディ層17においてトレンチ部19に隣接する部分)の密度も低オン抵抗部6のほうが大きくなるため、低オン抵抗部6のほうが単位面積当たりのチャネル抵抗を下げることができ、オン抵抗を抑えやすくなる。   In other words, the low withstand cell portion C2 of the low on-resistance portion 6 has a relatively low avalanche resistance than the high withstand cell portion C1 of the high withstand portion 5. However, the low withstand cell portion C2 of the low on-resistance portion 6 has a narrower pitch than the high withstand cell portion C1, is finer than the high withstand cell portion C1, and has a higher channel density (cell) than the high withstand cell portion C1. Since the ratio of the channel region to the whole) is large, the on-resistance can be suppressed more easily than the high withstand cell portion C1. More specifically, the density of the trench portion 19 in the low on-resistance portion 6 is larger than the density of the trench portion 19 in the high withstand voltage portion 5, and the channel region (body layer formed along the trench portion 19 is formed. 17, the density of the portion adjacent to the trench portion 19 is also higher in the low on-resistance portion 6, so that the low on-resistance portion 6 can lower the channel resistance per unit area and can easily suppress the on-resistance.

このように、本構成では、半導体基板3において、銅クリップ30の接続部30aの直下に位置する直下領域ARの内部位置に、セル部が所定の構造である高耐量部5が設けられている。
誘導性負荷でのオフ動作時又はその直後にサージ電圧が生じ、そのサージ電圧が半導体装置1に印加された場合、特に銅クリップ30の接続部30aの直下領域付近にサージ電流が集中することが懸念される。これに対し、本構成では、電流が集中しやすい接続部30aの直下領域付近に、アバランシェ耐量が相対的に高められた高耐量部5が設けられるため、誘導性負荷でのオフ動作の際にサージ電圧が生じたとしても、懸念される直下領域付近でブレークダウンが生じにくくなる。
更に本構成では、接続部30aの直下領域ARの外側且つ高耐量部5の外側の位置に、高耐量部5よりもチャネル密度の大きいセル部(低耐量セル部C2)が配列されてなる低オン抵抗部6が設けられ、高耐量部5との作り分けがなされている。このため、全て高耐量部5と同一のセル構造にする場合と比べて、オン抵抗を確実に低減することができる。また、低オン抵抗部6は、電流集中が相対的に緩和され易い領域(接続部30aの直下領域ARの外側且つ高耐量部5の外側の位置)に設けられているため、このようにオン抵抗を低減し得る領域を設けたとしても、この領域(低オン抵抗部6)ではブレークダウンは生じ難くなる。
As described above, in the present configuration, in the semiconductor substrate 3, the high-tolerance portion 5 having the cell portion having a predetermined structure is provided at the internal position of the region AR directly below the connection portion 30 a of the copper clip 30. .
When a surge voltage is generated during or immediately after the off operation with an inductive load, and the surge voltage is applied to the semiconductor device 1, the surge current may be concentrated particularly near the region immediately below the connection portion 30 a of the copper clip 30. Concerned. On the other hand, in this configuration, since the high-tolerance part 5 with relatively increased avalanche resistance is provided in the vicinity of the region immediately below the connection part 30a where current tends to concentrate, the off-operation with an inductive load is performed. Even if a surge voltage is generated, breakdown is less likely to occur in the vicinity of the region directly under concern.
Furthermore, in this configuration, a cell portion (low-resistance cell portion C2) having a channel density larger than that of the high-resistance portion 5 is arranged at a position outside the region AR directly below the connection portion 30a and outside the high-resistance portion 5. An on-resistance portion 6 is provided, and is made separately from the high withstand portion 5. For this reason, compared with the case where all make the same cell structure as the high withstand weight part 5, ON resistance can be reduced reliably. Further, since the low on-resistance portion 6 is provided in a region where current concentration is relatively easily relaxed (a position outside the region AR directly below the connection portion 30a and outside the high withstand portion 5), the low on-resistance portion 6 is turned on in this way. Even if a region where the resistance can be reduced is provided, breakdown is unlikely to occur in this region (low on-resistance portion 6).

なお、図5等の構成では、接続部30aの直下に位置する直下領域ARの内部位置に高耐量部5が設けられた構成を例示したが、この例に限られない。例えば、直下領域ARの外側であっても、直下領域AR寄りの位置(即ち、直下領域ARの周縁部付近)であれば電流集中が懸念されるため直下領域ARの外側において直下領域AR寄りの位置(例えば、直下領域ARの周縁部に隣接する位置)に高耐量部5を設けても同様の効果が得られる。この場合、「外側部」に相当する低オン抵抗部6は、直下領域ARの周縁部に隣接して配置される高耐量部5よりも直下領域ARから遠ざかる側に配置すればよい。   In the configuration of FIG. 5 and the like, the configuration in which the high withstand portion 5 is provided at the internal position of the region AR directly below the connection portion 30a is illustrated, but the configuration is not limited to this example. For example, even if it is outside the direct area AR, if it is located near the direct area AR (that is, near the periphery of the direct area AR), there is a concern about current concentration, so that it is close to the direct area AR outside the direct area AR. The same effect can be obtained even if the high-tolerance portion 5 is provided at a position (for example, a position adjacent to the peripheral edge of the region AR immediately below). In this case, the low on-resistance portion 6 corresponding to the “outer portion” may be disposed on the side farther from the region AR than the high withstand portion 5 disposed adjacent to the peripheral portion of the region AR.

また、「外側部」に相当する低オン抵抗部6は、少なくとも直下領域ARの外側において高耐量部5よりも直下領域ARから遠ざかる側に配置されていればよく、低オン抵抗部6と同等の構成のセル部が直下領域AR内に部分的に配置されていてもよい。   Further, the low on-resistance part 6 corresponding to the “outer part” is only required to be disposed on the side farther from the direct area AR than the high withstand part 5 at least outside the direct area AR, and is equivalent to the low on-resistance part 6. The cell portion having the configuration may be partially arranged in the region AR immediately below.

また、本構成では、同一半導体基板内において電流集中が特に懸念される領域とその外部の領域とでセル部を作り分け、コンタクト領域の面積率を変えるという簡易且つ製造し易い構成により、電流集中が懸念される領域のアバランシェ耐量を効果的に高め、且つセル全体のオン抵抗の上昇を抑えることができる。   Also, in this configuration, current concentration is achieved by a simple and easy-to-manufacture configuration in which a cell portion is separately formed in a region where current concentration is particularly a concern in the same semiconductor substrate and an external region, and the area ratio of the contact region is changed. Thus, it is possible to effectively increase the avalanche resistance in a region where there is a concern, and to suppress an increase in the on-resistance of the entire cell.

また、本構成では、銅クリップ30においてソース電極26と接続する接続部30aは、角部31a,31b,31c,31dを含んだ外形形状となっており、半導体基板3における角部31a,31b,31c,31dの直下位置付近に高耐量部5が設けられている。直下領域ARの中でも、角部31a,31b,31c,31dの直下位置付近には特に電流が集中しやすいため、少なくとも角部31a,31b,31c,31dの直下位置付近の耐量を高めれば、素子全体の耐量を効果的に高めることができる。なお、角部31a,31b,31c,31dの直下位置は、半導体基板3において、角部31a,31b,31c,31dの頂点の角位置を通る厚さ方向(γ方向)の直線上の位置である。図5、図6の例では、半導体基板3の上面部において角部31a,31b,31c,31dの直下となる位置を符号B1,B2,B3,B4で概念的に示している。   Moreover, in this structure, the connection part 30a connected to the source electrode 26 in the copper clip 30 has an outer shape including corner parts 31a, 31b, 31c, 31d, and the corner parts 31a, 31b, A high withstand portion 5 is provided in the vicinity of a position directly below 31c and 31d. In the direct region AR, current is particularly likely to concentrate near the positions directly below the corners 31a, 31b, 31c, and 31d. Therefore, if the withstand capability at least near the positions directly below the corners 31a, 31b, 31c, and 31d is increased, the element The overall tolerance can be effectively increased. The positions immediately below the corner portions 31a, 31b, 31c, and 31d are positions on a straight line in the thickness direction (γ direction) passing through the corner positions of the apexes of the corner portions 31a, 31b, 31c, and 31d in the semiconductor substrate 3. is there. In the example of FIGS. 5 and 6, the positions directly below the corners 31 a, 31 b, 31 c, and 31 d on the upper surface portion of the semiconductor substrate 3 are conceptually indicated by symbols B <b> 1, B <b> 2, B <b> 3, and B <b> 4.

なお、上述した構成では、図5のように、半導体基板3における角部31a,31b,31c,31dの直下位置及び直下位置に隣接する内側位置に高耐量部5が設けられた例を示したが、この例に限られない。例えば、角部31a,31b,31c,31dの直下位置に隣接する外側位置であっても、直下位置付近であれば電流集中が懸念されるため、直下位置に隣接する外側位置に高耐量部5を設けても同様の効果が得られる。   In the configuration described above, as shown in FIG. 5, an example is shown in which the high withstand portion 5 is provided at the position immediately below the corners 31 a, 31 b, 31 c, 31 d in the semiconductor substrate 3 and at the inner position adjacent to the position immediately below. However, it is not limited to this example. For example, even if it is an outer position adjacent to the position immediately below the corners 31a, 31b, 31c, 31d, current concentration is a concern if it is in the vicinity of the immediately lower position. The same effect can be obtained even if the is provided.

また、本構成では、半導体基板3の直下領域ARを構成する全部のセル部Caが、高耐量部5を構成している。このように、電流が集中しやすい直下領域ARの全体を高耐量部5とすることで、装置全体のアバランシェ耐量をより一層効果的に高めることができる。   Further, in this configuration, all the cell portions Ca constituting the region AR directly below the semiconductor substrate 3 constitute the high withstand portion 5. Thus, the avalanche resistance of the entire device can be further effectively increased by setting the entire area AR immediately below the current concentration area to be the high resistance part 5.

また、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1は、低耐量セル部C2と比べて製造工程で用いるトレンチゲートのマスク開口率を小さくすることができ、高耐量セル部C1に隣接するトレンチ部19の方が、高耐量セル部C1に隣接せずに低耐量セル部C2のみに隣接するトレンチ部19よりも深くなるように構成できる。このように高耐量セル部C1に隣接するトレンチ部19を隣接しないトレンチ部19よりも深くすることで高耐量セル部C1のオン抵抗の上昇を抑えることができる。   Further, the high-resistance cell portion C1 constituting the high-resistance portion 5 can reduce the mask opening ratio of the trench gate used in the manufacturing process as compared with the low-resistance cell portion C2, and the trench adjacent to the high-resistance cell portion C1. The part 19 can be configured to be deeper than the trench part 19 that is not adjacent to the high-tolerance cell part C1 but adjacent to only the low-tolerance cell part C2. As described above, by increasing the trench portion 19 adjacent to the high-resistance cell portion C1 to be deeper than the non-adjacent trench portion 19, an increase in the on-resistance of the high-resistance cell portion C1 can be suppressed.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態に係る半導体装置201について、図8、図9を用いて説明する。第2実施形態の半導体装置201は、各セル部の配列及びセル部の具体的な構成が第1実施形態の半導体装置1と主に異なる。なお、半導体装置201は、第1実施形態で上述した(1.半導体装置の基本構造)の特徴、及び(2.接続部材及び直下領域の構成)の特徴を全て含んでいる。例えば、各セル部Caの基本構成は、(1.半導体装置の基本構造)で説明した通りである。従って、(1.半導体装置の基本構造)及び(2.接続部材及び直下領域の構成)に関する説明は省略する。また、図8、図9では、第1実施形態の半導体装置1と実質的に同一の機能の部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図1〜図3、図7の構成については第1実施形態と同一であるため、適宜これらの図を参照することとする。
[Second Embodiment]
Next, a semiconductor device 201 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor device 201 of the second embodiment is mainly different from the semiconductor device 1 of the first embodiment in the arrangement of the cell units and the specific configuration of the cell units. The semiconductor device 201 includes all the features of (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) described above in the first embodiment. For example, the basic configuration of each cell unit Ca is as described in (1. Basic structure of semiconductor device). Therefore, the description regarding (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) is omitted. In FIGS. 8 and 9, parts having substantially the same functions as those of the semiconductor device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 1 to 3 and FIG. 7 are the same as those in the first embodiment, and therefore, these drawings will be referred to as appropriate.

また、図8、図9の例でも、半導体基板3の厚さ方向をγ方向とし、図9ではこのγ方向を矢印で示している。また、半導体基板3の厚さ方向と直交する所定方向を横方向としており、この横方向をα方向とし、図8、図9では、このα方向を矢印で示している。また、上記厚さ方向及び横方向と直交する方向を縦方向としており、この縦方向をβ方向とし、図8ではこのβ方向を矢印で示している。図9は、図8のB2−B2位置での切断面を概略的に示した断面図であり、この切断面は、α方向(横方向)及びγ方向(厚さ方向)と平行な切断面となっている。また、図8は、図9のB1−B1位置での切断面を概略的に示した断面図となっており、この切断面は、α方向(横方向)及びβ方向(縦方向)と平行な切断面となっている。   8 and 9, the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is the γ direction, and in FIG. 9, this γ direction is indicated by an arrow. Further, a predetermined direction orthogonal to the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is defined as a lateral direction, this lateral direction is defined as an α direction, and in FIG. 8 and FIG. 9, this α direction is indicated by an arrow. In addition, a direction orthogonal to the thickness direction and the horizontal direction is a vertical direction, this vertical direction is a β direction, and in FIG. 8, this β direction is indicated by an arrow. 9 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position B2-B2 in FIG. 8, and this cut surface is a cut surface parallel to the α direction (lateral direction) and the γ direction (thickness direction). It has become. 8 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position B1-B1 in FIG. 9, and this cut surface is parallel to the α direction (lateral direction) and the β direction (vertical direction). The cut surface.

