JP2016189368A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016189368A JP2016189368A JP2015067987A JP2015067987A JP2016189368A JP 2016189368 A JP2016189368 A JP 2016189368A JP 2015067987 A JP2015067987 A JP 2015067987A JP 2015067987 A JP2015067987 A JP 2015067987A JP 2016189368 A JP2016189368 A JP 2016189368A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- outer peripheral
- groove
- floating
- electrode
- peripheral region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、スイッチング動作を行うトレンチゲート型の半導体装置の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a trench gate type semiconductor device that performs a switching operation.
大電流のスイッチング動作を行うスイッチング素子(パワー半導体素子)として、パワーMOSFETや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)等が使用されている。こうしたスイッチング素子においては、半導体基板に形成された溝(トレンチ)中に酸化膜及びゲート電極を形成したトレンチゲート型のものが用いられる。 A power MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or the like is used as a switching element (power semiconductor element) that performs a large current switching operation. In such a switching element, a trench gate type in which an oxide film and a gate electrode are formed in a groove (trench) formed in a semiconductor substrate is used.
図5は、こうしたトレンチゲート型のパワーMOSFET(半導体装置)の構成の一例を示す断面図である。この半導体装置100においては、平面視において、オン時に動作電流が流されるセル領域Xと、動作電流はながれないがオフ時の耐圧を確保するためにセル領域Xの外側においてセル領域Xを取り囲むように設けられる外周領域Yとの2つの領域が設けられる。図5において、この半導体基板80においては、ドレイン層となるn+層81の上に、n−層82、p−層83が順次形成されている。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of the configuration of such a trench gate type power MOSFET (semiconductor device). In plan view, the
セル領域Xにおいては、半導体基板80中に、MOSFETとして動作する構造が形成されている。まず、半導体基板80の表面側には、p−層83を貫通する溝(セル領域溝:トレンチ)84が形成されている。溝84は、図5における紙面と垂直方向に延伸して平行に複数(図示された範囲では2つ)形成されている。各々の溝84の内面には酸化膜86が一様に形成された上で、ゲート電極87が溝84を埋め込むように形成されている。ゲート電極87は、通常は高濃度にドーピングされた多結晶シリコンで形成される。
In the cell region X, a structure that operates as a MOSFET is formed in the
また、半導体基板80の表面側においては、溝84の両側に、ソース領域となるn+層85が形成されている。半導体基板80の表面には、ソース電極(第1の主電極)89が形成されている。一方、半導体基板80の裏面全面には、n+層(ドレイン層)81と接触してドレイン電極90(第2の主電極)が形成されている。一方、半導体基板80の表面側においては層間絶縁層88が溝84を覆うように形成されているため、ソース電極89は、n+層85とp−層83の両方に接触し、ゲート電極87とは絶縁される。図5に示された範囲外の表面側において、例えば溝84の延伸方向(紙面垂直方向)の端部側で全てのゲート電極87は接続され、共通のゲート配線に接続され、表面側では、このゲート配線とソース電極89とは分離して形成される。このため、各溝84毎に、ゲート配線(ゲート電極87)に印加された電圧によって溝84の側面におけるp−層83でチャネルが形成され、n−層82とn+層85の間でn型のMOSFETとして動作し、このMOSFETがオンとされる。すなわち、ゲート電極87に印加する電圧によって、ソース電極89とドレイン電極90との間の電流のスイッチング制御をすることができる。各溝84毎に形成されたMOSFETは全て並列に接続されているために、ソース電極89・ドレイン電極90間に大電流を流すことができる。
Further, on the surface side of the
