JP2019102705A - Semiconductor device - Google Patents

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隆充 松尾
Takamitsu Matsuo
隆充 松尾
義典 星野
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義典 星野
剛 可知
Takeshi Kachi
剛 可知
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Abstract

To provide a semiconductor device which inhibits breakdown voltage characteristic deterioration caused by disconnection of a field plate.SOLUTION: A semiconductor device SM comprises a semiconductor substrate SB, a first insulation film IF1 and a resistive filed plate FP. The resistive field plate FP is electrically connected with a p type well region PW and an n+ type region NS and faces a p type surface electric field reduction region RS via a first insulation film IF1. The resistive field plate FP includes a first part FP1, a second part FP2 and a third part FP3 connecting the first part FP1 and the second part FP2. The third part FP3 surrounds the first part FP1 in plan view and has a first pathway which extends from the second part FP2 to reach the first part FP1 and a second pathway which is branched off from the first pathway and runs from the second part FP2 to reach the first part FP1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体装置に関し、特にフィールドプレートを備える半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device provided with a field plate.

国際公開第2012/157223号および特開2017−139392号公報には、抵抗性フィールドプレートを備える半導体装置が開示されている。これらの半導体装置では、高電位差が与えられる2つの半導体領域のうちの一方が他方を囲むように配置されている。上記抵抗性フィールドプレートは、両半導体領域間を電気的に接続して両領域間に微弱な電流を流すことで、フィールドプレートとして機能し、半導体装置の高耐圧化に寄与している。   International Publication No. 2012/157223 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2017-139392 disclose a semiconductor device provided with a resistive field plate. In these semiconductor devices, one of two semiconductor regions to which a high potential difference is applied is arranged to surround the other. The above-described resistive field plate functions as a field plate by electrically connecting both semiconductor regions and supplying a weak current between the two regions, and contributes to the increase in breakdown voltage of the semiconductor device.

また、上記抵抗性フィールドプレートは、両半導体領域間において蛇行するように配置されることにより、高抵抗化されている。これにより、上記抵抗性フィールドプレートを介して両半導体領域間に流れる電流が抑制されて、半導体装置の高耐圧化が図られている。   Further, the resistive field plate is placed in a meandering manner between the two semiconductor regions to increase resistance. As a result, the current flowing between the two semiconductor regions via the resistive field plate is suppressed, and the breakdown voltage of the semiconductor device is increased.

上記半導体装置では、抵抗性フィールドプレートの延在方向に交差する方向の幅、および蛇行するように配置された隣り合う部分間の間隔の狭小化が図られ、抵抗性フィールドプレートは高密度に配置されている。   In the above semiconductor device, the width in the direction crossing the extending direction of the resistive field plate, and the narrowing of the spacing between adjacent portions arranged in a meandering manner are achieved, and the resistive field plates are arranged at a high density. It is done.

国際公開第2012/157223号International Publication No. 2012/157223 特開2017−139392号公報JP, 2017-139392, A

しかしながら、従来の抵抗性フィールドプレートでは、1箇所でも断線するとフィールドプレートとしての機能が喪失される。   However, in the conventional resistive field plate, the function as the field plate is lost if it breaks even at one place.

このような従来の抵抗性フィールドプレートの断線は半導体装置の製造プロセス内での異物の付着等の異常発生により引き起こされるが、これらを制御することは困難である。   Such disconnection of the conventional resistive field plate is caused by an abnormality such as adhesion of foreign matter in the manufacturing process of the semiconductor device, but it is difficult to control them.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

一実施の形態に係る半導体装置は、第1半導体領域と、平面視において第1半導体領域を囲むように配置されている第2半導体領域と、平面視において第1半導体領域と第2半導体領域との間で第1半導体領域を囲むように配置されている第3半導体領域とを含む半導体基板と、第3半導体領域上に配置されている絶縁膜と、第1半導体領域および第2半導体領域の各々に電気的に接続され、かつ、絶縁膜を介して第3半導体領域と対向するフィールドプレートとを備える。フィールドプレートは、平面視において環形状を有する第1部と、平面視において第1部の外側を囲む第2部と、第1部と第2部とを接続する第3部とを含む。第3部は、平面視において第1部の周囲を囲み、かつ第2部から第1部へ至る第1経路と、第1経路と分岐して第2部から第1部へ至る第2経路とを有する。   A semiconductor device according to one embodiment includes a first semiconductor region, a second semiconductor region arranged to surround the first semiconductor region in plan view, and a first semiconductor region and a second semiconductor region in plan view. A semiconductor substrate including a third semiconductor region disposed to surround the first semiconductor region, an insulating film disposed on the third semiconductor region, and a first semiconductor region and a second semiconductor region. A field plate electrically connected to each other and opposed to the third semiconductor region through the insulating film is provided. The field plate includes a first portion having an annular shape in a plan view, a second portion surrounding the outside of the first portion in a plan view, and a third portion connecting the first portion and the second portion. The third part surrounds the periphery of the first part in a plan view, and a first path from the second part to the first part and a first path and a second path from the second part to the first part And.

一実施の形態によれば、従来の抵抗性フィールドプレートを備える半導体装置と比べて、耐圧特性の低下が抑制されている半導体装置を実現することができる。   According to one embodiment, it is possible to realize a semiconductor device in which a decrease in withstand voltage characteristics is suppressed as compared to a semiconductor device provided with a conventional resistive field plate.

実施の形態1に係る半導体装置のフィールドプレートを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a field plate of the semiconductor device according to the first embodiment. 図1中の線分II−IIから視た、半導体装置の周辺領域の部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a peripheral region of the semiconductor device, as viewed from line segment II-II in FIG. 1; 図1中の線分III−IIIから視た、半導体装置の周辺領域の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the peripheral region of the semiconductor device, as viewed from line segment III-III in FIG. 1; 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step of a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図4に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 4 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図5に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 5 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図6に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 6 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図7に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 7 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図8に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 8 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図9に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 9 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図10に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 10 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図11に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 11 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図12に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 12 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図13に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 13 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の、図14に示される工程後の一工程を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a process after the process shown in FIG. 14 in the method for manufacturing a semiconductor device in accordance with the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置のフィールドプレートおよび領域間絶縁膜を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a field plate and an inter-region insulating film of the semiconductor device according to the first embodiment. 従来の半導体装置のフィールドプレートおよび領域間絶縁膜を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a field plate and an inter-region insulating film of a conventional semiconductor device. 実施の形態2に係る半導体装置のフィールドプレートを示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a field plate of the semiconductor device according to the second embodiment. 実施の形態3に係る半導体装置のフィールドプレートを示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a field plate of the semiconductor device according to Third Embodiment; 実施の形態4に係る半導体装置のフィールドプレートを示す平面図である。FIG. 26 is a plan view showing a field plate of the semiconductor device concerning Embodiment 4;

以下、図面を参照して、本実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
<半導体装置の構成>
図1および図2を参照して、実施の形態1に係る半導体装置SMについて説明する。図1に示されるように、半導体装置SMは、半導体基板SBと、抵抗性フィールドプレートFPとを主に備える。図2に示されるように、半導体基板SBは、第1面PS1と、第1面PS1と反対側に位置する第2面PS2とを有している。なお、図1は、第1面PS1側から半導体装置SMを平面視(以下、単に平面視という)したときの抵抗性フィールと抵抗性フィールドプレートFPの構造を示す平面図である。図1中の第1方向Xおよび第2方向Yは第1面PS1に沿った方向であり、第1方向Xは第2方向Yと直交している。図1中において、抵抗性フィールドプレートFPの第2部FP2の内側に環状に図示された2本の波線は、省略線である。図1中では、図2中に示されるエミッタ電極EE、第1コレクタ電極CES、第3絶縁膜IF3等の図示が省略されている。
Embodiment 1
<Structure of Semiconductor Device>
The semiconductor device SM according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, the semiconductor device SM mainly includes a semiconductor substrate SB and a resistive field plate FP. As shown in FIG. 2, the semiconductor substrate SB has a first surface PS1 and a second surface PS2 opposite to the first surface PS1. FIG. 1 is a plan view showing the structure of the resistive field and the resistive field plate FP when the semiconductor device SM is viewed in plan (hereinafter simply referred to as a plan) from the first surface PS1 side. The first direction X and the second direction Y in FIG. 1 are directions along the first surface PS1, and the first direction X is orthogonal to the second direction Y. In FIG. 1, two wavy lines illustrated in an annular shape inside the second part FP2 of the resistive field plate FP are omitted. In FIG. 1, the emitter electrode EE, the first collector electrode CES, the third insulating film IF3 and the like shown in FIG. 2 are not shown.

図1に示されるように、平面視において、半導体装置SMは、例えばIGBT素子が配置されている中央領域CRと、中央領域CRを囲むように配置された周辺領域PRとを有している。抵抗性フィールドプレートFPは、周辺領域PRにおいて半導体基板SBの第1面PS1上に配置されている。抵抗性フィールドプレートFPの詳細は、後述する。   As shown in FIG. 1, in plan view, the semiconductor device SM has, for example, a central region CR in which an IGBT element is disposed, and a peripheral region PR disposed so as to surround the central region CR. The resistive field plate FP is disposed on the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB in the peripheral region PR. Details of the resistive field plate FP will be described later.

平面視における中央領域CRの外形状は、任意の形状であればよいが、例えば四角形状である。平面視における周辺領域PRの外形状、すなわち半導体装置SMの平面形状は、任意の形状であればよいが、例えば四角形状である。平面視において、半導体装置SMの外形を成す一辺は第1方向Xに沿って延びており、該一辺と交わる他の一辺は第2方向Yに沿って延びている。
<半導体装置の周辺領域の構成>
図1および図2,図3に示されるように、半導体装置SMは、周辺領域PRにおいて、半導体基板SBおよび抵抗性フィールドプレートFPと、電気的絶縁膜としての第1絶縁膜IF1と、第2絶縁膜IF2と、第3絶縁膜IF3と、エミッタ電極EEと、第1コレクタ電極CESと、第2コレクタ電極CERをさらに備える。
The outer shape of the central region CR in a plan view may be any shape, for example, a square shape. The outer shape of the peripheral region PR in plan view, that is, the planar shape of the semiconductor device SM may be any shape, but is, for example, a square shape. In plan view, one side forming the outline of the semiconductor device SM extends along the first direction X, and the other side intersecting the one side extends along the second direction Y.
<Configuration of Peripheral Region of Semiconductor Device>
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, in the peripheral region PR, the semiconductor device SM includes the semiconductor substrate SB and the resistive field plate FP, the first insulating film IF1 as an electrical insulating film, and the second The semiconductor device further includes an insulating film IF2, a third insulating film IF3, an emitter electrode EE, a first collector electrode CES, and a second collector electrode CER.

図2,図3に示されるように、半導体基板SBは、周辺領域PRにおいて、第1半導体領域としてのp型のウェル領域PWと、第2半導体領域としてのp型の表面電界緩和領域RSと、表面電界緩和領域RSを挟んでウェル領域PWと対向するように配置されている第3半導体領域としてのn型のn+領域NSと、n型のドリフト領域NDと、p型のp++コンタクト領域PC5,PC7、p+コンタクト領域PC6,PC8とを含む。ウェル領域PWと、表面電界緩和領域RSと、n+領域NSと、p++コンタクト領域PC5,PC7とは、半導体基板SBの第1面PS1に配置されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the peripheral region PR, the semiconductor substrate SB includes a p-type well region PW as a first semiconductor region and a p-type surface electric field relaxation region RS as a second semiconductor region. An n-type n + region NS as a third semiconductor region disposed to face the well region PW with the surface electric field relaxation region RS interposed therebetween, an n-type drift region ND, and a p-type p ++ Contact regions PC5 and PC7 and p + contact regions PC6 and PC8 are included. The well region PW, the surface electric field relaxation region RS, the n + region NS, and the p ++ contact regions PC5 and PC7 are disposed on the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB.

図2,図3に示されるように、ウェル領域PWは、表面電界緩和領域RSと接している。表面電界緩和領域RSと、n+領域NSとは、ドリフト領域NDと接している。ウェル領域PWは、表面電界緩和領域RSを介して、ドリフト領域NDと接している。ウェル領域PWは、表面電界緩和領域RSおよびドリフト領域NDを介して、n+領域NSと接続されている。平面視において、表面電界緩和領域RSはウェル領域PWを囲むように配置されている。平面視において、n+領域NSはウェル領域PWおよび表面電界緩和領域RSを囲むように配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the well region PW is in contact with the surface electric field relaxation region RS. The surface electric field relaxation region RS and the n + region NS are in contact with the drift region ND. Well region PW is in contact with drift region ND via surface electric field relaxation region RS. Well region PW is connected to n + region NS via surface electric field relaxation region RS and drift region ND. In plan view, surface electric field relaxation region RS is arranged to surround well region PW. In plan view, n + region NS is arranged to surround well region PW and surface electric field relaxation region RS.

p++コンタクト領域PC5は、p+コンタクト領域PC6の上部に配置されている。p++コンタクト領域PC7は、p+コンタクト領域PC8の上部に配置されている。p++コンタクト領域PC5およびp+コンタクト領域PC6は、ウェル領域PWと接続されている。p++コンタクト領域PC7およびp+コンタクト領域PC8は、n+領域NSと接続されている。   The p ++ contact region PC5 is disposed above the p + contact region PC6. The p ++ contact region PC7 is disposed above the p + contact region PC8. The p ++ contact region PC5 and the p + contact region PC6 are connected to the well region PW. The p ++ contact region PC7 and the p + contact region PC8 are connected to the n + region NS.