本構成の半導体装置201は、半導体基板3において銅クリップ30の接続部30aの直下に位置する直下領域ARの一部(周縁部)に高耐量部5が設けられている。この高耐量部5は、半導体装置201を構成する複数のセル部Caのうち、アバランシェ耐量が相対的に高められた所定の構造のセル部Ca(高耐量セル部C1)が配列された構成となっている。一方、半導体基板3において接続部30aの直下に位置する直下領域ARから外れた位置且つ高耐量部5の外側の位置には、低オン抵抗部6が設けられている。この低オン抵抗部6は、半導体装置201を構成する複数のセル部Caのうち、高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きいセル部(低耐量セル部C2)が配列された構成となっており、オン抵抗が抑えられている。   In the semiconductor device 201 of this configuration, the high withstand portion 5 is provided in a part (peripheral portion) of the region AR immediately below the connection portion 30 a of the copper clip 30 in the semiconductor substrate 3. The high withstand portion 5 has a configuration in which cell portions Ca (high withstand cell portion C1) having a predetermined structure in which the avalanche withstand capability is relatively increased among a plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 201 are arranged. It has become. On the other hand, in the semiconductor substrate 3, the low on-resistance part 6 is provided at a position outside the area AR directly below the connection part 30 a and at a position outside the high withstand voltage part 5. The low on-resistance portion 6 includes a cell portion (low withstand cell portion C2) having a lower avalanche resistance and a higher channel density than the high withstand cell portion C1 among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 201. The on-resistance is suppressed.

本構成では、図8のように、半導体基板3の直下領域ARの周縁全周に沿うように、アバランシェ耐量が相対的に高められる所定構造のセル部(高耐量セル部C1)が配列された構成で高耐量部5が設けられている。なお、図8では、直下領域ARの周縁部が二点鎖線による矩形図形として示されており、この二点鎖線の位置が直下領域ARの周縁位置(外縁位置)となっている。そして、このような周縁位置に沿うように、直下領域AR内に環状に高耐量部5が構成されている。   In this configuration, as shown in FIG. 8, cell portions (high withstand cell portions C <b> 1) having a predetermined structure in which the avalanche resistance is relatively increased are arranged along the entire periphery of the region AR directly below the semiconductor substrate 3. A high withstand portion 5 is provided in the configuration. In FIG. 8, the peripheral portion of the immediately lower region AR is shown as a rectangular figure by a two-dot chain line, and the position of the two-dot chain line is the peripheral position (outer edge position) of the direct region AR. And the high load resistance part 5 is comprised cyclically | annularly in the area | region AR directly under such a peripheral position.

一方、直下領域ARの外側において、高耐量部5の外側(半導体基板3を平面視したときの直下領域ARの外側)には直下領域ARを取り囲むように低耐量セル部C2によって構成された低オン抵抗部6が設けられている。なお、低耐量セル部C2の構成は、第1実施形態の半導体装置1の低耐量セル部C2の構成と同一とすることができる。   On the other hand, outside the directly under area AR, outside the high withstand portion 5 (outside the under area AR when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view), the low withstand cell portion C2 is formed so as to surround the under area AR. An on-resistance portion 6 is provided. The configuration of the low withstand cell portion C2 can be the same as the configuration of the low withstand cell portion C2 of the semiconductor device 1 of the first embodiment.

また、図8のように、半導体基板3において高耐量部5よりも直下領域ARの中心側(半導体基板3を平面視したときの直下領域ARの中心側)には、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1よりもチャネル密度が大きい構造のセル部(オン抵抗抑制セル部C3)が配列された内部側抑制部7が設けられている。図8の例では、内部側抑制部7を構成するオン抵抗抑制セル部C3は、低耐量セル部C2と同一の構成となっており、セル単位でのオン抵抗及びアバランシェ耐量が低耐量セル部C2と同程度となっている。   Further, as shown in FIG. 8, the high-tolerance portion 5 is configured on the semiconductor substrate 3 on the center side of the region AR directly below the high-tolerance portion 5 (center side of the region AR directly below when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view). The inner side suppression part 7 in which the cell part (on-resistance suppression cell part C3) of a structure whose channel density is larger than the high withstand cell part C1 to be arranged is provided. In the example of FIG. 8, the on-resistance suppressing cell unit C3 constituting the inner-side suppressing unit 7 has the same configuration as the low-tolerance cell unit C2, and the on-resistance and avalanche resistance in cell units are low withstanding cell units. It is about the same as C2.

この例でも、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1は、低オン抵抗部6を構成する低耐量セル部C2よりも領域が広くなっている。具体的には、高耐量セル部C1は、第1種類のセル部C11及び第2種類のセル部C12のいずれかによって構成されている。第1種類のセル部C11はいずれも、直下領域ARの横方向一端部から他端部まで及ぶように横方向に延びる長手状の構成となっている。第2種類のセル部C12は、平面視したときの長さが第1種類のセル部C11よりも短い長さとなっているが、オン抵抗抑制セル部C3や低耐量セル部C2よりも長くなっている。なお、ここでも、半導体基板3を平面視したときの各セル部Caの長手方向をセル部の長さ方向とし、各セル部Caの短手方向をセル部の幅方向とする。   Also in this example, the high withstand cell portion C1 constituting the high withstand portion 5 has a wider area than the low withstand cell portion C2 constituting the low on-resistance portion 6. Specifically, the high withstand cell portion C1 is configured by one of the first type cell unit C11 and the second type cell unit C12. Each of the first-type cell portions C11 has a longitudinal configuration extending in the lateral direction so as to extend from one end in the lateral direction to the other end of the region AR immediately below. The length of the second type cell unit C12 when viewed in plan is shorter than that of the first type cell unit C11, but is longer than the on-resistance suppression cell unit C3 and the low withstand cell unit C2. ing. In this case as well, the longitudinal direction of each cell portion Ca when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan is the length direction of the cell portion, and the short direction of each cell portion Ca is the width direction of the cell portion.

そして、第1種類のセル部C11及び第2種類のセル部C12のいずれも、コンタクト部26bに接続される半導体領域の密度は、各低耐量セル部C2においてコンタクト部26bに接続される半導体領域の密度よりも大きくなっており、各オン抵抗抑制セル部C3においてコンタクト部26bに接続される半導体領域の密度よりも大きくなっている。即ち、高耐量部5では、高耐量部5(第1種類のセル部C11及び第2種類のセル部C12が配列された領域)全体に占めるコンタクト領域(高耐量部5においてコンタクト部26bに接続される半導体基板3の接続領域)の割合が、低オン抵抗部6(低耐量セル部C2が配列された領域)全体に占めるコンタクト領域(低オン抵抗部6において、コンタクト部26bに接続される半導体基板3の接続領域)の割合よりも大きくなっており、更に、内部側抑制部7(オン抵抗抑制セル部C3が配列された領域)全体に占めるコンタクト領域(内部側抑制部7において、コンタクト部26bに接続される半導体基板3の接続領域)の割合よりも大きくなっている。   In each of the first type cell unit C11 and the second type cell unit C12, the density of the semiconductor region connected to the contact unit 26b is equal to the semiconductor region connected to the contact unit 26b in each low withstand cell unit C2. The density is higher than the density of the semiconductor region connected to the contact part 26b in each on-resistance suppression cell part C3. That is, in the high withstand portion 5, the high withstand portion 5 (the region in which the first type cell portion C11 and the second type cell portion C12 are arranged) occupies the contact region (in the high withstand portion 5 connected to the contact portion 26b). Of the semiconductor substrate 3 to be connected to the contact portion 26b in the contact region (the low on-resistance portion 6) occupying the entire low on-resistance portion 6 (region in which the low withstand cell portion C2 is arranged). The contact region (in the inner side suppressing portion 7, the contact area occupying the entire inner side suppressing portion 7 (region in which the on-resistance suppressing cell portion C 3 is arranged) is larger than the ratio of the connection region of the semiconductor substrate 3. The ratio of the connection region of the semiconductor substrate 3 connected to the portion 26b) is larger.

ここで面積率について説明する。高耐量部5を構成するいずれの高耐量セル部C1においても、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該高耐量セル部C1の全体面積X1(即ち、高耐量セル部C1を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該高耐量セル部C1においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y1の割合を第1面積率Y1/X1とする。そして、複数のセル部Caのうちの低オン抵抗部6を構成するいずれの低耐量セル部C2においても、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該低耐量セル部C2の全体面積X2(即ち、低耐量セル部C2を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該低耐量セル部C2においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y2の割合を第2面積率Y2/X2とする。更に、複数のセル部Caのうちの内部側抑制部7を構成するいずれのオン抵抗抑制セル部C3においても、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該オン抵抗抑制セル部C3の全体面積X3(即ち、オン抵抗抑制セル部C3を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該オン抵抗抑制セル部C3においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y3の割合を第3面積率Y3/X3とする。このように定義した場合、本構成の半導体装置201では、いずれの高耐量セル部C1と、いずれの低耐量セル部C2との関係でも、第2面積率Y2/X2よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。また、いずれの高耐量セル部C1と、いずれのオン抵抗抑制セル部C3との関係でも、第3面積率Y3/X3よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。つまり、第1種類のセル部C11及び第2種類のセル部C12のいずれも、単位面積当たりのコンタクト面積(コンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積)が、いずれの低耐量セル部C2での単位面積当たりのコンタクト面積(コンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積)よりも大きく、いずれのオン抵抗抑制セル部C3での単位面積当たりのコンタクト面積(コンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積)よりも大きくなっているため、低耐量セル部C2及びオン抵抗抑制セル部C3よりもアバランシェ耐量を高めやすい構造となる。   Here, the area ratio will be described. In any high-resistance cell portion C1 constituting the high-resistance portion 5, the entire area X1 of the high-resistance cell portion C1 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 (that is, the high-resistance cell portion C1) The ratio of the contact area Y1 where the contact layer 18 contacts the source electrode 26 in the high withstand cell portion C1 is defined as the first area ratio Y1 /. Let X1. And in any low withstand cell part C2 which comprises the low ON resistance part 6 among several cell parts Ca, the whole area of the said low withstand cell part C2 when planarly viewed in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 Contact with which the contact layer 18 contacts the source electrode 26 in the low-resistance cell portion C2 with respect to X2 (that is, the area of a figure obtained by orthographic projection of the low-resistance cell portion C2 on a virtual plane parallel to the vertical and horizontal directions) The ratio of the area Y2 is defined as a second area ratio Y2 / X2. Further, in any of the on-resistance suppression cell portions C3 constituting the inner side suppression portion 7 of the plurality of cell portions Ca, the on-resistance suppression cell portion C3 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is used. With respect to the entire area X3 (that is, the area of the figure in which the on-resistance suppression cell unit C3 is orthographically projected on a virtual plane parallel to the vertical direction and the horizontal direction), the contact layer 18 is connected to the source electrode 26 in the on-resistance suppression cell unit C3. The ratio of the contact area Y3 in contact with the third area ratio Y3 / X3. When defined in this way, in the semiconductor device 201 of this configuration, the first area ratio Y1 is higher than the second area ratio Y2 / X2 regardless of the relationship between any high withstand cell portion C1 and any low withstand cell portion C2. / X1 is larger. Further, the first area ratio Y1 / X1 is larger than the third area ratio Y3 / X3 in any relationship between any high withstand cell portion C1 and any on-resistance suppression cell portion C3. That is, in both the first type cell unit C11 and the second type cell unit C12, the contact area per unit area (the contact area where the contact layer 18 is in contact with the source electrode 26) is any low withstand cell unit C2. Is larger than the contact area per unit area (contact area where the contact layer 18 contacts the source electrode 26), and the contact area per unit area (contact layer 18 is the source electrode 26) in any of the on-resistance suppression cell portions C3. Therefore, the avalanche resistance can be increased more easily than the low resistance cell portion C2 and the on-resistance suppression cell portion C3.

逆に言えば、低耐量セル部C2やオン抵抗抑制セル部C3は、第1種類のセル部C11及び第2種類のセル部C12のいずれよりもアバランシェ耐量が相対的に低い構造となる。しかしながら、低耐量セル部C2やオン抵抗抑制セル部C3は、第1種類のセル部C11及び第2種類のセル部C12のいずれよりもピッチが狭く、高耐量セル部C1よりも微細化されており、いずれも、高耐量セル部C1よりもチャネル密度(セル全体に占めるチャネル領域の割合)が大きくなっているため、高耐量セル部C1よりもオン抵抗を抑えやすい構造となる。より具体的には、高耐量部5内のトレンチ部19の密度よりも、低オン抵抗部6内のトレンチ部19の密度や、内部側抑制部7内のトレンチ部19の密度のほうが大きく、トレンチ部19に沿って形成されるチャネル領域(ボディ層17においてトレンチ部19に隣接する部分)の密度も低オン抵抗部6や内部側抑制部7のほうが大きくなるため、低オン抵抗部6や内部側抑制部7のほうが単位面積当たりのチャネル抵抗を下げることができ、オン抵抗を抑えやすくなる。   In other words, the low-tolerance cell portion C2 and the on-resistance suppression cell portion C3 have a structure having a relatively low avalanche resistance compared to any of the first-type cell portion C11 and the second-type cell portion C12. However, the low-resistance cell portion C2 and the on-resistance suppression cell portion C3 are narrower than the first-type cell portion C11 and the second-type cell portion C12, and are finer than the high-resistance cell portion C1. In any case, since the channel density (the ratio of the channel region in the entire cell) is larger than that of the high withstand cell portion C1, the on-resistance can be suppressed more easily than with the high withstand cell portion C1. More specifically, the density of the trench portion 19 in the low on-resistance portion 6 and the density of the trench portion 19 in the inner side suppression portion 7 are larger than the density of the trench portion 19 in the high withstand portion 5, Since the density of the channel region (portion adjacent to the trench portion 19 in the body layer 17) formed along the trench portion 19 is also higher in the low on-resistance portion 6 and the inner side suppression portion 7, the low on-resistance portion 6 and The inner side suppression unit 7 can lower the channel resistance per unit area, and can easily suppress the on-resistance.