外周領域Yは、セル領域Xにおいて形成されたMOSFETのオフ時においてソース電極89とドレイン電極90間の耐圧を高めるために設けられる。このオフ時には、p−層83、溝(セル領域溝)84とn−層82との間に空乏層が形成され、この空乏層の幅が局所的に狭くなり電界強度が高まった箇所で絶縁破壊が起こる。このような局所的な電界強度の高い領域は、素子の端部において特に発生しやすいため、外周領域Yは、セル領域Xを囲むように設けられ、外周において、こうした領域が発生しないように設けられる。ただし、外周領域Yもセル領域Xも同時に製造されるために、外周領域Yの基本構造もセル領域Xと類似するように構成される。
The outer peripheral region Y is provided to increase the breakdown voltage between the
図5における外周領域Yの構造は、特許文献1に記載のものと同様である。この外周領域Yにおいては、セル領域Xと同様に、溝(外周領域溝)94及びその内面に酸化膜96が形成される。セル領域Xにおける溝(セル領域溝)84、外周領域Yにおける溝(外周領域溝)94は同時に形成されるため、その深さは同等である。その内部の酸化膜86、96についても同様であり、その厚さは同等である。
The structure of the outer peripheral region Y in FIG. 5 is the same as that described in Patent Document 1. In the outer peripheral region Y, like the cell region X, a groove (outer peripheral region groove) 94 and an
ただし、セル領域Xではこの内部にゲート電極87が形成されたのに対し、ここでは、代わりに浮遊電位とされた(他の電極と接続されない)フローティング電極(溝内電極)97が設けられる。フローティング電極97は、ゲート電極87と同様の材料で同様に構成されるため、ゲート電極87と同じ工程で同時に形成することができる。フローティング電極97には外部から電位は与えられないが、その内部の電位は自動的に均一となるために、外周領域Yにおけるオフ時の半導体基板80内の電位分布には大きな影響を及ぼす。
However, while the
また、特許文献1に記載されるように、外周部Yにおける溝94の底部周囲には、フローティングp型層(埋め込み半導体層)98が形成されている。フローティングp型層98は、その上側のp−層83とは接続されず他の電極とも接続されないため、フローティング電極97と同様に浮遊電位とされる。フローティングp型層98が設けられない場合には、オフ時において、空乏層は溝94の直下に形成されるのに対し、フローティングp型層98が設けられる場合には、フローティングp型層98の周囲に形成される。その結果、特許文献1の図15に示されるように、外周領域Yにおける溝94間で端部で局所的に電界が集中することが抑制され、オフ時における高い耐圧が得られる。フローティングp型層98は、例えば、溝94の形成後に溝94の底部に局所的にイオン注入を行い、その後に熱処理工程によって熱拡散を行うことによって形成することができる。このため、フローティングp型層98は、図5に示された断面においては、溝94の底部付近を中心とする略円形の形状となり、溝94に沿って形成される。
As described in Patent Document 1, a floating p-type layer (embedded semiconductor layer) 98 is formed around the bottom of the
なお、図5においては、外周領域Yにおける溝94、フローティングp型層98等は3組設けられているが、実際にはこの数は適宜設定される。また、セル領域Xにおいては、溝84はそれぞれ直線状に並行に形成されているのに対し、外周領域Yにおいては、溝94、フローティングp型層98等は、セル領域Xを囲むように環状に形成される。
In FIG. 5, three sets of the
また、図5はパワーMOSFETの構造を示しているが、IGBTの場合においても同様の構造を適用することができる。この場合、例えば、図5におけるn+層81をコレクタ層となるp+層とし、ソース電極89をエミッタ電極、ドレイン電極90をコレクタ電極に置換した構造とすればよい。
FIG. 5 shows the structure of the power MOSFET, but the same structure can be applied to the IGBT. In this case, for example, the n + layer 81 in FIG. 5 may be a p + layer serving as a collector layer, the
上記の外周領域Yをセル領域Xの外側に設けることによって、上記のように耐圧を高くすることができるものの、外周領域Yの最外部の溝94の外側においては、溝94、フローティングp型層98等が存在しないため、この部分で空乏層は急峻に湾曲した形状となった。この場合、この湾曲した箇所で電界集中が発生しやすくなり、耐圧の低下の原因となった。
Although the breakdown voltage can be increased as described above by providing the outer peripheral region Y outside the cell region X, the
すなわち、高い耐圧をもつパワー半導体装置を得ることは困難であった。 That is, it has been difficult to obtain a power semiconductor device having a high breakdown voltage.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an invention that solves the above problems.
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、第1の導電型をもつ第1の半導体層を具備する半導体基板において、当該半導体基板における前記第1の半導体層よりも表面側に形成され前記第1の導電型と逆の第2の導電型をもつ第2の半導体層と、前記半導体基板の表面側から前記第1の半導体層に達するように形成された溝であるセル領域溝と、当該セル領域溝の内部に形成されたゲート電極と、が設けられ、前記ゲート電極に印加された電圧によって、前記半導体基板の表面側に形成された第1の主電極と、前記第1の半導体層に接続された第2の主電極との間に流れる電流が制御されるセル領域と、平面視において前記半導体基板における前記セル領域に隣接し、前記半導体基板の表面側から前記第1の半導体層に達するように形成された溝である外周領域溝が複数設けられ、前記電流を制御する構造を具備しない外周領域と、が設けられた半導体装置であって、前記外周領域において、各前記外周領域溝の底部を囲み前記第2の導電型をもつ埋め込み半導体層が前記第1の半導体層中において各前記外周領域溝毎に設けられ、各前記埋め込み半導体層の、対応する各前記外周領域溝の底部からの最大深さが、前記セル領域から離間するに従って浅くされたことを特徴とする。
本発明の半導体装置は、前記外周領域溝の延伸方向と垂直な断面視において、前記埋め込み半導体層は、対応する前記外周領域溝の底部の一点を中心とする円形状とされたことを特徴とする。
本発明の半導体装置は、前記断面視における各前記埋め込み半導体層の径が、前記セル領域から離間するに従って小さくされたことを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記外周領域溝の中には、前記第1の主電極、前記第2の主電極、及び前記ゲート電極のいずれとも直接接続されない溝内電極が設けられたことを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記埋め込み半導体層は、前記第1の主電極、前記第2の主電極、及び前記ゲート電極のいずれとも直接接続されないことを特徴とする。
本発明の半導体装置において、複数の前記外周領域溝の深さは同等とされたことを特徴とする。
本発明の半導体装置は、前記セル領域溝と複数の前記外周領域溝の深さが同等とされたことを特徴とする。
本発明の半導体装置は、前記第1の主電極がソース電極、前記第2の主電極がドレイン電極とされたパワーMOSFETであることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
The semiconductor device of the present invention is a semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a first conductivity type, and is formed on the surface side of the semiconductor substrate with respect to the first conductivity type. A second semiconductor layer having a reverse second conductivity type, a cell region groove which is a groove formed so as to reach the first semiconductor layer from the surface side of the semiconductor substrate, and an interior of the cell region groove And a first main electrode formed on the surface side of the semiconductor substrate and a first electrode connected to the first semiconductor layer by a voltage applied to the gate electrode. A cell region in which a current flowing between the two main electrodes is controlled, and is formed so as to be adjacent to the cell region in the semiconductor substrate in plan view and reach the first semiconductor layer from the surface side of the semiconductor substrate Perimeter area that is a groove A plurality of grooves, and an outer peripheral region having no structure for controlling the current, wherein the outer peripheral region surrounds a bottom of each outer peripheral region groove, and the second conductivity type is A buried semiconductor layer is provided for each of the outer peripheral region grooves in the first semiconductor layer, and a maximum depth of each embedded semiconductor layer from the bottom of each corresponding outer peripheral region groove is from the cell region. It is characterized by being made shallower with increasing distance.
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in a cross-sectional view perpendicular to the extending direction of the outer peripheral region groove, the embedded semiconductor layer has a circular shape centered at one point at the bottom of the corresponding outer peripheral region groove. To do.
The semiconductor device of the present invention is characterized in that the diameter of each embedded semiconductor layer in the cross-sectional view is reduced as the distance from the cell region increases.
In the semiconductor device of the present invention, an inner electrode in the groove that is not directly connected to any of the first main electrode, the second main electrode, and the gate electrode is provided in the outer peripheral region groove. And
In the semiconductor device of the present invention, the embedded semiconductor layer is not directly connected to any of the first main electrode, the second main electrode, and the gate electrode.
