JP2019134149A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.
MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体装置は、スイッチング装置として用いられる。半導体装置における消費電力を低減するためには、半導体装置のオン抵抗が低いことが望ましい。 Semiconductor devices such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are used as switching devices. In order to reduce power consumption in the semiconductor device, it is desirable that the on-resistance of the semiconductor device is low.
本発明が解決しようとする課題は、オン抵抗を低減できる半導体装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing on-resistance.
実施形態に係る半導体装置は、第1導電形の第1半導体領域と、第2導電形の第2半導体領域と、第1導電形の第3半導体領域と、ゲート電極と、導電部と、を有する。前記第2半導体領域は、前記第1半導体領域の上に設けられている。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域の上に設けられている。前記ゲート電極は、前記第2半導体領域から前記第3半導体領域に向かう第1方向に対して垂直な第2方向において、前記第1半導体領域の一部、前記第2半導体領域、及び前記第3半導体領域とゲート絶縁層を介して対向する。前記導電部は、第1部分及び第2部分を有する。前記第1部分は、前記第2半導体領域の一部と前記第2方向において並ぶ。前記第2部分は、前記第3半導体領域の少なくとも一部と前記第2方向において並ぶ。前記第1部分の前記第2方向における長さは、前記第2部分の前記第2方向における長さよりも長い。前記導電部は、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続されている。 The semiconductor device according to the embodiment includes a first semiconductor region having a first conductivity type, a second semiconductor region having a second conductivity type, a third semiconductor region having a first conductivity type, a gate electrode, and a conductive portion. Have. The second semiconductor region is provided on the first semiconductor region. The third semiconductor region is provided on the second semiconductor region. The gate electrode includes a part of the first semiconductor region, the second semiconductor region, and the third semiconductor region in a second direction perpendicular to the first direction from the second semiconductor region to the third semiconductor region. Opposite the semiconductor region through the gate insulating layer. The conductive portion has a first portion and a second portion. The first portion is aligned with a part of the second semiconductor region in the second direction. The second portion is aligned with at least a part of the third semiconductor region in the second direction. The length of the first portion in the second direction is longer than the length of the second portion in the second direction. The conductive portion is electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region.
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下の説明及び図面において、n+、n、n−及びp+、pの表記は、各導電形における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「+」が付されている表記は、「+」及び「−」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「−」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。
以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のp形とn形を反転させて各実施形態を実施してもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
In the present specification and each drawing, the same elements as those already described are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
In the following description and drawings, the notations n + , n, n − and p + , p represent the relative levels of the impurity concentration in each conductivity type. That is, the notation marked with “+” has a relatively higher impurity concentration than the notation marked with neither “+” nor “−”, and the notation marked with “−” It shows that the impurity concentration is relatively lower than the notation.
About each embodiment described below, each embodiment may be implemented by inverting the p-type and n-type of each semiconductor region.
図1は、実施形態に係る半導体装置の一部を表す斜視断面図である。
図1に表したように、実施形態に係る半導体装置100は、n−形(第1導電形)ドリフト領域1(第1半導体領域)、p形(第2導電形)ベース領域2(第2半導体領域)、n+形ソース領域3(第3半導体領域)、p+形コンタクト領域4(第4半導体領域)、n+形ドレイン領域5(第6半導体領域)、導電部10、ゲート電極20、ゲート絶縁層21、絶縁層25、ドレイン電極31(第1電極)、及びソース電極32(第2電極)を有する。
FIG. 1 is a perspective cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device according to the embodiment.
As illustrated in FIG. 1, the
実施形態の説明では、XYZ直交座標系を用いる。p形ベース領域2からn+形ソース領域3に向かう方向をZ方向(第1方向)とする。Z方向に対して垂直であり、相互に直交する2方向をX方向(第2方向)及びY方向(第3方向)とする。また、説明のために、p形ベース領域2からn+形ソース領域3に向かう方向を「上」と言い、その反対方向を「下」と言う。これらの方向は、p形ベース領域2とn+形ソース領域3との相対的な位置関係に基づき、重力の方向とは無関係である。
In the description of the embodiment, an XYZ orthogonal coordinate system is used. A direction from the p-
n+形ドレイン領域5は、ドレイン電極31の上に設けられ、ドレイン電極31と電気的に接続されている。n−形ドリフト領域1は、n+形ドレイン領域5の上に設けられている。p形ベース領域2は、n−形ドリフト領域1の一部の上に設けられている。n+形ソース領域3は、p形ベース領域2の上に設けられている。図1に表した例では、p形ベース領域2の上に、複数のn+形ソース領域3が設けられている。
The n + -
ゲート電極20は、X方向において、n−形ドリフト領域1の一部、p形ベース領域2、及びn+形ソース領域3の少なくとも一部と、ゲート絶縁層21を介して対向している。絶縁層25は、ゲート電極20の上及びn+形ソース領域3の一部の上に設けられている。
The
導電部10の一部は、p形ベース領域2、n+形ソース領域3、及びp+形コンタクト領域4に囲まれ、これらの半導体領域と電気的に接続されている。導電部10の別の一部は、n+形ソース領域3よりも上方に設けられ、X方向において絶縁層25と並んでいる。p+形コンタクト領域4は、p形ベース領域2と導電部10との間及びn+形ソース領域3と導電部10との間に設けられている。ソース電極32は、導電部10及び絶縁層25の上に設けられ、導電部10と電気的に接続されている。
A part of the
p形ベース領域2、n+形ソース領域3、導電部10、及びゲート電極20のそれぞれは、例えば、X方向において複数設けられ、Y方向に延びている。
Each of the p-
導電部10は、第1部分11、第2部分12、第3部分13、及び第4部分14を有する。第1部分11は、X方向においてp形ベース領域2の一部と並んでいる。第2部分12は、X方向においてn+形ソース領域3と並んでいる。第3部分13は、n+形ソース領域3よりも上方に位置し、X方向において絶縁層25と並んでいる。第4部分14は、第1部分11と第2部分12との間に位置し、X方向においてn+形ソース領域3と並んでいる。導電部10には、ボイドVが設けられていても良い。ボイドVの少なくとも一部は、第1部分11中に設けられる。
The
図2は、図1の一部を拡大した断面図である。
図2に表したように、第1部分11のX方向における長さL1は、第2部分12のX方向における長さL2よりも長い。第3部分13のX方向における長さL3は、長さL2よりも長い。長さL3は、長さL1よりも長くても良いし、短くても良い。第4部分14のX方向における長さL4は、長さL2よりも長い。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG.
As illustrated in FIG. 2, the length L1 of the
長さL1は、長さL2の1.0倍より大きく2.5倍以下であることが望ましい。第1部分11のX方向における長さおよび第2部分12のX方向における長さがZ方向において変化している場合、第1部分11の最も長いX方向における長さが、第2部分12の最も短いX方向における長さの1.0倍より大きく3.0倍以下であることが望ましい。
The length L1 is desirably greater than 1.0 times and less than or equal to 2.5 times the length L2. When the length of the
p+形コンタクト領域4は、第1領域4aを有する。第1領域4aは、X方向において第1部分11とゲート電極20との間に位置する。p+形コンタクト領域4は、導電部10に沿って設けられている。このため、例えば、第1領域4aのX方向における長さL5は、第1領域4aのZ方向における長さL6よりも短い。
The p + -type contact region 4 has a
p形ベース領域2は、X方向において第1部分11と並ぶ第2領域2bを有する。第2領域2bは、X方向において第1部分11とゲート電極20との間に位置する。n+形ソース領域3は、X方向において第2部分12と並ぶ第3領域3cを有する。第3領域3cの少なくとも一部は、例えば、X方向において第2部分12とゲート電極20との間に位置する。第3領域3cのX方向における長さL8は、第2領域2bのX方向における長さL7よりも長い。また、長さL5は、長さL7よりも短い。
The p-
p形ベース領域2におけるp形不純物濃度は、例えば、1.0×1017atoms/cm3以上、1.0×1018atoms/cm3以下である。p+形コンタクト領域4におけるp形不純物濃度は、例えば、1.0×1019atoms/cm3以上、5.0×1021atoms/cm3以下である。これらの半導体領域がn形不純物とp形不純物を含んでいる場合は、例えば、p形の不純物濃度からn形の不純物濃度を減じた値が上記の範囲内にある。
The p-type impurity concentration in the p-
半導体装置100の動作を説明する。
ソース電極32に対してドレイン電極31に正電圧が印加された状態で、ゲート電極20に閾値以上の電圧が印加されると、p形ベース領域2のゲート絶縁層21近傍にチャネル(反転層)が形成される。これにより、半導体装置100がオン状態となる。電子は、チャネルを通ってソース電極32からドレイン電極31へ流れる。その後、ゲート電極20に印加される電圧が閾値よりも低くなると、p形ベース領域2におけるチャネルが消滅し、半導体装置100がオフ状態になる。
The operation of the
When a positive voltage or higher is applied to the
各構成要素の材料の一例を説明する。
n−形ドリフト領域1、p形ベース領域2、n+形ソース領域3、p+形コンタクト領域4、及びn+形ドレイン領域5は、半導体材料として、シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム、またはガリウムヒ素を含む。半導体材料としてシリコンが用いられる場合、n形不純物として、ヒ素、リン、またはアンチモンを用い、p形不純物として、ボロンを用いることができる。
導電部10は、チタンまたはタングステンなどの金属を含む。
ゲート電極20は、ポリシリコンなどの導電材料を含む。
ゲート絶縁層21及び絶縁層25は、酸化シリコンなどの絶縁材料を含む。
ドレイン電極31及びソース電極32は、アルミニウムなどの金属を含む。
An example of the material of each component will be described.
The n − -
The
The
The
The
図3〜図5を参照して、実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明する。
図3〜図5は、実施形態に係る半導体装置の製造工程を表す工程断面図である。
An example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
3 to 5 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.
まず、n+形半導体領域5mと、n+形半導体領域5mの上に設けられたn形半導体領域1mと、を有するシリコン製の半導体基板Sを用意する。n形半導体領域1mの上面に、フォトリソグラフィ法及びRIE(Reactive Ion Etching)法を用いて、複数の開口OP1を形成する。半導体基板Sを熱酸化し、開口OP1の内壁及びn形半導体領域1mの上面に沿って絶縁層21mを形成する。絶縁層21mの上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、図3(a)に表したように、導電層20mを形成する。複数の開口OP1は、導電層20mにより埋め込まれる。
First, a silicon semiconductor substrate S having an n + -type semiconductor region 5m and an n-
CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて、導電層20mの上面を後退させる。これにより、開口OP1内に設けられた導電層20m同士が分離され、複数のゲート電極20が形成される。p形不純物(例えばボロン)を、ゲート電極20同士の間のn形半導体領域1mにイオン注入し、p形半導体領域2mを形成する。n形不純物(例えばリン)を、p形半導体領域2mの表面にイオン注入し、図3(b)に表したように、n+形半導体領域3mを形成する。
The upper surface of the
絶縁層21mの一部を除去し、n+形半導体領域3mの上面を露出させる。残った絶縁層21mは、ゲート絶縁層21に対応する。ゲート電極20及びn+形半導体領域3mを覆う絶縁層25mを形成する。図3(c)に表したように、絶縁層25mをZ方向に貫通し、n+形半導体領域3mに達する開口OP2を形成する。
A part of the insulating
開口OP2の内壁及び絶縁層25mの上面に沿って保護層26を形成する。保護層26は、開口OP2を埋め込まないように形成される。保護層26は、例えば、窒化シリコンなどを含む。図3(d)に表したように、開口OP2底面の保護層26を除去し、n+形半導体領域3mを露出させる。
A
保護層26をマスクとして用いて、異方性エッチングと等方性エッチングを交互に行い、p形半導体領域2mの一部及びn+形半導体領域3mの一部を除去する。これにより、図4(a)に表したように、開口OP2に連なる開口OP3が形成される。開口OP3の幅(X方向における寸法)は、開口OP2の幅よりも広い。異方性エッチングとしては、ハロゲン元素(例えば臭素)を含むガスを使用したRIEが用いられる。等方性エッチングとしては、ハロゲン元素を含むガスを使用したCDE(Chemical Dry Etching)、または水酸化カリウムなどを使用したウェットエッチングが用いられる。
Using the
保護層26を除去する。図4(b)に表したように、p形不純物を含む不純物層27を、開口OP3の内壁に沿って形成する。不純物層27は、さらに、開口OP2の内壁及び絶縁層25の上面に沿って形成されても良い。不純物層27は、例えば、開口OP2及び開口OP3を埋め込まないように形成される。不純物層27は、例えば、BSG(Boron-Silicate Glass)を含む。
The
熱処理を行うことで、不純物層27に含まれるp形不純物(ボロン)が、p形半導体領域2m及びn+形半導体領域3mに拡散する。これにより、図4(c)に表したように、p形半導体領域2mの不純物層27と接する部分にp+形コンタクト領域4が形成される。p+形コンタクト領域4は、さらに、n+形半導体領域3mの不純物層27と接する部分の少なくとも一部に形成されても良い。このとき、n+形半導体領域3mの下部のn形不純物濃度は、n+形半導体領域3mの上部のn形不純物濃度よりも低い。このため、例えば、n+形半導体領域3mでは、不純物層27と接する部分の下部の導電形が、n形からp形に反転する。p+形コンタクト領域4以外のp形半導体領域2m及びn+形半導体領域3mは、それぞれ、p形ベース領域2及びn+形ソース領域3に対応する。
By performing the heat treatment, the p-type impurity (boron) contained in the
不純物層27を除去する。フォトリソグラフィ法及びRIE法を用いて絶縁層25mの一部を除去し、図4(d)に表したように、開口OP2の幅を広げる。図5(a)に表したように、開口OP2の内壁及び開口OP3の内壁に沿って、チタン層10a、窒化チタン層10b、及びタングステン層10cを順次積層させ、これらの層を含む導電層10mを形成する。図5(b)に表したように、絶縁層25mの上に設けられた導電層10mの一部を除去する。残った導電層10mは、導電部10に対応する。
The
絶縁層25mの上に、導電層10mと接するソース電極32を形成する。図5(c)に表したように、n+形半導体領域5mの厚み(Z方向における長さ)が所定の値になるまで、半導体基板Sの裏面を研削する。残ったn+形半導体領域5mは、n+形ドレイン領域5に対応する。図5(d)に表したように、研削後の半導体基板Sの裏面にドレイン電極31を形成する。以上の工程により、図1及び図2に表した実施形態に係る半導体装置100が製造される。
A
実施形態の効果を、図6を参照しつつ説明する。
図6は、参考例に係る半導体装置の一部を表す断面図である。
図6に表した半導体装置100rでは、第1部分11のX方向における長さL1aと第2部分12のX方向における長さL2aが同じである。また、p+形コンタクト領域4は、第1部分11下部の周りに設けられている。
The effects of the embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a part of a semiconductor device according to a reference example.
In the
半導体装置のオン電流を増大させるためには、ゲート電極20同士の間のX方向における距離D1(p形ベース領域2の幅)が短いことが望ましい。距離D1を短くすることで、より多くのゲート電極20を形成できる。この結果、半導体装置のオン状態において、より多くのチャネルが形成され、オン抵抗を低減できる。
また、n+形ソース領域3と導電部10との間の電気抵抗を低減するためには、n+形ソース領域3と導電部10との接触面積が大きいことが望ましい。接触面積を増加させるためには、第3部分13のX方向における長さL3aが長さL2a以上であることが望ましい。
一方、第3部分13とゲート電極20との間のX方向における距離D2が短いと、半導体装置の製造工程において、n+形ソース領域3とゲート電極20とが導通する可能性がある。従って、図6に表した半導体装置100rにおいて、距離D2を保ちつつ距離D1を短くするためには、長さL1a及び長さL2aを短くする必要がある。
しかし、長さL2aを短くすると、p形ベース領域2(p+形コンタクト領域4)と導電部10との接触面積が減少し、p形ベース領域2から導電部10へ正孔が排出され難くなる。正孔が排出され難いと、半導体装置がアバランシェ状態の際、p形ベース領域2の電位が上昇し易くなる。この結果、n−形ドリフト領域1、p形ベース領域2、及びn+形ソース領域3から構成される寄生NPNトランジスタが動作し易くなり、半導体装置の破壊が生じる可能性が高まる。