本構成でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。
更に、本構成では、半導体基板3の直下領域ARの周縁全周に沿うように、アバランシェ耐量が相対的に高められる所定構造のセル部(高耐量セル部C1)が配列された高耐量部5が設けられている。そして、半導体基板3において高耐量部5よりも直下領域ARの中心側には、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造のセル部(オン抵抗抑制セル部C3)が配列された内部側抑制部7が設けられている。この構成では、直下領域ARの中でも特に電流が集中しやすいに周縁部に選択的に高耐量部5を設けることができるため、素子全体の耐量を効率的に高めることができる。一方、高耐量部5の外側だけでなく、直下領域ARの中心側にもオン抵抗を低減し得るセル部(オン抵抗抑制セル部C3)を配列することができるため、素子全体のオン抵抗をより一層低減しやすくなる。
Even in this configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Furthermore, in this configuration, the high-tolerance part 5 in which cell portions (high-tolerance cell parts C1) having a predetermined structure in which the avalanche resistance is relatively increased is arranged along the entire circumference of the region AR immediately below the semiconductor substrate 3. Is provided. In the semiconductor substrate 3, a cell portion (on-state) having a structure having a lower avalanche resistance and a higher channel density than the high-resistance cell portion C <b> 1 constituting the high-resistance portion 5 is provided at the center side of the region AR directly below the high-resistance portion 5. An inner side suppression unit 7 in which resistance suppression cell units C3) are arranged is provided. With this configuration, the high withstand portion 5 can be selectively provided at the peripheral portion, particularly in the region AR immediately below, where current tends to concentrate, so that the withstand capability of the entire element can be increased efficiently. On the other hand, since the cell part (on-resistance suppression cell part C3) that can reduce the on-resistance can be arranged not only on the outside of the high-tolerance part 5 but also on the center side of the region AR immediately below, the on-resistance of the entire element is reduced. It becomes easier to reduce.

なお、図8の例では、半導体基板3において高耐量部5の一部が直下領域ARの外側にはみ出ているが、高耐量部5が全て直下領域AR内に収まっていてもよい。或いは、高耐量部5が直下領域ARの外側において、直下領域ARの周縁部に沿って配置されていてもよい。   In the example of FIG. 8, in the semiconductor substrate 3, a part of the high withstand portion 5 protrudes outside the direct region AR, but the high withstand portion 5 may be entirely within the direct region AR. Alternatively, the high withstand portion 5 may be arranged outside the direct area AR along the peripheral edge of the direct area AR.

[第3実施形態]
次に、第3実施形態に係る半導体装置301について、図10、図11を用いて説明する。第3実施形態の半導体装置301は、各セル部の配列及びセル部の具体的な構成が第1実施形態の半導体装置1と主に異なる。なお、半導体装置301は、第1実施形態で上述した(1.半導体装置の基本構造)の特徴、及び(2.接続部材及び直下領域の構成)の特徴を全て含んでいる。例えば、各セル部Caの基本構成は、(1.半導体装置の基本構造)で説明した通りである。従って、(1.半導体装置の基本構造)及び(2.接続部材及び直下領域の構成)に関する説明は省略する。また、図10、図11では、第1実施形態の半導体装置1と実質的に同一の機能の部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図1〜図3、図7の構成については第1実施形態と同一であるため、適宜これらの図を参照することとする。
[Third Embodiment]
Next, a semiconductor device 301 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor device 301 of the third embodiment is mainly different from the semiconductor device 1 of the first embodiment in the arrangement of the cell units and the specific configuration of the cell units. The semiconductor device 301 includes all the features of (1. Basic structure of the semiconductor device) and (2. Configuration of the connection member and the region immediately below) described above in the first embodiment. For example, the basic configuration of each cell unit Ca is as described in (1. Basic structure of semiconductor device). Therefore, the description regarding (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) is omitted. In FIGS. 10 and 11, parts having substantially the same functions as those of the semiconductor device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. 1 to 3 and FIG. 7 are the same as those in the first embodiment, and therefore, these drawings will be referred to as appropriate.

なお、図11は、図10のC2−C2位置での切断面を概略的に示した断面図であり、この切断面は、α方向(横方向)及びγ方向(厚さ方向)と平行な切断面となっている。また、図10は、図11のC1−C1位置での切断面を概略的に示した断面図となっており、この切断面は、α方向(横方向)及びβ方向(縦方向)と平行な切断面となっている。   FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position C2-C2 in FIG. 10, and this cut surface is parallel to the α direction (lateral direction) and the γ direction (thickness direction). It is a cut surface. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position C1-C1 in FIG. 11. This cut surface is parallel to the α direction (lateral direction) and the β direction (vertical direction). The cut surface.

本構成の半導体装置301は、半導体基板3において銅クリップ30の接続部30aの直下に位置する直下領域ARに、メッシュ構造の高耐量部5が設けられている。この高耐量部5は、半導体装置301を構成する複数のセル部Caのうち、アバランシェ耐量が相対的に高められた所定の構造のセル部(高耐量セル部C1)が配列された構成となっている。一方、半導体基板3において接続部30aの直下に位置する直下領域ARから外れた位置且つ高耐量部5の外側の位置には、低オン抵抗部6が設けられている。この低オン抵抗部6は、半導体装置301を構成する複数のセル部Caのうち、高耐量セル部C1よりもチャネル密度が大きいセル部(低耐量セル部C2)が配列された構成となっており、オン抵抗が抑えられている。この構成では、半導体基板3の直下領域ARを構成する全部のセル部Caが、高耐量部5を構成している。また、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1は、複数種類のセル部Caによって構成されており、直下領域ARの中央部付近には、チャネル密度が相対的に大きい種類のセル部C13が配置されている。中央付近のセル部C13は、その周囲に配置される他種の高耐量セル部C1よりもコンタクト領域の面積率が小さく且つチャネル密度が大きくなっており、直下領域ARの周囲において高耐量部5の周囲に配置される低耐量セル部C2よりはチャネル密度が小さくコンタクト領域の面積率が大きくなっている。この構成では、直下領域ARの中央付近においてオン抵抗をある程度低減しつつ耐量を高めることができる。   In the semiconductor device 301 of this configuration, the high-tolerance portion 5 having a mesh structure is provided in the region AR directly below the connection portion 30a of the copper clip 30 in the semiconductor substrate 3. The high withstand portion 5 has a configuration in which cell portions (high withstand cell portion C1) having a predetermined structure with relatively increased avalanche withstand among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 301 are arranged. ing. On the other hand, in the semiconductor substrate 3, the low on-resistance part 6 is provided at a position outside the area AR directly below the connection part 30 a and at a position outside the high withstand voltage part 5. The low on-resistance portion 6 has a configuration in which cell portions (low withstand cell portion C2) having a channel density larger than that of the high withstand cell portion C1 among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 301 are arranged. The on-resistance is suppressed. In this configuration, all the cell portions Ca that form the region AR immediately below the semiconductor substrate 3 constitute the high withstand portion 5. The high-resistance cell portion C1 constituting the high-resistance portion 5 is composed of a plurality of types of cell portions Ca, and a cell portion C13 of a type having a relatively high channel density in the vicinity of the central portion of the direct region AR. Is arranged. The cell portion C13 in the vicinity of the center has a smaller area ratio of the contact region and a higher channel density than other types of high-resistance cell portions C1 arranged around the cell portion C13. The channel density is smaller and the area ratio of the contact region is larger than that of the low withstand cell portion C2 disposed around the contact area. With this configuration, the withstand capability can be increased while reducing the on-resistance to some extent near the center of the region AR immediately below.

[第4実施形態]
次に、第4実施形態に係る半導体装置401について、図12、図13を用いて説明する。第4実施形態の半導体装置401は、各セル部の配列及びセル部の具体的な構成が第1実施形態の半導体装置1と主に異なる。なお、半導体装置401は、第1実施形態で上述した(1.半導体装置の基本構造)の特徴、及び(2.接続部材及び直下領域の構成)の特徴を全て含んでいる。例えば、各セル部Caの基本構成は、(1.半導体装置の基本構造)で説明した通りである。従って、(1.半導体装置の基本構造)及び(2.接続部材及び直下領域の構成)に関する説明は省略する。また、図12、図13では、第1実施形態の半導体装置1と実質的に同一の機能の部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図1〜図3、図7の構成については第1実施形態と同一であるため、適宜これらの図を参照することとする。
[Fourth Embodiment]
Next, a semiconductor device 401 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor device 401 of the fourth embodiment is mainly different from the semiconductor device 1 of the first embodiment in the arrangement of the cell units and the specific configuration of the cell units. The semiconductor device 401 includes all the features of (1. Basic structure of the semiconductor device) and (2. Configuration of the connection member and the region immediately below) described above in the first embodiment. For example, the basic configuration of each cell unit Ca is as described in (1. Basic structure of semiconductor device). Therefore, the description regarding (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) is omitted. In FIG. 12 and FIG. 13, parts having substantially the same functions as those of the semiconductor device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. 1 to 3 and FIG. 7 are the same as those in the first embodiment, and therefore, these drawings will be referred to as appropriate.

なお、図13は、図12のD2−D2位置での切断面を概略的に示した断面図であり、この切断面は、β方向(縦方向)及びγ方向(厚さ方向)と平行な切断面となっている。また、図12は、図13のD1−D1位置での切断面を概略的に示した断面図となっており、この切断面は、α方向(横方向)及びβ方向(縦方向)と平行な切断面となっている。   13 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at a position D2-D2 in FIG. 12, and this cut surface is parallel to the β direction (longitudinal direction) and the γ direction (thickness direction). It is a cut surface. FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position D1-D1 in FIG. 13. This cut surface is parallel to the α direction (lateral direction) and the β direction (vertical direction). The cut surface.

本構成の半導体装置401は、半導体基板3において銅クリップ30の接続部30aの直下に位置する直下領域ARに、メッシュ構造且つ環状の高耐量部5が設けられている。この高耐量部5は、半導体装置401を構成する複数のセル部Caのうち、アバランシェ耐量が相対的に高められた所定の構造のセル部(高耐量セル部C1)が配列された構成となっている。この構成では、直下領域ARの周縁部に沿って同一構造の高耐量セル部C1が環状に配置されている。そして、環状に構成される高耐量部5の内側には、第2実施形態の同様のオン抵抗抑制セル部C3が配列されてなる内部側抑制部7が設けられている。この内部側抑制部7は、高耐量セル部C1よりもチャネル密度が大きく且つコンタクト領域の面積率が小さいオン抵抗抑制セル部C3が配列された構成となっており、オン抵抗が抑えられている。   In the semiconductor device 401 of this configuration, the mesh structure and the annular high withstand portion 5 are provided in the region AR immediately below the connection portion 30 a of the copper clip 30 in the semiconductor substrate 3. The high withstand portion 5 has a configuration in which cell portions (high withstand cell portion C1) having a predetermined structure in which the avalanche withstand capability is relatively increased among a plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 401 are arranged. ing. In this configuration, the high-resistance cell portion C1 having the same structure is annularly arranged along the peripheral edge of the region AR immediately below. And the inside side suppression part 7 by which the same on-resistance suppression cell part C3 of 2nd Embodiment is arranged is provided inside the high withstand amount part 5 comprised cyclically | annularly. The inner side suppression portion 7 has a configuration in which an on-resistance suppression cell portion C3 having a larger channel density and a smaller area ratio of the contact region than the high withstand cell portion C1 is arranged, and the on-resistance is suppressed. .

一方、半導体基板3において接続部30aの直下に位置する直下領域ARから外れた位置且つ高耐量部5の外側の位置には、第2実施形態と同様の低耐量セル部C2が配列されてなる低オン抵抗部6が設けられている。この低オン抵抗部6は、半導体装置401を構成する複数のセル部Caのうち、高耐量セル部C1よりもチャネル密度が大きく且つコンタクト領域の面積率が小さい低耐量セル部C2が配列された構成となっており、オン抵抗が抑えられている。   On the other hand, the low-tolerance cell portions C2 similar to those of the second embodiment are arranged at positions outside the region AR directly below the connection portion 30a and outside the high-tolerance portion 5 in the semiconductor substrate 3. A low on-resistance portion 6 is provided. The low on-resistance portion 6 includes a plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 401 in which low withstand cell portions C2 having a channel density larger than that of the high withstand cell portion C1 and an area ratio of the contact region are arranged. The on-resistance is suppressed.

[第5実施形態]
次に、第5実施形態に係る半導体装置501について、図14、図15を用いて説明する。第5実施形態の半導体装置501は、各セル部の配列及びセル部の具体的な構成が第1実施形態の半導体装置1と主に異なる。なお、半導体装置501は、第1実施形態で上述した(1.半導体装置の基本構造)の特徴、及び(2.接続部材及び直下領域の構成)の特徴を全て含んでいる。例えば、各セル部Caの基本構成は、(1.半導体装置の基本構造)で説明した通りである。従って、(1.半導体装置の基本構造)及び(2.接続部材及び直下領域の構成)に関する説明は省略する。また、図14、図15では、第1実施形態の半導体装置1と実質的に同一の機能の部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図1〜図3、図7の構成については第1実施形態と同一であるため、適宜これらの図を参照することとする。
[Fifth Embodiment]
Next, a semiconductor device 501 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor device 501 of the fifth embodiment is mainly different from the semiconductor device 1 of the first embodiment in the arrangement of the cell units and the specific configuration of the cell units. The semiconductor device 501 includes all the features of (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) described above in the first embodiment. For example, the basic configuration of each cell unit Ca is as described in (1. Basic structure of semiconductor device). Therefore, the description regarding (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) is omitted. In FIGS. 14 and 15, portions having substantially the same functions as those of the semiconductor device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 1 to 3 and FIG. 7 are the same as those in the first embodiment, and therefore, these drawings will be referred to as appropriate.