In the semiconductor device of the present invention, the plurality of outer peripheral region grooves have the same depth.
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that the cell region grooves and the plurality of outer peripheral region grooves have the same depth.
The semiconductor device of the present invention is a power MOSFET in which the first main electrode is a source electrode and the second main electrode is a drain electrode.
本発明は以上のように構成されているので、高い耐圧をもつパワー半導体装置を得ることができる。 Since the present invention is configured as described above, a power semiconductor device having a high breakdown voltage can be obtained.
以下、本発明の実施の形態となる半導体装置について説明する。この半導体装置は、ゲート電圧によってチャネルのオン・オフが制御されて電流のスイッチング制御がなされるトレンチゲート型のパワーMOSFETである。ゲート電極は、半導体基板の表面に平行に形成された複数の溝(トレンチ)中に形成され、各ゲート電極は並列に接続される。各ゲート電極は、溝の中の表面に酸化膜が形成された上で、溝の内部に形成される。 Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described. This semiconductor device is a trench gate type power MOSFET in which on / off of a channel is controlled by a gate voltage and current switching is controlled. The gate electrode is formed in a plurality of grooves (trench) formed in parallel to the surface of the semiconductor substrate, and the gate electrodes are connected in parallel. Each gate electrode is formed inside the trench after an oxide film is formed on the surface in the trench.
図1は、この半導体装置10の構造を図5に対応させて示す断面図である。この半導体装置10の平面視における領域も、実際に電流のスイッチング動作を行うセル領域Xと、スイッチング動作を行わず半導体装置10の耐圧を向上させるために設けられ、セル領域Xを囲むように外側に隣接して設けられた外周領域Yに大別される。半導体基板20において、ドレイン層となるn+層21の上に、ドリフト層となるn−層(第1の半導体層)22、p−層(第2の半導体層)23が順次形成されることも同様である。また、セル領域Xにおいては溝24が、外周領域Yにおいては溝34が、それぞれ複数同様に形成されており、その内部には酸化膜26、36が同様に形成されている。セル領域Xにおいては、図示の範囲外(図1における左側)においても同様に溝24等が形成されているものとする。一方、外周領域Yにおいては、溝34は図示された3つのみが形成され、図1における一番右の溝34が最外周に位置するものとする。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the
また、セル領域Xにおいて、図1における溝24の両側にはソース領域となるn+層25が形成され、溝24の内部にはゲート電極27が形成されている。半導体基板20の上面には、層間絶縁層28によってゲート電極27と絶縁されてソース電極(第1の主電極)29が形成されている。半導体基板20の下面側には、n+層21と接するドレイン電極(第2の主電極)30が形成されている。この構成は、前記の半導体装置100のセル領域Xにおけるものと同様である。
In the cell region X, an n + layer 25 serving as a source region is formed on both sides of the
また、外周領域Yにおいて、溝34内に浮遊電位とされるフローティング電極(溝内電極)37が形成されること、溝34の底部周囲に、断面形状が略円形とされ浮遊電位とされたフローティングp型層(埋め込み半導体層)38が形成されることも同様である。このため、フローティング電極37、フローティングp型層38によって、セル領域Xから外周領域Yにかけて、オフ時における局所的な電界集中が発生することが抑制される。なお、ここで、浮遊電位であるとは、パワーMOSFETにおいて使用されるソース電極(第1の主電極)29、ドレイン電極(第2の主電極)30、ゲート電極27のいずれとも直接接していないことを意味する。
Further, in the outer peripheral region Y, a floating electrode (intra-groove electrode) 37 having a floating potential is formed in the
ただし、図1の構成においては、フローティングp型層38の大きさ(直径)が、図1における右側に向かうに従い、小さくなる。すなわち、図1において最もセル領域Xに近いフローティングp型層381が最も大きく、その右側のフローティングp型層382、フローティングp型層383は、徐々に小さくされている。この構成によって、この半導体装置10におけるオフ時のソース電極29、ドレイン電極30間の耐圧を高めることができる。以下に、この点について説明する。
