JP2019012734A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019012734A JP2019012734A JP2017127475A JP2017127475A JP2019012734A JP 2019012734 A JP2019012734 A JP 2019012734A JP 2017127475 A JP2017127475 A JP 2017127475A JP 2017127475 A JP2017127475 A JP 2017127475A JP 2019012734 A JP2019012734 A JP 2019012734A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- oxide film
- gate
- metal layer
- semiconductor
- 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
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
Effect Transistor)がある。このMOSFETは、オフ時にゲート電圧の発振が起こり
、ゲートノイズレベルが電源回路のEMI規定レベルを超える可能性がある。
た半導体装置を提供することである。
置であって、前記セル部は、ドレイン金属層と、前記ドレイン金属層上に設けられた積層
半導体層の一部と、前記積層半導体層上に設けられたゲート酸化膜と、前記ゲート酸化膜
上に設けられたゲート導電層と、前記ゲート導電層上に絶縁層間膜を介して、設けられた
ソース電極と、を含み、前記積層半導体層は、前記ドレイン金属層上に設けられた第1導
電形の第1半導体領域と、前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体
領域と、前記第2半導体領域の上に選択的に設けられた第1導電形の第3半導体領域と、
前記第3半導体領域の表面に形成された第1導電型の高濃度拡散領域と、を含み、前記外
周部は、前記ドレイン金属層と、前記積層半導体層の一部と、前記積層半導体層上に設け
られ、前記ゲート酸化膜と電気的に接続する第1の酸化膜と、前記第1の酸化膜上に設け
られた配線層と、前記配線層とは、絶縁層間膜を介して絶縁された状態で、前記絶縁層間
膜上に設けられたゲート金属層と、前記配線層と、前記ゲート金属層が接触する第1のコ
ンタクト部と、前記配線層に形成された抵抗部と、前記積層半導体層に設けられたフィー
ルド酸化膜と、を含み、前記引き出し部は、前記ドレイン金属層と、前記積層半導体層の
一部と、前記積層半導体層に設けられた前記フィールド酸化膜と、前記絶縁層間膜と、前
記積層半導体層上に設けられた第2の酸化膜と、前記第2の酸化膜上に設けられた引き出
し層と、前記引き出し層上に設けられた前記ゲート金属層と、前記引き出し層が、前記ゲ
ート金属層と接触する第2のコンタクト部と、を有す半導体装置。
は同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場
合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
導体領域10に向かう方向をZ方向(第1方向)とする。Z方向に対して垂直であって、
相互に直交する2方向をX方向及びY方向(第2方向)とする。
の相対的な高低を表す。すなわち、「+」が付されている表記は、「+」および「−」の
いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「−」が付されている表
記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。
態を実施してもよい。
本発明の第1の実施例を図1から図7を用いて説明する。図1(a)は、第1の実施形
態に係る半導体装置100の上面からみたイメージ図である。図1(b)は、図1(a)
において、上部のゲート金属層5、ソース電極4を透過させた半導体装置100の上面か
らみたイメージ図である。図1(c)は、図1(b)において、酸化膜容量部を図示した
ものである。図2は、図1(a)の一部をA−A‘において拡大した断面図である。図3
は、図1(a)の一部をB−B‘において拡大した断面図である。図4は、図1(a)の
一部をC−C‘において拡大した断面図である。図5は、図1(a)の一部をD−D‘に
おいて拡大した断面図である。図6は、第1の実施形態に係る半導体装置100において
、ゲートパッドを装着させた場合の上面図である。図7は、第1の実施形態に係る半導体
装置100の回路模式図である。
引き出し部3を含んでいる。また、セル部1と、外周部2と、引き出し部3の各部は、ド
レイン電極20と、積層半導体領域17と、の一部をそれぞれ共有している。
0(第1半導体領域)と、p形(第2導電形)ベース領域11(第2半導体領域)と、n
+形ソース領域12(第3半導体領域)と、p+形コンタクト領域13と、を含む。
電極20と電気的に接続されている。
11はY方向において複数設けられ、それぞれがX方向に延びている。