また、図14、図15の例でも、半導体基板3の厚さ方向をγ方向とし、図15ではこのγ方向を矢印で示している。また、半導体基板3の厚さ方向と直交する所定方向を横方向としており、この横方向をα方向とし、図14では、このα方向を矢印で示している。また、上記厚さ方向及び横方向と直交する方向を縦方向としており、この縦方向をβ方向とし、図14、図15ではこのβ方向を矢印で示している。図15は、図14のE2−E2位置での切断面を概略的に示した断面図であり、この切断面は、β方向(縦方向)及びγ方向(厚さ方向)と平行な切断面となっている。また、図14は、図15のE1−E1位置での切断面を概略的に示した断面図となっており、この切断面は、α方向(横方向)及びβ方向(縦方向)と平行な切断面となっている。   14 and 15, the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is the γ direction, and in FIG. 15, this γ direction is indicated by an arrow. Further, a predetermined direction orthogonal to the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is defined as a horizontal direction, this horizontal direction is defined as an α direction, and in FIG. 14, this α direction is indicated by an arrow. Further, the direction orthogonal to the thickness direction and the horizontal direction is defined as a vertical direction, this vertical direction is defined as a β direction, and in FIGS. 14 and 15, this β direction is indicated by an arrow. FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position E2-E2 in FIG. 14, which is a cut surface parallel to the β direction (longitudinal direction) and the γ direction (thickness direction). It has become. 14 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position E1-E1 in FIG. 15. This cut surface is parallel to the α direction (lateral direction) and the β direction (vertical direction). The cut surface.

本構成の半導体装置501でも、半導体基板3において銅クリップ30の接続部30aの直下に位置する直下領域ARの一部(周縁部)に高耐量部5が設けられている。この高耐量部5は、半導体装置501を構成する複数のセル部Caのうち、アバランシェ耐量が相対的に高められた所定の構造のセル部Ca(高耐量セル部C1)が配列された構成となっている。一方、半導体基板3において接続部30aの直下に位置する直下領域ARから外れた位置且つ高耐量部5の外側の位置には、低オン抵抗部6が設けられている。この低オン抵抗部6は、半導体装置501を構成する複数のセル部Caのうち、高耐量セル部C1よりもチャネル密度が大きいセル部(低耐量セル部C2)が配列された構成となっており、オン抵抗が抑えられている。   Also in the semiconductor device 501 of this configuration, the high withstand portion 5 is provided in a part (peripheral portion) of the region AR immediately below the connection portion 30 a of the copper clip 30 in the semiconductor substrate 3. The high withstand portion 5 has a configuration in which cell portions Ca (high withstand cell portion C1) having a predetermined structure with relatively increased avalanche withstand among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 501 are arranged. It has become. On the other hand, in the semiconductor substrate 3, the low on-resistance part 6 is provided at a position outside the area AR directly below the connection part 30 a and at a position outside the high withstand voltage part 5. The low on-resistance portion 6 has a configuration in which cell portions (low withstand cell portion C2) having a channel density larger than that of the high withstand cell portion C1 among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 501 are arranged. The on-resistance is suppressed.

本構成でも、第1実施形態と同様、図1〜図3、図7のように、銅クリップ30の接続部30aは、角部31a,31b,31c,31d)を含んだ外形形状となっている。図14では、直下領域ARの周縁部を二点鎖線による矩形図形として示しており、この二点鎖線の位置が直下領域ARの周縁位置(外縁位置)となっている。そして、本構成では、半導体基板3における角部31a,31b,31c,31dの直下位置(図14における符号B1,B2,B3,B4の位置)及び直下位置に隣接する位置に選択的に高耐量部5が設けられている(図14の領域CR付近を参照)。直下領域ARの中でも、角部31a,31b,31c,31dの直下位置付近には特に電流が集中しやすいため、角部31a,31b,31c,31dの直下位置付近に選択的に高耐量部5を配置して耐量を高めれば、素子全体の耐量を効率的に高めることができる。なお、角部31a,31b,31c,31dの直下位置は、半導体基板3において、角部31a,31b,31c,31dの頂点の角位置を通る厚さ方向(γ方向)の直線上の位置である。図14の例では、角部31a,31b,31c,31dの直下となる位置を符号B1,B2,B3,B4で概念的に示しており、このような各直下位置寄りに選択的に高耐量部5が設けられている。また、図14のように、直下領域ARの周縁部において、角部31a,31b,31c,31dの直下位置から離れた位置に、高耐量部5よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造のセル部(オン抵抗抑制セル部C4)が配置された周縁部側抑制部8が設けられている。図14、図15の例では、周縁部側抑制部8を構成するオン抵抗抑制セル部C4は、低耐量セル部C2と同一の構成となっており、セル単位でのオン抵抗及びアバランシェ耐量が低耐量セル部C2と同程度となっている。   Also in this configuration, as in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3 and 7, the connection portion 30 a of the copper clip 30 has an outer shape including corner portions 31 a, 31 b, 31 c, and 31 d). Yes. In FIG. 14, the peripheral portion of the immediate area AR is shown as a rectangular figure by a two-dot chain line, and the position of the two-dot chain line is the peripheral position (outer edge position) of the direct region AR. In this configuration, a high withstand voltage is selectively provided at positions immediately below the corners 31a, 31b, 31c, and 31d (positions B1, B2, B3, and B4 in FIG. 14) and positions immediately below the corners in the semiconductor substrate 3. A portion 5 is provided (see the vicinity of the region CR in FIG. 14). In the immediate area AR, the current tends to concentrate particularly near the positions immediately below the corners 31a, 31b, 31c, 31d. Therefore, the high withstand portion 5 is selectively formed near the positions directly below the corners 31a, 31b, 31c, 31d. If the resistance is increased by arranging the element, the tolerance of the entire element can be efficiently increased. The positions immediately below the corner portions 31a, 31b, 31c, and 31d are positions on a straight line in the thickness direction (γ direction) passing through the corner positions of the apexes of the corner portions 31a, 31b, 31c, and 31d in the semiconductor substrate 3. is there. In the example of FIG. 14, the positions immediately below the corners 31a, 31b, 31c, and 31d are conceptually indicated by reference numerals B1, B2, B3, and B4. Part 5 is provided. Further, as shown in FIG. 14, the avalanche resistance is lower and the channel density is higher than that of the high-resistance parts 5 at positions away from the positions directly below the corners 31a, 31b, 31c, and 31d in the peripheral part of the area AR. The peripheral portion side suppression portion 8 in which the cell portion (on-resistance suppression cell portion C4) is disposed is provided. In the example of FIGS. 14 and 15, the on-resistance suppression cell unit C4 that constitutes the peripheral side suppression unit 8 has the same configuration as the low-resistance cell unit C2, and the on-resistance and avalanche resistance in cell units are It is about the same as the low withstand cell portion C2.

また、図14のように、半導体基板3において高耐量部5よりも直下領域ARの中心側(半導体基板3を平面視したときの直下領域ARの中心側)には、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造のセル部(オン抵抗抑制セル部C3)が配列された内部側抑制部7が設けられている。図14の例では、内部側抑制部7を構成するオン抵抗抑制セル部C3は、低耐量セル部C2と同一の構成となっており、セル単位でのオン抵抗及びアバランシェ耐量が低耐量セル部C2と同程度となっている。   Further, as shown in FIG. 14, the high-tolerance part 5 is configured on the semiconductor substrate 3 on the center side of the region AR directly below the high-tolerance part 5 (center side of the region AR directly below when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view). The inner side suppression part 7 in which the cell part (on-resistance suppression cell part C3) of the structure where the avalanche resistance is lower and the channel density is larger than the high resistance cell part C1 to be arranged is provided. In the example of FIG. 14, the on-resistance suppressing cell unit C3 that constitutes the inner-side suppressing unit 7 has the same configuration as the low-tolerance cell unit C2, and the on-resistance and avalanche resistance in cell units are low withstanding cell units. It is about the same as C2.

そして、直下領域ARの外側において、高耐量部5の外側(半導体基板3を平面視したときの直下領域ARの外側)には直下領域ARを取り囲むように低耐量セル部C2によって構成された低オン抵抗部6が設けられている。なお、低耐量セル部C2の構成は、第1実施形態における半導体装置1の低耐量セル部C2の構成と同一とすることができ、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造となっている。   Further, on the outside of the directly under region AR, the low withstand cell portion C2 is formed on the outside of the high withstand portion 5 (outside of the directly under region AR when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view) so as to surround the directly under region AR. An on-resistance portion 6 is provided. The configuration of the low withstand cell unit C2 can be the same as the configuration of the low withstand cell unit C2 of the semiconductor device 1 in the first embodiment, and is more avalanche than the high withstand cell unit C1 that constitutes the high withstand unit 5. The structure has a low withstand amount and a high channel density.

ここで面積率について説明する。高耐量部5を構成するいずれの高耐量セル部C1においても、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該高耐量セル部C1の全体面積X1(即ち、高耐量セル部C1を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該高耐量セル部C1においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y1の割合を第1面積率Y1/X1とする。そして、複数のセル部Caのうちの低オン抵抗部6を構成するいずれの低耐量セル部C2においても、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該低耐量セル部C2の全体面積X2(即ち、低耐量セル部C2を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該低耐量セル部C2においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y2の割合を第2面積率Y2/X2とする。更に、複数のセル部Caのうちの内部側抑制部7を構成するいずれのオン抵抗抑制セル部C3においても、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該オン抵抗抑制セル部C3の全体面積X3(即ち、オン抵抗抑制セル部C3を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該オン抵抗抑制セル部C3においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y3の割合を第3面積率Y3/X3とする。そして、複数のセル部Caのうちの周縁部側抑制部8を構成するいずれのオン抵抗抑制セル部C4においても、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該オン抵抗抑制セル部C4の全体面積X4(即ち、オン抵抗抑制セル部C4を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該オン抵抗抑制セル部C4においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y4の割合を第4面積率Y4/X4とする。
このように定義した場合、本構成の半導体装置501では、いずれの高耐量セル部C1と、いずれの低耐量セル部C2との関係でも、第2面積率Y2/X2よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。また、いずれの高耐量セル部C1と、いずれのオン抵抗抑制セル部C3との関係でも、第3面積率Y3/X3よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。また、いずれの高耐量セル部C1と、いずれのオン抵抗抑制セル部C4との関係でも、第4面積率Y4/X4よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。
Here, the area ratio will be described. In any high-resistance cell portion C1 constituting the high-resistance portion 5, the entire area X1 of the high-resistance cell portion C1 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 (that is, the high-resistance cell portion C1) The ratio of the contact area Y1 where the contact layer 18 contacts the source electrode 26 in the high withstand cell portion C1 is defined as the first area ratio Y1 /. Let X1. And in any low withstand cell part C2 which comprises the low ON resistance part 6 among several cell parts Ca, the whole area of the said low withstand cell part C2 when planarly viewed in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 Contact with which the contact layer 18 contacts the source electrode 26 in the low-resistance cell portion C2 with respect to X2 (that is, the area of a figure obtained by orthographic projection of the low-resistance cell portion C2 on a virtual plane parallel to the vertical and horizontal directions) The ratio of the area Y2 is defined as a second area ratio Y2 / X2. Further, in any of the on-resistance suppression cell portions C3 constituting the inner side suppression portion 7 of the plurality of cell portions Ca, the on-resistance suppression cell portion C3 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is used. With respect to the entire area X3 (that is, the area of the figure in which the on-resistance suppression cell unit C3 is orthographically projected on a virtual plane parallel to the vertical direction and the horizontal direction), the contact layer 18 is connected to the source electrode 26 in the on-resistance suppression cell unit C3. The ratio of the contact area Y3 in contact with the third area ratio Y3 / X3. And in any ON-resistance suppression cell part C4 which comprises the peripheral part side suppression part 8 among several cell part Ca, the said ON-resistance suppression cell part C4 when planarly viewed in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 For the entire area X4 (that is, the area of the figure in which the on-resistance suppression cell unit C4 is orthographically projected on a virtual plane parallel to the vertical and horizontal directions), the contact layer 18 is the source electrode in the on-resistance suppression cell unit C4. The ratio of the contact area Y4 in contact with H is 26 as a fourth area ratio Y4 / X4.
When defined in this way, in the semiconductor device 501 of this configuration, the first area ratio Y1 is higher than the second area ratio Y2 / X2 regardless of the relationship between any high withstand cell portion C1 and any low withstand cell portion C2. / X1 is larger. Further, the first area ratio Y1 / X1 is larger than the third area ratio Y3 / X3 in any relationship between any high withstand cell portion C1 and any on-resistance suppression cell portion C3. Further, the first area ratio Y1 / X1 is larger than the fourth area ratio Y4 / X4 in any relationship between any high withstand cell portion C1 and any on-resistance suppression cell portion C4.