However, in the configuration of FIG. 1, the size (diameter) of the floating p-
図2は、図5に示された従来の半導体装置100におけるn−層82側の空乏層端部Dの形状を模式的に示す図である。前記の通り、空乏層は、セル領域Xではp−層83、溝84とn−層82との界面に沿って形成され、その中での電界の向きは、主に図2における上下方向となる。この空乏層は、外周領域Yにおいても、隣接する溝94、フローティングp型層98にかけて連結して形成され、セル領域X、外周領域Yにおいて連続的に広がる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the shape of the depletion layer end D on the n − layer 82 side in the
しかしながら、図2に示されるように、最も外側(右側)の溝94、フローティングp型層98の更に外側においては、空乏層はp−層83とn−層82の界面に沿って形成されるため、空乏層は急峻に上側に向かって湾曲する形状となる。この場合、大きく湾曲した箇所で、電界集中が発生しやすくなる。すなわち、従来の半導体装置100においては、最も外側に位置する溝94、フローティングp型層98がある箇所で電界集中が発生しやすい。
However, as shown in FIG. 2, the depletion layer is formed along the interface between the p − layer 83 and the n − layer 82 on the outermost (right side)
これに対して、図3は、図1の半導体装置10におけるn−層22側の空乏層端部Dの形状を同様に示す図である。この場合には、フローティングp型層38は、セル領域Xから離れるに従って小さくされている。このため、空乏層端部Dは、セル領域Xから離れるに従って上側に位置し、最も外側(右側)の溝34、フローティングp型層383がある箇所における空乏層の湾曲が小さくなる。このため、この箇所における電界集中が発生することが抑制され、従来の半導体装置100よりも更に耐圧を高めることができる。
On the other hand, FIG. 3 is a diagram similarly showing the shape of the depletion layer end D on the n − layer 22 side in the
例えば、図5の構造において、外側(図5における右側)に向かうに従って溝94の深さを浅くすることにより、同様の効果を得ることもできる。しかしながら、前記の通り、図1の構成においてはセル領域Xにおける溝24と外周領域Yにおける溝34は同時に形成することができるのに対し、この場合に溝94の深さを外側で浅くするためには、各溝94を個別に形成することが必要となる。その後、深さの異なる各溝94を埋め込むように各フローティング電極を形成することが必要となるため、製造工程が極めて複雑となり、低コストでこれを製造することが困難となる。
For example, in the structure of FIG. 5, the same effect can be obtained by decreasing the depth of the
これに対して、前記の通り、フローティングp型層38は、例えば溝34を一様な深さで形成した後にその底部にアクセプタ種をイオン注入し、その後で熱処理工程によってこのアクセプタ種を拡散させることによって形成することができる。この場合、フローティングp型層38は、図1中において、溝34の底部の一箇所(1点)を中心とした略円形状となる。この際、溝34の底部にイオン注入される領域の幅を、図1における左側の溝34で広く、右側の溝34で狭くするようにすれば、その後の熱処理工程によって、図1に示されるように、円形状の径の異なるフローティングp型層381〜383を同時に形成することができる。なお、図1、3で図示されたようにフローティングp型層の断面形状が円形状でない場合でも、その最大深さがセル領域Xから離れるに従って浅くなれば、同様の効果を奏する。
On the other hand, as described above, in the floating p-
また、上記の例では、外周領域Yにおける溝34内に浮遊電位とされた溝内電極(フローティング電極)37が、その下部に浮遊電位とされた埋め込み半導体層(フローティングp型層)38(381〜383)が設けられた。しかしながら、上記と同様に電界集中を抑制できる限りにおいて、溝内電極や埋め込み半導体層を例えばソース電位とすることもできる。この場合、セル領域Xにおいてゲート電極27が溝24の端部でゲート配線と接続されたのと同様に、外周領域Yにおける溝34の端部又はその1箇所で溝内電極や埋め込み半導体層をソース電極と接続すればよい。
Further, in the above example, the in-groove electrode (floating electrode) 37 that is set to the floating potential in the
同様の構造の外周領域Yを、図1の構造以外の半導体装置においても設けることができる。図4は、図1の半導体装置10の変形例となる半導体装置40の構造を示す断面図である。この半導体装置40のセル領域Xにおける溝24内の構造は、特開2013−069852号公報に記載されたものと同様である。この構造においては、帰還容量Crssとなるゲート電極27・ドレイン電極30間の容量を低減することができるために、この半導体装置40を高速動作させることができる。図4の構造においては、ゲート電極27は、溝24の左右両側においてのみ薄く左右で分離され、かつ溝24の上側においてのみ形成されている。溝24内において、左右のゲート電極27の間には、トレンチソース電極(シールド電極)41が埋め込まれて設けられている。トレンチソース電極41は、ゲート電極27と同様に、高濃度にドーピングされた多結晶シリコンで構成されるため、ゲート電極27と同様の形成方法によって別工程によって溝24内に形成される。トレンチソース電極41は、図示の範囲外でソース電極29と接続されるため、その電位はソース電位に維持される。このため、トレンチソース電極41は、この部分の電位をソース電位に維持するシールド電極として機能する。
An outer peripheral region Y having a similar structure can also be provided in a semiconductor device other than the structure of FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a
一方、この構造においては、ソース電極29と接続されたトレンチソース電極41とその両側のゲート電極27との間でゲート電極27・ソース電極29間の容量が発生する。しかしながら、トレンチソース電極41の図中における幅は、上側では下側よりも狭くされ、ゲート電極27と溝24の側壁との間における酸化膜26(図4における左側のゲート電極27の左側の酸化膜26、右側のゲート電極27の右側の酸化膜26)と比べて、トレンチソース電極41とその両側のゲート電極27との間の酸化膜26を充分厚くすることができる。こうした構造は、特開2013−069852号公報に記載されるように、電極として機能するように高濃度にドープされた多結晶シリコンで構成されたトレンチソース電極41の熱酸化の際の酸化速度が、溝24の内面を構成するp−層23、n−層22の酸化速度よりも大きいことを利用して、容易に製造することができる。このため、ゲート電極27・ソース電極29間の容量も小さく保つことができる。
On the other hand, in this structure, a capacitance between the
この構造によれば、帰還容量Crssを小さくすることができる。一方、この構造では、MOSFETにおけるチャネルが形成される部分である溝24の側面におけるp−層23上(側面)の酸化膜26は薄くされるため、良好な特性のパワーMOSFETを得ることができる。
According to this structure, the feedback capacitance Crss can be reduced. On the other hand, in this structure, since the
こうしたシールド電極を用いた半導体装置40においても、外周領域Yにおける溝34に関わる構造を、前記の半導体装置10と同様とすることができる。これによって、オフ時におけるソース電極29・ドレイン電極30間の耐圧を向上させることができる。すなわち、この半導体装置40は、高速動作が可能であり、高い耐圧をもつ。この場合においては、溝24内におけるトレンチソース電極41とゲート電極27とは別工程で形成され、フローティング電極37は、トレンチソース電極41又はゲート電極27と同時に形成することができる。フローティングp型層381の形成方法は前記の半導体装置10と同様である。
Also in the
なお、上記の構成は、nチャネル型のパワーMOSFETであったが、導電型(p型、n型)を全てにおいて逆転させ、pチャネル型の素子を同様に得ることができる。すなわち、上記のn−層22を第1の導電型をもつ第1の半導体層とし、上記のp−層23を、第1の導電型と逆の第2の導電型をもつ第2の半導体層とした場合において、上記と同様の構造を形成することができ、同様の効果を奏することは明らかである。また、同様の構成をトレンチゲート型のIGBTに適用できることも明らかである。また、上記の例では外周領域溝が3つ、セル領域溝が2つとされたが、これらの数によらず、2つ以上の外周領域溝が用いられれば、上記の構成が有効である。 Although the above configuration is an n-channel power MOSFET, the conductivity type (p-type, n-type) can be reversed in all cases, and a p-channel element can be obtained in the same manner. That is, the n − layer 22 is a first semiconductor layer having a first conductivity type, and the p − layer 23 is a second semiconductor having a second conductivity type opposite to the first conductivity type. In the case of a layer, it is obvious that the same structure as described above can be formed and the same effect can be obtained. It is also clear that the same configuration can be applied to a trench gate type IGBT. In the above example, the number of outer peripheral region grooves is three and the number of cell region grooves is two. However, the configuration described above is effective when two or more outer peripheral region grooves are used regardless of the number of these.
また、上記の例では、各セル領域溝、各外周領域溝の深さが全て同等とされたが、これらの深さが均一である必要はない。例えば、セル領域溝の径や深さを複数種類に設定する場合もあり、これに応じて外周領域溝の径や深さも設定すれば、同時にセル領域X、外周領域Yを形成することができる。 In the above example, the cell region grooves and the outer peripheral region grooves have the same depth, but the depths do not have to be uniform. For example, the cell region groove diameter and depth may be set to a plurality of types, and if the outer periphery region groove diameter and depth are set accordingly, the cell region X and the outer region Y can be formed simultaneously. .
10、40、100 半導体装置(パワーMOSFET)
20、80 半導体基板
21、25、81、85 n+層
22、82 n−層(第1の半導体層)
23、83 p−層(第2の半導体層)
24、84 溝(セル領域溝)
26、36、86、96 酸化膜
27、87 ゲート電極
28、88 層間絶縁層
29、89 ソース電極(第1の主電極)
30、90 ドレイン電極(第2の主電極)
34、94 溝(外周領域溝)
37、97 フローティング電極(溝内電極)
38、98、381、382、383 フローティングp型層(埋め込み半導体層)
41 トレンチソース電極(シールド電極)
X セル領域
Y 外周領域
10, 40, 100 Semiconductor device (power MOSFET)
20, 80
23, 83 p - layer (second semiconductor layer)
24, 84 groove (cell region groove)
26, 36, 86, 96
30, 90 Drain electrode (second main electrode)
34, 94 groove (outer peripheral area groove)
37, 97 Floating electrode (electrode in groove)
38, 98, 381, 382, 383 Floating p-type layer (embedded semiconductor layer)
41 Trench source electrode (shield electrode)
X Cell area Y Perimeter area
Claims (8)
当該半導体基板における前記第1の半導体層よりも表面側に形成され前記第1の導電型と逆の第2の導電型をもつ第2の半導体層と、前記半導体基板の表面側から前記第1の半導体層に達するように形成された溝であるセル領域溝と、当該セル領域溝の内部に形成されたゲート電極と、が設けられ、前記ゲート電極に印加された電圧によって、前記半導体基板の表面側に形成された第1の主電極と、前記第1の半導体層に接続された第2の主電極との間に流れる電流が制御されるセル領域と、
平面視において前記半導体基板における前記セル領域に隣接し、前記半導体基板の表面側から前記第1の半導体層に達するように形成された溝である外周領域溝が複数設けられ、前記電流を制御する構造を具備しない外周領域と、
が設けられた半導体装置であって、
前記外周領域において、
各前記外周領域溝の底部を囲み前記第2の導電型をもつ埋め込み半導体層が前記第1の半導体層中において各前記外周領域溝毎に設けられ、
各前記埋め込み半導体層の、対応する各前記外周領域溝の底部からの最大深さが、前記セル領域から離間するに従って浅くされたことを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor substrate comprising a first semiconductor layer having a first conductivity type,
A second semiconductor layer formed on the surface side of the semiconductor substrate from the first semiconductor layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type; and the first semiconductor layer from the surface side of the semiconductor substrate. A cell region groove, which is a groove formed to reach the semiconductor layer, and a gate electrode formed in the cell region groove, and a voltage applied to the gate electrode causes the semiconductor substrate A cell region in which a current flowing between the first main electrode formed on the surface side and the second main electrode connected to the first semiconductor layer is controlled;
A plurality of outer peripheral region grooves, which are grooves adjacent to the cell region in the semiconductor substrate in plan view and formed so as to reach the first semiconductor layer from the surface side of the semiconductor substrate, are provided to control the current. An outer peripheral region having no structure; and
A semiconductor device provided with
In the outer peripheral region,
An embedded semiconductor layer having the second conductivity type surrounding the bottom of each outer peripheral region groove is provided for each outer peripheral region groove in the first semiconductor layer;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the maximum depth from the bottom of each of the corresponding outer peripheral region grooves of each of the embedded semiconductor layers is made shallower as the distance from the cell region increases.