図2,図3に示されるように、第1絶縁膜IF1は、ウェル領域PW、表面電界緩和領域RS、ドリフト領域NDおよびn+領域NSと接している。第2絶縁膜IF2は、第1絶縁膜IF1を覆うように配置されている。第2絶縁膜IF2は、例えば周辺領域PRの第1面PS1を覆うように配置されている。第2絶縁膜IF2には、例えばエミッタ電極EEとウェル領域PWとを接続するためのコンタクトホールと、第1コレクタ電極CESとn+領域NSとを接続するためのコンタクトホールとが設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the first insulating film IF1 is in contact with the well region PW, the surface electric field relaxation region RS, the drift region ND, and the n + region NS. The second insulating film IF2 is disposed to cover the first insulating film IF1. The second insulating film IF2 is disposed to cover, for example, the first surface PS1 of the peripheral region PR. In the second insulating film IF2, for example, a contact hole for connecting the emitter electrode EE and the well region PW, and a contact hole for connecting the first collector electrode CES and the n + region NS are provided. .

図2,図3に示されるように、抵抗性フィールドプレートFPは、第1絶縁膜IF1上に位置する第2絶縁膜IF2上に配置されている。抵抗性フィールドプレートFPは、少なくとも表面電界緩和領域RSおよびドリフト領域ND上に配置されている。抵抗性フィールドプレートFPにおいて中央領域CR側に位置する一部は、エミッタ電極EEに接続されている。抵抗性フィールドプレートFPにおいて周辺領域PRの外周端側に位置する一部は、第1コレクタ電極CESに接続されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the resistive field plate FP is disposed on the second insulating film IF2 located on the first insulating film IF1. The resistive field plate FP is disposed at least on the surface field relaxation region RS and the drift region ND. A portion of the resistive field plate FP located on the central region CR side is connected to the emitter electrode EE. A portion of the resistive field plate FP located on the outer peripheral end side of the peripheral region PR is connected to the first collector electrode CES.

図2,図3に示されるように、エミッタ電極EEは、p++コンタクト領域PC5、p+コンタクト領域PC6を介して、ウェル領域PWと接続されている。第1コレクタ電極CESは、p++コンタクト領域PC7、p+コンタクト領域PC8を介して、n+領域NSと接続されている。つまり、抵抗性フィールドプレートFPは、エミッタ電極EEを介してウェル領域PWと接続されており、かつ第1コレクタ電極CESを介してn+領域NSと接続されている。平面視において、エミッタ電極EEおよび第1コレクタ電極CESは、例えば環状に配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the emitter electrode EE is connected to the well region PW via the p ++ contact region PC5 and the p + contact region PC6. The first collector electrode CES is connected to the n + region NS via the p ++ contact region PC7 and the p + contact region PC8. That is, the resistive field plate FP is connected to the well region PW via the emitter electrode EE, and is connected to the n + region NS via the first collector electrode CES. In plan view, the emitter electrode EE and the first collector electrode CES are, for example, annularly arranged.

図2,図3に示されるように、第3絶縁膜IF3は、抵抗性フィールドプレートFP、第1絶縁膜IF1および第2絶縁膜IF2を覆うように配置されている。第3絶縁膜IF3には、コンタクトホールCH1、CH2,CH3,CH4が設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the third insulating film IF3 is disposed so as to cover the resistive field plate FP, the first insulating film IF1, and the second insulating film IF2. Contact holes CH1, CH2, CH3 and CH4 are provided in the third insulating film IF3.

コンタクトホールCH1は、エミッタ電極EEと抵抗性フィールドプレートFPとを接続するためのものであり、第3絶縁膜IF3の上面から抵抗性フィールドプレートFPに達するように形成されている。   The contact hole CH1 is for connecting the emitter electrode EE and the resistive field plate FP, and is formed to reach the resistive field plate FP from the upper surface of the third insulating film IF3.

コンタクトホールCH2は、エミッタ電極EEとウェル領域PWとを接続するためのものであり、第2絶縁膜IF2に設けられたエミッタ電極EEとウェル領域PWとを接続するための上記コンタクトホールと連なるように設けられている。   The contact hole CH2 is for connecting the emitter electrode EE and the well region PW, and is continuous with the contact hole for connecting the emitter electrode EE provided in the second insulating film IF2 and the well region PW. Provided in

コンタクトホールCH3は、第1コレクタ電極CESと抵抗性フィールドプレートFPとを接続するためのものであり、第3絶縁膜IF3の上面から抵抗性フィールドプレートFPに達するように形成されている。   The contact hole CH3 is for connecting the first collector electrode CES and the resistive field plate FP, and is formed to reach the resistive field plate FP from the upper surface of the third insulating film IF3.

コンタクトホールCH4は、第1コレクタ電極CESとn+領域NSとを接続するためのものであり、第2絶縁膜IF2に設けられた第1コレクタ電極CESとn+領域NSとを接続するための上記コンタクトホールと連なるように設けられている。   The contact hole CH4 is for connecting the first collector electrode CES and the n + region NS, and for connecting the first collector electrode CES provided in the second insulating film IF2 and the n + region NS. It is provided to be continuous with the contact hole.

第1絶縁膜IF1、第2絶縁膜IF2、および第3絶縁膜IF3を構成する材料は、電気的絶縁性を有する任意の材料であればよいが、例えば酸化珪素(SiO)を含む。 The material forming the first insulating film IF1, the second insulating film IF2, and the third insulating film IF3 may be any material having electrical insulation, and includes, for example, silicon oxide (SiO 2 ).

抵抗性フィールドプレートFPを構成する材料は、抵抗性フィールドプレートFPとして要求される電気的抵抗値を実現し得る限りにおいて任意の材料であればよいが、例えばホウ素(B)などのp型不純物が導入された多結晶シリコン(ドープドポリシリコン)である。エミッタ電極EEおよび第1コレクタ電極CESを構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、例えばアルミニウム(Al)を含む。なお、抵抗性フィールドプレートFPに導入される不純物は、リン(P)などのn型不純物であってもよいが、高抵抗化の観点から、p型不純物であるのが好ましい。   The material constituting the resistive field plate FP may be any material as long as it can realize the electrical resistance value required for the resistive field plate FP, but a p-type impurity such as boron (B) is an example. It is polycrystalline silicon (doped polysilicon) introduced. The material constituting the emitter electrode EE and the first collector electrode CES may be any material having conductivity, and includes, for example, aluminum (Al). The impurity introduced into the resistive field plate FP may be an n-type impurity such as phosphorus (P), but is preferably a p-type impurity from the viewpoint of increasing the resistance.

エミッタ電極EEおよび第1コレクタ電極CESは、例えばバリアメタル層BMを含んでいてもよい。バリアメタル層BMは、エミッタ電極EEおよび第1コレクタ電極CESの各々の下層に配置されている。バリアメタル層BMを構成する材料は、例えばチタンタングステン(TiW)を含む。   The emitter electrode EE and the first collector electrode CES may include, for example, a barrier metal layer BM. The barrier metal layer BM is disposed under each of the emitter electrode EE and the first collector electrode CES. The material which comprises barrier metal layer BM contains titanium tungsten (TiW), for example.

図2,図3に示されるように、半導体基板SBは、p型のコレクタ領域PLと、n型のフィールドストップ領域NLとをさらに含む。コレクタ領域PLは、第2面PS2に配置されている。フィールドストップ領域NLは、コレクタ領域PLとドリフト領域NDとの間に配置されている。第2コレクタ電極CERは、半導体基板SBの第2面PS2上に配置されている。第1コレクタ電極CESと第2コレクタ電極CERとは、半導体装置SMの側面の切断面を介して表面リーク電流により電気的に接続される。
<フィールドプレートの具体的構成>
図1および図2に示されるように、抵抗性フィールドプレートFPは、エミッタ電極EEを介してウェル領域PWと接続されている第1部FP1と、第1コレクタ電極CESを介してn+領域NSと接続されている第2部FP2と、第1部FP1と第2部FP2との間に配置されており両者を接続する第3部FP3とを含む。平面視において、第1部FP1は、中央領域CRを囲むように配置されている。平面視において、第2部FP2は、第1部FP1よりも外周側において中央領域CRを囲むように配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor substrate SB further includes a p-type collector region PL and an n-type field stop region NL. Collector region PL is arranged on second surface PS2. Field stop region NL is arranged between collector region PL and drift region ND. The second collector electrode CER is disposed on the second surface PS2 of the semiconductor substrate SB. The first collector electrode CES and the second collector electrode CER are electrically connected to each other by a surface leakage current through the cut surface of the side surface of the semiconductor device SM.
<Specific configuration of field plate>
As shown in FIGS. 1 and 2, the resistive field plate FP includes a first portion FP1 connected to the well region PW via the emitter electrode EE, and an n + region NS via the first collector electrode CES. And a third part FP3 disposed between the first part FP1 and the second part FP2 and connecting the two. In a plan view, the first part FP1 is disposed to surround the central region CR. In a plan view, the second part FP2 is disposed so as to surround the central region CR on the outer peripheral side of the first part FP1.

抵抗性フィールドプレートFPの第1部FP1は、抵抗性フィールドプレートFPの他の部分よりも高不純物濃度とされたp++型領域PC1と、p+領域PC2とを有している。抵抗性フィールドプレートFPの第2部FP2は、抵抗性フィールドプレートFPの他の部分よりも高不純物濃度とされたp++型領域PC3と、p+領域PC4とを有している。p++型領域PC1はp+領域PC2上に配置されている。p++型領域PC3はp+領域PC4上に配置されている。p++型領域PC1およびp+領域PC2は、第3絶縁膜IF3のコンタクトホールCH1内のエミッタ電極EEと接続されている。p++型領域PC3およびp+領域PC4は、第3絶縁膜IF3のコンタクトホールCH2内の第1コレクタ電極CESと接続されている。 The first portion FP1 of the resistive field plate FP has ap ++ -type region PC1 and a p + region PC2 which have a higher impurity concentration than the other portions of the resistive field plate FP. The second part FP2 of the resistive field plate FP has ap ++ -type region PC3 and a p + region PC4 which have a higher impurity concentration than the other parts of the resistive field plate FP. The p ++ -type region PC1 is disposed on the p + -region PC2. The p ++ -type region PC3 is arranged on the p + -region PC4. The p ++ -type region PC1 and the p + region PC2 are connected to the emitter electrode EE in the contact hole CH1 of the third insulating film IF3. The p ++ -type region PC3 and the p + -region PC4 are connected to the first collector electrode CES in the contact hole CH2 of the third insulating film IF3.

図1および図2に示されるように、平面視において、抵抗性フィールドプレートFPの第3部FP3は、中央領域CRを囲むように配置されている複数の包囲部と、複数の包囲部間を接続する複数の接続部とを含む。これにより、第3部FP3は、平面視において第1部FP1の周囲を囲み、かつ第2部FP2から第1部FP1へ至る第1経路と、当該第1経路と分岐して第2部FP2から第1部FP1へ至る第2経路とを有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, in plan view, the third part FP3 of the resistive field plate FP has a plurality of surrounding portions arranged to surround the central region CR, and a plurality of surrounding portions And a plurality of connections to be connected. Thus, the third part FP3 surrounds the periphery of the first part FP1 in a plan view, and branches from the first path from the second part FP2 to the first part FP1 and the first path to the second part FP2. And the second path from the first part FP1.

平面視において、第3部FP3は、中央領域CRを囲むように配置されている第1包囲部FPS1と、第1包囲部FPS1を囲むように配置されている第2包囲部FPS2と、第1包囲部FPS1と第2包囲部FPS2との間を接続する複数の第1接続部FPC1と、第2包囲部FPS2を囲むように配置されている第3包囲部FPS3と、第2包囲部FPS2と第3包囲部FPS3との間を接続する複数の第2接続部FPC2とを含む。さらに、第3部FP3は、第1部FP1と第1包囲部FPS1とを接続する複数の接続部FPCを含む。   In plan view, the third part FP3 includes a first surrounding part FPS1 arranged to surround the central region CR, a second surrounding part FPS2 arranged to surround the first surrounding part FPS1, and a first surrounding part A plurality of first connection parts FPC1 for connecting between the surrounding part FPS1 and the second surrounding part FPS2, a third surrounding part FPS3 arranged to surround the second surrounding part FPS2, and a second surrounding part FPS2 And a plurality of second connection portions FPC2 for connecting the third enclosure portion FPS3. Furthermore, the third part FP3 includes a plurality of connection parts FPC which connect the first part FP1 and the first surrounding part FPS1.

図1に示されるように、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2および第3包囲部FPS3の各平面形状は、環状であり、例えば四角環状(四角形の中央からそれよりも小さい四角形が除かれて成る形状)である。好ましくは、平面視において、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2および第3包囲部FPS3の各中心は、重なるように配置されている。平面視において、第2包囲部FPS2の外形の最大幅は、第1包囲部FPS1の外形の最大幅よりも大きく、第3包囲部FPS3の外形の最大幅よりも小さい。平面視において、第1部FP1の内形状は、例えば四角形状である。平面視において、第2部FP2の外形状、すなわち抵抗性フィールドプレートFPの外形状は、例えば角丸四角形状である。   As shown in FIG. 1, the planar shapes of the first surrounding portion FPS1, the second surrounding portion FPS2 and the third surrounding portion FPS3 are annular, for example, a square ring (a square smaller than the center of the square is removed) Shape). Preferably, in plan view, the centers of the first surrounding portion FPS1, the second surrounding portion FPS2, and the third surrounding portion FPS3 are arranged to overlap. In plan view, the maximum width of the outer shape of the second surrounding portion FPS2 is larger than the maximum width of the outer shape of the first surrounding portion FPS1, and smaller than the maximum width of the outer shape of the third surrounding portion FPS3. In a plan view, the inner shape of the first part FP1 is, for example, a square shape. In plan view, the outer shape of the second part FP2, that is, the outer shape of the resistive field plate FP is, for example, a rounded square shape.

図1に示されるように、平面視において、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2および第3包囲部FPS3は、中央領域CRの周方向に沿って延在している。該周方向は、一部分においては第1方向Xに沿っており、他の一部分においては第2方向Yに沿っている。平面視において、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2および第3包囲部FPS3の一部は第1方向Xに沿って延びており、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2および第3包囲部FPS3の他の一部は第2方向Yに沿って延びている。   As shown in FIG. 1, in a plan view, the first surrounding portion FPS1, the second surrounding portion FPS2, and the third surrounding portion FPS3 extend along the circumferential direction of the central region CR. The circumferential direction is in part along the first direction X, and in the other part along the second direction Y. In plan view, a part of the first enclosure FPS1, the second enclosure FPS2, and the third enclosure FPS3 extends along the first direction X, and the first enclosure FPS1, the second enclosure FPS2, and the third The other part of the surrounding portion FPS3 extends in the second direction Y.

図1に示されるように、複数の第1接続部FPC1は、第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2と交差する方向に延びており、例えばこれらと直交する方向に延びている。複数の第2接続部FPC2は、第2包囲部FPS2および第3包囲部FPS3と交差する方向に延びており、例えばこれらと直交する方向に延びている。複数の第1接続部FPC1の少なくとも一部は、平面視における第1包囲部FPS1の中心から半導体装置SMの外周側に向かう放射方向に沿って延在している。複数の第2接続部FPC2の少なくとも一部は、平面視における第1包囲部FPS1の中心から半導体装置SMの外周側に向かう放射方向に沿って延在している。   As shown in FIG. 1, the plurality of first connection portions FPC1 extend in a direction intersecting with the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2, for example, extending in a direction orthogonal thereto. The plurality of second connection portions FPC2 extend in a direction intersecting with the second surrounding portion FPS2 and the third surrounding portion FPS3, and for example, extend in a direction perpendicular thereto. At least a portion of the plurality of first connection portions FPC1 extends in the radial direction from the center of the first surrounding portion FPS1 to the outer peripheral side of the semiconductor device SM in a plan view. At least a portion of the plurality of second connection portions FPC2 extends in a radiation direction from the center of the first surrounding portion FPS1 in plan view toward the outer peripheral side of the semiconductor device SM.

図1に示されるように、複数の第1接続部FPC1は、第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の第1方向Xに沿って延びる部分間を互いに並列に接続している第1群の第1接続部FPC1と、第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の第2方向Yに沿って延びる部分間を互いに並列に接続している第2群の第1接続部FPC1とを有している。第1群の第1接続部FPC1は、第2方向Yに沿って延びている。第2群の第1接続部FPC1は、第1方向Xに沿って延びている。   As shown in FIG. 1, a plurality of first connection portions FPC1 are connected in parallel to each other between portions of the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 extending along the first direction X. Of the first connection portion FPC1 and a second group of first connection portions FPC1 in which the portions extending along the second direction Y of the first enclosure portion FPS1 and the second enclosure portion FPS2 are connected in parallel to each other. doing. The first connection portion FPC1 of the first group extends in the second direction Y. The first connection portion FPC1 of the second group extends along the first direction X.

図1に示されるように、複数の第2接続部FPC2は、第2包囲部FPS2および第3包囲部FPS3の第1方向Xに沿って延びる部分間を互いに並列に接続している第1群の第2接続部FPC2と、第2包囲部FPS2および第3包囲部FPS3の第2方向Yに沿って延びる部分間を互いに並列に接続している第2群の第2接続部FPC2とを有している。第1群の第2接続部FPC2は、第2方向Yに沿って延びている。第2群の第2接続部FPC2は、第1方向Xに沿って延びている。上記第1群の複数の第2接続部FPC2は、第2包囲部FPS2を挟んで、上記第1群の複数の第1接続部FPC1と連なるように配置されている。上記第2群の複数の第2接続部FPC2は、第2包囲部FPS2を挟んで、上記第2群の複数の第1接続部FPC1と連なるように配置されている。   As shown in FIG. 1, the plurality of second connection portions FPC2 are a first group in which portions extending in the first direction X of the second surrounding portion FPS2 and the third surrounding portion FPS3 are connected in parallel to each other Of the second connection portion FPC2 and the second connection portion FPC2 of the second group in which the portions extending along the second direction Y of the second enclosure portion FPS2 and the third enclosure portion FPS3 are connected in parallel to each other. doing. The first connection portion FPC2 of the first group extends in the second direction Y. The second connection portion FPC2 of the second group extends along the first direction X. The plurality of second connection portions FPC2 of the first group are disposed to be continuous with the plurality of first connection portions FPC1 of the first group with the second surrounding portion FPS2 interposed therebetween. The plurality of second connection portions FPC2 of the second group are disposed to be continuous with the plurality of first connection portions FPC1 of the second group with the second surrounding portion FPS2 interposed therebetween.

図1に示されるように、平面視において、抵抗性フィールドプレートFPは格子状に設けられている。言い換えると、抵抗性フィールドプレートFPには、平面視において外形が矩形状である複数の開口部が配置されている。複数の開口部は第1方向Xおよび第2方向Yに沿って互いに間隔を隔てて並んで配置されている。複数の開口部の各一辺は第1方向Xに沿って延びており、各他辺は第2方向Yに沿って延びている。各開口部は、抵抗性フィールドプレートFPにおいて貫通孔として構成されている。   As shown in FIG. 1, in plan view, the resistive field plates FP are provided in a grid shape. In other words, in the resistive field plate FP, a plurality of openings having a rectangular outer shape in plan view are disposed. The plurality of openings are arranged side by side along the first direction X and the second direction Y at intervals. Each one side of the plurality of openings extends in the first direction X, and each other side extends in the second direction Y. Each opening is configured as a through hole in the resistive field plate FP.

図1に示されるように、抵抗性フィールドプレートFPは、例えば中央領域CRの回りに4回の回転対称性(90度の回転対称性)を有している。抵抗性フィールドプレートFPは、例えば平面視において半導体装置SMを2等分する断面に対し鏡映対称性を有している。   As shown in FIG. 1, the resistive field plate FP has, for example, four rotational symmetry (90-degree rotational symmetry) around the central region CR. The resistive field plate FP has, for example, mirror symmetry with respect to a cross section which bisects the semiconductor device SM in plan view.

図1に示されるように、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2、および第3包囲部FPS3の各幅L1は、例えば互いに等しい。第1接続部FPC1および第2接続部FPC2の各幅L2は、例えば互いに等しい。第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2、および第3包囲部FPS3の各幅L1は、例えば第1接続部FPC1および第2接続部FPC2の各幅L2と等しい。なお、抵抗性フィールドプレートFPの各部分の幅は、各部分を挟むように配置されている2つの開口部間の最短距離である。また、比較する2つの幅が等しいとは、一方の幅に対する2つの幅の差の比率が−5%以上5%以下であることを意味する。各幅L1,L2は、例えば0.1μm以上10μm以下である。   As shown in FIG. 1, the widths L1 of the first enclosure FPS1, the second enclosure FPS2, and the third enclosure FPS3 are, for example, equal to one another. The respective widths L2 of the first connection portion FPC1 and the second connection portion FPC2 are, for example, equal to each other. Each width L1 of the first surrounding portion FPS1, the second surrounding portion FPS2, and the third surrounding portion FPS3 is equal to, for example, each width L2 of the first connection portion FPC1 and the second connection portion FPC2. The width of each portion of the resistive field plate FP is the shortest distance between the two openings disposed so as to sandwich each portion. In addition, the two widths to be compared being equal means that the ratio of the difference between the two widths to one width is -5% or more and 5% or less. Each width L1 and L2 is 0.1 μm or more and 10 μm or less, for example.

図1に示されるように、第1包囲部FPS1と第2包囲部FPS2との間隔L3、すなわち各第1接続部FPC1の延在方向の長さ、は例えば一定である。第2包囲部FPS2と第3包囲部FPS3との間隔、すなわち各第2接続部FPC2の延在方向の長さ、は例えば一定である。第1包囲部FPS1と第2包囲部FPS2との間隔は、例えば第2包囲部FPS2と第3包囲部FPS3との間隔と等しい。すなわち、各第1接続部FPC1の延在方向の長さは、各第2接続部FPC2の延在方向の長さと等しい。   As shown in FIG. 1, an interval L3 between the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2, that is, a length in the extending direction of each first connection portion FPC1, for example, is constant. The distance between the second surrounding portion FPS2 and the third surrounding portion FPS3, that is, the length in the extending direction of each second connection portion FPC2 is, for example, constant. The distance between the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 is equal to, for example, the distance between the second surrounding portion FPS2 and the third surrounding portion FPS3. That is, the length in the extension direction of each first connection portion FPC1 is equal to the length in the extension direction of each second connection portion FPC2.

図1に示されるように、隣り合う2つの第1接続部FPC1間の間隔L4は、例えば一定である。隣り合う2つの第2接続部FPC2間の間隔は、例えば一定である。隣り合う2つの第1接続部FPC1間の間隔は、例えば隣り合う2つの第2接続部FPC2間の間隔と等しい。異なる観点から言えば、抵抗性フィールドプレートFPの複数の開口部の各寸法は、例えば一定である。   As shown in FIG. 1, an interval L4 between two adjacent first connection portions FPC1 is, for example, constant. The distance between two adjacent second connection parts FPC2 is, for example, constant. The distance between two adjacent first connection parts FPC1 is equal to, for example, the distance between two adjacent second connection parts FPC2. From different points of view, the dimensions of the plurality of openings in the resistive field plate FP are, for example, constant.

抵抗性フィールドプレートFPのシート抵抗値は、エミッタ電極EEと第1コレクタ電極CESとの間で許容されるリーク電流値に基づいて設定され得るが、例えば、0.1MΩ/□以上10MΩ/□以下である。抵抗性フィールドプレートFPの厚みは、例えば、10nm以上300nm以下であるが、好ましくは、10nm以上50nm以下である。抵抗性フィールドプレートFPに導入された不純物量(ドーズ量)は、例えば1E11ions/cm2以上1E14ions/cm2以下である。例えば、リーク電流値を10μA以下とする必要がある場合の抵抗性フィールドプレートFPのシート抵抗値は1MΩ/□以上であり、抵抗性フィールドプレートFPの厚みは30nm以下である。抵抗性フィールドプレートFPに導入された不純物量(ドーズ量)は、例えば1×1012ions/cm2以上である。 The sheet resistance value of the resistive field plate FP may be set based on the allowable leakage current value between the emitter electrode EE and the first collector electrode CES, but for example, 0.1 MΩ / □ or more and 10 MΩ / □ or less It is. The thickness of the resistive field plate FP is, for example, 10 nm or more and 300 nm or less, preferably 10 nm or more and 50 nm or less. The impurity amount (dose amount) introduced into the resistive field plate FP is, for example, 1E11 ions / cm 2 or more and 1E14 ions / cm 2 or less. For example, the sheet resistance value of the resistive field plate FP when the leak current value needs to be 10 μA or less is 1 MΩ / □ or more, and the thickness of the resistive field plate FP is 30 nm or less. The impurity amount (dose amount) introduced into the resistive field plate FP is, for example, 1 × 10 12 ions / cm 2 or more.

抵抗性フィールドプレートFPの第3部FP3は、例えば、第1包囲部FPS1、第2分PFP2および第3包囲部FPS3の他に、中央領域CRを囲むように配置されている複数の包囲部と、複数の包囲部において隣り合う2つの包囲部間を接続する複数の接続部とをさらに有している。   The third part FP3 of the resistive field plate FP includes, for example, a plurality of surrounding parts arranged to surround the central region CR in addition to the first surrounding part FPS1, the second part PFP2, and the third surrounding part FPS3. And a plurality of connecting portions connecting between two adjacent surrounding portions in the plurality of surrounding portions.

<半導体装置の中央領域の構成>
半導体装置SMは、中央領域CRにおいて、トレンチゲート型IGBTが配置されている。図15(a)に示されるように、トレンチゲート型IGBTは、p型のコレクタ領域PLと、フィールドストップ領域NLと、n型のn-ドリフト領域NDと、p型のボディ領域PBと、n型のエミッタ領域NEと、エミッタ電極EEと、ゲート電極GEと、第2コレクタ電極CERとを主に有している。
<Configuration of Central Region of Semiconductor Device>
In the semiconductor device SM, a trench gate type IGBT is disposed in the central region CR. As shown in FIG. 15A, the trench gate type IGBT has a p-type collector region PL, a field stop region NL, an n-type n-drift region ND, a p-type body region PB, and n Mainly includes an emitter region NE of the type, an emitter electrode EE, a gate electrode GE, and a second collector electrode CER.

コレクタ領域PLは、半導体基板SBの第2面PS2に配置されている。フィールドストップ領域NLは、コレクタ領域PLの第1面PS1側に配置され、コレクタ領域PLとpn接合を構成している。第2コレクタ電極CERは、第2面PS2上に配置されて、コレクタ領域PLと接続されている。   The collector region PL is disposed on the second surface PS2 of the semiconductor substrate SB. Field stop region NL is arranged on the side of first surface PS1 of collector region PL, and constitutes a pn junction with collector region PL. The second collector electrode CER is disposed on the second surface PS2 and connected to the collector region PL.

ドリフト領域NDは、フィールドストップ領域NLの第1面PS1側に配置され、フィールドストップ領域NLと接続されている。ドリフト領域NDは、フィールドストップ領域NLよりも低いn型不純物濃度を有している。ドリフト領域NDの第2面PS2側にコレクタ領域PLが配置されている。   The drift region ND is disposed on the first surface PS1 side of the field stop region NL, and is connected to the field stop region NL. Drift region ND has an n-type impurity concentration lower than that of field stop region NL. Collector region PL is arranged on the second surface PS2 side of drift region ND.

ボディ領域PBは、ドリフト領域NDの第1面PS1側に配置され、ドリフト領域NDとpn接合を構成している。   Body region PB is disposed on the first surface PS1 side of drift region ND, and forms a pn junction with drift region ND.

エミッタ領域NEは、半導体基板SBの第1面PS1に配置され、ボディ領域PBとpn接合を構成している。エミッタ電極EEは、第1面PS1上に配置されて、エミッタ領域NEと接続されている。   The emitter region NE is disposed on the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB, and forms a pn junction with the body region PB. The emitter electrode EE is disposed on the first surface PS1 and connected to the emitter region NE.