このように、高耐量セル部C1のいずれも、単位面積当たりのコンタクト面積(コンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積)が、いずれの低耐量セル部C2での単位面積当たりのコンタクト面積よりも大きく、いずれのオン抵抗抑制セル部C3での単位面積当たりのコンタクト面積よりも大きく、いずれのオン抵抗抑制セル部C4での単位面積当たりのコンタクト面積よりも大きくなっているため、低耐量セル部C2、オン抵抗抑制セル部C3、オン抵抗抑制セル部C4よりもアバランシェ耐量を高めやすい構造となる。一方、低耐量セル部C2、オン抵抗抑制セル部C3、オン抵抗抑制セル部C4は、高耐量セル部C1よりもピッチが狭く、微細化されており、いずれも、高耐量セル部C1よりもチャネル密度(セル全体に占めるチャネル領域の割合)が大きくなっているため、高耐量セル部C1よりもオン抵抗を抑えやすい構造となる。   As described above, the contact area per unit area (contact area where the contact layer 18 is in contact with the source electrode 26) of each of the high withstand cell portions C1 is the contact area per unit area of any low withstand cell portion C2. Is larger than the contact area per unit area in any of the on-resistance suppression cell portions C3, and larger than the contact area per unit area in any of the on-resistance suppression cell portions C4. The avalanche resistance can be increased more easily than the cell part C2, the on-resistance suppression cell part C3, and the on-resistance suppression cell part C4. On the other hand, the low-resistance cell portion C2, the on-resistance suppression cell portion C3, and the on-resistance suppression cell portion C4 are narrower and finer than the high-resistance cell portion C1, and are all smaller than the high-resistance cell portion C1. Since the channel density (the ratio of the channel region in the entire cell) is large, the on-resistance can be suppressed more easily than the high withstand cell portion C1.

本構成でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。
更に、本構成では、直下領域ARの周縁全周ではなく、角部付近に選択的に高耐量部5が設けられており、直下領域ARの周縁部において直下位置から離れた位置に、高耐量部5よりもチャネル密度が大きいセル部(オン抵抗抑制セル部C4)が配置された周縁部側抑制部8が設けられている。この構成では、直下領域ARの周縁部の中でも特に電流が集中しやすいに角部直下位置に選択的に高耐量部5を設けることができるため、素子全体の耐量を効率的に高めることができる。一方、高耐量部5の外側や直下領域ARの中心側だけでなく、周縁部の一部にもオン抵抗を低減し得るセル部(オン抵抗抑制セル部C4)を配列することができるため、素子全体のオン抵抗をより一層低減しやすくなる。
Even in this configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Further, in this configuration, the high withstand portion 5 is selectively provided in the vicinity of the corner instead of the entire periphery of the immediate area AR, and the high withstand amount is provided at a position away from the direct position in the peripheral portion of the immediately below area AR. A peripheral portion side suppression portion 8 in which a cell portion (on-resistance suppression cell portion C4) having a channel density larger than that of the portion 5 is disposed is provided. In this configuration, the high withstand portion 5 can be selectively provided at a position immediately below the corner portion so that the current tends to concentrate particularly in the peripheral portion of the immediately below region AR, so that the withstand capability of the entire element can be efficiently increased. . On the other hand, since the cell part (on-resistance suppressing cell part C4) capable of reducing the on-resistance can be arranged not only on the outside of the high-tolerance part 5 or the center side of the region AR directly below, but also on a part of the peripheral part, It becomes easier to further reduce the on-resistance of the entire element.

[第6実施形態]
次に、第6実施形態に係る半導体装置601について、図16〜図18を用いて説明する。第6実施形態の半導体装置601は、各セル部の配列及びセル部の具体的な構成が第1実施形態の半導体装置1と主に異なる。なお、半導体装置601は、第1実施形態で上述した(1.半導体装置の基本構造)の特徴、及び(2.接続部材及び直下領域の構成)の特徴を全て含んでいる。例えば、各セル部Caの基本構成は、(1.半導体装置の基本構造)で説明した通りである。従って、(1.半導体装置の基本構造)及び(2.接続部材及び直下領域の構成)に関する説明は省略する。また、図16〜図18では、第1実施形態の半導体装置1と実質的に同一の機能の部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図1〜図3、図7の構成については第1実施形態と同一であるため、適宜これらの図を参照することとする。
[Sixth Embodiment]
Next, a semiconductor device 601 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor device 601 of the sixth embodiment is mainly different from the semiconductor device 1 of the first embodiment in the arrangement of the cell units and the specific configuration of the cell units. The semiconductor device 601 includes all the features of (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) described above in the first embodiment. For example, the basic configuration of each cell unit Ca is as described in (1. Basic structure of semiconductor device). Therefore, the description regarding (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) is omitted. In FIGS. 16 to 18, parts having substantially the same functions as those of the semiconductor device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. 1 to 3 and FIG. 7 are the same as those in the first embodiment, and therefore, these drawings will be referred to as appropriate.

図16〜図18の例でも、半導体基板3の厚さ方向をγ方向とし、図18ではこのγ方向を矢印で示している。また、半導体基板3の厚さ方向と直交する所定方向を横方向としており、この横方向をα方向とし、図16、図17では、このα方向を矢印で示している。また、上記厚さ方向及び横方向と直交する方向を縦方向としており、この縦方向をβ方向とし、図16〜図18ではこのβ方向を矢印で示している。図18は、図17のF2−F2位置での切断面を概略的に示した断面図であり、この切断面は、β方向(縦方向)及びγ方向(厚さ方向)と平行な切断面となっている。また、図16は、図18のF1−F1位置での切断面を概略的に示した断面図となっており、この切断面は、α方向(横方向)及びβ方向(縦方向)と平行な切断面となっている。   Also in the examples of FIGS. 16 to 18, the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is the γ direction, and in FIG. 18, this γ direction is indicated by an arrow. In addition, a predetermined direction orthogonal to the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is defined as a lateral direction, and this lateral direction is defined as an α direction. In FIGS. 16 and 17, the α direction is indicated by an arrow. Further, the direction orthogonal to the thickness direction and the horizontal direction is defined as a vertical direction, the vertical direction is defined as a β direction, and in FIGS. 16 to 18, the β direction is indicated by an arrow. 18 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position F2-F2 in FIG. 17. This cut surface is a cut surface parallel to the β direction (longitudinal direction) and the γ direction (thickness direction). It has become. FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface at the position F1-F1 in FIG. 18. This cut surface is parallel to the α direction (lateral direction) and the β direction (vertical direction). The cut surface.

本構成の半導体装置601でも、半導体基板3において銅クリップ30の接続部30aの直下に位置する直下領域ARの一部(周縁部)に高耐量部5が設けられている。この高耐量部5は、半導体装置601を構成する複数のセル部Caのうち、アバランシェ耐量が相対的に高められた所定の構造のセル部(高耐量セル部C1)が配列された構成となっている。一方、半導体基板3において接続部30aの直下に位置する直下領域ARから外れた位置且つ高耐量部5の外側の位置には、低オン抵抗部6が設けられている。この低オン抵抗部6は、半導体装置601を構成する複数のセル部Caのうち、高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が小さく且つチャネル密度が大きいセル部(低耐量セル部C2)が配列された構成となっており、オン抵抗が抑えられている。   Also in the semiconductor device 601 of this configuration, the high withstand portion 5 is provided in a part (peripheral portion) of the region AR immediately below the connection portion 30 a of the copper clip 30 in the semiconductor substrate 3. The high withstand portion 5 has a configuration in which cell portions (high withstand cell portion C1) having a predetermined structure with relatively increased avalanche withstand among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 601 are arranged. ing. On the other hand, in the semiconductor substrate 3, the low on-resistance part 6 is provided at a position outside the area AR directly below the connection part 30 a and at a position outside the high withstand voltage part 5. The low on-resistance portion 6 includes a cell portion (low resistance cell portion C2) having a smaller avalanche resistance and higher channel density than the high resistance cell portion C1 among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 601. The on-resistance is suppressed.

本構成でも、第1実施形態と同様、銅クリップ30の接続部30aは、図1〜図3、図7のように、角部31a,31b,31c,31d)を含んだ外形形状となっている。図16では、直下領域ARの周縁部を二点鎖線による矩形図形として示しており、この二点鎖線の位置が直下領域ARの周縁位置(外縁位置)となっている。そして、本構成では、半導体基板3における角部31a,31b,31c,31dの直下位置(図16における符号B1,B2,B3,B4の位置)及び直下位置に隣接する位置に選択的に高耐量部5が設けられている。また、図16のように、直下領域ARの周縁部において、直下位置から離れた位置に、高耐量部5よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造のセル部(オン抵抗抑制セル部C4)が配置された周縁部側抑制部8が設けられている。図16〜図18の例では、周縁部側抑制部8を構成するオン抵抗抑制セル部C4は、低耐量セル部C2と同一の構成となっており、セル単位でのオン抵抗及びアバランシェ耐量が低耐量セル部C2と同程度となっている。   Also in this configuration, as in the first embodiment, the connection part 30a of the copper clip 30 has an outer shape including corners 31a, 31b, 31c, 31d) as shown in FIGS. Yes. In FIG. 16, the peripheral portion of the immediately lower region AR is shown as a rectangular figure by a two-dot chain line, and the position of the two-dot chain line is the peripheral position (outer edge position) of the direct region AR. In this configuration, a high withstand load is selectively provided at positions immediately below the corners 31a, 31b, 31c, and 31d (positions B1, B2, B3, and B4 in FIG. 16) and at positions immediately below the corners in the semiconductor substrate 3. Part 5 is provided. Further, as shown in FIG. 16, a cell portion (on-resistance suppression cell portion C <b> 4) having a structure in which the avalanche resistance is lower and the channel density is higher than that of the high-resistance portion 5 in the peripheral portion of the immediately lower region AR. ) Is disposed on the peripheral portion side suppressing portion 8. In the examples of FIGS. 16 to 18, the on-resistance suppression cell unit C4 that constitutes the peripheral side suppression unit 8 has the same configuration as the low-resistance cell unit C2, and has an on-resistance and avalanche resistance in units of cells. It is about the same as the low withstand cell portion C2.

また、図16のように、半導体基板3において高耐量部5よりも直下領域ARの中心側(半導体基板3を平面視したときの直下領域ARの中心側)には、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造のセル部(オン抵抗抑制セル部C3)が配列された内部側抑制部7が設けられている。図16の例では、内部側抑制部7を構成するオン抵抗抑制セル部C3は、低耐量セル部C2と同一の構成となっており、セル単位でのオン抵抗及びアバランシェ耐量が低耐量セル部C2と同程度となっている。   Further, as shown in FIG. 16, the high-tolerance portion 5 is configured on the semiconductor substrate 3 on the center side of the region AR directly below the high-tolerance portion 5 (center side of the region AR directly below when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view). The inner side suppression part 7 in which the cell part (on-resistance suppression cell part C3) of the structure where the avalanche resistance is lower and the channel density is larger than the high resistance cell part C1 to be arranged is provided. In the example of FIG. 16, the on-resistance suppressing cell unit C3 that constitutes the inner-side suppressing unit 7 has the same configuration as the low-tolerance cell unit C2, and the on-resistance and avalanche resistance in cell units are low withstanding cell units. It is about the same as C2.

そして、直下領域ARの外側において、高耐量部5の外側(半導体基板3を平面視したときの直下領域ARの外側)には直下領域ARを取り囲むように低耐量セル部C2によって構成された低オン抵抗部6が設けられている。なお、低耐量セル部C2の構成は、第1実施形態の半導体装置1の低耐量セル部C2と同一の構成とすることができ、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造となっている。   Further, on the outside of the directly under region AR, the low withstand cell portion C2 is formed on the outside of the high withstand portion 5 (outside of the directly under region AR when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view) so as to surround the directly under region AR. An on-resistance portion 6 is provided. The configuration of the low withstand cell portion C2 can be the same as that of the low withstand cell portion C2 of the semiconductor device 1 of the first embodiment, and is more avalanche than the high withstand cell portion C1 constituting the high withstand portion 5. The structure has a low withstand amount and a high channel density.

更に、本構成では、高耐量部5は、複数種類のセル部Caを有しており、第1高耐量部5aと第2高耐量部5bとによって構成されている。第1高耐量部5aは、半導体基板3において角部31a,31b,31c,31dの直下位置(B1,B2,B3,B4の位置)及び直下位置に隣接する位置に設けられており、半導体基板3に構成される複数種類のセル部Caの中で最もアバランシェ耐量が大きい第1セル部Ca1によって構成されている。また、第2高耐量部5bは、第1高耐量部5aよりも直下領域ARの中心側に形成されており、第1高耐量部5aの第1セル部Ca1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造の1又は複数種類の第2セル部Ca2が配置されてなる部分である。なお、図16の例では、1種類の第2セル部Ca2によって第2高耐量部5bが構成されているが、第1セル部Ca1よりもアバランシェ耐量が低く低耐量セル部C2よりもアバランシェ耐量が高い複数種類のセル部によって構成されていてもよい。   Further, in this configuration, the high withstand portion 5 has a plurality of types of cell portions Ca, and is configured by the first high withstand portion 5a and the second high withstand portion 5b. The first high withstand portion 5a is provided in the semiconductor substrate 3 at a position immediately below the corners 31a, 31b, 31c, 31d (positions B1, B2, B3, B4) and a position immediately below the semiconductor substrate 3. 3 is constituted by the first cell portion Ca1 having the largest avalanche resistance among the plural types of cell portions Ca. Further, the second high withstand portion 5b is formed on the center side of the region AR directly below the first high withstand portion 5a, has a lower avalanche withstand capability than the first cell portion Ca1 of the first high withstand portion 5a, and the channel. This is a portion in which one or a plurality of types of second cell portions Ca2 having a high density structure are arranged. In the example of FIG. 16, the second high-resistance portion 5b is configured by one type of second cell portion Ca2, but the avalanche resistance is lower than that of the first cell portion Ca1, and the avalanche resistance is lower than that of the low-resistance cell portion C2. It may be constituted by a plurality of types of cell portions having a high height.