選択的に設けられている。
積層半導体領域17の一部と、ゲート酸化膜14と、ゲート導電層7と、絶縁層間膜15
と、ソース電極4と、からなる。
が設けられている。また、ゲート導電層7は、ゲート酸化膜14上に設けられている。ゲ
ート導電層7と、ソース電極4の間には、絶縁層間膜15が設けられている。ゲート導電
層7とゲート酸化膜14は、図2においてY方向に複数設けられ、それぞれがX方向に延
びている。
+形ソース領域12およびp+形コンタクト領域13と電気的に接続されている。
、第1の酸化膜18と、フィールド酸化膜16と、配線層6と、絶縁層間膜15と、ゲー
ト金属層5と、第1のコンタクト部40からなる。
れている。第1の酸化膜18は、図2においてY方向に複数設けられ、それぞれがX方向
に延びている。更に、配線層6上には、絶縁層間膜15、ゲート金属層5が順に設けられ
ている。フィールド酸化膜16は、積層半導体領域17及び配線層6の間に設けられてい
る。ゲート金属層5と、配線層6が絶縁層間膜15を間に挟まずに接触している部分が第
1のコンタクト部40である。
9と、引き出し層8と、絶縁層間膜15と、第2のコンタクト部41と、ゲート金属層5
と、からなる。
が設けられている。引き出し層8と、ゲート金属層5は、絶縁層間膜15を間に挟まずに
接触している。この部分が、第2のコンタクト部41として示されている。
し部3は、ゲート金属層5を共有している。
られ、これらの電極は電気的に分離されている。
1のコンタクト部40を介して配線層6に電位が伝えられる。配線層6とゲート導電層7
は図2のXY平面において、接続しており、電気的にも接続していることから、配線層6
の電位は、セル部1のゲート導電層7へ伝えられる。
層7と図2のX軸方向においても接続することはない。
隣接して設けられている。抵抗部50は、高抵抗ポリシリコンなどの導電材料で形成され
る。この抵抗部50は、配線層6の不純物原子の含有率を変えて作成してもよい。抵抗部
50は、後述するがスイッチング波形を緩やかにするために、半導体装置100の抵抗成
分を意図的に高くするために設けられる。
酸化膜19をそれぞれ別の呼称で説明したが、図5において、第1の酸化膜18、第2の
酸化膜19を合わせて第1の酸化膜18としてもよい。
各構成要素の材料の一例を説明する。
域12、およびp+形コンタクト領域13は、半導体材料として、シリコン、炭化シリコ
ン、窒化ガリウム、またはガリウムヒ素を含む。半導体材料としてシリコンが用いられる
場合、n形不純物としては、ヒ素、リン、またはアンチモンを用いることができる。p形
不純物としては、ボロンを用いることができる。
を含む。
まず、比較例に関して説明する。
。このノイズレベルが電源回路のEMI規定レベルを超えないようにするため、半導体装
置内の抵抗を意図的に大きく設計することでスイッチング波形を緩やかにしている。
、上記対策を施した構造の一つとなっている。図10(b)は、図10(b)において、
酸化膜容量を図示したものであり、図11は、半導体装置300の図2に対応する断面図
である。後述する半導体装置200の説明に備え、フィールド酸化膜16と第1の酸化膜
18との境界ラインであるフィールド酸化膜境界部80も図示している。
ト金属層5が設けられている。第1の実施形態に係る半導体装置100と異なる点は、引
き出し部3及び第2のコンタクト部41を有していない点である。
マシンモデル(MM)耐量が低いことが問題になっている。
る局所的な発熱や電界集中によって半導体装置が破壊することがある。マシンモデル耐量
は、このESDに対する耐量を評価する一種の検定である。
M)耐量も増加する。しかし、半導体装置300は、ゲート長やゲート幅を広げてゲート
酸化膜面積を増し、それに比例してゲート容量を大きくしても、ESD耐量はほぼ一定値
を取る。そのため、ゲート容量に対する依存性を示さない。
D耐量は、抵抗依存性を示すことが分かっている。
られず、抵抗依存性が見られる。
置内で最も電界強度の高い箇所のゲート酸化膜が破壊するはずである。しかし、半導体装
置300の場合、第1のコンタクト部40を形成している領域の電位が先に上がってしま
い、おくれて、半導体装置内の電位が上がる。
40を形成している部分のみの入力容量しか存在しないと考えられる。より詳細には図1
0(b)に示すように、入力容量(Ciss)は、酸化膜容量部60だけである。実際に、
ESDでの破壊箇所は上記部分で破壊することが確認できており、この部分の酸化膜容量
がESD発生時の実質的な入力容量であると推定できる。なお、図10(b)には、第1
のコンタクト部40は図示していない。
め、酸化膜容量部60の面積が抵抗に対応して変化する。すなわち、ESD耐量には、ゲ
ート容量に対する依存性ではなく、酸化膜容量部60の面積依存性による抵抗依存が見ら
れると考えられる。
上記に対し、第1実施形態に係る半導体装置100は、図1(b)に示すように、引き
出し部3を設けている。この引き出し部3では、図2のZ方向において、ゲート金属層5
の下に引き出し層8を設置し、第2のコンタクト部41を形成している。つまり、第2の
コンタクト部41にて、ゲート金属層5と引き出し層8が低抵抗に接続している。この引
き出し層8は外周部2の配線層6とは異なり、セル部1のゲート導電層7とは、接続して
いない。半導体装置100は、第1のコンタクト部40による低抵抗で接続する面積を増
やすことで、引き出し層8の下に位置する第2の酸化膜19による酸化膜容量を増やして
いる。これにより、半導体装置100では、ESD耐量をかさ上げしている。図1(c)
に示す酸化膜容量部60は、ESD時の実質的な入力容量を図示している。ただし、図1
(c)には、第2のコンタクト部41は図示していない。
置100の回路模式図である。ゲートパッドGPADからゲート電位を入力し、ソースS
、ドレインDを合わせて図示している。各トランジスタは、セル部1の有効セルに対応す
る。また、抵抗部50及び酸化膜容量部60も合わせて図示している。比較例に係る半導
体装置300と同様に、ゲートパッドからセル部へゲート電位を入力する際に、抵抗部5
0を意図的に配置してノイズ対策をしている。ゲートパッドから、入力されたゲート電位
は、ゲート金属層5から第1のコンタクト部40を介して、配線層6、ゲート導電層7、
内部セル1へと電位が伝えられる。
図7の抵抗部50の左側のゲート電位が上がる。しかし、入力容量部60を有しているこ
とで、耐量を増やし、そこにぶら下がるゲート酸化膜(回路図におけるダイオード部)が
破壊されることを防ぐことが出来る。
70から入力されたゲート電位は、ゲート金属層5及び配線層6を経由する。このとき、
ゲート金属層5から、その直下の配線層6へは、第1のコンタクト部40を介して電位が
与えられる。また、図12のX軸方向において、配線層6とゲート導電層7は、一体とな
っており、電気的に接続されている。そのためゲート導電層7を介し、セル部1へ電位が
供給される。しかし、第1のコンタクト部40の下の第1の酸化膜18は、抵抗部50に
より、電位がつりあがりやすく、破壊されやすい。
ゲート導電層7に直接接続していない。ゲートパッドから、入力されたゲート電位は、ゲ
ート金属層5、第1のコンタクト部40、配線層6、ゲート導電層7、を介してセル部1
へと電位が与えられるが、ゲート金属層5から第1のコンタクト部40を介して、引き出
し層8、第2の酸化膜19にも電位が与えられる。半導体装置100では、第1の酸化膜
18だけでなく、第2の酸化膜19もゲート容量とすることができる点で半導体装置30
0と異なっている。これにより、ゲート電極からのサージによって第1の酸化膜18が破
壊されるのを防ぐことができる。
とでスイッチング波形を緩やかにした場合でも、ESD耐量を増加させることが可能とな
る。
が、上下左右どの方向にコンタクト部を伸ばしてもよく、コンタクト部分を厚くしたり、
複数方向に伸ばしたり、長さや大きさを適宜変更してもよい。
図8は、第1の実施形態の第1変形例に係る半導体装置200の上面から見た透過イメ
ージ図である。また、図11は、半導体装置300の図2に対応する断面図である。
ィールド酸化膜境界部80を半導体装置100及び半導体装置300の構造よりも狭めて
いる。言い換えると、半導体装置300のフィールド酸化膜16の図10におけるY軸方
向の長さが半導体装置100、半導体装置300のフィールド酸化膜16よりも長くなっ
ている。また、半導体装置200の第1のコンタクト部40は、フィールド酸化膜16上
に設けられる。第1実施形態に係る半導体装置100の場合、第1のコンタクト部40を
形成する際に、エッチング時間の長さによって、コンタクト部が過剰にエッチングされる
ことになり、配線層6を突き破る恐れがある。しかし、第1変形例に係る半導体装置20
0は、コンタクト部形成時にフィールド酸化膜16によって、エッチングによる歩留まり
の低下を抑えることができる。
して提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実
施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態に含まれる、各要素
の具体的な構成に関しては、当業者が公知の技術から適宜選択することが可能である。こ
れらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に
記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
2 外周部
3 引き出し部
4 ソース電極
5 ゲート金属層
6 配線層
7 ゲート導電層
8 引き出し層
9 n+形(第1導電形)ドレイン領域
10 n−形半導体領域(第1半導体領域)
11 p形(第2導電形)ベース領域(第2半導体領域)
12 n+形ソース領域(第3半導体領域)
13 p+形コンタクト領域
14 ゲート酸化膜
15 絶縁層間膜
16 フィールド酸化膜
17 積層半導体領域
18 第1の酸化膜
19 第2の酸化膜
20 ドレイン電極
40 第1のコンタクト部
41 第2のコンタクト部
50 抵抗部
60 酸化膜容量(入力容量)部
70 ゲートパッド
80 フィールド酸化膜境界部
100 本発明第1の実施形態に係る半導体装置
200 第1変形例に係る半導体装置
300 比較例に係る半導体装置
Claims (3)
- セル部と、
外周部と、
引き出し部と、を有する半導体装置であって、
前記セル部は、
ドレイン金属層と、
前記ドレイン金属層上に設けられた積層半導体層の一部と、
前記積層半導体層上に設けられたゲート酸化膜と、
前記ゲート酸化膜上に設けられたゲート導電層と、
前記ゲート導電層上に絶縁層間膜を介して、設けられたソース電極と、を含み、
前記積層半導体層は、
前記ドレイン金属層上に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の上に選択的に設けられた第1導電形の第3半導体領域と、
前記第3半導体領域の表面に形成された第1導電型の高濃度拡散領域と、
を含み、
前記外周部は、
前記ドレイン金属層と、
前記積層半導体層の一部と、
前記積層半導体層上に設けられ、前記ゲート酸化膜と電気的に接続する第1の酸化膜と
、
前記第1の酸化膜上に設けられた配線層と、
前記配線層とは、絶縁層間膜を介して絶縁された状態で、前記絶縁層間膜上に設けられ
たゲート金属層と、
前記配線層と、前記ゲート金属層が接触する第1のコンタクト部と、
前記配線層に形成された抵抗部と、
前記積層半導体層に設けられたフィールド酸化膜と、
を含み、
前記引き出し部は、
前記ドレイン金属層と、
前記積層半導体層の一部と、
前記積層半導体層に設けられた前記フィールド酸化膜と、
前記絶縁層間膜と、
前記積層半導体層上に設けられた第2の酸化膜と、
前記第2の酸化膜上に設けられた引き出し層と、
前記引き出し層上に設けられた前記ゲート金属層と、
前記引き出し層が、前記ゲート金属層と接触する第2のコンタクト部と、
を有す半導体装置。 - 前記第2のコンタクト部は、前記フィールド酸化膜上に設けられた前記引き出し層に形
成される請求項1に記載の半導体装置。 - セル部と、
外周部と、を有する半導体装置であって、
前記セル部は、
ドレイン金属層と、
前記ドレイン金属層上に設けられた積層半導体層の一部と、
前記積層半導体層上に設けられたゲート酸化膜と、
前記ゲート酸化膜上に設けられたゲート導電層と、
前記ゲート導電層上に絶縁層間膜を介して、設けられたソース電極と、を含み、
前記積層半導体層は、
前記ドレイン金属層上に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の上に選択的に設けられた第1導電形の第3半導体領域と、
前記第3半導体領域の表面に形成された第1導電型の高濃度拡散領域と、
を含み、
前記外周部は、
前記ドレイン金属層と、
前記積層半導体層の別の一部と、
前記積層半導体層上に設けられ、前記ゲート酸化膜と電気的に接続する第1の酸化膜と
、
前記第1の酸化膜上に設けられた配線層と、
前記配線層とは、絶縁層間膜を介して絶縁された状態で、前記絶縁層間膜上に設けられ
たゲート金属層と、
前記配線層に形成された抵抗部と、
前記積層半導体層に設けられたフィールド酸化膜と、
前記配線層が、前記ゲート金属層と接触する第1のコンタクト部と、
を含み、
前記第1のコンタクト部は、前記フィールド酸化膜上に設けられた前記配線層に形成さ
れる半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017127475A JP6796034B2 (ja) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017127475A JP6796034B2 (ja) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019012734A true JP2019012734A (ja) | 2019-01-24 |
JP6796034B2 JP6796034B2 (ja) | 2020-12-02 |
Family
ID=65226910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017127475A Active JP6796034B2 (ja) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6796034B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004259981A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Denso Corp | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ |
JP2008294301A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2009038318A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2014216352A (ja) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
-
2017
- 2017-06-29 JP JP2017127475A patent/JP6796034B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004259981A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Denso Corp | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ |
JP2008294301A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2009038318A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2014216352A (ja) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6796034B2 (ja) | 2020-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10396065B2 (en) | Semiconductor device having a temperature-detecting diode | |
US10411087B2 (en) | Semiconductor capacitor and power supply module | |
US9548294B2 (en) | Semiconductor device with temperature-detecting diode | |
JP6416056B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2015012184A (ja) | 半導体素子 | |
WO2019159351A1 (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
JP2014067986A (ja) | 半導体装置 | |
JP2018120955A (ja) | 半導体装置 | |
JP2009064883A (ja) | 半導体装置 | |
JP2006229226A (ja) | 集積回路を有する半導体装置 | |
US9601481B2 (en) | Semiconductor device | |
WO2016170913A1 (ja) | オンチップノイズ保護回路を有する半導体チップ | |
JP5022013B2 (ja) | 静電気保護用半導体装置および自動車用複合ic | |
JP2019012734A (ja) | 半導体装置 | |
JP2007287919A (ja) | 温度検出機能付き半導体装置 | |
US9035349B2 (en) | Bidirectional semiconductor device for protection against electrostatic discharges, usable on silicon on insulator | |
JP2009038099A (ja) | 半導体装置 | |
JP2005136290A (ja) | 半導体装置 | |
JP6549905B2 (ja) | 半導体集積回路 | |
JP2009016725A (ja) | 半導体装置 | |
JP2009010254A (ja) | 半導体装置 | |
JP5266955B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2017139291A (ja) | 半導体装置 | |
JP2010016180A (ja) | 半導体装置 | |
JP2009038101A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20170929 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20170929 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20180831 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190830 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190830 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200722 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200807 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201005 |
|
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: 20201016 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201113 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6796034 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |