JP2017107939A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017107939A JP2017107939A JP2015239441A JP2015239441A JP2017107939A JP 2017107939 A JP2017107939 A JP 2017107939A JP 2015239441 A JP2015239441 A JP 2015239441A JP 2015239441 A JP2015239441 A JP 2015239441A JP 2017107939 A JP2017107939 A JP 2017107939A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trench
- body layer
- layer
- distance
- floating 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 21
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 205
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 13
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 9
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
半導体装置として、例えば、セルエリアと終端エリアとが区画された半導体基板を備えたものが知られている(例えば特許文献1参照)。半導体基板は、例えば、ドリフト層と、当該ドリフト層の上に形成されたボディ層とを有している。そして、特許文献1には、セルエリア内に、ゲート電極が収容された第1トレンチと、第1トレンチの底部を覆うように第1トレンチの下方位置に配置された第1フローティング領域とが形成されており、当該第1フローティング領域によって耐圧の向上とオン抵抗の低減との両立を図ることができる点について記載されている。 As a semiconductor device, for example, a semiconductor device including a semiconductor substrate in which a cell area and a termination area are partitioned (see, for example, Patent Document 1). The semiconductor substrate has, for example, a drift layer and a body layer formed on the drift layer. And in patent document 1, the 1st trench in which the gate electrode was accommodated in the cell area, and the 1st floating region arrange | positioned in the downward position of a 1st trench so that the bottom part of a 1st trench might be covered are formed. It is described that the first floating region can achieve both improvement in breakdown voltage and reduction in on-resistance.
また、特許文献1には、終端エリア内に、セルエリアを囲む環状の第2トレンチと、第2トレンチの底部を覆うように第2トレンチの下方位置に配置された第2フローティング領域とが形成されており、当該第2フローティング領域によって終端エリアの拡張を抑制しつつ高耐圧化を図ることができる点について記載されている。 Further, in Patent Document 1, an annular second trench surrounding the cell area and a second floating region disposed below the second trench so as to cover the bottom of the second trench are formed in the termination area. It describes that the second floating region can increase the breakdown voltage while suppressing the expansion of the termination area.
ここで、オン抵抗を低減するため、ゲート電極の底面は、セルエリア内に配置されているドリフト層及びボディ層の界面よりも下方に突出している。この場合、上下方向におけるゲート電極の底面と第1フローティング領域の上端との距離を第1距離とし、最内周の第2トレンチに対応する第2フローティング領域の上端とボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、本願発明者らは、第1距離と第2距離とが異なることによって半導体装置の耐圧が低下することを見出した。 Here, in order to reduce the on-resistance, the bottom surface of the gate electrode protrudes below the interface between the drift layer and the body layer disposed in the cell area. In this case, the distance between the bottom surface of the gate electrode in the vertical direction and the upper end of the first floating region is defined as the first distance, and the vertical distance between the upper end of the second floating region corresponding to the innermost second trench and the body layer is increased. When the distance is the second distance, the inventors of the present application have found that the breakdown voltage of the semiconductor device decreases due to the difference between the first distance and the second distance.
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は第1距離と第2距離とが異なることに起因する耐圧の低下を抑制できる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device that can suppress a decrease in breakdown voltage caused by the difference between the first distance and the second distance. That is.
上記目的を達成する半導体装置は、複数のセルが配列されているセルエリアと、前記セルエリアを囲む終端エリアとが区画されている半導体基板を備え、前記セルエリアは、第1導電型の第1ドリフト層と、前記第1ドリフト層の上に形成された第2導電型の第1ボディ層と、前記第1ボディ層を貫通し且つ前記第1ドリフト層まで到達している第1トレンチと、前記第1トレンチ内に収容され且つ絶縁膜を介して前記第1ボディ層と対向しているゲート電極と、前記第1トレンチの下方位置にて前記第1トレンチの底部を覆うように設けられた第2導電型の第1フローティング領域と、を有し、前記終端エリアは、第1導電型の第2ドリフト層と、前記第2ドリフト層の上に形成された第2導電型の第2ボディ層と、前記セルエリアを囲む環状に形成され、前記第2ボディ層を貫通し且つ前記第2ドリフト層まで到達している第2トレンチと、前記第2トレンチの下方位置にて前記第2トレンチの底部を覆うように設けられた第2導電型の第2フローティング領域と、を有し、前記ゲート電極の底面は、前記第1ボディ層と前記第1ドリフト層との界面よりも下方に突出しており、前記第2トレンチ及び前記第2フローティング領域は1又は複数設けられており、上下方向における前記第1フローティング領域の上端と前記ゲート電極の底面との間の距離を第1距離とし、前記1又は複数の第2トレンチのうち最内周にある最内周第2トレンチに対応する前記第2フローティング領域の上端と前記第2ボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、前記最内周第2トレンチの周囲の前記第2ボディ層の深さは、前記第1距離と前記第2距離とが同一となるように、前記第1ボディ層の深さよりも深く設定されていることを特徴とする。 A semiconductor device that achieves the above object includes a semiconductor substrate in which a cell area in which a plurality of cells are arranged and a termination area surrounding the cell area are partitioned, and the cell area has a first conductivity type first. A first drift layer; a first body layer of a second conductivity type formed on the first drift layer; a first trench penetrating the first body layer and reaching the first drift layer; A gate electrode accommodated in the first trench and opposed to the first body layer via an insulating film, and provided to cover a bottom portion of the first trench at a position below the first trench. A first floating region of the second conductivity type, and the termination area includes a second drift layer of the first conductivity type and a second conductivity type second formed on the second drift layer. Surround the body layer and the cell area A second trench extending through the second body layer and reaching the second drift layer, and a bottom portion of the second trench at a position below the second trench. And a bottom surface of the gate electrode protrudes below an interface between the first body layer and the first drift layer, and the second trench and One or a plurality of the second floating regions are provided, and a distance between an upper end of the first floating region and a bottom surface of the gate electrode in a vertical direction is a first distance, and the one or more second trenches are formed. Of the innermost peripheral second trenches, the vertical distance between the upper end of the second floating region corresponding to the innermost peripheral second trench in the innermost periphery and the second body layer is the second distance. The depth of the second body layer of circumference, said as the first distance and the second distance is equal, characterized in that it is set deeper than the depth of the first body layer.
かかる構成によれば、第1距離と第2距離とが同一となるように、第2ボディ層の深さが第1ボディ層の深さよりも深く設定されているため、セルエリアと終端エリアとで、電界強度分布を揃えることができ、それを通じて耐圧の向上を図ることができる。 According to this configuration, since the depth of the second body layer is set deeper than the depth of the first body layer so that the first distance and the second distance are the same, the cell area and the termination area Thus, the electric field strength distribution can be made uniform, and the breakdown voltage can be improved through the distribution.
上記半導体装置について、前記第1フローティング領域は、前記第1ドリフト層に囲まれており、前記1又は複数の第2フローティング領域は、前記第2ドリフト層に囲まれているとよい。かかる構成によれば、所望の形状のフローティング領域を比較的容易に実現できる。 In the semiconductor device, the first floating region may be surrounded by the first drift layer, and the one or more second floating regions may be surrounded by the second drift layer. According to such a configuration, a floating region having a desired shape can be realized relatively easily.
上記半導体装置について、前記第1フローティング領域及び前記1又は複数の第2フローティング領域は、前記両ドリフト層の下に形成されている拡散層まで到達しているとよい。かかる構成によれば、耐圧の更なる向上を図ることができる。 In the semiconductor device, the first floating region and the one or more second floating regions may reach a diffusion layer formed under both drift layers. According to such a configuration, the breakdown voltage can be further improved.
上記目的を達成する半導体装置の製造方法は、第1導電型のドリフト層及び前記ドリフト層の上に形成された第2導電型のボディ層を有し、且つ、複数のセルが配列されているセルエリアと前記セルエリアを囲む終端エリアとが区画されている半導体基板を備えた半導体装置の製造方法であって、前記ボディ層を貫通し且つ前記ドリフト層まで到達するようにエッチングを行うことにより、前記セルエリア内に配置される第1トレンチ、及び、前記終端エリア内に配置される環状の第2トレンチを形成するトレンチ形成工程と、前記第1トレンチ及び前記第2トレンチの底部から第2導電型の不純物イオンを注入することにより、前記第1トレンチの底部を覆う第2導電型の第1フローティング領域及び前記第2トレンチの底部を覆う第2導電型の第2フローティング領域を形成するフローティング領域形成工程と、前記半導体基板における前記セルエリアの表面から前記ドリフト層と前記ボディ層との界面付近に第1導電型の不純物イオンを注入することにより、前記セルエリア内に配置されている前記ボディ層である第1ボディ層の深さを、前記終端エリア内に配置されている前記ボディ層である第2ボディ層の深さよりも浅くする深さ調整工程と、前記第1トレンチ内にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を備え、前記ゲート電極形成工程では、前記ゲート電極の底面が前記第1ボディ層の下面よりも突出するように前記ゲート電極を形成し、前記トレンチ形成工程では、前記第2トレンチを1又は複数形成し、上下方向における前記第1フローティング領域の上端と前記ゲート電極の底面との間の距離を第1距離とし、前記1又は複数の第2トレンチのうち最内周にある最内周第2トレンチに対応する前記第2フローティング領域の上端と前記第2ボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、前記深さ調整工程では、前記第1距離と前記第2距離とが同一となるように、前記第1ボディ層の深さを前記第2ボディ層の深さよりも浅くすることを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device that achieves the above object includes a first conductivity type drift layer and a second conductivity type body layer formed on the drift layer, and a plurality of cells are arranged. A method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor substrate in which a cell area and a termination area surrounding the cell area are partitioned, by performing etching so as to penetrate the body layer and reach the drift layer A trench forming step of forming a first trench disposed in the cell area and an annular second trench disposed in the termination area; and a second step from a bottom of the first trench and the second trench. By implanting conductivity type impurity ions, a second conductivity type first floating region covering the bottom of the first trench and a second conductor covering the bottom of the second trench. A floating region forming step of forming a second floating region of the mold, and implanting impurity ions of the first conductivity type near the interface between the drift layer and the body layer from the surface of the cell area in the semiconductor substrate, Depth adjustment to make the depth of the first body layer, which is the body layer, disposed in the cell area shallower than the depth of the second body layer, which is the body layer, is disposed in the termination area And a gate electrode forming step of forming a gate electrode in the first trench, wherein in the gate electrode forming step, the bottom surface of the gate electrode protrudes from the lower surface of the first body layer. A gate electrode is formed, and in the trench formation step, one or a plurality of the second trenches are formed, and the top of the first floating region in the vertical direction is formed. The first distance is the distance between the gate electrode and the bottom surface of the gate electrode, and the upper end of the second floating region corresponding to the innermost second trench in the innermost circumference of the one or more second trenches, and the When the vertical distance from the second body layer is the second distance, in the depth adjustment step, the depth of the first body layer is set so that the first distance and the second distance are the same. The depth is smaller than the depth of the second body layer.
かかる構成によれば、比較的簡素な工程で両ボディ層の深さを異ならせることができ、それを通じて第1距離と第2距離とを同一にすることができる。よって、比較的簡素な工程で第1距離と第2距離とが異なることに起因する耐圧の低下を抑制できる。 According to such a configuration, the depths of both body layers can be made different by a relatively simple process, and the first distance and the second distance can be made the same through this. Therefore, it is possible to suppress a decrease in breakdown voltage due to the difference between the first distance and the second distance in a relatively simple process.
この発明によれば、第1距離と第2距離とが異なることに起因する耐圧の低下を抑制できる。 According to this invention, it is possible to suppress a decrease in breakdown voltage due to the difference between the first distance and the second distance.
以下、半導体装置の一実施形態について説明する。なお、図示の都合上、図1〜図5では、実際の寸法とは異なる寸法で示す。また、図1では、終端側絶縁膜41及び表面電極51等の図示を省略するとともに、各トレンチ21,22を簡略化して示す。
Hereinafter, an embodiment of a semiconductor device will be described. For convenience of illustration, FIGS. 1 to 5 show dimensions different from the actual dimensions. In FIG. 1, illustration of the termination-side
図1に示すように、半導体装置10は、複数のセル11が配列されているセルエリアA1とセルエリアA1を囲む終端エリアA2とが区画されている半導体基板12を備えている。本実施形態では、複数のセル11は、例えばSi(シリコン)を用いたトレンチ型のMOSFETを含む。
As shown in FIG. 1, the
半導体基板12は、例えば長方形の板状である。セルエリアA1は、半導体基板12よりも小さい長方形状のエリアであり、終端エリアA2は、セルエリアA1を囲む枠状のエリアである。
The
セルエリアA1内には、複数の第1トレンチ21が形成されている。各第1トレンチ21はそれぞれ一方向に延びている。複数の第1トレンチ21は、当該第1トレンチ21の延設方向と直交する方向に所定のピッチで配列されている。各第1トレンチ21はそれぞれ同一形状である。
A plurality of
終端エリアA2内には、複数(本実施形態では3つ)の第2トレンチ22が形成されている。各第2トレンチ22は、セルエリアA1を囲む環状に形成されている。各第2トレンチ22は、平面視で角丸長方形状である。複数の第2トレンチ22はそれぞれ平面視の大きさが異なる相似形状であり、各第2トレンチ22は、同一中心上に配置されている。つまり、セルエリアA1は、複数重の第2トレンチ22によって囲まれている。
A plurality of (three in this embodiment)
この場合、複数の第2トレンチ22のうち平面視の大きさが最も小さいものが終端エリアA2の最内周に配置されている。この最内周に配置されている第2トレンチ22を最内周第2トレンチ22iとする。最内周第2トレンチ22iは、セルエリアA1(換言すればセル11)に最も近い第2トレンチ22とも言える。
In this case, among the plurality of
次に半導体装置10の断面構造について説明する。
図2及び図3に示すように、半導体基板12は、拡散層としてのn+型のドレイン層23と、ドレイン層23の上に形成されたドリフト層24と、ドリフト層24の上に形成されたp型のボディ層25とを備えている。つまり、半導体基板12は、ドレイン層23→ドリフト層24→ボディ層25の順に積層された構造となっている。ドリフト層24は、ドレイン層23の不純物濃度よりも低いn型である。換言すれば、ドレイン層23は、ドリフト層24の下に形成され且つ当該ドリフト層24よりも不純物濃度が高い層である。
Next, a cross-sectional structure of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
なお、言うまでもないが念のため説明すると、各層23〜25の積層方向は鉛直方向に限られない。また、上(又は上方)及び下(又は下方)とは、あくまで相対的な関係を示すのに便宜上用いるものであって、鉛直方向上方及び鉛直方向下方に限られない。以降の説明においても同様である。
Needless to say, the layering direction of the
ここで、説明の便宜上、セルエリアA1内に配置されているドリフト層24及びボディ層25を第1ドリフト層24a及び第1ボディ層25aとし、終端エリアA2内に配置されているドリフト層24及びボディ層25を第2ドリフト層24b及び第2ボディ層25bとする。
Here, for convenience of explanation, the
次にセルエリアA1の断面構造について説明すると、第1トレンチ21は、半導体基板12におけるセルエリアA1の表面であるセルエリア表面12aから下方に向けて延びており、第1ボディ層25aを貫通し且つ第1ドリフト層24aまで到達している。なお、セルエリア表面12aは、第1ボディ層25aの上面とも言える。
Next, the cross-sectional structure of the cell area A1 will be described. The
図3に示すように、第1トレンチ21内には、ゲート電極31と埋込絶縁膜32とが設けられている。埋込絶縁膜32は、第1トレンチ21内に堆積されている堆積絶縁膜32aと、第1トレンチ21の側壁に形成されているゲート絶縁膜32bとを有している。ゲート電極31は、埋込絶縁膜32に囲まれた状態で第1トレンチ21内に収容されており、ゲート絶縁膜32bを介して第1ボディ層25aと対向している。
As shown in FIG. 3, a
また、ゲート電極31の底面31aは、第1ボディ層25aと第1ドリフト層24aとの界面(換言すれば第1ボディ層25aの下面)26aよりも下方に突出している。すなわち、ゲート電極31は、ゲート絶縁膜32bを介して、第1ボディ層25a及び第1ドリフト層24aの双方と対向するように配置されている。
The
また、第1トレンチ21の底部21aとゲート電極31の底面31aとの間の埋込絶縁膜32の厚み(深さ)、すなわち堆積絶縁膜32aの厚みは、ゲート絶縁膜32bの厚みよりも十分に厚く設定されており、例えばゲート電極31の上下方向の長さよりも厚く設定されている。したがって、ゲート電極31の底面31aと、後述の第1フローティング領域36との距離を十分に取ることができている。
Further, the thickness (depth) of the buried insulating
埋込絶縁膜32の上方には層間絶縁膜33が形成されている。層間絶縁膜33は、埋込絶縁膜32の上面、及び、セルエリア表面12aにおける第1トレンチ21の周縁部分を覆っている。
An interlayer insulating
なお、本実施形態では、ゲート電極31の上面は、セルエリア表面12aよりも若干下方に位置しており、埋込絶縁膜32によって覆われているが、これに限られない。例えば、ゲート電極31の上面は、セルエリア表面12aと揃っている構成でもよい。この場合、ゲート電極31の上面は層間絶縁膜33によって覆われる。また、埋込絶縁膜32及び層間絶縁膜33の具体的材料は任意であるが、例えばシリコン酸化膜等が考えられる。
In the present embodiment, the upper surface of the
図2及び図3に示すように、最外周の第1トレンチ21より内側の第1ボディ層25aには、第1ドリフト層24aよりも不純物濃度が高いn+型のソース領域34と、第1ボディ層25aよりも不純物濃度が高いp+型のボディコンタクト領域35とが形成されている。ソース領域34及びボディコンタクト領域35は、セルエリア表面12aに露出している。ソース領域34は、最外周の第1トレンチ21より内側の各第1トレンチ21の周縁に設けられており、当該各第1トレンチ21の側壁の一部を構成している。ボディコンタクト領域35は、ソース領域34と隣接する位置に設けられており、ソース領域34と接合されている。
2 and 3, the
なお、最外周の第1トレンチ21とは、所定のピッチで配列されている複数の第1トレンチ21のうち第1トレンチ21の配列方向の両端に設けられている第1トレンチ21である。換言すれば、最外周の第1トレンチ21とは、複数の第1トレンチ21のうち第1トレンチ21の配列方向において最内周第2トレンチ22iに対して最も近い位置に設けられた第1トレンチ21と言える。最外周の第1トレンチ21の周縁にはソース領域34は形成されておらず、最外周の第1トレンチ21と終端エリアA2(換言すれば最内周第2トレンチ22i)との間にはボディコンタクト領域35は形成されていない。このため、最外周のセル11はスイッチング素子としては機能しない。
The outermost
第1ドリフト層24aにおける第1トレンチ21の下方位置には、p型の第1フローティング領域36が形成されている。第1フローティング領域36は、第1トレンチ21に沿って延びている。本実施形態の第1フローティング領域36は、例えば延設方向と直交する断面がオーバル形状であり、第1ドリフト層24aに囲まれている。第1フローティング領域36は、第1トレンチ21の底部21a及び第1トレンチ21の側壁における底部21a側の一部を覆っている。このため、第1フローティング領域36と第1トレンチ21との境界部分は、第1トレンチ21の延設方向から見てU字状となっている。また、上下方向から見て、第1フローティング領域36の一部は、第1トレンチ21よりも幅方向(換言すれば各第1トレンチ21の配列方向)にはみ出しており、そのはみ出している部分と第1ボディ層25aとが第1ドリフト層24aを介して上下方向に対向している。すなわち、第1フローティング領域36と第1ボディ層25aとは分離している。また、第1フローティング領域36とドレイン層23とは離間しており、両者の間には第1ドリフト層24aが介在している。
A p-type first floating
かかる構成によれば、電界が集中する箇所が、ゲート電極31の底面31a付近と、第1フローティング領域36とに分散される。このため、第1フローティング領域36がない構成、すなわちゲート電極31の底面31a付近にのみ電界が集中する構成と比較して、電界のピークが緩和されるため、耐圧の向上を図ることができる。
According to such a configuration, the portion where the electric field concentrates is dispersed in the vicinity of the
次に終端エリアA2の断面構造について説明すると、図2及び図3に示すように、第2トレンチ22は、半導体基板12における終端エリアA2の表面である終端エリア表面12bから下方に向けて延びており、第2ボディ層25bを貫通し且つ第2ドリフト層24bまで到達している。終端エリア表面12bは、第2ボディ層25bの上面とも言える。
Next, the sectional structure of the termination area A2 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, the
なお、本実施形態では、第2トレンチ22は複数設けられているが、これら各第2トレンチ22の深さ及び幅は同一に設定されている。また、第1トレンチ21と第2トレンチ22とについても、深さは同一に設定されている。
In the present embodiment, a plurality of
終端エリアA2には、終端側絶縁膜41が形成されている。終端側絶縁膜41は、第2トレンチ22内に埋めつつ、終端エリア表面12bを覆っている。ちなみに、最外周の第1トレンチ21の上方に設けられている最外周の層間絶縁膜33は、終端エリアA2側に張り出しており、終端側絶縁膜41と連続している。
A termination-
第2ドリフト層24bにおける第2トレンチ22の下方位置には、p型の第2フローティング領域42が形成されている。第2フローティング領域42は、上下方向から見てセルエリアA1を囲む環状である。本実施形態の第2フローティング領域42は、例えば断面がオーバル形状であり、第2ドリフト層24bに囲まれている。第2フローティング領域42は、第2トレンチ22の底部22a及び第2トレンチ22の側壁における底部22a側の一部を覆っている。このため、第2フローティング領域42と第2トレンチ22との境界部分は、第2トレンチ22の延設方向から見てU字状となっている。また、上下方向から見て、第2フローティング領域42の一部は、第2トレンチ22よりも幅方向にはみ出しており、そのはみ出している部分と第2ボディ層25bとが第2ドリフト層24bを介して上下方向に対向している。すなわち、第2フローティング領域42と第2ボディ層25bとは分離している。
A p-type second floating
ちなみに、第1トレンチ21及び第2トレンチ22の深さが同一である関係上、第1フローティング領域36と第2フローティング領域42とは、ドリフト層24において、同一の深さ位置に設けられている。このため、図3に示すように、第1フローティング領域36の上端36aと、第2フローティング領域42の上端42aとは同一の深さ位置に配置されている。
Incidentally, since the
ここで、上下方向におけるゲート電極31の底面31aと第1フローティング領域36の上端36aとの距離を第1距離Z1とする。また、最内周第2トレンチ22iに対応する第2フローティング領域42、詳細には最内周第2トレンチ22iの下方位置に設けられた第2フローティング領域42を、最内周第2フローティング領域42iとする。そして、上下方向における最内周第2フローティング領域42iの上端42aと第2ボディ層25bとの距離を第2距離Z2とする。
Here, the distance between the
かかる構成において、第2ボディ層25bの深さD2は、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一になるように、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されている。詳細には、第2ボディ層25bの深さD2は、第1ボディ層25aと第1ドリフト層24aとの界面26aに対するゲート電極31の底面31aの突出寸法Zt分だけ、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されている。本実施形態では、第2ボディ層25bの深さD2は一定となっている。
In such a configuration, the depth D2 of the
なお、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一になっているとは、完全に同一となる構成に限られず、ある程度(例えば±5%以下)の誤差を許容する。換言すれば、第2ボディ層25bの深さD2は、第2距離Z2が第1距離Z1に近づく(好ましくは一致する)ように、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されているとも言える。
Note that the fact that the first distance Z1 and the second distance Z2 are the same is not limited to a completely identical configuration, and a certain amount of error (for example, ± 5% or less) is allowed. In other words, the depth D2 of the
ちなみに、第1フローティング領域36の上端36aとは、第1ボディ層25aに最も近づいている箇所であり、例えば第1フローティング領域36と第1トレンチ21(換言すれば埋込絶縁膜32)との境界部分のうち終端エリアA2側の上端箇所である。また、第1フローティング領域36の上端36aとは、第1フローティング領域36のうち上下方向から見て第1トレンチ21から終端エリアA2に向けてはみ出している部分の上端箇所とも言える。
Incidentally, the upper end 36a of the first floating
同様に、最内周第2フローティング領域42iの上端42aとは、第2ボディ層25bに最も近づいている箇所であり、例えば最内周第2フローティング領域42iと第2トレンチ22(換言すれば終端側絶縁膜41)との境界部分のうちセルエリアA1側の上端箇所である。また、最内周第2フローティング領域42iの上端42aとは、最内周第2フローティング領域42iのうち上下方向から見て最内周第2トレンチ22iからセルエリアA1に向けてはみ出している部分の上端箇所とも言える。
Similarly, the
なお、ボディ層25a,25bの深さD1,D2は、ボディ層25a,25bの厚さとも言える。また、上下方向とは、半導体基板12の厚さ方向とも言えるし、各層23〜25の積層方向とも言える。
The depths D1 and D2 of the body layers 25a and 25b can be said to be the thicknesses of the body layers 25a and 25b. Further, the vertical direction can be said to be the thickness direction of the
ここで、第1ボディ層25aの深さD1と第2ボディ層25bの深さD2とが異なっているため、図3に示すように、第1ドリフト層24aと第1ボディ層25aとの界面26a、及び、第2ドリフト層24bと第2ボディ層25bとの界面26bの間には段差面50が形成されている。段差面50は、セルエリアA1から終端エリアA2に向けて凸となった湾曲面である。当該段差面50は、深さが均一のボディ層25に対して後から選択的にn型不純物イオンを注入することにより両深さD1,D2を異ならせる深さ調整工程によって形成される。当該深さ調整工程については後述する。
Here, since the depth D1 of the
図2及び図3に示すように、半導体装置10は、表面電極51を備えている。表面電極51は、ソース領域34及びボディコンタクト領域35に接合されている状態で、半導体基板12の表面全体を覆っている。なお、図示は省略するが、半導体装置10は、ドレイン層23の下側に設けられ且つ当該ドレイン層23に接合された裏面電極を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ちなみに、本実施形態の半導体装置10は、例えば車両に搭載されており、車両に搭載されたモータを駆動させるのに用いられる。詳細には、例えば半導体装置10は、車両に搭載されたDC電源に電気的に接続されているとともにモータのコイルに電気的に接続されており、DC電源から供給される直流電力を、モータが駆動可能な交流電力に変換するインバータとして用いられる。
Incidentally, the
次に本実施形態の作用について説明する。
ドレイン層23とソース領域34との間に電圧が印加された場合、セルエリアA1内においてはゲート電極31の底面31a付近と第1フローティング領域36とに対して電界が集中する一方、終端エリアA2内においては第2ドリフト層24bと第2ボディ層25bとの界面26bと第2フローティング領域42とに対して電界が集中する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When a voltage is applied between the
ここで、本実施形態では、第1ボディ層25aの深さD1と第2ボディ層25bの深さD2とが異なることにより、セルエリアA1内において電界が集中する2箇所間の距離である第1距離Z1と、終端エリアA2内において電界が集中する2箇所間の距離である第2距離Z2とが同一となっている。このため、半導体装置10の耐圧が高くなっている。
Here, in this embodiment, since the depth D1 of the
なお、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一となることによって耐圧が向上する要因としては、セルエリアA1と終端エリアA2とで電界強度分布が整合していること等が考えられる。 As a factor that the breakdown voltage is improved when the first distance Z1 and the second distance Z2 are the same, the electric field strength distribution is matched between the cell area A1 and the termination area A2.
次に、図4及び図5を用いて半導体装置10の製造方法について説明する。
まず、図4(a)に示すように、ドレイン層23を構成するn+型のバルク基板にn型の層をエピタキシャル成長させ、そのエピタキシャル層に対してイオン注入を行うことにより、ドリフト層24及びボディ層25を形成する。
Next, a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 4A, an n-type layer is epitaxially grown on an n + -type bulk substrate constituting the
その後、図4(b)に示すように、シリコン酸化膜のトレンチマスク61を形成し、トレンチマスク61が形成された状態で、ボディ層25を貫通し且つドリフト層24まで到達するようにエッチングを行うことにより、複数の第1トレンチ21及び複数の第2トレンチ22を形成するトレンチ形成工程を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, a
そして、図4(c)に示すように、トレンチマスク61が形成されている状態で両トレンチ21,22の底部21a,22aにp型の不純物イオンを注入して拡散させることにより、第1フローティング領域36及び第2フローティング領域42を形成するフローティング領域形成工程を行う。
Then, as shown in FIG. 4C, p-type impurity ions are implanted and diffused into the
続いて、図4(d)に示すように、第1トレンチ21及び第2トレンチ22を埋めつつセルエリア表面12a及び終端エリア表面12bの双方を覆う絶縁膜62を形成する。その後、図4(d)の2点鎖線に示すように、終端エリア表面12bに形成されている絶縁膜62を残しつつセルエリア表面12aに形成されている絶縁膜62を除去するパターンエッチングを行うことによりセルエリア表面12aを露出させる。この場合、セルエリア表面12aの絶縁膜62を除去するのに併せて、第1トレンチ21内の絶縁膜62の一部を除去することにより、第1トレンチ21内にスペースを形成する。なお、終端エリア表面12b及び第2トレンチ22内に形成されている絶縁膜62が終端側絶縁膜41に相当し、第1トレンチ21内に残存している絶縁膜62が堆積絶縁膜32aに相当する。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, an insulating
その後、図5(a)に示すように、n型の不純物イオンを、セルエリア表面12aからドリフト層24とボディ層25との界面26付近に向けて注入して拡散させる深さ調整工程を実行する。この場合、セルエリアA1のドリフト層24とボディ層25との界面26付近に選択的に不純物イオンが注入されるよう、不純物イオンの加速エネルギ等を調整する。これにより、図5(b)に示すように、セルエリアA1内に配置されているボディ層25である第1ボディ層25aの深さD1が、終端エリアA2内に配置されているボディ層25である第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くなり、段差面50が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 5A, a depth adjusting step is performed in which n-type impurity ions are implanted and diffused from the
ちなみに、深さ調整工程においては、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一となるように、後で形成されるゲート電極31の突出寸法Ztに対応させて、第1ボディ層25aの深さD1を第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くする。
Incidentally, in the depth adjustment step, the depth of the
なお、終端エリア表面12bに終端側絶縁膜41が存在し、第1トレンチ21内に堆積絶縁膜32aが存在しているため、終端エリアA2及び第1フローティング領域36にはn型の不純物イオンは注入されない。
Since the termination-
続いて、図5(b)に示すように、第1トレンチ21内における堆積絶縁膜32aの上方スペースにゲート電極31及びゲート絶縁膜32bを形成する。この工程の具体的な手法については、任意であるが、例えば熱処理等で第1トレンチ21の側壁にゲート絶縁膜32bを形成し、その後CVD法等を用いてゲート電極31(例えばポリシリコン等)を成長させる手法等が考えられる。
Subsequently, as illustrated in FIG. 5B, the
ゲート電極31の形成工程においては、ゲート電極31の底面31aが第1ドリフト層24aと第1ボディ層25aとの界面26aよりも突出寸法Ztだけ下方に突出するようにゲート電極31を形成する。
In the step of forming the
その後、図5(c)に示すように、ソース領域34、ボディコンタクト領域35及び層間絶縁膜33を形成する。これにより、セル11が形成される。その後、表面電極51及び裏面電極を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, a
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1)半導体装置10は、複数のセル11が配列されているセルエリアA1と、セルエリアA1を囲む終端エリアA2とが区画されている半導体基板12を備えている。セルエリアA1は、n型の第1ドリフト層24aと、第1ドリフト層24aの上に形成されたp型の第1ボディ層25aと、第1ボディ層25aを貫通し且つ第1ドリフト層24aまで到達している第1トレンチ21とを有している。セルエリアA1は、第1トレンチ21内に収容されたものであって埋込絶縁膜32を介して第1ボディ層25aと対向しているゲート電極31と、第1トレンチ21の下方位置にて第1トレンチ21の底部21aを覆うように設けられたp型の第1フローティング領域36とを有している。
According to the embodiment described above in detail, the following effects are obtained.
(1) The
終端エリアA2は、n型の第2ドリフト層24bと、第2ドリフト層24bの上に形成されたp型の第2ボディ層25bとを有している。また、終端エリアA2は、セルエリアA1を囲む環状に形成され、第2ボディ層25bを貫通し且つ第2ドリフト層24bまで到達している第2トレンチ22と、第2トレンチ22の下方位置にて第2トレンチ22の底部22aを覆うように設けられたp型の第2フローティング領域42とを有している。また、第2トレンチ22及び第2フローティング領域42はセルエリアA1を囲むように複数設けられている。
The termination area A2 includes an n-type
かかる構成において、ゲート電極31の底面31aは、第1ボディ層25aと第1ドリフト層24aとの界面26aよりも下方に突出している。これにより、ゲート電極31の一部は、埋込絶縁膜32を介して第1ドリフト層24aと対向しているため、セル11(本実施形態ではMOSFET)が正常に動作するとともに、オン抵抗の低減を図ることができる。
In this configuration, the
そして、最内周第2トレンチ22iの周囲の第2ボディ層25bの深さD2は、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一となるように、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されている。詳細には、第2ボディ層25bの深さD2は、第1ボディ層25aと第1ドリフト層24aとの界面26aからのゲート電極31の底面31aの突出寸法Ztだけ、第1ボディ層25aの深さD1よりも深く設定されている。これにより、第1距離Z1と第2距離Z2とが異なることに起因する耐圧の低下を抑制できる。よって、オン抵抗の低減と耐圧の向上とを図ることができる。
The depth D2 of the
(2)第1フローティング領域36及び第2フローティング領域42は、ドリフト層24に囲まれている。かかる構成によれば、両フローティング領域36,42がドレイン層23まで到達している構成と比較して、両フローティング領域36,42の深さが浅いため、所望の形状の両フローティング領域36,42を比較的容易に形成できる。
(2) The first floating
詳述すると、深い両フローティング領域36,42を形成しようとすると、形成に要する時間が長くなり易いという不都合が生じ得る。これに対して、本実施形態では、両フローティング領域36,42の深さが比較的浅くて済むため、上記不都合を抑制することができ、所望の形状の両フローティング領域36,42を比較的容易に得ることができる。
More specifically, when the deep floating
(3)第1トレンチ21の深さと第2トレンチ22の深さとは同一に設定されている。これにより、第1フローティング領域36と第2フローティング領域42とが同一の深さ位置に配置され易い。この場合、第1ボディ層25aの深さD1と第2ボディ層25bの深さD2とを異ならせることにより、第1距離Z1と第2距離Z2とを同一にすることができる。これにより、両トレンチ21,22の深さ(換言すれば両フローティング領域36,42の深さ位置)を異ならせることなく、(1)の効果を得ることができる。
(3) The depth of the
(4)半導体基板12は、n型のドリフト層24、及び、ドリフト層24の上に形成されたp型のボディ層25を有している。当該半導体基板12を備えた半導体装置10の製造方法は、ボディ層25を貫通し且つドリフト層24まで到達するようにエッチングを行うことにより、セルエリアA1内に配置される第1トレンチ21、及び、終端エリアA2内に配置される複数の第2トレンチ22を形成するトレンチ形成工程を備えている。また、半導体装置10の製造方法は、両トレンチ21,22の底部21a,22aからp型の不純物イオンを注入することにより両フローティング領域36,42を形成するフローティング領域形成工程を備えている。
(4) The
かかる構成において、半導体装置10の製造方法は、セルエリア表面12aからドリフト層24とボディ層25との界面26付近にn型の不純物イオンを注入することにより、セルエリアA1内の第1ボディ層25aの深さD1を、終端エリアA2内の第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くする深さ調整工程を備えている。半導体装置10の製造方法は、ゲート電極31の底面31aが第1ボディ層25aの下面よりも突出するようにゲート電極31を形成する工程を備えており、深さ調整工程では、第1距離Z1と第2距離Z2とが同一となるように、ゲート電極31の突出に対応させて第1ボディ層25aの深さD1を第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くしている。これにより、両ボディ層25a,25bの深さD1,D2を異ならせることができ、それを通じて第1距離Z1と第2距離Z2とを同一にすることができる。
In such a configuration, the manufacturing method of the
また、第1ボディ層25aを形成する工程と第2ボディ層25bを形成する工程とを別々に行う構成では、所定の膜厚を確保するための深いイオン注入及び拡散処理を2回行う必要があるため、工程の煩雑化が懸念される。これに対して、本実施形態では、上記深いイオン注入及び拡散処理は1回で済むため、工程の簡素化を図ることができる。
Further, in the configuration in which the step of forming the
(5)半導体装置10の製造方法は、フローティング領域形成工程の後、両トレンチ21,22を埋めつつセルエリア表面12a及び終端エリア表面12bの双方を覆う絶縁膜62を形成する工程を備えている。半導体装置10の製造方法は、終端エリア表面12bに形成されている絶縁膜62を残しつつセルエリア表面12aに形成されている絶縁膜62をエッチングすることにより、セルエリア表面12aを露出させるとともに第1トレンチ21内の絶縁膜62の一部を除去して第1トレンチ21内にゲート電極31のスペースを形成する工程を備えている。そして、深さ調整工程は、当該工程の後に実行される。これにより、終端エリアA2及び第1フローティング領域36にn型の不純物イオンが注入されることを抑制でき、セルエリアA1内の界面26に選択的にn型の不純物イオンを注入することができる。よって、専用のマスクを用意する必要がないため、工程の更なる簡素化を図ることができる。
(5) The manufacturing method of the
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図6に示すように、第1フローティング領域71は、第1トレンチ21の底部21aから下方に延びてドレイン層23に到達していてもよい。この場合、耐圧の更なる向上を図ることができる。また、第2フローティング領域72は、第2トレンチ22の底部22aから下方に延びてドレイン層23に到達していてもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
As shown in FIG. 6, the first floating
○ 第2トレンチ22の数は任意であり、例えば2つでもよいし、4つ以上でもよい。また、第2トレンチ22の数は1つでもよい。なお、第2トレンチ22の数が1つである場合、当該1つの第2トレンチ22が最内周第2トレンチ22iとなる。
The number of the
○ 第2ボディ層25bの深さD2は一定となっていたが、これに限られず、場所に応じて異なっていてもよい。例えば、第2ボディ層25bにおける最内周第2トレンチ22iの周囲の部分(詳細には上下方向から見て最内周第2フローティング領域42iと対向する部分)と、その他の部分とで深さが異なっていてもよい。詳細には、上記周囲の部分のみが、第1ボディ層25aの深さD1よりも深くなっており、それ以外の部分は第1ボディ層25aの深さD1と同一となっていてもよい。
O Although the depth D2 of the
○ 半導体装置10の製造方法は、実施形態のものに限られず、その構造を実現することができれば任意である。例えば、図7(a)に示すように、まず専用のマスクを用いてセルエリアA1をマスキングしつつ、終端エリアA2のみにp型の不純物イオンを注入して拡散させることにより、第2ボディ層25bを形成する。この段階では、セルエリアA1内には第1ボディ層25aは形成されていない。その後、図7(b)に示すように、マスクを用いて終端エリアA2をマスキングしつつ、セルエリアA1のみにp型の不純物イオンを注入して拡散させることにより、第1ボディ層25aを形成する。この場合、第1ボディ層25aの深さD1が、第2ボディ層25bの深さD2よりも浅くなるように不純物イオンに付与する加速エネルギ等の条件を調整するとよい。その後、両トレンチ21,22等を形成するとよい。なお、上記のように両ボディ層25a,25bを形成した場合、段差面80は、下方から上方に向かうに従って徐々にセルエリアA1側に張り出し、且つ、終端エリアA2からセルエリアA1に向けて凸となった円弧状となる。
The manufacturing method of the
○ 最外周の第1トレンチ21よりも内側のセル11は、SiのMOSFETであったが、これに限られず、例えばSiC(炭化ケイ素)のMOSFET等であってもよい。
○ 最外周の第1トレンチ21よりも内側のセル11は、MOSFETに限られず、例えばIGBTであってもよい。この場合、半導体装置10は、ソース領域34に代えてエミッタ領域を備え、ドレイン層23に代えてp+コレクタ層を備えているとよい。
The
(Circle) the
○ 半導体装置10の適用対象は、インバータに限られず任意である。また、半導体装置10の搭載対象も車両に限られず任意である。
○ n型とp型とを反対にしてもよい。すなわち、各実施形態では、n型が「第1導電型」に対応し、p型が「第2導電型」に対応していたが、p型が「第1導電型」に対応し、n型が「第2導電型」に対応してもよい。
The application target of the
○ The n-type and p-type may be reversed. That is, in each embodiment, the n-type corresponds to the “first conductivity type” and the p-type corresponds to the “second conductivity type”, but the p-type corresponds to the “first conductivity type” and the n-type The mold may correspond to the “second conductivity type”.
次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
(イ)半導体装置について、第1フローティング領域の上端とは、第1フローティング領域と第1トレンチ内に埋め込まれた絶縁膜との境界部分のうち終端エリア寄りの上端箇所であり、最内周第2フローティング領域の上端とは、最内周第2フローティング領域と第2トレンチ内に埋め込まれた絶縁膜との境界部分のうちセルエリア側の上端箇所であるとよい。
Next, a preferable example that can be grasped from the embodiment and another example will be described below.
(A) In the semiconductor device, the upper end of the first floating region is the upper end portion near the termination area in the boundary portion between the first floating region and the insulating film embedded in the first trench. The upper end of the two floating regions is preferably the upper end portion on the cell area side in the boundary portion between the innermost peripheral second floating region and the insulating film embedded in the second trench.
(ロ)半導体装置について、第1トレンチの深さと第2トレンチの深さとは同一に設定されているとよい。
(ハ)半導体装置の製造方法について、フローティング領域形成工程の後、第1トレンチ及び第2トレンチを埋めつつ半導体基板におけるセルエリアの表面及び終端エリアの表面の双方を覆う絶縁膜を形成し、その後終端エリアの絶縁膜を残しつつセルエリアの絶縁膜をエッチングすることにより、セルエリアの表面を露出させるとともに第1トレンチ内の絶縁膜の一部を除去して当該第1トレンチ内にゲート電極のスペースを形成する工程を備え、当該工程の後に深さ調整工程を実行するとよい。
(B) For the semiconductor device, the depth of the first trench and the depth of the second trench may be set to be the same.
(C) Regarding the semiconductor device manufacturing method, after the floating region forming step, an insulating film is formed to cover both the surface of the cell area and the surface of the termination area in the semiconductor substrate while filling the first trench and the second trench. By etching the insulating film in the cell area while leaving the insulating film in the termination area, the surface of the cell area is exposed and a part of the insulating film in the first trench is removed, and the gate electrode is formed in the first trench. A step of forming a space may be provided, and a depth adjustment step may be performed after the step.
10…半導体装置、11…セル、12…半導体基板、21…第1トレンチ、21a…第1トレンチの底部、22…第2トレンチ、22a…第2トレンチの底部、22i…最内周第2トレンチ、23…ドレイン層(拡散層)、24a…第1ドリフト層、24b…第2ドリフト層、25a…第1ボディ層、25b…第2ボディ層、31…ゲート電極、31a…ゲート電極の底面、36,71…第1フローティング領域、36a…第1フローティング領域の上端、42,72…第2フローティング領域、42a…第2フローティング領域(最内周第2フローティング領域)の上端、42i…最内周第2フローティング領域、A1…セルエリア、A2…終端エリア、Z1…第1距離、Z2…第2距離、D1…第1ボディ層の深さ、D2…第2ボディ層の深さ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記セルエリアは、
第1導電型の第1ドリフト層と、
前記第1ドリフト層の上に形成された第2導電型の第1ボディ層と、
前記第1ボディ層を貫通し且つ前記第1ドリフト層まで到達している第1トレンチと、
前記第1トレンチ内に収容され且つ絶縁膜を介して前記第1ボディ層と対向しているゲート電極と、
前記第1トレンチの下方位置にて前記第1トレンチの底部を覆うように設けられた第2導電型の第1フローティング領域と、
を有し、
前記終端エリアは、
第1導電型の第2ドリフト層と、
前記第2ドリフト層の上に形成された第2導電型の第2ボディ層と、
前記セルエリアを囲む環状に形成され、前記第2ボディ層を貫通し且つ前記第2ドリフト層まで到達している第2トレンチと、
前記第2トレンチの下方位置にて前記第2トレンチの底部を覆うように設けられた第2導電型の第2フローティング領域と、
を有し、
前記ゲート電極の底面は、前記第1ボディ層と前記第1ドリフト層との界面よりも下方に突出しており、
前記第2トレンチ及び前記第2フローティング領域は1又は複数設けられており、
上下方向における前記第1フローティング領域の上端と前記ゲート電極の底面との間の距離を第1距離とし、前記1又は複数の第2トレンチのうち最内周にある最内周第2トレンチに対応する前記第2フローティング領域の上端と前記第2ボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、
前記最内周第2トレンチの周囲の前記第2ボディ層の深さは、前記第1距離と前記第2距離とが同一となるように、前記第1ボディ層の深さよりも深く設定されていることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device comprising a semiconductor substrate in which a cell area in which a plurality of cells are arranged and a termination area surrounding the cell area are partitioned,
The cell area is
A first drift layer of a first conductivity type;
A first body layer of a second conductivity type formed on the first drift layer;
A first trench penetrating the first body layer and reaching the first drift layer;
A gate electrode housed in the first trench and facing the first body layer via an insulating film;
A first floating region of a second conductivity type provided to cover the bottom of the first trench at a position below the first trench;
Have
The termination area is
A second drift layer of a first conductivity type;
A second body layer of a second conductivity type formed on the second drift layer;
A second trench formed in an annular shape surrounding the cell area, penetrating the second body layer and reaching the second drift layer;
A second floating region of a second conductivity type provided to cover the bottom of the second trench at a position below the second trench;
Have
The bottom surface of the gate electrode protrudes below the interface between the first body layer and the first drift layer,
One or a plurality of the second trench and the second floating region are provided,
The distance between the upper end of the first floating region and the bottom surface of the gate electrode in the vertical direction is a first distance, and corresponds to the innermost second trench in the innermost circumference among the one or more second trenches. When the vertical distance between the upper end of the second floating region and the second body layer is the second distance,
The depth of the second body layer around the innermost second trench is set deeper than the depth of the first body layer so that the first distance and the second distance are the same. A semiconductor device characterized by comprising:
前記1又は複数の第2フローティング領域は、前記第2ドリフト層に囲まれている請求項1に記載の半導体装置。 The first floating region is surrounded by the first drift layer;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the one or more second floating regions are surrounded by the second drift layer.
前記ボディ層を貫通し且つ前記ドリフト層まで到達するようにエッチングを行うことにより、前記セルエリア内に配置される第1トレンチ、及び、前記終端エリア内に配置される環状の第2トレンチを形成するトレンチ形成工程と、
前記第1トレンチ及び前記第2トレンチの底部から第2導電型の不純物イオンを注入することにより、前記第1トレンチの底部を覆う第2導電型の第1フローティング領域及び前記第2トレンチの底部を覆う第2導電型の第2フローティング領域を形成するフローティング領域形成工程と、
前記半導体基板における前記セルエリアの表面から前記ドリフト層と前記ボディ層との界面付近に第1導電型の不純物イオンを注入することにより、前記セルエリア内に配置されている前記ボディ層である第1ボディ層の深さを、前記終端エリア内に配置されている前記ボディ層である第2ボディ層の深さよりも浅くする深さ調整工程と、
前記第1トレンチ内にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
を備え、
前記ゲート電極形成工程では、前記ゲート電極の底面が前記第1ボディ層の下面よりも突出するように前記ゲート電極を形成し、
前記トレンチ形成工程では、前記第2トレンチを1又は複数形成し、
上下方向における前記第1フローティング領域の上端と前記ゲート電極の底面との間の距離を第1距離とし、前記1又は複数の第2トレンチのうち最内周にある最内周第2トレンチに対応する前記第2フローティング領域の上端と前記第2ボディ層との上下方向の距離を第2距離とすると、
前記深さ調整工程では、前記第1距離と前記第2距離とが同一となるように、前記第1ボディ層の深さを前記第2ボディ層の深さよりも浅くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A cell area having a first conductivity type drift layer and a second conductivity type body layer formed on the drift layer, wherein a plurality of cells are arranged, and a termination area surrounding the cell area A method of manufacturing a semiconductor device including a partitioned semiconductor substrate,
Etching is performed so as to penetrate the body layer and reach the drift layer, thereby forming a first trench disposed in the cell area and an annular second trench disposed in the termination area. A trench forming step,
By implanting second conductivity type impurity ions from the bottoms of the first trench and the second trench, the second conductivity type first floating region covering the bottom of the first trench and the bottom of the second trench are formed. A floating region forming step for forming a second floating region of the second conductivity type to cover;
The body layer is disposed in the cell area by implanting first conductivity type impurity ions from the surface of the cell area in the semiconductor substrate to the vicinity of the interface between the drift layer and the body layer. A depth adjusting step of making the depth of one body layer shallower than the depth of the second body layer, which is the body layer disposed in the termination area;
Forming a gate electrode in the first trench; and
With
In the gate electrode forming step, the gate electrode is formed so that a bottom surface of the gate electrode protrudes from a lower surface of the first body layer,
In the trench formation step, one or a plurality of the second trenches are formed,
The distance between the upper end of the first floating region and the bottom surface of the gate electrode in the vertical direction is a first distance, and corresponds to the innermost second trench in the innermost circumference among the one or more second trenches. When the vertical distance between the upper end of the second floating region and the second body layer is the second distance,
In the depth adjusting step, the depth of the first body layer is made shallower than the depth of the second body layer so that the first distance and the second distance are the same. Device manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015239441A JP6521851B2 (en) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015239441A JP6521851B2 (en) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017107939A true JP2017107939A (en) | 2017-06-15 |
JP6521851B2 JP6521851B2 (en) | 2019-05-29 |
Family
ID=59060023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015239441A Active JP6521851B2 (en) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6521851B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110931548A (en) * | 2019-12-16 | 2020-03-27 | 安建科技(深圳)有限公司 | Semiconductor device structure and manufacturing method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006128507A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Toyota Motor Corp | Insulated-gate semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2008078397A (en) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Sanyo Electric Co Ltd | Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device |
JP2008103683A (en) * | 2006-08-03 | 2008-05-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device having space-saving edge structure |
JP2009200300A (en) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device, and method of manufacturing the same |
-
2015
- 2015-12-08 JP JP2015239441A patent/JP6521851B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006128507A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Toyota Motor Corp | Insulated-gate semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2008103683A (en) * | 2006-08-03 | 2008-05-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device having space-saving edge structure |
JP2008078397A (en) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Sanyo Electric Co Ltd | Method for manufacturing insulated-gate semiconductor device |
JP2009200300A (en) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device, and method of manufacturing the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110931548A (en) * | 2019-12-16 | 2020-03-27 | 安建科技(深圳)有限公司 | Semiconductor device structure and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6521851B2 (en) | 2019-05-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5569162B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP3652322B2 (en) | Vertical MOSFET and manufacturing method thereof | |
JP4940546B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5812029B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5554417B2 (en) | Trench gate power semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5136578B2 (en) | Semiconductor device | |
US9755042B2 (en) | Insulated gate semiconductor device and method for manufacturing the insulated gate semiconductor device | |
US9825164B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method for same | |
JP5298565B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5697744B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5767857B2 (en) | Trench-type MOSFET and manufacturing method thereof | |
JP6561611B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5758824B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
TWI659459B (en) | Semiconductor device | |
JP6648331B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
JP2018041853A (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
JP2018182258A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP2007173319A (en) | Insulated-gate semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2010153622A (en) | Semiconductor device | |
WO2008094497A1 (en) | Termination trench structure for mosgated device and process for its manufacture | |
KR20160018322A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2024032949A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2010080892A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2009141185A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method thereof | |
JP6521851B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171227 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181025 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181030 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181221 |
|
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: 20190409 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190423 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6521851 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 |