半導体基板SBの第1面PS1には、ゲート用溝TR1とエミッタ用溝TR2とが形成されている。ゲート用溝TR1は、半導体基板SBの第1面PS1からエミッタ領域NEおよびボディ領域PBを突き抜けて、ドリフト領域NDに達するように形成されている。ゲート用溝TR1の内周面に沿ってゲート絶縁層GIが配置されている。ゲート電極GEは、ゲート用溝TR1内を埋め込んでいる。ゲート電極GEは、ゲート絶縁層GIを介在してボディ領域PBと対向している。   A gate trench TR1 and an emitter trench TR2 are formed in the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB. The gate groove TR1 is formed to penetrate the emitter surface NE and the body region PB from the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB to reach the drift region ND. The gate insulating layer GI is disposed along the inner peripheral surface of the gate trench TR1. The gate electrode GE is embedded in the gate trench TR1. The gate electrode GE is opposed to the body region PB with the gate insulating layer GI interposed.

エミッタ用溝TR2は、半導体基板SBの第1面PS1からエミッタ領域NEを突き抜けるように形成されている。エミッタ用溝TR2の内側面には、エミッタ領域NEおよびボディ領域PBが配置されている。エミッタ用溝TR2の底面には、p++領域PD2が配置されている。p++領域PD2とドリフト領域NDとの間には、p+領域PD1が現れている。エミッタ用溝TR2の内周面に沿ってバリアメタル層BMが配置されている。   The emitter groove TR2 is formed to penetrate the emitter region NE from the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB. Emitter region NE and body region PB are disposed on the inner side surface of emitter groove TR2. At the bottom of the emitter trench TR2, a p ++ region PD2 is arranged. The p + region PD1 appears between the p ++ region PD2 and the drift region ND. The barrier metal layer BM is disposed along the inner peripheral surface of the emitter groove TR2.

<半導体装置の製造方法>
図4〜図15を参照して、半導体装置SMの製造方法について説明する。なお、図4〜図15の各(a)は、半導体装置SMの中央領域CRの部分断面図である。図4〜図15の各(b)は、半導体装置SMの周辺領域PRの部分断面図である。
<Method of Manufacturing Semiconductor Device>
The method of manufacturing the semiconductor device SM will be described with reference to FIGS. 4 to 15. Each (a) of FIGS. 4-15 is a fragmentary sectional view of central region CR of semiconductor device SM. Each (b) of FIGS. 4 to 15 is a partial cross-sectional view of the peripheral region PR of the semiconductor device SM.

まず、図4(a),(b)に示されるように、半導体基板SBが準備される。半導体基板SBを構成する材料は、任意の半導体材料であればよいが、例えばケイ素(Si)を含む。半導体基板SBは、CZ(Czochralski Method)法、MCZ(Magnetic Field Applied Czochralski Method)法、FZ(Floating Zone Method)法またはエピタキシャル成長法等により形成されていればよいが、好ましくはFZ法により形成されている。半導体基板SBの全体には、ドリフト領域NDが形成されている。半導体基板SBは、第1面PS1と、第1面PS1と反対側に位置する第3面PS3を有している。   First, as shown in FIGS. 4A and 4B, the semiconductor substrate SB is prepared. The material constituting the semiconductor substrate SB may be any semiconductor material, and includes, for example, silicon (Si). The semiconductor substrate SB may be formed by CZ (Czochralski Method) method, MCZ (Magnetic Field Applied Czochralski Method) method, FZ (Floating Zone Method) method, epitaxial growth method or the like, but is preferably formed by FZ method. There is. A drift region ND is formed in the entire semiconductor substrate SB. The semiconductor substrate SB has a first surface PS1 and a third surface PS3 opposite to the first surface PS1.

次に、図5(a),(b)に示されるように、周辺領域PRにおいて、第1絶縁膜IF1、表面電界緩和領域RS、およびウェル領域PWが形成される。   Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, in the peripheral region PR, the first insulating film IF1, the surface electric field relaxation region RS, and the well region PW are formed.

具体的には、まず、半導体基板SBの第1面PS1の一部上に、第1絶縁膜IF1が形成される。第1絶縁膜IF1は、例えば第1面PS1上に成膜された酸化膜が写真製版法によってパターニングされることにより形成される。平面視において、第1絶縁膜IF1は、中央領域CRを囲むように環状に形成される。   Specifically, first, the first insulating film IF1 is formed on a part of the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB. The first insulating film IF1 is formed, for example, by patterning an oxide film formed on the first surface PS1 by photolithography. In plan view, the first insulating film IF1 is annularly formed so as to surround the central region CR.

次に、半導体基板SBの第1面PS1にp型不純物が導入されることにより、表面電界緩和領域RSが形成される。平面視において、表面電界緩和領域RSは、中央領域CRを囲むように環状に形成される。表面電界緩和領域RSの外周部分は、第1絶縁膜IF1下に形成される。表面電界緩和領域RSの内周部分は、第1絶縁膜IF1よりも中央領域CR側に形成される。   Next, a p-type impurity is introduced into the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB, whereby the surface electric field relaxation region RS is formed. In plan view, the surface electric field relaxation region RS is annularly formed to surround the central region CR. An outer peripheral portion of the surface electric field relaxation region RS is formed under the first insulating film IF1. The inner peripheral portion of the surface electric field relaxation region RS is formed closer to the central region CR than the first insulating film IF1.

次に、半導体基板SBの第1面PS1にp型不純物が導入されることにより、表面電界緩和領域RS内にウェル領域PWが形成される。平面視において、ウェル領域PWは、中央領域CRを囲むように環状に形成される。ウェル領域PWの第1面PS1からの深さは、表面電界緩和領域RSの第1面PS1からの深さよりも浅い。ウェル領域PWの不純物濃度は表面電界緩和領域RSの不純物濃度よりも高い。p型不純物の導入方法は、例えばイオン注入法である。p型不純物は、例えばボロン(B)である。   Next, a p-type impurity is introduced into the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB, whereby the well region PW is formed in the surface electric field relaxation region RS. In plan view, well region PW is annularly formed to surround central region CR. The depth from the first surface PS1 of the well region PW is shallower than the depth from the first surface PS1 of the surface electric field relaxation region RS. The impurity concentration of the well region PW is higher than the impurity concentration of the surface electric field relaxation region RS. The method of introducing the p-type impurity is, for example, ion implantation. The p-type impurity is, for example, boron (B).

次に、図6(a),(b)に示されるように、中央領域CRにおいて、トレンチTRが形成される。具体的には、まず、トレンチTRが形成されるべき領域以外を覆う図示しないマスクパターンが形成される。周辺領域PRの全体は、該マスクパターンにより覆われている。次に、該マスクパターンを用いて半導体基板SBに対しエッチングが施されることにより、トレンチTRが形成される。トレンチTRが形成された後、マスクパターンが除去される。   Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, trench TR is formed in central region CR. Specifically, first, a mask pattern (not shown) is formed covering the area other than the region where trench TR is to be formed. The entire peripheral region PR is covered by the mask pattern. Next, the semiconductor substrate SB is etched using the mask pattern to form a trench TR. After the trench TR is formed, the mask pattern is removed.

次に、図7(a),(b)および図8(a),(b)に示されるように、中央領域CRにおいて、ゲート電極GEが形成される。具体的には、まず図7(a),(b)に示されるように、半導体基板SBの第1面PS1の全面上に、ゲート絶縁層GIが形成される。ゲート絶縁層GIは、例えば熱酸化処理により、トレンチTRの内周面を含む、第1面PS1側の露出面全体にゲート酸化膜として形成される。次に、ドープドポリシリコン膜DP1がゲート絶縁層GI上に形成される。ドープドポリシリコン膜DP1は、トレンチTR内を埋め込むように形成される。   Next, as shown in FIGS. 7A and 7B and FIGS. 8A and 8B, the gate electrode GE is formed in the central region CR. Specifically, first, as shown in FIGS. 7A and 7B, the gate insulating layer GI is formed on the entire surface of the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB. The gate insulating layer GI is formed as a gate oxide film on the entire exposed surface on the first surface PS1 side including the inner peripheral surface of the trench TR, for example, by thermal oxidation processing. Next, doped polysilicon film DP1 is formed on gate insulating layer GI. Doped polysilicon film DP1 is formed to be embedded in trench TR.

次に、図8(a),(b)に示されるように、中央領域CRおよび周辺領域PRにおいて、ドープドポリシリコン膜DP1およびゲート絶縁層GIがエッチバックされる。これにより、トレンチTR内に埋め込まれたゲート電極GEが形成される。   Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, doped polysilicon film DP1 and gate insulating layer GI are etched back in central region CR and peripheral region PR. Thereby, gate electrode GE embedded in trench TR is formed.

次に、図9(a),(b)に示されるように、周辺領域PRにおいて、第2絶縁膜IF2および抵抗性フィールドプレートFPが形成される。   Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, the second insulating film IF2 and the resistive field plate FP are formed in the peripheral region PR.

具体的には、まず、第1面PS1上に第2絶縁膜IF2が形成される。第2絶縁膜IF2の厚みは、第1絶縁膜IF1の厚みよりも薄い。次に、多結晶シリコン(ポリシリコン)膜が第2絶縁膜IF2上に形成される。多結晶シリコン膜の厚みは、30nm以下である。次に、p型不純物もしくはn型不純物が当該多結晶シリコンに導入され、ドープドポリシリコン膜が形成される。不純物の導入方法は、例えばイオン注入法である。p型不純物は、例えばボロン(B)であり、2フッ化ボロン(BF2)である。注入条件は、ボロン(B)の場合、加速電圧は、例えば、1〜50KeVであり、不純物量(ドーズ量)は、例えば、1.0E11ions/cm2〜1.0E14ions/cm2である。2フッ化ボロン(BF2)の場合、加速電圧は、例えば、1〜150KeVであり、不純物(ドーズ量)は、例えば、1.0E11ions/cm2〜1.0E14ions/cm2である。n型不純物は、例えば、リン(P)であり、加速電圧は、例えば、1〜100KeV、不純物(ドーズ量)は、例えば、1.0E11ions/cm2〜1.0E14ions/cm2である。次に、ドープドポリシリコン膜が写真製版法によりパターニングされることにより、抵抗性フィールドプレートFPが形成される。 Specifically, first, the second insulating film IF2 is formed on the first surface PS1. The thickness of the second insulating film IF2 is thinner than the thickness of the first insulating film IF1. Next, a polycrystalline silicon (polysilicon) film is formed on the second insulating film IF2. The thickness of the polycrystalline silicon film is 30 nm or less. Next, p-type impurities or n-type impurities are introduced into the polycrystalline silicon to form a doped polysilicon film. The impurity introduction method is, for example, ion implantation. The p-type impurity is, for example, boron (B) and boron difluoride (BF 2). As for the implantation conditions, in the case of boron (B), the acceleration voltage is, for example, 1 to 50 KeV, and the impurity amount (dose amount) is, for example, 1.0E11 ions / cm 2 to 1.0E14 ions / cm 2 . In the case of boron difluoride (BF2), the acceleration voltage is, for example, 1 to 150 KeV, and the impurity (dose amount) is, for example, 1.0E11 ions / cm 2 to 1.0E14 ions / cm 2 . The n-type impurity is, for example, phosphorus (P), the acceleration voltage is, for example, 1 to 100 KeV, and the impurity (dose amount) is, for example, 1.0E11 ions / cm 2 to 1.0E14 ions / cm 2 . Next, the doped polysilicon film is patterned by photolithography to form resistive field plate FP.

次に、図10(a),(b)に示されるように、中央領域CRにおいて、ボディ領域PBと、エミッタ領域NEとが形成され、かつ周辺領域PRにおいて、n+領域NSが形成される。   Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, in central region CR, body region PB and emitter region NE are formed, and in peripheral region PR, n + region NS is formed. .

具体的には、まず、中央領域CRにおいて、半導体基板SBの第1面PS1にp型不純物が導入されることにより、ボディ領域PBが形成される。ボディ領域PBの深さは、トレンチTRの深さより浅い。次に、中央領域CRにおいては、半導体基板SBの第1面PS1にn型不純物が導入されることにより、エミッタ領域NEが形成される。これと並行して、周辺領域PRにおいては、半導体基板SBの第1面PS1にn型不純物が導入されることにより、n+領域NSが形成される。エミッタ領域NEの深さは、トレンチTRの深さより浅い。p型不純物およびn型不純物の導入方法は、例えばイオン注入法である。p型不純物は、例えばボロン(B)である。n型不純物は、例えばリン(P)である。   Specifically, first, in the central region CR, a body region PB is formed by introducing a p-type impurity into the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB. The depth of body region PB is shallower than the depth of trench TR. Next, in central region CR, an emitter region NE is formed by introducing an n-type impurity into first surface PS1 of semiconductor substrate SB. In parallel with this, in the peripheral region PR, the n + -type region NS is formed by introducing an n-type impurity into the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB. The depth of the emitter region NE is shallower than the depth of the trench TR. The method for introducing the p-type impurity and the n-type impurity is, for example, ion implantation. The p-type impurity is, for example, boron (B). The n-type impurity is, for example, phosphorus (P).

次に、図11(a),(b)に示されるように、第1面PS1上に第3絶縁膜IF3が形成される。第3絶縁膜IF3は、抵抗性フィールドプレートFPを覆うように形成される。第1絶縁膜IF1上での第3絶縁膜IF3の厚みは、例えば、0.2μm以上1.0μm以下である。つまり、第3絶縁膜IF3の厚みは、抵抗性フィールドプレートFPの厚みと比べて、十分に厚い。   Next, as shown in FIGS. 11A and 11B, the third insulating film IF3 is formed on the first surface PS1. The third insulating film IF3 is formed to cover the resistive field plate FP. The thickness of the third insulating film IF3 on the first insulating film IF1 is, for example, 0.2 μm or more and 1.0 μm or less. That is, the thickness of the third insulating film IF3 is sufficiently thicker than the thickness of the resistive field plate FP.

次に、図12(a)に示されるように、中央領域CRにおいては、第3絶縁膜IF3の一部、エミッタ領域NEの一部、およびボディ領域PBの一部が除去されてボディ領域PBが露出される。   Next, as shown in FIG. 12A, in the central region CR, a portion of the third insulating film IF3, a portion of the emitter region NE, and a portion of the body region PB are removed to form a body region PB. Is exposed.

これに並行して、図12(b)に示されるように、周辺領域PRにおいては、第3絶縁膜IF3の一部が除去されて、抵抗性フィールドプレートFPの一部を露出させるコンタクトホールCH1,CH3、ウェル領域PWの一部を露出させるコンタクトホールCH2、およびn+領域NSの一部を露出させるコンタクトホールCH4が形成される。   In parallel to this, as shown in FIG. 12B, in the peripheral region PR, the contact hole CH1 for removing a part of the third insulating film IF3 to expose a part of the resistive field plate FP. , CH3, a contact hole CH2 exposing a part of the well region PW, and a contact hole CH4 exposing a part of the n + region NS.

次に、図12(a),(b)に示されるように、第3絶縁膜IF3をマスクとして、第3絶縁膜IF3から露出している各部分に対しp型不純物が導入される。これにより、中央領域CRにおいては、ボディ領域PB内にP+領域PD2が形成される。周辺領域PRにおいては、抵抗性フィールドプレートFP内にP+領域PC2,PC4が形成され、ウェル領域PW内にP+領域PC6が形成され、かつn+領域NS内にP+領域PC8が形成される。その後さらに第3絶縁膜IF3から露出している各部分に対しp型不純物が導入される。P+領域PD2,PC2,PC4,PC6,PC8よりも不純物濃度が高いP++領域PD1,PC1,PC3,PC5,PC7が、これらの上部に形成される。p型不純物の導入方法は、例えばイオン注入法である。p型不純物は、例えばボロン(B)である。   Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, a p-type impurity is introduced into each portion exposed from the third insulating film IF3 using the third insulating film IF3 as a mask. Thus, in central region CR, P + region PD2 is formed in body region PB. In peripheral region PR, P + regions PC2 and PC4 are formed in resistive field plate FP, P + region PC6 is formed in well region PW, and P + region PC8 is formed in n + region NS. Ru. Thereafter, p-type impurities are further introduced into the respective portions exposed from the third insulating film IF3. P ++ regions PD1, PC1, PC3, PC5, and PC7 having impurity concentrations higher than that of the P + regions PD2, PC2, PC4, PC6, and PC8 are formed above these. The method of introducing the p-type impurity is, for example, ion implantation. The p-type impurity is, for example, boron (B).

次に、図13(a),(b)に示されるように、バリアメタル層BMと、エミッタ電極EEおよび第1コレクタ電極CESとが形成される。   Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, the barrier metal layer BM, the emitter electrode EE, and the first collector electrode CES are formed.

具体的には、まず半導体基板SBの第1面PS1上にバリアメタル層BMとなるべき導電膜と、エミッタ電極EEおよび第1コレクタ電極CESとなるべき導電膜が形成される。次に、両導電膜の積層体が写真製版によりパターニングされて、バリアメタル層BM、エミッタ電極EEおよび第1コレクタ電極CESが形成される。   Specifically, first, on the first surface PS1 of the semiconductor substrate SB, a conductive film to be the barrier metal layer BM, and a conductive film to be the emitter electrode EE and the first collector electrode CES are formed. Next, the stacked body of both conductive films is patterned by photolithography to form the barrier metal layer BM, the emitter electrode EE and the first collector electrode CES.

エミッタ電極EEは、中央領域CRにおいてはP++領域PD1,P+領域PD2を介してボディ領域PBに接続され、周辺領域PRにおいてはP++領域PC5,P+領域PC1を介して抵抗性フィールドプレートFPに接続されるとともに、P++領域PC6,P+領域PC2を介してウェル領域PWに接続される。第1コレクタ電極CESは、周辺領域PRにおいてP++領域PC7,P+領域PC3を介して抵抗性フィールドプレートFPに接続されるとともに、P+領域PC4を介してn+領域NSに接続される。   Emitter electrode EE is connected to body region PB via P ++ region PD1 and P + region PD2 in central region CR, and resistive via peripheral region PR via P ++ region PC5 and P + region PC1. It is connected to the field plate FP and connected to the well region PW via the P ++ region PC6 and the P + region PC2. The first collector electrode CES is connected to the resistive field plate FP via the P ++ region PC7 and the P + region PC3 in the peripheral region PR, and is connected to the n + region NS via the P + region PC4. .

次に、図14(a),(b)に示されるように、コレクタ領域PLが形成される。
具体的には、まず第3面PS3(図13(b)参照)を含む半導体基板SBの一部が除去され、第2面PS2が形成される。本除去処理は、例えば研磨およびスピンエッチングにより実施される。次に、中央領域CRおよび周辺領域PRにおいて、第2面PS2に対しn型不純物が導入されることにより、フィールドストップ領域NLが形成される。n型不純物の導入方法は、例えばイオン注入法である。n型不純物は、例えばリン(P)である。次に、中央領域CRおよび周辺領域PRにおいて、第2面PS2に対しp型不純物が導入されることにより、コレクタ領域PLが形成される。p型不純物の導入方法は、例えばイオン注入法である。p型不純物は、例えばボロン(B)である。
Next, as shown in FIGS. 14A and 14B, collector region PL is formed.
Specifically, first, a part of the semiconductor substrate SB including the third surface PS3 (see FIG. 13B) is removed to form the second surface PS2. The removal process is performed, for example, by polishing and spin etching. Next, in the central region CR and the peripheral region PR, an n-type impurity is introduced to the second surface PS2, thereby forming the field stop region NL. The method of introducing the n-type impurity is, for example, ion implantation. The n-type impurity is, for example, phosphorus (P). Next, in central region CR and peripheral region PR, collector region PL is formed by introducing a p-type impurity into second surface PS2. The method of introducing the p-type impurity is, for example, ion implantation. The p-type impurity is, for example, boron (B).

次に、半導体基板SBに対してレーザアニール処理が施される。これにより、半導体基板SBに導入された各不純物が活性化される。   Next, a laser annealing process is performed on the semiconductor substrate SB. Thereby, each impurity introduced into the semiconductor substrate SB is activated.

次に、図15(a),(b)に示されるように、第2面PS2上に第2コレクタ電極CERが形成される。このようにして、半導体装置SMが形成される。
<作用効果>
次に、半導体装置SMの作用効果について説明する。上記半導体装置SMは、半導体基板SBと、第1絶縁膜IF1と、抵抗性フィールドプレートFPとを備える。半導体基板SBは、ウェル領域PWと、ウェル領域PWを囲むように配置されている表面電界緩和領域RSと、表面電界緩和領域RSを挟んでウェル領域PWと対向するように配置されているn+領域NSとを含む。第1絶縁膜IF1は、半導体基板SBの表面電界緩和領域RS上に配置されている。抵抗性フィールドプレートFPは、第1絶縁膜IF1上に配置されている。抵抗性フィールドプレートFPは、ウェル領域PWと接続されている第1部FP1と、n+領域NSと接続されている第2部FP2と、第1部FP1と第2部FP2との間に配置されてこれらを接続している第3部FP3とを含む。第3部FP3は、平面視において第1部FP1の周囲を囲み、かつ第2部FP2から第1部FP1へ至る第1経路と、当該第1経路と分岐して第2部FP2から第1部FP1へ至る第2経路とを有する。
Next, as shown in FIGS. 15A and 15B, the second collector electrode CER is formed on the second surface PS2. Thus, the semiconductor device SM is formed.
<Function effect>
Next, the function and effect of the semiconductor device SM will be described. The semiconductor device SM includes a semiconductor substrate SB, a first insulating film IF1, and a resistive field plate FP. The semiconductor substrate SB has a well region PW, a surface electric field relaxation region RS arranged to surround the well region PW, and an n + arranged to face the well region PW with the surface electric field relaxation region RS interposed therebetween. And region NS. The first insulating film IF1 is disposed on the surface electric field relaxation region RS of the semiconductor substrate SB. The resistive field plate FP is disposed on the first insulating film IF1. The resistive field plate FP is disposed between the first part FP1 connected to the well region PW, the second part FP2 connected to the n + region NS, and the first part FP1 and the second part FP2. And a third part FP3 which connects them. The third part FP3 surrounds the periphery of the first part FP1 in a plan view, and branches from the second part FP2 to a first path from the second part FP2 to the first part FP1 and the first path. And a second route to the part FP1.

抵抗性フィールドプレートFPの第3部FP3は、上記第1経路および上記第2経路を有しているため、例えば第2経路が断線した場合にも第1経路が第1部FP1と第2部FP2との間の電流経路として機能し続けることができる。この場合、上記抵抗性フィールドプレートFPは、第2経路の断線後も、フィールドプレートとしての機能し続けることができる。その結果、抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMは、従来のフィールドプレートを備える半導体装置と比べて、断線に起因した耐圧特性の低下が抑制されている。   Since the third part FP3 of the resistive field plate FP has the first path and the second path, for example, even when the second path is disconnected, the first path is the first part FP1 and the second part It can continue to function as a current path to and from FP2. In this case, the resistive field plate FP can continue to function as a field plate even after the disconnection of the second path. As a result, in the semiconductor device SM provided with the resistive field plate FP, the reduction in the withstand voltage characteristic caused by the disconnection is suppressed as compared with the semiconductor device provided with the conventional field plate.

また、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2、および複数の第1接続部FPC1の間で短絡が起きた場合、抵抗性フィールドプレートFPの抵抗値の減少幅は、上記放射方向に隣り合う2つの環状部分間が1つの接続部のみにより接続されている従来のフィールドプレートと比べて、抑制されている。その結果、抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMは、従来のフィールドプレートを備える半導体装置と比べて、短絡に起因した耐圧特性の低下が抑制されている。   In the case where a short circuit occurs between the first surrounding portion FPS1, the second surrounding portion FPS2, and the plurality of first connection portions FPC1, the reduction width of the resistance value of the resistive field plate FP is adjacent to the above radiation direction Compared to a conventional field plate in which two ring parts are connected by only one connection, this is suppressed. As a result, in the semiconductor device SM provided with the resistive field plate FP, the decrease in the withstand voltage characteristic caused by the short circuit is suppressed as compared with the semiconductor device provided with the conventional field plate.

上記半導体装置SMにおいて、第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2は、第1方向Xに沿って延びる部分と、第2方向Yに沿って延びる部分とを有している。複数の第1接続部FPC1は、第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の第1方向Xに沿って延びる部分間を互いに並列に接続している第1群の第1接続部FPC1と、第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の第2方向に沿って延びる部分間を互いに並列に接続している第2群の第1接続部FPC1とを有している。上記第1群の第1接続部FPC1は、第2方向Yに沿って延びている。上記第2群の第1接続部FPC1は、第1方向Xに沿って延びている。   In the semiconductor device SM, the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 have a portion extending along the first direction X and a portion extending along the second direction Y. The plurality of first connection portions FPC1 are a first group of first connection portions FPC1 which connect portions extending in the first direction X of the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 in parallel with each other, A second group of first connection portions FPC1 are connected in parallel to portions extending in the second direction of the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2. The first connection portion FPC1 of the first group extends in the second direction Y. The first connection portion FPC1 of the second group extends along the first direction X.

例えば、全ての第1接続部FPC1が第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の第1方向Xに沿って延びる部分間に配置されているフィールドプレートでは、第1包囲部FPS1の第2方向Yに沿って延びる部分に断線または短絡が生じたときのフィールドプレートの抵抗値の変動幅は、第1包囲部FPS1の第1方向Xに沿って延びる部分に断線が生じたときのそれと比べて、大きくなる。そして、半導体装置SMの製造プロセスにおいて断線または短絡が生じる位置を制御することは困難であるため、このようなフィールドプレートの抵抗値の変動幅を制御することは困難である。   For example, in a field plate in which all the first connection portions FPC1 are disposed between the portions extending along the first direction X of the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2, the second direction of the first surrounding portion FPS1 The fluctuation range of the resistance value of the field plate when a break or short occurs in the portion extending along Y is compared to that when the break occurs in the portion extending along the first direction X of the first surrounding portion FPS1 ,growing. And, since it is difficult to control the position where the disconnection or short occurs in the manufacturing process of the semiconductor device SM, it is difficult to control the fluctuation range of the resistance value of such a field plate.

これに対し、上記抵抗性フィールドプレートFPによれば、複数の第1接続部FPC1が上記第1群の第1接続部FPC1と上記第2群の第1接続部FPC1とを有しているため、全ての第1接続部FPC1が第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の第1方向Xに沿って延びる部分間に配置されているフィールドプレートと比べて、断線または短絡時の抵抗値の変動が抑制されている。   On the other hand, according to the resistive field plate FP, the plurality of first connection portions FPC1 include the first connection portion FPC1 of the first group and the first connection portion FPC1 of the second group. Compared to a field plate in which all the first connection portions FPC1 are disposed between the portions of the first enclosure FPS1 and the second enclosure FPS2 extending along the first direction X, the resistance value at the time of disconnection or short circuit The fluctuation is suppressed.

また、このような抵抗性フィールドプレートFPの上記周方向における電位分布は、複数の第1接続部FPC1の全てが第1方向Xまたは第2方向Yの一方のみに沿って延びるように配置されている抵抗性フィールドプレートFPのそれと比べて、均一化される。その結果、上記抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMでは、複数の第1接続部FPC1の全てが第1方向Xまたは第2方向Yの一方のみに沿って延びるように配置されている抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置と比べて、表面電界緩和領域RSにおける電界分布が上記周方向において均一化される。   Further, the potential distribution in the circumferential direction of the resistive field plate FP is arranged such that all of the plurality of first connection portions FPC1 extend along only one of the first direction X or the second direction Y. Compared to that of the resistive field plate FP, it is homogenized. As a result, in the semiconductor device SM including the resistive field plate FP, all the plurality of first connection portions FPC1 are arranged so as to extend along only one of the first direction X or the second direction Y. Compared with the semiconductor device provided with the field plate FP, the electric field distribution in the surface electric field relaxation region RS is made uniform in the circumferential direction.

上記半導体装置SMにおいて、抵抗性フィールドプレートFPの第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2は環状に配置されている。   In the semiconductor device SM, the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 of the resistive field plate FP are arranged annularly.

このような抵抗性フィールドプレートFPの上記周方向における電位分布は、螺旋状に配置されている従来のフィールドプレートのそれと比べて、均一化される。その結果、上記抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMでは、螺旋状または蛇行配置されているフィールドプレートを備える半導体装置と比べて、表面電界緩和領域RSにおける電界分布が上記周方向において均一化される。   The potential distribution in the circumferential direction of such a resistive field plate FP is made uniform as compared with that of a conventional field plate arranged in a spiral. As a result, in the semiconductor device SM provided with the resistive field plate FP, the electric field distribution in the surface electric field relaxation region RS is made uniform in the circumferential direction as compared with the semiconductor device provided with the spirally or meanderingly arranged field plate. Ru.

上記半導体装置SMの平面形状は4角形である。平面視において抵抗性フィールドプレートFPは、90度の回転対称性を有するように配置されている。   The planar shape of the semiconductor device SM is a quadrilateral. The resistive field plate FP is arranged to have a 90 degree rotational symmetry in plan view.

このような抵抗性フィールドプレートFPの上記周方向における電位分布は、螺旋状に配置されている従来のフィールドプレートのそれと比べて、均一化される。その結果、上記抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMでは、螺旋状または蛇行配置されているフィールドプレートを備える半導体装置と比べて、表面電界緩和領域RSにおける電界分布が上記周方向において均一化される。   The potential distribution in the circumferential direction of such a resistive field plate FP is made uniform as compared with that of a conventional field plate arranged in a spiral. As a result, in the semiconductor device SM provided with the resistive field plate FP, the electric field distribution in the surface electric field relaxation region RS is made uniform in the circumferential direction as compared with the semiconductor device provided with the spirally or meanderingly arranged field plate. Ru.

上記半導体装置SMにおいて、抵抗性フィールドプレートFPは、第2包囲部FPS2を囲むように配置されている第3包囲部FPS3と、第2包囲部FPS2と第3包囲部FPS3との間を接続する複数の第2接続部FPC2とをさらに含む。   In the semiconductor device SM, the resistive field plate FP connects between the third enclosure FPS3 disposed to surround the second enclosure FPS2, the second enclosure FPS2, and the third enclosure FPS3. And a plurality of second connection parts FPC2.

抵抗性フィールドプレートFPでは、上記包囲部および上記接続部の数が増えるほど、上記包囲部と上記接続部との接続箇所が増えて電流経路の数が増えるとともに、上記包囲部と上記接続部との複数の接続箇所間の間隔が短くなる。そのため、半導体装置SMでは、上記包囲部および上記接続部の数が増えるほど、断線や短絡等に起因した耐圧特性の低下が抑制されている。   In the resistive field plate FP, as the number of the surrounding portion and the connecting portion increases, the number of connection points between the surrounding portion and the connecting portion increases and the number of current paths increases, and the surrounding portion and the connecting portion The distance between the multiple connection points of Therefore, in the semiconductor device SM, as the number of the surrounding portions and the connecting portions increases, the decrease in the withstand voltage characteristic due to the disconnection, the short circuit, or the like is suppressed.

上記抵抗性フィールドプレートFPの第3部FP3は、第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続している。第1部FP1と第2部FP2との間の最短距離はエミッタ電極EEと第1コレクタ電極CESとの間の距離によって決定される。   The third part FP3 of the resistive field plate FP connects the first part FP1 and the second part FP2 with the shortest distance. The shortest distance between the first part FP1 and the second part FP2 is determined by the distance between the emitter electrode EE and the first collector electrode CES.

このような抵抗性フィールドプレートFPの上記放射方向の電位分布は、第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続していない抵抗性フィールドプレートFPの上記放射方向の電位分布と比べて、連続的に緩やかに変化する。そのため、上記抵抗性フィールドプレートFPは、第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続していない抵抗性フィールドプレートFPと比べて、表面電界緩和領域RS内の上記放射方向における電界分布を、連続的に緩やかに変化させることができる。その結果、表面電界緩和領域RS内の上記放射方向における電界集中を十分に緩和するために必要とされる抵抗性フィールドプレートFPの上記放射方向の長さは、第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続していない抵抗性フィールドプレートFPの上記放射方向の長さと比べて、短くなる。つまり、上記抵抗性フィールドプレートFPは、第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続していない抵抗性フィールドプレートFPと比べて、周辺領域PRでの電界集中をより効果的に緩和することができる。   The potential distribution of the resistive field plate FP in the radial direction is the same as that of the resistive field plate FP in which the third part FP3 does not connect the first part FP1 and the second part FP2 at the shortest distance. It changes continuously and gradually compared to the potential distribution in the direction. Therefore, the resistive field plate FP has a surface field relaxation region RS in comparison with the resistive field plate FP in which the third part FP3 does not connect the first part FP1 and the second part FP2 at the shortest distance. The electric field distribution in the above-mentioned radiation direction can be changed gradually and continuously. As a result, in the surface field relaxation region RS, the length in the radiation direction of the resistive field plate FP required to sufficiently reduce the electric field concentration in the radiation direction is the third portion FP3 is the first portion FP1. And the length in the radial direction of the resistive field plate FP which is not connected at the shortest distance between the second portion FP2 and the second portion FP2. That is, the resistive field plate FP has an electric field in the peripheral region PR as compared to the resistive field plate FP in which the third part FP3 does not connect the first part FP1 and the second part FP2 at the shortest distance. Concentration can be alleviated more effectively.

また、上記抵抗性フィールドプレートFPでは、中央領域CRの面積を増減する必要があるが耐圧の観点から抵抗性フィールドプレートFPの抵抗値を増減する必要がないような仕様変更に際し、設計変更が不要とされる。   Further, in the above-mentioned resistive field plate FP, it is necessary to increase or decrease the area of central region CR, but when changing the specification such that it is not necessary to increase or decrease the resistance value of resistive field plate FP from the viewpoint of withstand voltage It is assumed.

例えば、第1種の半導体装置SMとは仕様の異なる第2種の半導体装置SMを、第1種の半導体装置SMに基づき設計することを考える。第2種の半導体装置SMは、第1種の半導体装置SMと同等の耐圧が要求されている一方で、第1種の半導体装置SMよりもIGBTの大電流化が要求されているものとする。第2種の半導体装置SMでは、大電流化の要求に伴い、中央領域CRの面積が第1種の半導体装置SMと比べて比較的大きく設定される。一方、耐圧に寄与する上記放射方向における周辺領域PRの幅は、第1種の半導体装置SMと第2種の半導体装置SMとで同等されていればよい。   For example, consider designing a second type semiconductor device SM having a specification different from that of the first type semiconductor device SM based on the first type semiconductor device SM. The second type semiconductor device SM is required to have a withstand voltage equivalent to that of the first type semiconductor device SM, but is required to increase the current of the IGBT more than the first type semiconductor device SM. . In the second type semiconductor device SM, the area of the central region CR is set to be relatively large compared to the first type semiconductor device SM in accordance with the demand for increasing the current. On the other hand, the width of the peripheral region PR in the radial direction contributing to the withstand voltage may be equal between the first type semiconductor device SM and the second type semiconductor device SM.

上記設計変更を行う場合、中央領域CRの面積が大きくされると、周辺領域PRの上記周方向の長さが長くなる。そのため、第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続していない抵抗性フィールドプレートFPの抵抗値は、第3部FP3の上記放射方向の長さに加えて上記周方向の長さにも依存する。そのため、このような抵抗性フィールドプレートFPでは、中央領域CRの上記設計変更に際しその抵抗値の増減を抑制しようとすると、抵抗性フィールドプレートFPの設計変更も必要とされる場合がある。例えば、周辺領域PRの上記周方向の長さが長くなることに伴うフィールドプレートFPの抵抗値の上昇分を打ち消すように、該フィールドプレートFPのシート抵抗値を低抵抗化するような設計変更が必要とされる場合がある。   When the design change is performed, when the area of the central region CR is increased, the circumferential length of the peripheral region PR is increased. Therefore, the resistance value of the resistive field plate FP in which the third part FP3 does not connect the first part FP1 and the second part FP2 at the shortest distance is added to the length in the radial direction of the third part FP3. It also depends on the length of the circumferential direction. Therefore, in such a resistive field plate FP, in order to suppress an increase or decrease in the resistance value in the above-described design change of the central region CR, a design change of the resistive field plate FP may also be required. For example, a design change is made such that the sheet resistance value of the field plate FP is reduced so as to cancel the increase in the resistance value of the field plate FP accompanying the increase of the circumferential length of the peripheral region PR. It may be required.

一方で、上記設計変更に際し、第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続している上記抵抗性フィールドプレートFPでは、周辺領域PRの上記周方向の長さが長くなることに伴う抵抗値の増減が、第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続していない抵抗性フィールドプレートFPと比べて、抑制されている。そのため、第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離で接続している上記抵抗性フィールドプレートFPでは、上記のような中央領域CRの設計変更に際し、変更が不要とされ得る。   On the other hand, in the resistive field plate FP in which the third part FP3 connects the first part FP1 and the second part FP2 with the shortest distance in the case of the design change, the circumferential length of the peripheral region PR in the circumferential direction The increase or decrease of the resistance due to the increase in length is suppressed compared to the resistive field plate FP in which the third part FP3 does not connect the first part FP1 and the second part FP2 at the shortest distance. There is. Therefore, in the above-described resistive field plate FP in which the third part FP3 connects the first part FP1 and the second part FP2 at the shortest distance, no change is necessary when changing the design of the central region CR as described above. It can be taken.

上記半導体装置SMの抵抗性フィールドプレートFPは、平面視において格子形状を有している。   The resistive field plate FP of the semiconductor device SM has a lattice shape in plan view.

このような抵抗性フィールドプレートFPは、上述した抵抗性フィールドプレートFPの全構成を満足することができる。そのため、該抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMは、断線または短絡に伴う耐圧特性の低下が抑制されているとともに、その耐圧特性が上記周方向において均一化されている。また、フィールドプレートFPは、従来のフィールドプレートと比べて、周辺領域PR上に電流経路を高密度に配置可能である。   Such a resistive field plate FP can satisfy the entire configuration of the resistive field plate FP described above. Therefore, in the semiconductor device SM provided with the resistive field plate FP, the deterioration of the pressure resistance characteristic due to the disconnection or the short circuit is suppressed, and the pressure resistance characteristic is made uniform in the circumferential direction. In addition, the field plate FP can arrange the current paths at a high density on the peripheral region PR as compared with the conventional field plate.

上記半導体装置SMの抵抗性フィールドプレートFPでは、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2、および複数の第1接続部FPC1の各幅が互いに等しくされている。   In the resistive field plate FP of the semiconductor device SM, the widths of the first surrounding portion FPS1, the second surrounding portion FPS2, and the plurality of first connection portions FPC1 are equal to one another.

このような抵抗性フィールドプレートFPでは、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2、および複数の第1接続部FPC1の各幅が異なるように設けられている場合と比べて、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2、および複数の第1接続部FPC1に流れる電流値が均等化される。そのため、上記抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMでは、上記各幅が異なる抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMと比べて、表面電界緩和領域RSにおける電界分布が均一化される。   In such a resistive field plate FP, compared to the case where the respective widths of the first surrounding portion FPS1, the second surrounding portion FPS2, and the plurality of first connection portions FPC1 are provided to be different, the first surrounding portion The current values flowing through the FPS 1, the second surrounding portion FPS 2, and the plurality of first connection portions FPC 1 are equalized. Therefore, in the semiconductor device SM provided with the resistive field plate FP, the electric field distribution in the surface electric field relaxation region RS is uniformed as compared with the semiconductor device SM provided with the resistive field plate FP different in each width.

上記半導体装置SMにおいて、抵抗性フィールドプレートFPのシート抵抗値は、0.1MΩ/□以上10MΩ/□以下である。   In the semiconductor device SM, the sheet resistance value of the resistive field plate FP is 0.1 MΩ / □ or more and 10 MΩ / □ or less.

従来の抵抗性フィールドプレートは、例えば中央領域CRに形成されるIGBTのゲート電極と同時に形成されているため、ゲート電極に必要とされる厚みを有している。そのため、従来の抵抗性フィールドプレートの厚みは600nm以上であり、そのシート抵抗値は1MΩ/□未満である。   The conventional resistive field plate is formed simultaneously with, for example, the gate electrode of the IGBT formed in the central region CR, and therefore has a thickness required for the gate electrode. Therefore, the thickness of the conventional resistive field plate is 600 nm or more, and its sheet resistance value is less than 1 MΩ / □.

上記抵抗性フィールドプレートFPの上記シート抵抗値は、従来のフィールドプレートのシート抵抗値と比べて、高い。上記抵抗性フィールドプレートFPの抵抗値は、そのシート抵抗値、および第3部FP3における各電流経路の長さにより決定される。そのため、上記抵抗性フィールドプレートFPのシート抵抗値が従来のフィールドプレートと比べて高抵抗化されたことにより、任意の抵抗値を実現するために必要とされる各電流経路の長さは、従来のフィールドプレートのそれと比べて短くされ得る。また、上記抵抗性フィールドプレートFPのシート抵抗値が従来のフィールドプレートと比べて高抵抗化されたことにより、上記抵抗性フィールドプレートFPにおいて任意の抵抗値を実現するために必要とされる第1包囲部FPS1、第1接続部FPC1等の幅は、従来のフィールドプレートのそれと比べて、広くされ得る。そのため、フィールドプレートFPによれば、第1面PS1上において1つの電流経路が占める面積が従来のフィールドプレートのそれと比べて小さくされ得る。その結果、フィールドプレートFPでは、複数の電流経路がより高密度に配置されながらも、断線によってフィールドプレートとしての機能が喪失され難くされている。   The sheet resistance of the resistive field plate FP is higher than that of the conventional field plate. The resistance value of the resistive field plate FP is determined by the sheet resistance value and the length of each current path in the third part FP3. Therefore, the sheet resistance value of the resistive field plate FP is increased compared to that of the conventional field plate, so that the length of each current path required to realize an arbitrary resistance value is It can be shortened compared to that of the field plate. Further, the sheet resistance value of the resistive field plate FP is made higher than that of the conventional field plate, so that the first required for realizing an arbitrary resistance value in the resistive field plate FP. The width of the enclosure FPS1, the first connection FPC1, etc. may be wider than that of the conventional field plate. Therefore, according to the field plate FP, the area occupied by one current path on the first surface PS1 can be made smaller than that of the conventional field plate. As a result, in the field plate FP, although the plurality of current paths are arranged at a higher density, the function as the field plate is less likely to be lost due to the disconnection.