In order to increase the on-current of the semiconductor device, it is desirable that the distance D1 (width of the p-type base region 2) in the X direction between the
Further, in order to reduce the electrical resistance between the n + -
On the other hand, if the distance D2 in the X direction between the
However, if the length L2a is shortened, the contact area between the p-type base region 2 (p + -type contact region 4) and the
実施形態に係る半導体装置100では、第1部分11のX方向における長さL1が、第2部分12のX方向における長さL2よりも長い。このため、距離D1を短くするために長さL2を短くした場合でも、p形ベース領域2から導電部10へ正孔が効率的に排出される。従って、実施形態によれば、半導体装置における寄生トランジスタの動作を抑制しつつ、半導体装置のオン抵抗を低減できる。
In the
また、距離D1を短くした際に、p+形コンタクト領域4とゲート絶縁層21との間の距離が短くなると、半導体装置をターンオンさせるためのゲート電圧の閾値が変動する可能性がある。ゲート電圧の閾値が変動すると、半導体装置の動作が不安定となる。
半導体装置100では、p+形コンタクト領域4は、図2に表したように第1部分11に沿って設けられている。例えば、p+形コンタクト領域4の第1領域4aのX方向における長さL5は、第1領域4aのZ方向における長さL6よりも短い。この構成によれば、p+形コンタクト領域4とゲート絶縁層21との間のX方向における距離の短縮を抑制しつつ、距離D1を短くできる。すなわち、動作の安定性の低下を抑制しつつ、半導体装置のオン抵抗を低減できる。
Further, when the distance D1 is shortened, if the distance between the p + -type contact region 4 and the
In the
p+形コンタクト領域4は、p形ベース領域2と導電部10との間だけでなく、n+形ソース領域3と導電部10との間にも設けられていることが望ましい。p+形コンタクト領域4の一部がn+形ソース領域3と導電部10との間に設けられていることで、p+形コンタクト領域4と導電部10との接触面積をさらに増加できる。これにより、アバランシェ状態において正孔がソース電極32へより排出され易くなり、寄生トランジスタがより動作し難くなる。
The p + -type contact region 4 is preferably provided not only between the p-
第1部分11には、図1及び図2に表したように、ボイドVが設けられていることが望ましい。ボイドVが設けられることで、第1部分11の体積が減少する。第1部分11の体積が減少すると、温度変化による第1部分11の体積の変化が小さくなる。この結果、第1部分11の体積変化により、第1部分11の下方に位置する、n−形ドリフト領域1とp形ベース領域2とのpn接合面に加わる応力を低減できる。pn接合面に加わる応力が低減されることで、pn接合面における結晶欠陥の発生を抑制でき、リーク電流の発生を抑制できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、n+形ソース領域3と導電部10との接触面積を増加させるためには、図2に表した長さL3は、長さL2以上であることが望ましい。より望ましくは、長さL3は、長さL2よりも長い。
Further, in order to increase the contact area between the n + -type source region 3 and the
図7及び図8は、実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を表す断面図である。
図7(a)に表した半導体装置110では、p+形コンタクト領域4が、p形ベース領域2と導電部10との間にのみ設けられ、n+形ソース領域3と導電部10との間に設けられていない。
図7(b)に表した半導体装置120では、導電部10が、第4部分14を有していない。すなわち、第1部分11よりもX方向における長さが短い第2部分12が、X方向において、n+形ソース領域3の全体と並んでいる。
7 and 8 are cross-sectional views illustrating a part of a semiconductor device according to a modified example of the embodiment.
In the
In the
図8(a)に表した半導体装置130では、第1部分11の形状が、半導体装置100と異なる。半導体装置100では、第1部分11のX方向における長さは、Z方向において略一様である。半導体装置130では、第1部分11のX方向における長さは、下方に向かうほど増加した後、減少している。
図8(b)に表した半導体装置140では、第1部分11の上部のX方向における長さが、第1部分11の下部のX方向における長さと異なる。具体的には、第1部分11の上部のX方向における長さが、第1部分11の下部のX方向における長さよりも長い。または、第1部分11の下部のX方向における長さが、第1部分11の上部のX方向における長さよりも長くても良い。
In the
In the
このように、第1部分11の少なくとも一部のX方向における長さが、第2部分12の少なくとも一部のX方向における長さよりも長ければ、導電部10の具体的な形状は適宜変更可能である。
Thus, if the length in the X direction of at least a part of the
図9は、実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を表す斜視断面図である。
図9に表した半導体装置150は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。半導体装置150は、n+形ドレイン領域5に代えて、p+形コレクタ領域6(第5半導体領域)及びn形バッファ領域7を有する。また、半導体装置150において、電極31はコレクタ電極として機能し、電極32はエミッタ電極として機能する。n+形ソース領域3は、エミッタ領域として機能する。p+形コレクタ領域6は、コレクタ電極31と電気的に接続されている。n形バッファ領域7は、p+形コレクタ領域6とn−形ドリフト領域1との間に設けられている。
FIG. 9 is a perspective sectional view showing a part of a semiconductor device according to a modification of the embodiment.
The
IGBTである半導体装置150においても、第1部分11のX方向における長さを、第2部分12のX方向における長さよりも長くすることで、半導体装置における寄生トランジスタの動作を抑制しつつ、半導体装置のオン抵抗を低減できる。
また、半導体装置150において、導電部10の具体的な形状は、図7及び図8に表した例と同様に、適宜変更可能である。
Also in the
Further, in the
以上で説明した各実施形態における、各半導体領域の間の不純物濃度の相対的な高低については、例えば、SCM(走査型静電容量顕微鏡)を用いて確認することが可能である。なお、各半導体領域におけるキャリア濃度は、各半導体領域において活性化している不純物濃度と等しいものとみなすことができる。従って、各半導体領域の間のキャリア濃度の相対的な高低についても、SCMを用いて確認することができる。
また、各半導体領域における不純物濃度については、例えば、SIMS(二次イオン質量分析法)により測定することが可能である。
The relative level of the impurity concentration between the semiconductor regions in each of the embodiments described above can be confirmed using, for example, an SCM (scanning capacitance microscope). The carrier concentration in each semiconductor region can be regarded as being equal to the impurity concentration activated in each semiconductor region. Therefore, the relative level of the carrier concentration between the semiconductor regions can also be confirmed using the SCM.
The impurity concentration in each semiconductor region can be measured by, for example, SIMS (secondary ion mass spectrometry).
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
1 n−形ドリフト領域、 1m n−形半導体領域、 2 p形ベース領域、 2b 第2領域、 2m p形半導体領域、 3 n+形ソース領域、 3c 第3領域、 3m n+形半導体領域、 4 p+形コンタクト領域、 4a 第1領域、 5 n+形ドレイン領域、 5m n+形半導体領域、 6 p+形コレクタ領域、 7 n形バッファ領域、 10 導電部、 10a チタン層、 10b 窒化チタン層、 10c タングステン層、 10m 導電層、 11 第1部分、 12 第2部分、 13 第3部分、 14 第4部分、 20 ゲート電極、 20m 導電層、 21 ゲート絶縁層、 21m、25、25m 絶縁層、 26 保護層、 27 不純物層、 31 ドレイン電極、 32 ソース電極、 100〜140、100r 半導体装置、 OP1〜OP3 開口、 S 半導体基板、 V ボイド 1 n − type drift region, 1 m n − type semiconductor region, 2 p type base region, 2b second region, 2m p type semiconductor region, 3 n + type source region, 3c third region, 3m n + type semiconductor region, 4 p + type contact region, 4a first region, 5 n + type drain region, 5m n + type semiconductor region, 6 p + type collector region, 7 n type buffer region, 10 conductive part, 10a titanium layer, 10b titanium nitride Layer, 10c tungsten layer, 10m conductive layer, 11 first part, 12 second part, 13 third part, 14 fourth part, 20 gate electrode, 20m conductive layer, 21 gate insulating layer, 21m, 25, 25m insulating layer , 26 protective layer, 27 impurity layer, 31 drain electrode, 32 source electrode, 100 to 140, 100r semiconductor device, OP1 to OP3 opening, S semiconductor Plate, V void
Claims (11)
前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域と、
前記第2半導体領域から前記第3半導体領域に向かう第1方向に対して垂直な第2方向において、前記第1半導体領域の一部、前記第2半導体領域、及び前記第3半導体領域とゲート絶縁層を介して対向するゲート電極と、
前記第2半導体領域の一部と前記第2方向において並ぶ第1部分と、前記第3半導体領域の少なくとも一部と前記第2方向において並ぶ第2部分と、を有し、前記第1部分の前記第2方向における長さは前記第2部分の前記第2方向における長さよりも長く、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された導電部と、
を備えた半導体装置。 A first semiconductor region of a first conductivity type;
A second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region;
A third semiconductor region of a first conductivity type provided on the second semiconductor region;
In a second direction perpendicular to the first direction from the second semiconductor region to the third semiconductor region, a part of the first semiconductor region, the second semiconductor region, and the third semiconductor region and gate insulation A gate electrode facing through the layer;
A first portion aligned with the second semiconductor region in the second direction; a second portion aligned with the at least a portion of the third semiconductor region in the second direction; A length in the second direction is longer than a length in the second direction of the second portion, and a conductive part electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region;
A semiconductor device comprising:
前記第3部分の前記第2方向における長さは、前記第2部分の前記長さ以上である請求項1記載の半導体装置。 The conductive portion further includes a third portion located above the third semiconductor region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a length of the third portion in the second direction is equal to or longer than the length of the second portion.
前記第4半導体領域における第2導電形の不純物濃度は、前記第2半導体領域における第2導電形の不純物濃度よりも高い請求項1または2に記載の半導体装置。 A fourth semiconductor region of a second conductivity type provided between the second semiconductor region and the conductive portion;
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the second conductivity type in the fourth semiconductor region is higher than an impurity concentration of the second conductivity type in the second semiconductor region.
前記第1領域の前記第2方向における長さは、前記第1領域の前記第1方向における長さよりも短い請求項3または4に記載の半導体装置。 The fourth semiconductor region has a first region located between the second semiconductor region and the first portion in the second direction;
5. The semiconductor device according to claim 3, wherein a length of the first region in the second direction is shorter than a length of the first region in the first direction.
前記ボイドの少なくとも一部は、前記第1部分中に設けられた請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。 In the conductive part, a void is provided,
The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of the void is provided in the first portion.
前記第3半導体領域は、前記第2方向において前記第2部分と並ぶ第3領域を有し、
前記第3領域の前記第2方向における長さは、前記第2領域の前記第2方向における長さよりも長い請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置。 The second semiconductor region has a second region aligned with the first portion in the second direction;
The third semiconductor region includes a third region aligned with the second portion in the second direction;
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein a length of the third region in the second direction is longer than a length of the second region in the second direction.
前記第4部分は、前記第2方向において前記第3半導体領域の一部と並び、
前記第4部分の前記第2方向における長さは、前記第2部分の前記長さよりも長い請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体装置。 The conductive portion further includes a fourth portion located between the first portion and the second portion in the first direction,
The fourth portion is aligned with a portion of the third semiconductor region in the second direction;
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein a length of the fourth portion in the second direction is longer than the length of the second portion.
前記導電部と電気的に接続された第2電極と、
をさらに備えた請求項1〜9のいずれか1つに記載の半導体装置。 A first electrode electrically connected to the first semiconductor region;
A second electrode electrically connected to the conductive portion;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記第5半導体領域は、前記第1電極と電気的に接続され、
前記第5半導体領域における第2導電形の不純物濃度は、前記第2半導体領域における第2導電形の不純物濃度よりも高い請求項10記載の半導体装置。 A fifth semiconductor region of a second conductivity type provided between the first electrode and the first semiconductor region;
The fifth semiconductor region is electrically connected to the first electrode;
The semiconductor device according to claim 10, wherein an impurity concentration of the second conductivity type in the fifth semiconductor region is higher than an impurity concentration of the second conductivity type in the second semiconductor region.
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