本構成でも、第5実施形態と同様に面積率を定義した場合、いずれの高耐量セル部C1(第1セル部Ca1、第2セル部Ca2)の第1面積率Y1/X1と、いずれの低耐量セル部C2の第2面積率Y2/X2との関係でも、第2面積率Y2/X2よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。また、いずれの高耐量セル部C1の第1面積率Y1/X1と、いずれのオン抵抗抑制セル部C3の第3面積率Y3/X3との関係でも、第3面積率Y3/X3よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。また、いずれの高耐量セル部C1の第1面積率Y1/X1と、いずれのオン抵抗抑制セル部C4の第4面積率Y4/X4との関係でも、第4面積率Y4/X4よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。   Even in this configuration, when the area ratio is defined as in the fifth embodiment, the first area ratio Y1 / X1 of any high withstand cell portion C1 (first cell portion Ca1, second cell portion Ca2), and any The first area ratio Y1 / X1 is larger than the second area ratio Y2 / X2 also in relation to the second area ratio Y2 / X2 of the low withstand cell portion C2. Further, the relationship between the first area ratio Y1 / X1 of any high withstand cell portion C1 and the third area ratio Y3 / X3 of any on-resistance suppression cell portion C3 is greater than the third area ratio Y3 / X3. One area ratio Y1 / X1 is larger. Further, the relationship between the first area ratio Y1 / X1 of any high withstand cell portion C1 and the fourth area ratio Y4 / X4 of any on-resistance suppression cell portion C4 is greater than the fourth area ratio Y4 / X4. One area ratio Y1 / X1 is larger.

また、第1セル部Ca1において、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該第1セル部Ca1の全体面積X5(即ち、第1セル部Ca1を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該第1セル部Ca1においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y5の割合を第5面積率Y5/X5とする。そして、第2セル部Ca2において、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該第2セル部Ca2の全体面積X6(即ち、第2セル部Ca2を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該第2セル部Ca2においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y6の割合を第6面積率Y6/X6とする。このように定義した場合、いずれの第1セル部Ca1の第5面積率Y5/X5と、いずれの第2セル部Ca2の第6面積率Y6/X6との関係でも、第6面積率Y6/X6よりも第5面積率Y5/X5のほうが大きくなっている。   In the first cell portion Ca1, the entire area X5 of the first cell portion Ca1 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 (that is, the first cell portion Ca1 is parallel to the vertical direction and the horizontal direction). The ratio of the contact area Y5 where the contact layer 18 contacts the source electrode 26 in the first cell portion Ca1 is defined as a fifth area ratio Y5 / X5. Then, in the second cell portion Ca2, the entire area X6 of the second cell portion Ca2 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 (that is, the second cell portion Ca2 is parallel to the vertical direction and the horizontal direction). The ratio of the contact area Y6 where the contact layer 18 is in contact with the source electrode 26 in the second cell portion Ca2 is defined as a sixth area ratio Y6 / X6. When defined in this way, the sixth area ratio Y6 / X5 is related to the fifth area ratio Y5 / X5 of any first cell portion Ca1 and the sixth area ratio Y6 / X6 of any second cell portion Ca2. The fifth area ratio Y5 / X5 is larger than X6.

本構成でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、直下領域ARの周縁部の中でも特に電流が集中しやすい角部直下位置に近づくにつれてアバランシェ耐量が大きくなるように少なくとも2段階に高耐量セル部を設けることができるため、素子全体の耐量をより効率的に高めつつ、オン抵抗の上昇を効果的に抑えることができる。   Even in this configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, the high-resistance cell portion can be provided in at least two stages so that the avalanche resistance increases as the position near the corner portion where the current tends to concentrate particularly in the peripheral portion of the direct region AR. An increase in on-resistance can be effectively suppressed while increasing more efficiently.

[第7実施形態]
次に、第7実施形態に係る半導体装置701について、図19を用いて説明する。第7実施形態の半導体装置701は、各セル部の配列及びセル部の具体的な構成が第1実施形態の半導体装置1と主に異なる。なお、半導体装置701は、第1実施形態で上述した(1.半導体装置の基本構造)の特徴、及び(2.接続部材及び直下領域の構成)の特徴を全て含んでいる。例えば、各セル部Caの基本構成は、(1.半導体装置の基本構造)で説明した通りである。従って、(1.半導体装置の基本構造)及び(2.接続部材及び直下領域の構成)に関する説明は省略する。また、図19では、第1実施形態の半導体装置1と実質的に同一の機能の部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図1〜図3、図7の構成については第1実施形態と同一であるため、適宜これらの図を参照することとする。
[Seventh Embodiment]
Next, a semiconductor device 701 according to a seventh embodiment will be described with reference to FIG. The semiconductor device 701 of the seventh embodiment is mainly different from the semiconductor device 1 of the first embodiment in the arrangement of the cell units and the specific configuration of the cell units. The semiconductor device 701 includes all the features of (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) described above in the first embodiment. For example, the basic configuration of each cell unit Ca is as described in (1. Basic structure of semiconductor device). Therefore, the description regarding (1. Basic structure of semiconductor device) and (2. Configuration of connection member and region immediately below) is omitted. In FIG. 19, parts having substantially the same functions as those of the semiconductor device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. 1 to 3 and FIG. 7 are the same as those in the first embodiment, and therefore, these drawings will be referred to as appropriate.

図19の例でも、半導体基板3の厚さ方向をγ方向(図示略)とする。また、半導体基板3の厚さ方向と直交する所定方向を横方向としており、この横方向をα方向とし、図19では、このα方向を矢印で示している。また、上記厚さ方向及び横方向と直交する方向を縦方向としており、この縦方向をβ方向とし、図19ではこのβ方向を矢印で示している。なお、図19は、第6実施形態の図16と同様の位置で切断した切断面である。   Also in the example of FIG. 19, the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is the γ direction (not shown). Further, a predetermined direction orthogonal to the thickness direction of the semiconductor substrate 3 is defined as a horizontal direction, this horizontal direction is defined as an α direction, and in FIG. 19, this α direction is indicated by an arrow. In addition, a direction orthogonal to the thickness direction and the horizontal direction is a vertical direction, this vertical direction is a β direction, and in FIG. 19, this β direction is indicated by an arrow. In addition, FIG. 19 is a cut surface cut at the same position as FIG. 16 of the sixth embodiment.

本構成の半導体装置701でも、半導体基板3において銅クリップ30の接続部30aの直下に位置する直下領域ARの一部(周縁部)に高耐量部5が設けられている。この高耐量部5は、半導体装置701を構成する複数のセル部Caのうち、アバランシェ耐量が相対的に高められた所定の構造のセル部(高耐量セル部C1)が配列された構成となっている。一方、半導体基板3において接続部30aの直下に位置する直下領域ARから外れた位置且つ高耐量部5の外側の位置には、低オン抵抗部6が設けられている。この低オン抵抗部6は、半導体装置701を構成する複数のセル部Caのうち、高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が小さく且つチャネル密度が大きいセル部(低耐量セル部C2)が配列された構成となっており、オン抵抗が抑えられている。   Also in the semiconductor device 701 having this configuration, the high withstand portion 5 is provided in a part (peripheral portion) of the region AR immediately below the connection portion 30 a of the copper clip 30 in the semiconductor substrate 3. The high withstand portion 5 has a configuration in which cell portions (high withstand cell portion C1) having a predetermined structure in which the avalanche withstand capability is relatively increased among a plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 701 are arranged. ing. On the other hand, in the semiconductor substrate 3, the low on-resistance part 6 is provided at a position outside the area AR directly below the connection part 30 a and at a position outside the high withstand voltage part 5. The low on-resistance portion 6 includes a cell portion (low resistance cell portion C2) having a smaller avalanche resistance and a higher channel density than the high resistance cell portion C1 among the plurality of cell portions Ca constituting the semiconductor device 701. The on-resistance is suppressed.

本構成でも、第1実施形態と同様、銅クリップ30の接続部30aは、図1〜図3、図7のように、角部31a,31b,31c,31d)を含んだ外形形状となっている。図19では、直下領域ARの周縁部を二点鎖線による矩形図形として示しており、この二点鎖線の位置が直下領域ARの周縁位置(外縁位置)となっている。そして、本構成では、このように構成される直下領域ARの周縁全周に沿って高耐量部5が環状に設けられている。   Also in this configuration, as in the first embodiment, the connection part 30a of the copper clip 30 has an outer shape including corners 31a, 31b, 31c, 31d) as shown in FIGS. Yes. In FIG. 19, the peripheral portion of the immediate area AR is shown as a rectangular figure by a two-dot chain line, and the position of the two-dot chain line is the peripheral position (outer edge position) of the direct area AR. In this configuration, the high withstand portion 5 is provided in an annular shape along the entire periphery of the immediately below area AR configured as described above.

また、図19のように、半導体基板3において高耐量部5よりも直下領域ARの中心側(半導体基板3を平面視したときの直下領域ARの中心側)には、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造のセル部(オン抵抗抑制セル部C3)が配列された内部側抑制部7が設けられている。図19の例では、内部側抑制部7を構成するオン抵抗抑制セル部C3は、低耐量セル部C2と同一の構成となっており、セル単位でのオン抵抗及びアバランシェ耐量が低耐量セル部C2と同程度となっている。   Further, as shown in FIG. 19, the high-tolerance portion 5 is configured on the center side of the region AR directly below the high-tolerance portion 5 in the semiconductor substrate 3 (the central side of the region AR directly below when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view). The inner side suppression part 7 in which the cell part (on-resistance suppression cell part C3) of the structure where the avalanche resistance is lower and the channel density is larger than the high resistance cell part C1 to be arranged is provided. In the example of FIG. 19, the on-resistance suppressing cell unit C3 that constitutes the inner-side suppressing unit 7 has the same configuration as the low-tolerance cell unit C2, and the on-resistance and avalanche resistance in cell units are low withstanding cell units. It is about the same as C2.

そして、直下領域ARの外側において、高耐量部5の外側(半導体基板3を平面視したときの直下領域ARの外側)には直下領域ARを取り囲むように低耐量セル部C2によって構成された低オン抵抗部6が設けられている。なお、低耐量セル部C2の構成は、第1実施形態の半導体装置1の低耐量セル部C2と同一の構成とすることができ、高耐量部5を構成する高耐量セル部C1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造となっている。   Further, on the outside of the directly under region AR, the low withstand cell portion C2 is formed on the outside of the high withstand portion 5 (outside of the directly under region AR when the semiconductor substrate 3 is viewed in plan view) so as to surround the directly under region AR. An on-resistance portion 6 is provided. The configuration of the low withstand cell portion C2 can be the same as that of the low withstand cell portion C2 of the semiconductor device 1 of the first embodiment, and is more avalanche than the high withstand cell portion C1 constituting the high withstand portion 5. The structure has a low withstand amount and a high channel density.

更に、本構成では、高耐量部5は、複数種類のセル部Caを有しており、第1高耐量部5cと第2高耐量部5dとによって構成されている。第1高耐量部5cは、半導体基板3に構成される複数種類のセル部Caの中で最もアバランシェ耐量が大きい構造の第1セル部Ca1によって構成された部分であり、このような第1セル部Ca1が半導体基板3の直下領域ARの周縁全周に沿って環状に配置されている。第2高耐量部5dは、第1高耐量部5cの第1セル部Ca1よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造の1又は複数種類の第2セル部Ca2が配置された部分であり、半導体基板3において第1高耐量部5cよりも直下領域ARの中心側において、環状の第1高耐量部5cの内縁に沿って環状に構成されている。なお、図19の例では、1種類の第2セル部Ca2によって第2高耐量部5dが構成されているが、第1セル部Ca1よりもアバランシェ耐量が低く低耐量セル部C2よりもアバランシェ耐量が高い複数種類のセル部によって構成されていてもよい。   Further, in this configuration, the high withstand portion 5 has a plurality of types of cell portions Ca, and is configured by a first high withstand portion 5c and a second high withstand portion 5d. The first high withstand portion 5c is a portion constituted by the first cell portion Ca1 having a structure having the largest avalanche withstand among the plurality of types of cell portions Ca formed in the semiconductor substrate 3, and such a first cell. The part Ca <b> 1 is annularly arranged along the entire periphery of the region AR immediately below the semiconductor substrate 3. The second high withstand portion 5d is a portion where one or a plurality of types of second cell portions Ca2 having a structure having a lower avalanche withstand and a higher channel density than the first cell portion Ca1 of the first high withstand portion 5c. The semiconductor substrate 3 is formed in an annular shape along the inner edge of the annular first high resistance portion 5c on the center side of the region AR directly below the first high resistance portion 5c. In the example of FIG. 19, the second high withstand portion 5d is configured by one type of second cell portion Ca2, but the avalanche withstand is lower than the first cell portion Ca1, and the avalanche withstand is lower than the low withstand cell portion C2. It may be configured by a plurality of types of cell portions having a high height.

本構成でも、第5実施形態と同様に面積率を定義した場合、いずれの高耐量セル部C1(第1セル部Ca1、第2セル部Ca2)の第1面積率Y1/X1と、いずれの低耐量セル部C2の第2面積率Y2/X2との関係でも、第2面積率Y2/X2よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。また、いずれの高耐量セル部C1の第1面積率Y1/X1と、いずれのオン抵抗抑制セル部C3の第3面積率Y3/X3との関係でも、第3面積率Y3/X3よりも第1面積率Y1/X1のほうが大きくなっている。   Even in this configuration, when the area ratio is defined as in the fifth embodiment, the first area ratio Y1 / X1 of any high withstand cell portion C1 (first cell portion Ca1, second cell portion Ca2), and any The first area ratio Y1 / X1 is larger than the second area ratio Y2 / X2 also in relation to the second area ratio Y2 / X2 of the low withstand cell portion C2. Further, the relationship between the first area ratio Y1 / X1 of any high withstand cell portion C1 and the third area ratio Y3 / X3 of any on-resistance suppression cell portion C3 is greater than the third area ratio Y3 / X3. One area ratio Y1 / X1 is larger.

また、第1セル部Ca1において、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該第1セル部Ca1の全体面積X7(即ち、第1セル部Ca1を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該第1セル部Ca1においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y7の割合を第7面積率Y7/X7とする。そして、第2セル部Ca2において、半導体基板3の厚さ方向に平面視したときの当該第2セル部Ca2の全体面積X8(即ち、第2セル部Ca2を、縦方向及び横方向と平行な仮想平面に正投影した図形の面積)に対し、当該第2セル部Ca2においてコンタクト層18がソース電極26に接触する接触面積Y8の割合を第8面積率Y8/X8とする。このように定義した場合、いずれの第1セル部Ca1の第7面積率Y7/X7と、いずれの第2セル部Ca2の第8面積率Y8/X8との関係でも、第8面積率Y8/X8よりも第7面積率Y7/X7のほうが大きくなっている。   Further, in the first cell portion Ca1, the entire area X7 of the first cell portion Ca1 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 (that is, the first cell portion Ca1 is parallel to the vertical direction and the horizontal direction). The ratio of the contact area Y7 where the contact layer 18 contacts the source electrode 26 in the first cell portion Ca1 is defined as a seventh area ratio Y7 / X7. Then, in the second cell portion Ca2, the entire area X8 of the second cell portion Ca2 when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate 3 (that is, the second cell portion Ca2 is parallel to the vertical direction and the horizontal direction). The ratio of the contact area Y8 where the contact layer 18 contacts the source electrode 26 in the second cell portion Ca2 is defined as an eighth area ratio Y8 / X8. When defined in this manner, the eighth area ratio Y8 / X7 is related to the relationship between the seventh area ratio Y7 / X7 of any first cell part Ca1 and the eighth area ratio Y8 / X8 of any second cell part Ca2. The seventh area ratio Y7 / X7 is larger than X8.

本構成でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、直下領域ARの中でも電流が集中しやすい周縁部に近づくにつれてアバランシェ耐量が大きくなるように少なくとも2段階に高耐量セル部を設けることができるため、素子全体の耐量をより効率的に高めつつ、オン抵抗の上昇を効果的に抑えることができる。   Even in this configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, since the high-resistance cell portion can be provided in at least two stages so that the avalanche resistance increases as it approaches the peripheral edge where current is likely to concentrate in the direct region AR, the resistance of the entire device can be increased more efficiently. Thus, an increase in on-resistance can be effectively suppressed.

[他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

上記実施形態では、半導体装置1をDMOSに適用した例を示したが、これに限らず、IGBT等の他種の半導体装置に適用することもできる。図20は、図4に示す第1実施形態の半導体装置1の構成に対し、P+型コレクタ層63を追加した点のみが構成面で異なり、それ以外は図4の構成と同様となっている。図20の半導体装置801の横断面は、例えば図5と同様である。図20に示す半導体装置801は、各セル部Caは、公知のトレンチゲート型IGBTのセルとして構成されており、図4のソース電極26に代えてこれと同構成のエミッタ電極67が用いられ、ドレイン電極11に代えてこれと同構成のコレクタ電極64が用いられている。また、半導体基板3において、N+型ソース層25に代えてこれと同構成のN+型エミッタ層65が用いられており、P型ボディ層17、N−型ドリフト層15(エピタキシャル層)、トレンチ部19、ゲート絶縁膜21、ゲート電極23、絶縁膜24、銅クリップ30などは、第1実施形態の図4の構成と同様となっている。また、N−型ドリフト層15(エピタキシャル層)よりも裏面3b側には、N+型フィールドストップ層61が設けられ、フィールドストップ層61よりも裏面3b側に、P+型コレクタ層63が設けられている。そして、P+型コレクタ層63に接続された構成でコレクタ電極64が設けられている。
このようなIGBT構造の半導体装置801であっても、半導体基板3において、銅クリップ30(接続部材)の接続部30aの直下に位置する直下領域ARの内部位置、又は直下領域ARの外側における直下領域AR寄りの位置(例えば、直下領域ARの周縁部に隣接する位置)、の少なくともいずれかの位置に、高耐量部5を設けることができる。なお、高耐量部5の配置やセル部の構成は、上述したいずれの実施形態の構成を用いてもよい。また、半導体基板3において、少なくとも直下領域ARの外側且つ高耐量部5の外側の位置には低オン抵抗部6が設けられる。低オン抵抗部6の配置やセル部の構成も、高耐量部5のセル部Caよりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造のセル部Caが配置された構成であれば、上述したいずれの実施形態の構成を用いてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the semiconductor device 1 is applied to a DMOS has been described. 20 differs from the configuration of the semiconductor device 1 of the first embodiment shown in FIG. 4 only in that a P + type collector layer 63 is added, and is otherwise the same as the configuration of FIG. . The cross section of the semiconductor device 801 in FIG. 20 is the same as that in FIG. 5, for example. In the semiconductor device 801 shown in FIG. 20, each cell portion Ca is configured as a known trench gate type IGBT cell, and an emitter electrode 67 having the same configuration is used instead of the source electrode 26 in FIG. Instead of the drain electrode 11, a collector electrode 64 having the same configuration is used. Further, in the semiconductor substrate 3, an N + type emitter layer 65 having the same structure is used instead of the N + type source layer 25, and a P type body layer 17, an N− type drift layer 15 (epitaxial layer), a trench portion. 19, the gate insulating film 21, the gate electrode 23, the insulating film 24, the copper clip 30, and the like are the same as the configuration of FIG. 4 of the first embodiment. Further, an N + type field stop layer 61 is provided on the back surface 3b side of the N− type drift layer 15 (epitaxial layer), and a P + type collector layer 63 is provided on the back surface 3b side of the field stop layer 61. Yes. A collector electrode 64 is provided in a configuration connected to the P + type collector layer 63.
Even in the semiconductor device 801 having such an IGBT structure, in the semiconductor substrate 3, the internal position of the direct area AR located immediately below the connection portion 30 a of the copper clip 30 (connecting member) or the direct position directly below the direct area AR. The high withstand portion 5 can be provided at at least one of the positions near the area AR (for example, the position adjacent to the peripheral edge of the area AR immediately below). It should be noted that the configuration of any of the above-described embodiments may be used for the arrangement of the high withstand portion 5 and the configuration of the cell portion. In the semiconductor substrate 3, the low on-resistance portion 6 is provided at least at a position outside the region AR immediately below and outside the high withstand portion 5. The arrangement of the low on-resistance part 6 and the structure of the cell part may be any of those described above as long as the cell part Ca has a structure in which the avalanche resistance is lower and the channel density is higher than the cell part Ca of the high resistance part 5. The configuration of the embodiment may be used.

上記実施形態では、接続部材として銅クリップ30を用いた構成、及びその一例を示したが、接続部材の構成や配置は上述した例に限定されない。また接続部の形状もこれに限定されるものではなく、接続部の外形形状は多角形状、円形状、楕円形状などであってもよい。例えば、図21に示す半導体装置901のように、銅クリップ30の代わりにボンディングパッド50などの他の接続部材を用いる構成としてもよい。このようにボンディングパッド50を用いた構成でも、上述した実施形態と同様、半導体基板3においてボンディングパッド50の直下に位置する領域が直下領域ARとなる。なお、図21の例では、ボンディングパッド50においてソース電極26と接続する接続部50aの外形形状が楕円形状となる例を示したが、接続部50aの外形形状が正方形状或いは長方形状となるように構成してもよい。この場合、半導体チップ2の構成としては、上述したいずれの実施形態の構成も適用できる。また、図1、図2等の例では、銅クリップ30における接続部30aの角部31a,31b,31c,31dの形状が、平面視したときに直角又は略直角の形状である例を示したが、図22、図23の半導体装置1のように、接続部30aの角部31a,31b,31c,31dの形状が、平面視したときに湾曲した形状(平面視円弧形状)であってもよい。なお、図22、図23の半導体装置1は、接続部30aの角部31a,31b,31c,31dの形状が湾曲した形状となっている点以外は第1実施形態の構成と同一である。また、接続部30aがこのように構成される場合、半導体チップ2の構成としては、上述したいずれの実施形態の構成も適用できる。このような接続部30aを各実施形態の構成に適用した場合、図5、図8、図10、図12、図14、図16、図17、図19等に示す直下領域ARは、角部31a,31b,31c,31dの直下位置が若干湾曲した領域構造となるが、この場合も、各セル部Caは、これら図5、図8、図10、図12、図14、図16、図17、図19と同様に構成すればよく、このようにしても、上記各実施形態と同様の効果が得られる。   In the said embodiment, although the structure using the copper clip 30 as a connection member and the example were shown, the structure and arrangement | positioning of a connection member are not limited to the example mentioned above. Further, the shape of the connecting portion is not limited to this, and the outer shape of the connecting portion may be a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like. For example, as in the semiconductor device 901 illustrated in FIG. 21, another connection member such as the bonding pad 50 may be used instead of the copper clip 30. Even in the configuration using the bonding pad 50 as described above, the region located immediately below the bonding pad 50 in the semiconductor substrate 3 is the directly below region AR, as in the above-described embodiment. In the example of FIG. 21, an example in which the outer shape of the connection portion 50a connected to the source electrode 26 in the bonding pad 50 is an elliptical shape is shown. However, the outer shape of the connection portion 50a is a square shape or a rectangular shape. You may comprise. In this case, as the configuration of the semiconductor chip 2, the configuration of any of the above-described embodiments can be applied. Moreover, in the examples of FIG. 1, FIG. 2, etc., the shape of the corners 31a, 31b, 31c, 31d of the connecting portion 30a in the copper clip 30 is a right angle or a substantially right angle when viewed in plan. However, as in the semiconductor device 1 of FIGS. 22 and 23, even if the shapes of the corners 31a, 31b, 31c, and 31d of the connection portion 30a are curved when viewed in plan (planar arc shape). Good. The semiconductor device 1 of FIGS. 22 and 23 is the same as the configuration of the first embodiment except that the corners 31a, 31b, 31c, and 31d of the connection portion 30a are curved. Moreover, when the connection part 30a is comprised in this way, as a structure of the semiconductor chip 2, the structure of any embodiment mentioned above is applicable. When such a connecting portion 30a is applied to the configuration of each embodiment, the region AR immediately below shown in FIGS. 5, 8, 10, 12, 12, 14, 16, 17, 19 and the like is a corner portion. Although the regions directly below 31a, 31b, 31c, and 31d have a slightly curved region structure, in this case as well, each cell portion Ca has these FIG. 5, FIG. 8, FIG. 10, FIG. 12, FIG. 17 and FIG. 19 may be used. Even in this case, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.

上記実施形態では、セル部Caが平面視矩形状となる構成を例示したが、セル領域の形状はこれに限定されず、例えば、多角形状、円形状、楕円形状などであってもよい。   In the said embodiment, although the cell part Ca illustrated the structure which becomes a planar view rectangular shape, the shape of a cell area | region is not limited to this, For example, a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape etc. may be sufficient.

上記実施形態では、高耐量部5のセル部として所定構造の高耐量セル部C1を例示し、低オン抵抗部6のセル部として、これよりもチャネル密度が大きくなる低耐量セル部C2を例示したが、上述した例に限られない。高耐量部5のセル部よりも低オン抵抗部6のセル部の方が、チャネル密度が大きく、低オン抵抗部6のセル部よりも高耐量部5のセル部の方が、コンタクト領域の面積率が大きくなる構成であれば公知の他の構成を用いてもよい。   In the above embodiment, the high-resistance cell portion C1 having a predetermined structure is exemplified as the cell portion of the high-resistance portion 5, and the low-resistance cell portion C2 having a higher channel density than this is exemplified as the cell portion of the low on-resistance portion 6. However, it is not limited to the example described above. The cell portion of the low on-resistance portion 6 has a larger channel density than the cell portion of the high withstand portion 5, and the cell portion of the high withstand portion 5 has a higher contact density than the cell portion of the low on-resistance portion 6. Other known configurations may be used as long as the area ratio increases.

上記実施形態では、Nチャネル型のMOSFETやIGBTを例示し、N導電型を第1導電型とし、P導電型を第2導電型としたが、Pチャネル型のMOSFETやIGBTに同様に適用してもよい。   In the above embodiment, an N-channel type MOSFET or IGBT is exemplified, the N conductivity type is the first conductivity type, and the P conductivity type is the second conductivity type. However, the present invention is similarly applied to the P channel type MOSFET and IGBT. May be.

上記実施形態では、半導体基板3において、接続部材の接続部の直下に位置する直下領域の内部位置の一部又は全部のみに高耐量部が設けられた構成、及び直下領域の内部位置と直下領域の外側における直下領域寄りの位置(直下領域の周縁部に隣接する外部位置)とに高耐量部が設けられた構成を例示したが、直下領域の外部において直下領域の周縁部に隣接する位置のみに高耐量部5が設けられていてもよい。この場合、その高耐量部5よりも直下領域から遠ざかる側に「外側部」に相当する低オン抵抗部6が設けられていればよく、高耐量部5よりも内側(直下領域の中心に近づく側)のセル構造は、低オン抵抗部6と同等のセル構造であってもよく、低オン抵抗部6よりもやや耐量の大きいセル構造であってもよい。   In the above-described embodiment, in the semiconductor substrate 3, a configuration in which the high-tolerance portion is provided only in part or all of the internal position of the region immediately below the connection portion of the connection member, and the internal position of the region directly below and the region directly below The configuration in which the high-tolerance portion is provided at a position close to the immediate lower region (external position adjacent to the peripheral portion of the direct lower region) on the outside of the region is illustrated, but only the position adjacent to the peripheral portion of the direct lower region outside the direct region The high withstand portion 5 may be provided. In this case, it is only necessary to provide the low on-resistance portion 6 corresponding to the “outer portion” on the side farther from the region immediately below the high withstand portion 5, and inside the high withstand portion 5 (closer to the center of the immediately below region). The cell structure on the side) may be a cell structure equivalent to that of the low on-resistance portion 6 or may be a cell structure having a slightly larger tolerance than the low on-resistance portion 6.

1、201、301、401、501、601、701、801,901…半導体装置
3…半導体基板
5…高耐量部
6…低オン抵抗部
15…N−型ドリフト層(第1導電型の第1半導体層)
17…P型ボディ層(第2導電型の第2半導体層)
19…トレンチ部
25…N+型ソース層(第1導電型の第3半導体層)
26…ソース電極(導電層)
30…銅クリップ(接続部材)
Ca…セル部(素子領域)
1, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 901... Semiconductor device 3. Semiconductor substrate 5. High withstand portion 6. Low on-resistance portion 15 N-type drift layer (first conductivity type first Semiconductor layer)
17 P-type body layer (second conductivity type second semiconductor layer)
19 ... trench portion 25 ... N + type source layer (first conductivity type third semiconductor layer)
26 ... Source electrode (conductive layer)
30 ... Copper clip (connection member)
Ca ... cell part (element region)

Claims (9)

所定の表面(3a)と裏面(3b)とを備え、少なくとも前記表面(3a)側に複数の素子領域(Ca)が構成された半導体基板(3)と、
前記半導体基板(3)の前記表面(3a)側を覆う導電層(26)と、
前記導電層(26)の上方に配置され、前記導電層(26)の上面部(26a)の一部と電気的に接続される導電性の接続部(30a,50a)を有する接続部材(30、50)と、
を備え、
前記導電層(26)には、前記半導体基板(3)の各々の前記素子領域(Ca)に接続されるコンタクト部(26b)がそれぞれ設けられており、
前記半導体基板(3)において、前記接続部材(30、50)の前記接続部(30a)の直下に位置する直下領域(AR)の内部位置、又は前記直下領域(AR)の周縁部に隣接する位置、の少なくともいずれかの位置の所定領域には、当該所定領域よりも前記直下領域(AR)から遠ざかる側に配置される外側部(6)よりアバランシェ耐量が高い構造の高耐量部(5)が設けられていることを特徴とする半導体装置(1、201、301、401、501、601、701、801,901)。
A semiconductor substrate (3) having a predetermined surface (3a) and a back surface (3b), and having a plurality of element regions (Ca) formed on at least the surface (3a) side;
A conductive layer (26) covering the surface (3a) side of the semiconductor substrate (3);
A connection member (30) having conductive connection portions (30a, 50a) disposed above the conductive layer (26) and electrically connected to a part of the upper surface portion (26a) of the conductive layer (26). , 50)
With
The conductive layer (26) is provided with contact portions (26b) connected to the element regions (Ca) of the semiconductor substrate (3),
In the semiconductor substrate (3), the connection member (30, 50) is adjacent to an internal position of a region (AR) immediately below the connection portion (30a) or a peripheral portion of the region (AR) directly below. The high-tolerance part (5) having a structure in which the avalanche resistance is higher than that of the outer part (6) disposed on the side farther from the region (AR) immediately below the predetermined area. A semiconductor device (1, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 901).
前記半導体基板(3)内に設けられた第1導電型の第1半導体層(15)と、
前記半導体基板(3)の前記表面(3a)側から掘り下げられて形成されるトレンチ部(19)と、
前記トレンチ部(19)の内壁面に沿って形成されたゲート絶縁膜(21)と、
前記トレンチ部(19)内において前記ゲート絶縁膜(21)よりも内側に形成されたゲート電極(23)と、
前記第1半導体層(15)の上方において、少なくとも前記トレンチ部(19)に沿った位置に形成された第2導電型の第2半導体層(17)と、
前記半導体基板(3)の前記表面(3a)側において、前記第2半導体層(17)の上方且つ前記トレンチ部(19)に隣接した位置に形成された第1導電型の第3半導体層(25)と、
を備え、
前記半導体基板(3)の内部は、前記トレンチ部(19)によって複数のセル部(Ca)に区画され、それぞれの前記セル部(Ca)が前記素子領域として構成され、前記導電層(26)の前記コンタクト部(26b)に電気的に接続される構成となっており、
前記セル部(Ca)の表層部側には、前記トレンチ部(19)に隣接して前記第3半導体層(25)が設けられ、少なくとも前記第3半導体層(25)よりも当該セル部(Ca)の中心側に第2導電型の第4半導体層(18)が設けられており、
複数の前記セル部(Ca)のうちの前記高耐量部(5)を構成する高耐量セル部(C1)において、前記半導体基板(3)の厚さ方向に平面視したときの当該高耐量セル部(C1)の全体面積に対し、当該高耐量セル部(C1)において前記第4半導体層(18)が前記導電層(26)に接触する接触面積の割合を第1面積率とし、複数の前記セル部(Ca)のうちの前記外側部(6)を構成する低耐量セル部(C2)において、前記半導体基板(3)の厚さ方向に平面視したときの当該低耐量セル部(C2)の全体面積に対し、当該低耐量セル部(C2)において前記第4半導体層(18)が前記導電層(26)に接触する接触面積の割合を第2面積率とした場合、前記第2面積率よりも前記第1面積率のほうが大きくなっていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置(1、201、301、401、501、601、701、801,901)。
A first semiconductor layer (15) of a first conductivity type provided in the semiconductor substrate (3);
A trench portion (19) formed by being dug down from the surface (3a) side of the semiconductor substrate (3);
A gate insulating film (21) formed along the inner wall surface of the trench portion (19);
A gate electrode (23) formed inside the gate insulating film (21) in the trench portion (19);
A second conductive type second semiconductor layer (17) formed above the first semiconductor layer (15) at least at a position along the trench portion (19);
On the surface (3a) side of the semiconductor substrate (3), a third semiconductor layer (first conductivity type) formed above the second semiconductor layer (17) and adjacent to the trench portion (19) ( 25)
With
The inside of the semiconductor substrate (3) is partitioned into a plurality of cell parts (Ca) by the trench part (19), and each of the cell parts (Ca) is configured as the element region, and the conductive layer (26) It is configured to be electrically connected to the contact portion (26b) of
The third semiconductor layer (25) is provided adjacent to the trench part (19) on the surface layer side of the cell part (Ca), and at least the cell part (25) than the third semiconductor layer (25). A fourth semiconductor layer (18) of the second conductivity type is provided on the center side of Ca),
In the high-resistance cell portion (C1) constituting the high-resistance portion (5) among the plurality of cell portions (Ca), the high-resistance cell when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate (3) The ratio of the contact area where the fourth semiconductor layer (18) contacts the conductive layer (26) in the high withstand cell portion (C1) with respect to the entire area of the portion (C1) is defined as a first area ratio, In the low-resistance cell portion (C2) constituting the outer portion (6) of the cell portion (Ca), the low-resistance cell portion (C2) when viewed in plan in the thickness direction of the semiconductor substrate (3). ) When the ratio of the contact area of the fourth semiconductor layer (18) in contact with the conductive layer (26) in the low withstand cell portion (C2) is the second area ratio. The first area ratio is larger than the area ratio. The semiconductor device of claim 1, (1,201,301,401,501,601,701,801,901).
前記外側部(6)を構成する前記低耐量セル部(C2)は、前記高耐量部(5)を構成する前記高耐量セル部(C1)よりもチャネル密度が大きい構造となっていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置(1、201、301、401、501、601、701、801,901)。   The low withstand cell portion (C2) constituting the outer portion (6) has a structure having a channel density larger than that of the high withstand cell portion (C1) constituting the high withstand portion (5). The semiconductor device (1, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 901) according to claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記接続部材(30)の前記接続部(30a)は、角部(31a,31b,31c,31d)を含んだ外形形状となっており、
前記半導体基板(3)における前記角部(31a,31b,31c,31d)の直下位置、又は前記半導体基板(3)における前記直下位置に隣接する位置、の少なくともいずれかの位置に前記高耐量部(5)が設けられていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体装置(1、201、301、401、501、601、701)。
The connection portion (30a) of the connection member (30) has an outer shape including corner portions (31a, 31b, 31c, 31d),
The high withstand portion at at least one of a position immediately below the corner (31a, 31b, 31c, 31d) in the semiconductor substrate (3) or a position adjacent to the position directly below the semiconductor substrate (3). (5) is provided, The semiconductor device (1, 201, 301, 401, 501, 601, 701) of Claim 2 or Claim 3 characterized by the above-mentioned.
前記半導体基板(3)の前記直下領域(AR)の周縁全周に沿って前記高耐量部(5)が設けられ、
前記半導体基板(3)において前記高耐量部(5)よりも前記直下領域(AR)の中心側に、前記高耐量部(5)の前記セル部(Ca)よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造の前記セル部(Ca)が配置された内部側抑制部(7)が設けられていることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置(201、301、401、501,601,701)。
The high withstand portion (5) is provided along the entire circumference of the region (AR) directly below the semiconductor substrate (3),
In the semiconductor substrate (3), the avalanche resistance is lower than the cell part (Ca) of the high withstand portion (5) at the center side of the region (AR) immediately below the high withstand portion (5) and the channel density. The semiconductor device (201) according to any one of claims 2 to 4, further comprising an inner side suppressing portion (7) in which the cell portion (Ca) having a large structure is disposed. 301, 401, 501, 601, 701).
前記高耐量部(5)は、アバランシェ耐量が異なる複数種類の前記セル部(Ca)を有し、
前記半導体基板(3)の前記直下領域(AR)の周縁全周に沿って、前記複数種類の前記セル部(Ca)の中で最もアバランシェ耐量が大きい構造の第1セル部(Ca1)によって構成される第1高耐量部(5c)が設けられ、
前記半導体基板(3)において前記第1高耐量部(5c)よりも前記直下領域(AR)の中心側に、前記第1高耐量部(5c)の前記第1セル部(Ca1)よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造の1又は複数種類の第2セル部(Ca2)が配置された第2高耐量部(5d)が設けられていることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置(701)。
The high withstand portion (5) has a plurality of types of the cell portions (Ca) having different avalanche resistance,
Along the entire periphery of the region (AR) immediately below the region (AR) of the semiconductor substrate (3), the first cell portion (Ca1) having a structure having the largest avalanche resistance among the plurality of types of cell portions (Ca). A first high withstand portion (5c) is provided,
In the semiconductor substrate (3), the avalanche is located closer to the center of the region (AR) immediately below the first high-resistance portion (5c) than the first cell portion (Ca1) of the first high-resistance portion (5c). The second high-tolerance part (5d) in which one or a plurality of types of second cell parts (Ca2) having a low withstand capacity and a large channel density is provided. 6. The semiconductor device (701) according to claim 5.
前記接続部材(30)の前記接続部(30a)は、角部(31a,31b,31c,31d)を含んだ外形形状となっており、
前記半導体基板(3)における前記角部(31a,31b,31c,31d)の直下位置、又は前記半導体基板(3)における前記直下位置に隣接する位置、の少なくともいずれかの位置に前記高耐量部(5)が設けられ
前記直下領域(AR)の周縁部において、前記直下位置から離れた位置に、前記高耐量部(5)のセル部(Ca)よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造のセル部(Ca)が配置された周縁部側抑制部(8)が設けられていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体装置(501,601)。
The connection portion (30a) of the connection member (30) has an outer shape including corner portions (31a, 31b, 31c, 31d),
The high withstand portion at at least one of a position immediately below the corner (31a, 31b, 31c, 31d) in the semiconductor substrate (3) or a position adjacent to the position directly below the semiconductor substrate (3). (5) is provided In the peripheral portion of the region (AR) immediately below, the avalanche resistance is lower and the channel density is higher than the cell portion (Ca) of the high resistance portion (5) at a position away from the position immediately below. 4. The semiconductor device (501, 601) according to claim 2 or 3, wherein a peripheral edge side suppressing portion (8) in which the cell portion (Ca) of the structure is arranged is provided.
前記高耐量部(5)は、複数種類の前記セル部(Ca)を有し、
前記半導体基板(3)における前記角部(31a,31b,31c,31d)の直下位置、又は前記半導体基板(3)における前記直下位置に隣接する位置、の少なくともいずれかの位置に、前記複数種類の前記セル部(Ca)の中で最もアバランシェ耐量が大きい第1セル部(Ca1)によって構成される第1高耐量部(5a)が設けられ、
前記半導体基板(3)において前記第1高耐量部(5a)よりも前記直下領域(AR)の中心側に、前記第1高耐量部(5a)の前記第1セル部(Ca1)よりもアバランシェ耐量が低く且つチャネル密度が大きい構造の1又は複数種類の第2セル部(Ca2)が配置された第2高耐量部(5b)が設けられていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置(601)。
The high withstand portion (5) has a plurality of types of the cell portions (Ca),
The plurality of types at least one of a position immediately below the corners (31a, 31b, 31c, 31d) in the semiconductor substrate (3) and a position adjacent to the position directly below the semiconductor substrate (3) A first high-resistance portion (5a) configured by the first cell portion (Ca1) having the largest avalanche resistance among the cell portions (Ca) of
In the semiconductor substrate (3), the avalanche is located closer to the center of the region (AR) immediately below the first high-resistance portion (5a) than the first cell portion (Ca1) of the first high-resistance portion (5a). 8. The second high-resistance portion (5 b) in which one or a plurality of types of second cell portions (Ca 2) having a low withstand capacity and a high channel density is provided. 9. Semiconductor device (601).
前記半導体基板(3)の前記直下領域(AR)の全部の前記セル部(Ca)が、前記高耐量部(5)として構成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体装置(1、301)。   The whole cell portion (Ca) in the region (AR) directly below the semiconductor substrate (3) is configured as the high withstand portion (5). Semiconductor device (1, 301).
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