また、上記シート抵抗値を有するフィールドプレートFPの各電流経路の長さは、例えば第1部FP1と第2部FP2との間の最短距離とされ得る。その結果、上述のように、上記設計変更に際し、上記放射方向の長さを増減する設計変更が不要とされる。   The length of each current path of the field plate FP having the sheet resistance value may be, for example, the shortest distance between the first part FP1 and the second part FP2. As a result, as described above, at the time of the design change, the design change for increasing or decreasing the length in the radial direction is unnecessary.

上記半導体装置SMにおいて、抵抗性フィールドプレートFPの厚みは、10nm以上50nm以下である。   In the semiconductor device SM, the thickness of the resistive field plate FP is 10 nm or more and 50 nm or less.

つまり、上記抵抗性フィールドプレートFPの厚みは、従来のフィールドプレートの厚みと比べて、薄い。上記抵抗性フィールドプレートFPのシート抵抗値は、その厚みおよびドーズ量により決定される。そのため、上記抵抗性フィールドプレートFPは、従来のフィールドプレートと同等のドーズ量とされながらも、従来のフィールドプレートのシート抵抗値よりも高抵抗化され得る。   That is, the thickness of the resistive field plate FP is thinner than the thickness of the conventional field plate. The sheet resistance value of the resistive field plate FP is determined by its thickness and dose. Therefore, the resistive field plate FP can have a higher resistance than the sheet resistance value of the conventional field plate while having the dose equivalent to that of the conventional field plate.

また、図16に示されるように、上記抵抗性フィールドプレートFPの厚みが第3絶縁膜IF3の厚みと比較して十分に薄いことにより、抵抗性フィールドプレートFPを覆うように形成された第3絶縁膜IF3の厚みは上記開口部の周囲においても十分に厚い。これに対し、図17に示される従来の抵抗性フィールドプレートFPの厚みは第3絶縁膜IF3の厚みと比較して十分に薄くされていないため、抵抗性フィールドプレートFPを覆うように形成された第3絶縁膜IF3の厚みは上記開口部の周囲において部分的に薄い。   In addition, as shown in FIG. 16, the thickness of the resistive field plate FP is sufficiently thin compared to the thickness of the third insulating film IF 3, thereby forming a third conductive field plate FP. The thickness of the insulating film IF3 is sufficiently thick also around the opening. On the other hand, since the thickness of the conventional resistive field plate FP shown in FIG. 17 is not sufficiently thinner than the thickness of the third insulating film IF3, it is formed to cover the resistive field plate FP. The thickness of the third insulating film IF3 is partially thin around the opening.

その結果、上記抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMでは、抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置と比べて、外部から抵抗性フィールドプレートFP周囲への水分侵入が抑制されている。また、上記抵抗性フィールドプレートFPを備える半導体装置SMでは、第3絶縁膜IF3をマスクとして実施されるイオン注入工程(図12(a),(b)参照)において、第3絶縁膜IF3の薄膜部分を介した抵抗性フィールドプレートFPまたは半導体基板SB等へのイオン注入が抑制されている。   As a result, in the semiconductor device SM provided with the above-described resistive field plate FP, the intrusion of water from the outside into the periphery of the resistive field plate FP is suppressed as compared with the semiconductor device provided with the resistive field plate FP. In the semiconductor device SM including the resistive field plate FP, the thin film of the third insulating film IF3 is formed in the ion implantation step (see FIGS. 12A and 12B) performed using the third insulating film IF3 as a mask. Ion implantation into the resistive field plate FP or the semiconductor substrate SB or the like through the portion is suppressed.

上記半導体装置SMでは、抵抗性フィールドプレートFPは、平面視において第1部FP1と第2部FP2とを直線状に延在している複数の延在部を有している。抵抗性フィールドプレートFPのシート抵抗値は、0.1MΩ/□以上10MΩ/□以下である。   In the semiconductor device SM, the resistive field plate FP has a plurality of extending portions linearly extending the first portion FP1 and the second portion FP2 in a plan view. The sheet resistance value of the resistive field plate FP is 0.1 MΩ / □ or more and 10 MΩ / □ or less.

(実施の形態2)
図18に示されるように、実施の形態2に係る半導体装置SM2は、基本的に実施の形態1に係る半導体装置SMと同様の構成を備えるが、平面視において、抵抗性フィールドプレートFPの複数の開口部OPが千鳥状に配置されている点で異なる。千鳥状とは、第1方向Xに互いに間隔を隔てて配列されている第1の開口部OP群が、第1方向Xに互いに間隔を隔てて配列されており、かつ第1の開口部OP群と第2方向Yにおいて隣り合う第2の開口部OP群に対し、第1方向Xに各開口部OPの開口幅未満の距離だけシフトされている配列状態をいう。上記シフト量は、例えば各開口部OPの開口幅の半分である。
Second Embodiment
As shown in FIG. 18, the semiconductor device SM2 according to the second embodiment basically has the same configuration as the semiconductor device SM according to the first embodiment, but in plan view, a plurality of resistive field plates FP The difference is that the openings OP of are arranged in a staggered manner. In the staggered configuration, a first opening OP group arranged to be spaced apart in the first direction X is arranged to be spaced apart from each other in the first direction X, and the first opening OP An arrangement state in which the second opening OP group adjacent to the group in the second direction Y is shifted in the first direction X by a distance less than the opening width of each opening OP. The shift amount is, for example, half the opening width of each opening OP.

図18に示されるように、抵抗性フィールドプレートFPの第3部FP3の第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の各々は、第1方向Xに沿って直線状に延びる部分と、第2方向Yに沿って矩形波上に延びる部分とを有している。第2方向Yにおいて中央領域CRを挟むように配置されている周辺領域PRの一部領域上では、複数の第2接続部FPC2が複数の第1接続部FPC1と直線状に連ならないように配置されている。   As shown in FIG. 18, each of the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 of the third portion FP3 of the resistive field plate FP has a portion linearly extending along the first direction X, and a second portion And a portion extending on the rectangular wave along the direction Y. The plurality of second connection portions FPC2 are arranged so as not to be linearly continuous with the plurality of first connection portions FPC1 on a partial region of the peripheral region PR arranged to sandwich the central region CR in the second direction Y It is done.

図18に示される抵抗性フィールドプレートFPも、図1に示される抵抗性フィールドプレートFPと同様に、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2、および複数の第1接続部FPC1を有している。そのため、半導体装置SM2は、上述した半導体装置SMと同様の効果を奏することができる。   Similar to the resistive field plate FP shown in FIG. 1, the resistive field plate FP shown in FIG. 18 also has a first surrounding portion FPS1, a second surrounding portion FPS2, and a plurality of first connection portions FPC1. There is. Therefore, the semiconductor device SM2 can exhibit the same effect as the semiconductor device SM described above.

(実施の形態3)
図19に示されるように、実施の形態3に係る半導体装置SM3は、基本的に実施の形態1に係る半導体装置SMと同様の構成を備えるが、抵抗性フィールドプレートFPの第3部FP3が第1部FP1と第2部FP2との間を最短距離超えで接続している点で異なる。
Third Embodiment
As shown in FIG. 19, the semiconductor device SM3 according to the third embodiment basically has the same configuration as the semiconductor device SM according to the first embodiment, but the third part FP3 of the resistive field plate FP is The difference is that the first part FP1 and the second part FP2 are connected in excess of the shortest distance.

平面視において、第1方向Xに沿って延びる複数の第1接続部FPC1は、第1方向Xに沿って延びる複数の第2接続部FPC2と、第2包囲部FPS2において第2方向Yに沿って延びる部分を介して接続されている。第2方向Yに沿って延びる複数の第1接続部FPC1は、第2方向Yに沿って延びる複数の第2接続部FPC2と、第2包囲部FPS2において第1方向Xに沿って延びる部分を介して接続されている。   In plan view, the plurality of first connection portions FPC1 extending along the first direction X are along the second direction Y in the plurality of second connection portions FPC2 extending along the first direction X and the second surrounding portion FPS2. It is connected via the part which extends. A plurality of first connection portions FPC1 extending along the second direction Y are a plurality of second connection portions FPC2 extending along the second direction Y, and portions extending along the first direction X in the second surrounding portion FPS2. Connected through.

第1方向Xに沿って延びる複数の第1接続部FPC1と複数の第2接続部FPC2とを接続している、第2包囲部FPS2において第2方向Yに沿って延びる部分の長さは、複数の第1接続部FPC1および複数の第2接続部FPC2の延在方向の長さ、すなわち第1方向Xの長さ超えである。   The length of a portion extending along the second direction Y in the second surrounding portion FPS2 connecting the plurality of first connection portions FPC1 extending along the first direction X and the plurality of second connection portions FPC2 is The length in the extending direction of the plurality of first connection portions FPC1 and the plurality of second connection portions FPC2 is longer than the length in the first direction X.

平面視において、複数の第1接続部FPC1のうち上記周方向において隣り合う2つの第1接続部FPC1間の距離は、該第1接続部FPC1の延在方向の長さ超えである。平面視において、上記周方向において隣り合う一方の第1接続部FPC1の延在方向は、例えば他方の第1接続部FPC1の延在方向と交差する。上記周方向において隣り合う一方の第1接続部FPC1は第1方向Xに沿って延びており、他方の第1接続部FPC1は第2方向Yに沿って延びている。   In a plan view, the distance between the two first connection portions FPC1 adjacent in the circumferential direction among the plurality of first connection portions FPC1 is beyond the length in the extension direction of the first connection portion FPC1. In plan view, the extending direction of one first connection portion FPC1 adjacent in the circumferential direction intersects the extending direction of the other first connection portion FPC1, for example. The one first connection portion FPC1 adjacent in the circumferential direction extends along the first direction X, and the other first connection portion FPC1 extends along the second direction Y.

例えば、第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の第1方向Xに沿って直線状に延びる部分間は、1つの第1接続部FPC1のみによって接続されており、第1包囲部FPS1および第2包囲部FPS2の第2方向Yに沿って直線状に延びる部分間は、他の1つの第1接続部FPC1のみによって接続されている。   For example, the portions of the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 extending linearly along the first direction X are connected by only one first connection portion FPC1, and the first surrounding portion FPS1 and the first surrounding portion FPS1 The portions of the two surrounding portions FPS2 extending linearly along the second direction Y are connected only by one other first connection portion FPC1.

図19に示される抵抗性フィールドプレートFPも、図1に示される抵抗性フィールドプレートFPと同様に、第1包囲部FPS1、第2包囲部FPS2、および複数の第1接続部FPC1を有している。そのため、半導体装置SM2は、上述した半導体装置SMと同様の効果を奏することができる。   Similar to the resistive field plate FP shown in FIG. 1, the resistive field plate FP shown in FIG. 19 also has a first surrounding portion FPS1, a second surrounding portion FPS2, and a plurality of first connection portions FPC1. There is. Therefore, the semiconductor device SM2 can exhibit the same effect as the semiconductor device SM described above.

(実施の形態4)
図20に示されるように、実施の形態4に係る半導体装置SM4は、基本的に実施の形態1に係る半導体装置SMと同様の構成を備えるが、抵抗性フィールドプレートFPの第3部FP3が螺旋状に配置されたパターン形状を有している点で異なる。
Embodiment 4
As shown in FIG. 20, the semiconductor device SM4 according to the fourth embodiment basically has the same configuration as the semiconductor device SM according to the first embodiment, but the third portion FP3 of the resistive field plate FP is It differs in that it has a spirally arranged pattern shape.

抵抗性フィールドプレートFPの第3部FP3は、第1部FP1と第2部FP2との間に螺旋状に配置された第1パターンおよび第2パターンと、第1パターンと第2パターンとを接続している複数の第3パターンとを有している。第2パターンは、第1パターンと上記放射方向に間隔を隔てて配置されている。平面視において、第3部FP3は、レール状構造を有している。   The third part FP3 of the resistive field plate FP connects the first pattern and the second pattern spirally arranged between the first part FP1 and the second part FP2, and the first pattern and the second pattern. And a plurality of third patterns. The second pattern is spaced apart from the first pattern in the radial direction. In plan view, the third part FP3 has a rail-like structure.

上記第1パターンおよび第2パターンの各々は、同心円状に配置された複数の包囲部と、上記放射方向において隣り合う各包囲部間を直列に接続する複数の接続部とを有している。上記第1パターンは、第1包囲部FPS1、第3包囲部FPS3、および第5包囲部FPS5と、第3接続部FPC3および第5接続部FPC5とを有している。上記第2パターンは、第2包囲部FPS2、第4包囲部FPS4、および第6包囲部FPS6と、第4接続部FPC4および第6接続部FPC6とを有している。上記第3パターンは、複数の第1接続部FPC1と、複数の第7接続部FPC7と、複数の第8接続部FPC8とを有している。   Each of the first pattern and the second pattern has a plurality of concentrically arranged surrounding portions and a plurality of connecting portions connecting in series the adjacent surrounding portions in the radial direction. The first pattern has a first enclosure FPS1, a third enclosure FPS3, and a fifth enclosure FPS5, and a third connection FPC3 and a fifth connection FPC5. The second pattern includes a second enclosure FPS2, a fourth enclosure FPS4, and a sixth enclosure FPS6, and a fourth connection FPC4 and a sixth connection FPC6. The third pattern includes a plurality of first connection portions FPC1, a plurality of seventh connection portions FPC7, and a plurality of eighth connection portions FPC8.

第2包囲部FPS2は第1包囲部FPS1を囲むように配置されている。第3包囲部FPS3は第2包囲部FPS2を囲むように配置されている。第4包囲部FPS4は第3包囲部FPS3を囲むように配置されている。第5包囲部FPS5は第4包囲部FPS4を囲むように配置されている。第6包囲部FPS6は第5包囲部FPS5を囲むように配置されている。   The second surrounding portion FPS2 is disposed to surround the first surrounding portion FPS1. The third surrounding portion FPS3 is disposed to surround the second surrounding portion FPS2. The fourth surrounding portion FPS4 is disposed to surround the third surrounding portion FPS3. The fifth surrounding portion FPS5 is disposed to surround the fourth surrounding portion FPS4. The sixth surrounding portion FPS6 is disposed to surround the fifth surrounding portion FPS5.

第3接続部FPC3は、第1包囲部FPS1と第3包囲部FPS3とを直列に接続している。第5接続部FPC5は、第3包囲部FPS3と第5包囲部FPS5とを直列に接続している。第1包囲部FPS1、第3接続部FPC3、第3包囲部FPS3、第5接続部FPC5、および第5包囲部FPS5は、順に直列に接続されている。   The third connection portion FPC3 connects the first surrounding portion FPS1 and the third surrounding portion FPS3 in series. The fifth connection portion FPC5 connects the third surrounding portion FPS3 and the fifth surrounding portion FPS5 in series. The first surrounding part FPS1, the third connecting part FPC3, the third surrounding part FPS3, the fifth connecting part FPC5, and the fifth surrounding part FPS5 are connected in series in order.

第4接続部FPC4は、第2包囲部FPS2と第4包囲部FPS4とを直列に接続している。第6接続部FPC6は、第4包囲部FPS4と第6包囲部FPS6とを直列に接続している。第2包囲部FPS2、第4接続部FPC4、第4包囲部FPS4、第6接続部FPC6および第6包囲部FPS6は、順に直列に接続されている。   The fourth connection portion FPC4 connects the second surrounding portion FPS2 and the fourth surrounding portion FPS4 in series. The sixth connection portion FPC6 connects the fourth surrounding portion FPS4 and the sixth surrounding portion FPS6 in series. The second surrounding portion FPS2, the fourth connecting portion FPC4, the fourth surrounding portion FPS4, the sixth connecting portion FPC6 and the sixth surrounding portion FPS6 are connected in series in order.

複数の第1接続部FPC1は、第1包囲部FPS1と第2包囲部FPS2との間を互いに並列に接続している。複数の第7接続部FPC7は、第3包囲部FPS3と第4包囲部FPS4との間を互いに並列に接続している。複数の第8接続部FPC8は、第5包囲部FPS5と第6包囲部FPS6との間を互いに並列に接続している。   The plurality of first connection portions FPC1 connect the first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 in parallel to each other. The plurality of seventh connection portions FPC7 connect the third surrounding portion FPS3 and the fourth surrounding portion FPS4 in parallel to each other. The plurality of eighth connection portions FPC8 connect the fifth surrounding portion FPS5 and the sixth surrounding portion FPS6 in parallel to each other.

第1包囲部FPS1の一端は、第1部FP1に接続されている。第1包囲部FPS1の他端は、第3接続部FPC3を介して第3包囲部FPS3の一端に接続されている。第2包囲部FPS2の一端は、第1部FP1に接続されている。第2包囲部FPS2の他端は、第4接続部FPC4を介して第4包囲部FPS4の一端に接続されている。第1包囲部FPS1と第2包囲部FPS2とは、複数の第1接続部FPC1により接続されている。第3包囲部FPS3の他端は、第5接続部FPC5を介して第5包囲部FPS5の一端に接続されている。第4包囲部FPS4の他端は、第6接続部FPC6を介して第6包囲部FPS6の一端に接続されている。   One end of the first surrounding portion FPS1 is connected to the first portion FP1. The other end of the first surrounding portion FPS1 is connected to one end of the third surrounding portion FPS3 via the third connection portion FPC3. One end of the second surrounding portion FPS2 is connected to the first portion FP1. The other end of the second surrounding portion FPS2 is connected to one end of the fourth surrounding portion FPS4 via the fourth connection portion FPC4. The first surrounding portion FPS1 and the second surrounding portion FPS2 are connected by a plurality of first connection portions FPC1. The other end of the third surrounding portion FPS3 is connected to one end of the fifth surrounding portion FPS5 via the fifth connection portion FPC5. The other end of the fourth surrounding portion FPS4 is connected to one end of the sixth surrounding portion FPS6 via the sixth connection portion FPC6.

なお、上記半導体装置SM,SM2,SM3,SM4では、中央領域CRにIGBTが配置されているが、これに限られるものではない。中央領域CRには、任意の半導体素子が配置されていればよく、例えばMOSFETまたはダイオードが配置されていてもよい。また、上記半導体装置SM,SM2,SM3,SM4において、n型である各領域の導電型がp型とされp型である各領域の導電型がn型とされてもよい。例えば、第1半導体領域の導電型がn型であって、第2半導体領域の導電型がp型であってもよい。   Although the IGBT is disposed in the central region CR in the semiconductor devices SM, SM2, SM3, and SM4, the present invention is not limited to this. In the central region CR, any semiconductor element may be disposed, and for example, a MOSFET or a diode may be disposed. In the semiconductor devices SM, SM2, SM3 and SM4, the conductivity type of each region which is n-type may be p-type and the conductivity type of each region may be n-type. For example, the conductivity type of the first semiconductor region may be n-type, and the conductivity type of the second semiconductor region may be p-type.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor was concretely explained based on an embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the gist. Needless to say.

BM バリアメタル層、CES 第1コレクタ電極、CER 第2コレクタ電極、CH1,CH2,CH3,CH4 コンタクトホール、CR 中央領域、DP1 ドープドポリシリコン膜、EE エミッタ電極、FP 抵抗性フィールドプレート、FP1 第1部、FP2 第2部、FP3 第3部、FPC 接続部、FPC1 第1接続部、FPC2 第2接続部、FPC3 第3接続部、FPC4 第4接続部、FPC5 第5接続部、FPC6 第6接続部、FPC7 第7接続部、FPC8 第8接続部、FPS1 第1包囲部、FPS2 第2包囲部、FPS3 第3包囲部、FPS4 第4包囲部、FPS5 第5包囲部、FPS6 第6包囲部、GE ゲート電極、GI ゲート絶縁層、IF1 第1絶縁膜、IF2 第2絶縁膜、IF3 第3絶縁膜、ND ドリフト領域、NE エミッタ領域、NL フィールドストップ領域、OP 開口部、PB ボディ領域、PL コレクタ領域、PR 周辺領域、PS1 第1面、PS2 第2面、PS3 第3面、PW ウェル領域、RS 表面電界緩和領域、SB 半導体基板、SM,SM3,SM4 半導体装置、TR1 ゲート用溝、TR2 エミッタ用溝。   BM barrier metal layer, CES first collector electrode, CER second collector electrode, CH1, CH2, CH3, CH4 contact hole, CR central region, DP1 doped polysilicon film, EE emitter electrode, FP resistive field plate, FP1 first 1 part, FP2 second part, FP3 third part, FPC connection part, FPC1 first connection part, FPC2 second connection part, FPC3 third connection part, FPC4 fourth connection part, FPC5 fifth connection part, FPC6 sixth Connection part, FPC7 seventh connection part, FPC8 eighth connection part, FPS1 first enclosure, FPS2 second enclosure, FPS3 third enclosure, FPS4 fourth enclosure, FPS5 fifth enclosure, FPS6 sixth enclosure , GE gate electrode, GI gate insulating layer, IF1 first insulating film, IF2 second insulating film, IF3 third Edge film, ND drift region, NE emitter region, NL field stop region, OP opening, PB body region, PL collector region, PR peripheral region, PS1 first surface, PS2 second surface, PS3 third surface, PW well region , RS surface electric field relaxation region, SB semiconductor substrate, SM, SM3, SM4 semiconductor device, trench for TR1 gate, trench for TR2 emitter.

Claims (12)

第1半導体領域と、平面視において前記第1半導体領域を囲むように配置されている第2半導体領域と、平面視において前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間で前記第1半導体領域を囲むように配置されている第3半導体領域とを含む半導体基板と、
前記第3半導体領域上に配置されている絶縁膜と、
前記第1半導体領域および前記第2半導体領域の各々に電気的に接続され、かつ、前記絶縁膜を介して前記第3半導体領域と対向するフィールドプレートとを備え、
前記フィールドプレートは、
平面視において環形状を有する第1部と、
平面視において前記第1部の外側を囲む第2部と、
前記第1部と前記第2部とを接続する第3部とを含み、
前記第3部は、平面視において前記第1部の周囲を囲み、かつ前記第2部から前記第1部へ至る第1経路と、前記第1経路と分岐して前記第2部から前記第1部へ至る第2経路とを有する、半導体装置。
A first semiconductor region, a second semiconductor region arranged to surround the first semiconductor region in plan view, and the first semiconductor between the first semiconductor region and the second semiconductor region in plan view A semiconductor substrate including a third semiconductor region arranged to surround the region;
An insulating film disposed on the third semiconductor region;
A field plate electrically connected to each of the first semiconductor region and the second semiconductor region and facing the third semiconductor region through the insulating film;
The field plate is
A first portion having an annular shape in plan view;
A second part surrounding the outside of the first part in a plan view;
A third part connecting the first part and the second part,
The third part surrounds the periphery of the first part in a plan view, and branches from the second part to a first path extending from the second part to the first part and the first path. A semiconductor device having a second path leading to one part;
前記第3部は、平面視において前記第1部の周囲を囲む第1包囲部と、平面視において前記第1包囲部の周囲を囲む第2包囲部と、平面視において前記第1包囲部と前記第2包囲部とを接続する複数の第1接続部とを有している、請求項1に記載の半導体装置。   The third part is a first surrounding part surrounding the periphery of the first part in a plan view, a second surrounding part surrounding a periphery of the first surrounding part in a plan view, and the first surrounding part in a plan view The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a plurality of first connection portions connecting the second enclosure portion. 前記第1包囲部は、第1方向に沿って延びる第1部分と、前記第1方向と交差する第2方向に沿って延びる第2部分とを有しており、
前記第2包囲部は、前記第1方向に沿って延びる第3部分と、前記第2方向に沿って延びる第4部分とを有しており、
前記複数の第1接続部の一部は、前記第1部分と前記第3部分との間を互いに並列に接続しており、前記複数の第1接続部の他の一部は、前記第2部分と前記第4部分との間を互いに並列に接続している、請求項2に記載の半導体装置。
The first surrounding portion has a first portion extending along a first direction and a second portion extending along a second direction intersecting the first direction,
The second surrounding portion has a third portion extending in the first direction and a fourth portion extending in the second direction,
A part of the plurality of first connection parts connects the first part and the third part in parallel with each other, and another part of the plurality of first connection parts is the second The semiconductor device according to claim 2, wherein the portion and the fourth portion are connected in parallel to each other.
前記第1包囲部および前記第2包囲部は、環状に配置されている、請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the first surrounding portion and the second surrounding portion are annularly arranged. 前記第1包囲部、前記第2包囲部、および前記複数の第1接続部の各々の幅は、互いに等しい、請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the widths of each of the first surrounding portion, the second surrounding portion, and the plurality of first connection portions are equal to one another. 平面視において、前記半導体装置の外形状は4角形であり、
平面視において、前記フィールドプレートは、90度の回転対称性を有するように配置されている、請求項1に記載の半導体装置。
In plan view, the outer shape of the semiconductor device is a quadrilateral,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the field plate is arranged to have a 90 degree rotational symmetry in a plan view.
平面視において、前記第3部は、前記第1部と前記第2部との間を最短距離で接続している、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the third portion connects the first portion and the second portion at a shortest distance in a plan view. 平面視において、前記第3部は格子形状を有している、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the third portion has a lattice shape in a plan view. 平面視において、前記第3部は千鳥形状を有している、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the third portion has a zigzag shape in a plan view. 前記フィールドプレートのシート抵抗値は、0.1MΩ/□以上10MΩ/□以下である、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a sheet resistance value of the field plate is 0.1 MΩ / □ or more and 10 MΩ / □ or less. 前記フィールドプレートの厚みは、10nm以上50nm以下である、請求項10に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 10, wherein a thickness of the field plate is 10 nm or more and 50 nm or less. 第1半導体領域と、平面視において前記第1半導体領域を囲むように配置されている第2半導体領域と、平面視において前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間で前記第1半導体領域を囲むように配置されている第3半導体領域とを含む半導体基板と、
前記第3半導体領域上に配置されている絶縁膜と、
前記第1半導体領域および前記第2半導体領域の各々に電気的に接続され、かつ、前記絶縁膜を介して前記第3半導体領域と対向するフィールドプレートとを備え、
前記フィールドプレートのシート抵抗値は、0.1MΩ/□以上10MΩ/□以下であり、
平面視において、前記フィールドプレートは、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間を直線状に延在している複数の延在部を有している、半導体装置。
A first semiconductor region, a second semiconductor region arranged to surround the first semiconductor region in plan view, and the first semiconductor between the first semiconductor region and the second semiconductor region in plan view A semiconductor substrate including a third semiconductor region arranged to surround the region;
An insulating film disposed on the third semiconductor region;
A field plate electrically connected to each of the first semiconductor region and the second semiconductor region and facing the third semiconductor region through the insulating film;
The sheet resistance value of the field plate is 0.1 MΩ / □ or more and 10 MΩ / □ or less,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the field plate has a plurality of extending portions linearly extending between the first semiconductor region and the second semiconductor region in a plan view.
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