前記埋め込み半導体層は、対応する前記外周領域溝の底部の一点を中心とする円形状とされたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 In a cross-sectional view perpendicular to the extending direction of the outer peripheral region groove,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the embedded semiconductor layer has a circular shape centering on one point at a bottom portion of the corresponding outer peripheral region groove.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015067987A JP6421675B2 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015067987A JP6421675B2 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016189368A true JP2016189368A (en) | 2016-11-04 |
JP6421675B2 JP6421675B2 (en) | 2018-11-14 |
Family
ID=57239960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015067987A Active JP6421675B2 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6421675B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020136472A (en) * | 2019-02-19 | 2020-08-31 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
JP2020202271A (en) * | 2019-06-07 | 2020-12-17 | 新電元工業株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
CN114582959A (en) * | 2022-05-06 | 2022-06-03 | 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 | Groove type power MOS device and manufacturing method thereof |
WO2023139931A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006073740A (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Toshiba Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2006128507A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Toyota Motor Corp | Insulated-gate semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2013069866A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2013135062A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
JP2014135367A (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Toyota Motor Corp | Semiconductor device |
JP2014195089A (en) * | 2014-04-28 | 2014-10-09 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
-
2015
- 2015-03-30 JP JP2015067987A patent/JP6421675B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006073740A (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Toshiba Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2006128507A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Toyota Motor Corp | Insulated-gate semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2013069866A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2013135062A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
JP2014135367A (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Toyota Motor Corp | Semiconductor device |
JP2014195089A (en) * | 2014-04-28 | 2014-10-09 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020136472A (en) * | 2019-02-19 | 2020-08-31 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
US11670674B2 (en) | 2019-02-19 | 2023-06-06 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP7355503B2 (en) | 2019-02-19 | 2023-10-03 | ローム株式会社 | semiconductor equipment |
JP2020202271A (en) * | 2019-06-07 | 2020-12-17 | 新電元工業株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
US11626479B2 (en) | 2019-06-07 | 2023-04-11 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
WO2023139931A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
CN114582959A (en) * | 2022-05-06 | 2022-06-03 | 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 | Groove type power MOS device and manufacturing method thereof |
CN114582959B (en) * | 2022-05-06 | 2022-08-02 | 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 | Groove type power MOS device and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6421675B2 (en) | 2018-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5569162B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP5048273B2 (en) | Insulated gate semiconductor device | |
US9780205B2 (en) | Insulated gate type semiconductor device having floating regions at bottom of trenches in cell region and circumferential region and manufacturing method thereof | |
JP2012204590A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2016092257A (en) | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same | |
TWI590449B (en) | Silicon carbide semiconductor device, method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device, and method of designing the silicon carbide semiconductor device | |
JP2011124464A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP6421675B2 (en) | Semiconductor device | |
TW201533901A (en) | Semiconductor device | |
JP2009088199A (en) | Semiconductor device | |
JP2016025177A (en) | Switching element | |
JP2012064686A (en) | Semiconductor device | |
JP2018182258A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
US20160043205A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2017224719A (en) | Semiconductor device | |
JP2016189369A (en) | Semiconductor device | |
TWI550882B (en) | Planar mosfets and methods of fabrication, charge retention | |
JP2016039263A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2006165441A (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JP2019117867A (en) | Semiconductor device | |
JP2020004876A (en) | Silicon carbide semiconductor device | |
JP2013201287A (en) | Power semiconductor device | |
JP6438247B2 (en) | Horizontal semiconductor device | |
TWI529943B (en) | Trench power mosfet and manufacturing method thereof | |
JP5520024B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171115 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180912 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180918 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181001 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6421675 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |