JP2020205408A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
従来、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等の半導体素子が形成されたN型の半導体基板の外周部分に、P型のガードリングを設けた構造が知られている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1 特開平8−167715号公報
Conventionally, there is known a structure in which a P-type guard ring is provided on an outer peripheral portion of an N-type semiconductor substrate on which a semiconductor element such as an IGBT (insulated gate type bipolar transistor) is formed (see, for example, Patent Document 1).
ガードリングの底部近傍において、電界が強くなる場合があった。 In the vicinity of the bottom of the guard ring, the electric field may become stronger.
上記課題を解決するために、本発明の一つの態様においては、第1導電型のドリフト領域を有する半導体基板を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、半導体基板に設けられた活性領域を備えてよい。半導体装置は、半導体基板に設けられ、半導体基板の上面において活性領域と半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部を備えてよい。エッジ終端構造部は、半導体基板の上面と接する第2導電型の複数のガードリングを有してよい。エッジ終端構造部は、隣り合う2つのガードリングの間においてガードリングの下端よりも浅い位置からガードリングの下端よりも深い位置まで設けられた、ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型の高濃度領域を有してよい。それぞれのガードリングは、半導体基板の下面側から見て、高濃度領域に覆われていない領域を有してよい。 In order to solve the above problems, in one aspect of the present invention, a semiconductor device including a semiconductor substrate having a first conductive type drift region is provided. The semiconductor device may include an active region provided on the semiconductor substrate. The semiconductor device may include an edge termination structure provided on the semiconductor substrate and provided between an active region and an end portion of the semiconductor substrate on the upper surface of the semiconductor substrate. The edge termination structure may have a plurality of second conductive type guard rings in contact with the upper surface of the semiconductor substrate. The edge termination structure is a first conductive type having a higher doping concentration than the drift region, which is provided between two adjacent guard rings from a position shallower than the lower end of the guard ring to a position deeper than the lower end of the guard ring. It may have a high concentration region. Each guard ring may have a region not covered by a high concentration region when viewed from the lower surface side of the semiconductor substrate.
それぞれのガードリングの下面の少なくとも一部は、ドリフト領域と接していてよい。 At least a portion of the lower surface of each guard ring may be in contact with the drift region.
高濃度領域は、半導体基板の上面と接していてよい。 The high concentration region may be in contact with the upper surface of the semiconductor substrate.
高濃度領域は、半導体基板の上面と接している上側部分を有してよい。高濃度領域は、上側部分とは分離して設けられ、ガードリングの下端よりも浅い位置からガードリングの下端よりも深い位置まで設けられた下側部分を有してよい。 The high concentration region may have an upper portion in contact with the upper surface of the semiconductor substrate. The high concentration region may have a lower portion that is provided separately from the upper portion and is provided from a position shallower than the lower end of the guard ring to a position deeper than the lower end of the guard ring.
上側部分は第1導電型の第1のドーパントを含んでよい。下側部分は、第1のドーパントとは異なる元素の、第1導電型の第2のドーパントを含んでよい。 The upper portion may contain a first conductive type first dopant. The lower portion may contain a first conductive type second dopant of an element different from the first dopant.
第2のドーパントは水素であってよい。 The second dopant may be hydrogen.
活性領域は、第2導電型のベース領域を有してよい。活性領域は、ベース領域よりもドーピング濃度が高く、且つ、半導体基板の上面からベース領域よりも深い位置まで設けられた第2導電型のウェル領域を有してよい。下側部分のドーピング濃度は、ウェル領域のドーピング濃度よりも低くてよい。 The active region may have a second conductive type base region. The active region may have a second conductive type well region that has a higher doping concentration than the base region and is provided from the upper surface of the semiconductor substrate to a position deeper than the base region. The doping concentration in the lower portion may be lower than the doping concentration in the well region.
下側部分の下端は、ウェル領域の下端よりも浅い位置に配置されていてよい。高濃度領域の上端は、隣り合う前記ガードリングの上端よりも下側に配置されていてよい。ガードリングは半導体基板の上面と接していてよい。高濃度領域の上端は、半導体基板の上面よりも下側に配置されていてよい。半導体装置は、高濃度領域を覆う層間絶縁膜を備えてよい。 The lower end of the lower portion may be arranged at a position shallower than the lower end of the well region. The upper end of the high concentration region may be arranged below the upper end of the adjacent guard ring. The guard ring may be in contact with the upper surface of the semiconductor substrate. The upper end of the high concentration region may be arranged below the upper surface of the semiconductor substrate. The semiconductor device may include an interlayer insulating film that covers a high concentration region.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The outline of the above invention does not list all the necessary features of the present invention. Sub-combinations of these feature groups can also be inventions.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the inventions claimed in the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.
本明細書においては半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の2つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または半導体装置の実装時における方向に限定されない。 In the present specification, one side in the direction parallel to the depth direction of the semiconductor substrate is referred to as "upper" and the other side is referred to as "lower". Of the two main surfaces of the substrate, layer or other member, one surface is referred to as the upper surface and the other surface is referred to as the lower surface. The "up" and "down" directions are not limited to the direction of gravity or the direction when the semiconductor device is mounted.
本明細書では、X軸、Y軸およびZ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Z軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、+Z軸方向と−Z軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Z軸方向と記載した場合、+Z軸および−Z軸に平行な方向を意味する。 In the present specification, technical matters may be described using orthogonal coordinate axes of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. The orthogonal coordinate axes only specify the relative positions of the components and do not limit the specific direction. For example, the Z axis does not limit the height direction with respect to the ground. The + Z-axis direction and the −Z-axis direction are opposite to each other. When the positive and negative directions are not described and the Z-axis direction is described, it means the direction parallel to the + Z axis and the −Z axis.
本明細書では、半導体基板の上面および下面に平行な直交軸をX軸およびY軸とする。また、半導体基板の上面および下面と垂直な軸をZ軸とする。本明細書では、Z軸の方向を深さ方向と称する場合がある。また、本明細書では、X軸およびY軸を含めて、半導体基板の上面および下面に平行な方向を、水平方向と称する場合がある。 In the present specification, the orthogonal axes parallel to the upper surface and the lower surface of the semiconductor substrate are defined as the X axis and the Y axis. Further, the axis perpendicular to the upper surface and the lower surface of the semiconductor substrate is defined as the Z axis. In the present specification, the direction of the Z axis may be referred to as a depth direction. Further, in the present specification, the direction parallel to the upper surface and the lower surface of the semiconductor substrate including the X-axis and the Y-axis may be referred to as a horizontal direction.
本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば10%以内である。 When referred to as "same" or "equal" in the present specification, it may include a case where there is an error due to manufacturing variation or the like. The error is, for example, within 10%.
本明細書においては、不純物がドーピングされたドーピング領域の導電型をP型またはN型として説明している。本明細書においては、不純物とは、特にN型のドナーまたはP型のアクセプタのいずれかを意味する場合があり、ドーパントと記載する場合がある。本明細書においては、ドーピングとは、半導体基板にドナーまたはアクセプタを導入し、N型の導電型を示す半導体またはP型の導電型を示す半導体とすることを意味する。 In the present specification, the conductive type of the doping region doped with impurities is described as P type or N type. As used herein, an impurity may mean either an N-type donor or a P-type acceptor in particular, and may be referred to as a dopant. As used herein, doping means that a donor or acceptor is introduced into a semiconductor substrate to obtain a semiconductor exhibiting an N-type conductive type or a semiconductor exhibiting a P-type conductive type.
本明細書においては、ドーピング濃度とは、熱平衡状態におけるドナーの濃度またはアクセプタの濃度を意味する。本明細書においては、ネット・ドーピング濃度とは、ドナー濃度を正イオンの濃度とし、アクセプタ濃度を負イオンの濃度として、電荷の極性を含めて足し合わせた正味の濃度を意味する。一例として、ドナー濃度をND、アクセプタ濃度をNAとすると、任意の位置における正味のネット・ドーピング濃度はND−NAとなる。 As used herein, the doping concentration means the concentration of a donor or the concentration of an acceptor in a thermal equilibrium state. As used herein, the net doping concentration means the net concentration of the donor concentration as the concentration of positive ions and the acceptor concentration as the concentration of negative ions, including the polarity of the charge. As an example, the donor concentration N D, the acceptor concentration and N A, the net doping concentration of the net at any position is N D -N A.
ドナーは、半導体に電子を供給する機能を有している。アクセプタは、半導体から電子を受け取る機能を有している。ドナーおよびアクセプタは、不純物自体には限定されない。例えば、半導体中に存在する空孔(V)、酸素(O)および水素(H)が結合したVOH欠陥は、電子を供給するドナーとして機能する。 The donor has a function of supplying electrons to the semiconductor. The acceptor has a function of receiving electrons from a semiconductor. Donors and acceptors are not limited to the impurities themselves. For example, a VOH defect in which pores (V), oxygen (O) and hydrogen (H) are bonded in a semiconductor functions as a donor that supplies electrons.
本明細書においてP+型またはN+型と記載した場合、P型またはN型よりもドーピング濃度が高いことを意味し、P−型またはN−型と記載した場合、P型またはN型よりもドーピング濃度が低いことを意味する。また、本明細書においてP++型またはN++型と記載した場合には、P+型またはN+型よりもドーピング濃度が高いことを意味する。 In the present specification, the description of P + type or N + type means that the doping concentration is higher than that of P type or N type, and the description of P-type or N-type means that the doping concentration is higher than that of P type or N type. It means that the concentration is low. Further, when described as P ++ type or N ++ type in the present specification, it means that the doping concentration is higher than that of P ++ type or N + type.
本明細書において化学濃度とは、電気的な活性化の状態によらずに測定される不純物の濃度を指す。化学濃度は、例えば二次イオン質量分析法(SIMS)により計測できる。上述したネット・ドーピング濃度は、電圧−容量測定法(CV法)により測定できる。また、拡がり抵抗測定法(SR法)により計測されるキャリア濃度を、ネット・ドーピング濃度としてよい。CV法またはSR法により計測されるキャリア濃度は、熱平衡状態における値としてよい。また、N型の領域においては、ドナー濃度がアクセプタ濃度よりも十分大きいので、当該領域におけるキャリア濃度を、ドナー濃度としてもよい。同様に、P型の領域においては、当該領域におけるキャリア濃度を、アクセプタ濃度としてもよい。 As used herein, the chemical concentration refers to the concentration of impurities measured regardless of the state of electrical activation. The chemical concentration can be measured, for example, by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The net doping concentration described above can be measured by a voltage-capacity measurement method (CV method). Further, the carrier concentration measured by the spread resistance measurement method (SR method) may be used as the net doping concentration. The carrier concentration measured by the CV method or the SR method may be a value in a thermal equilibrium state. Further, in the N-type region, the donor concentration is sufficiently higher than the acceptor concentration, so that the carrier concentration in the region may be used as the donor concentration. Similarly, in the P-type region, the carrier concentration in the region may be used as the acceptor concentration.
また、ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度分布がピークを有する場合、当該ピーク値を当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度がほぼ均一な場合等においては、当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度の平均値をドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。 When the concentration distribution of donor, acceptor or net doping has a peak, the peak value may be used as the concentration of donor, acceptor or net doping in the region. When the concentration of donor, acceptor or net doping is substantially uniform, the average value of the concentration of donor, acceptor or net doping in the region may be used as the concentration of donor, acceptor or net doping.
SR法により計測されるキャリア濃度が、ドナーまたはアクセプタの濃度より低くてもよい。拡がり抵抗を測定する際に電流が流れる範囲において、半導体基板のキャリア移動度が結晶状態の値よりも低い場合がある。キャリア移動度の低下は、格子欠陥等による結晶構造の乱れ(ディスオーダー)により、キャリアが散乱されることで生じる。 The carrier concentration measured by the SR method may be lower than the concentration of the donor or acceptor. In the range in which a current flows when measuring the spread resistance, the carrier mobility of the semiconductor substrate may be lower than the value in the crystalline state. The decrease in carrier mobility occurs when carriers are scattered due to disorder (disorder) of the crystal structure due to lattice defects or the like.
CV法またはSR法により計測されるキャリア濃度から算出したドナーまたはアクセプタの濃度は、ドナーまたはアクセプタを示す元素の化学濃度よりも低くてよい。一例として、シリコンの半導体においてドナーとなるリンまたはヒ素のドナー濃度、あるいはアクセプタとなるボロン(ホウ素)のアクセプタ濃度は、これらの化学濃度の99%程度である。一方、シリコンの半導体においてドナーとなる水素のドナー濃度は、水素の化学濃度の0.1%から10%程度である。 The concentration of the donor or acceptor calculated from the carrier concentration measured by the CV method or the SR method may be lower than the chemical concentration of the element indicating the donor or acceptor. As an example, the donor concentration of phosphorus or arsenic as a donor in a silicon semiconductor, or the acceptor concentration of boron (boron) as an acceptor is about 99% of these chemical concentrations. On the other hand, the donor concentration of hydrogen as a donor in a silicon semiconductor is about 0.1% to 10% of the chemical concentration of hydrogen.
図1は、本発明の一つの実施形態に係る半導体装置100の一例を示す上面図である。図1においては、各部材を半導体基板10の上面に投影した位置を示している。図1においては、半導体装置100の一部の部材だけを示しており、一部の部材は省略している。
FIG. 1 is a top view showing an example of a
半導体装置100は、半導体基板10を備えている。半導体基板10は、上面視において端辺102を有する。本明細書で単に上面視と称した場合、半導体基板10の上面側から見ることを意味している。本例の半導体基板10は、上面視において互いに向かい合う2組の端辺102を有する。図1においては、X軸およびY軸は、いずれかの端辺102と平行である。またZ軸は、半導体基板10の上面と垂直である。
The
半導体基板10には活性部160が設けられている。活性部160は、半導体装置100が動作した場合に半導体基板10の上面と下面との間で、深さ方向に主電流が流れる領域である。活性部160の上方には、エミッタ電極が設けられているが図1では省略している。
The
活性部160には、IGBT等のトランジスタ素子を含むトランジスタ部70と、還流ダイオード(FWD)等のダイオード素子を含むダイオード部80の少なくとも一方が設けられている。図1の例では、トランジスタ部70およびダイオード部80は、半導体基板10の上面における所定の配列方向(本例ではX軸方向)に沿って、交互に配置されている。他の例では、活性部160には、トランジスタ部70およびダイオード部80の一方だけが設けられていてもよい。
The
図1においては、トランジスタ部70が配置される領域には記号「I」を付し、ダイオード部80が配置される領域には記号「F」を付している。本明細書では、上面視において配列方向と垂直な方向を延伸方向(図1ではY軸方向)と称する場合がある。トランジスタ部70およびダイオード部80は、それぞれ延伸方向に長手を有してよい。つまり、トランジスタ部70のY軸方向における長さは、X軸方向における幅よりも大きい。同様に、ダイオード部80のY軸方向における長さは、X軸方向における幅よりも大きい。トランジスタ部70およびダイオード部80の延伸方向と、後述する各トレンチ部の長手方向とは同一であってよい。
In FIG. 1, a symbol “I” is attached to the region where the
ダイオード部80は、半導体基板10の下面と接する領域に、N+型のカソード領域を有する。本明細書では、カソード領域が設けられた領域を、ダイオード部80と称する。つまりダイオード部80は、上面視においてカソード領域と重なる領域である。半導体基板10の下面には、カソード領域以外の領域には、P+型のコレクタ領域が設けられてよい。本明細書では、ダイオード部80を、後述するゲート配線までY軸方向に延長した延長領域81も、ダイオード部80に含める場合がある。延長領域81の下面には、コレクタ領域が設けられている。
The
トランジスタ部70は、半導体基板10の下面と接する領域に、P+型のコレクタ領域を有する。また、トランジスタ部70は、半導体基板10の上面側に、N型のエミッタ領域、P型のベース領域、ゲート導電部およびゲート絶縁膜を有するゲート構造が周期的に配置されている。
The
半導体装置100は、半導体基板10の上方に1つ以上のパッドを有してよい。本例の半導体装置100は、ゲートパッド112を有している。半導体装置100は、アノードパッド、カソードパッドおよび電流検出パッド等のパッドを有してもよい。各パッドは、端辺102の近傍に配置されている。端辺102の近傍とは、上面視における端辺102と、エミッタ電極との間の領域を指す。半導体装置100の実装時において、各パッドは、ワイヤ等の配線を介して外部の回路に接続されてよい。
The
ゲートパッド112には、ゲート電位が印加される。ゲートパッド112は、活性部160のゲートトレンチ部の導電部に電気的に接続される。半導体装置100は、ゲートパッド112とゲートトレンチ部とを接続するゲート配線を備える。図1においては、ゲート配線に斜線のハッチングを付している。
A gate potential is applied to the
本例のゲート配線は、外周ゲート配線130と、活性側ゲート配線131とを有している。外周ゲート配線130は、上面視において活性部160と半導体基板10の端辺102との間に配置されている。本例の外周ゲート配線130は、上面視において活性部160を囲んでいる。上面視において外周ゲート配線130に囲まれた領域を活性部160としてもよい。また、外周ゲート配線130は、ゲートパッド112と接続されている。外周ゲート配線130は、半導体基板10の上方に配置されている。外周ゲート配線130は、アルミニウム等を含む金属配線であってよい。
The gate wiring of this example has an outer
活性側ゲート配線131は、活性部160に設けられている。活性部160に活性側ゲート配線131を設けることで、半導体基板10の各領域について、ゲートパッド112からの配線長のバラツキを低減できる。
The active
活性側ゲート配線131は、活性部160のゲートトレンチ部と接続される。活性側ゲート配線131は、半導体基板10の上方に配置されている。活性側ゲート配線131は、不純物がドープされたポリシリコン等の半導体で形成された配線であってよい。
The active
活性側ゲート配線131は、外周ゲート配線130と接続されてよい。本例の活性側ゲート配線131は、Y軸方向の略中央で一方の外周ゲート配線130から他方の外周ゲート配線130まで、活性部160を横切るように、X軸方向に延伸して設けられている。活性側ゲート配線131により活性部160が分割されている場合、それぞれの分割領域において、トランジスタ部70およびダイオード部80がX軸方向に交互に配置されてよい。
The active
また、半導体装置100は、ポリシリコン等で形成されたPN接合ダイオードである不図示の温度センス部や、活性部160に設けられたトランジスタ部の動作を模擬する不図示の電流検出部を備えてもよい。
Further, the
本例の半導体装置100は、活性部160と端辺102との間に、エッジ終端構造部90を備える。本例のエッジ終端構造部90は、外周ゲート配線130と端辺102との間に配置されている。エッジ終端構造部90は、半導体基板10の上面側の電界集中を緩和する。エッジ終端構造部90は、複数のガードリング92を有する。ガードリング92は、半導体基板10の上面と接するP型の領域である。ガードリング92は、上面視において活性部160を囲んでいてよい。複数のガードリング92は、外周ゲート配線130と端辺102との間において、所定の間隔で配置されている。外側に配置されたガードリング92は、一つ内側に配置されたガードリング92を囲んでいてよい。外側とは、端辺102に近い側を指し、内側とは、外周ゲート配線130に近い側を指す。複数のガードリング92を設けることで、活性部160の上面側における空乏層を外側に伸ばすことができ、半導体装置100の耐圧を向上できる。エッジ終端構造部90は、活性部160を囲んで環状に設けられたフィールドプレートおよびリサーフのうちの少なくとも一つを更に備えていてもよい。
The
図2は、図1における領域Aの拡大図である。領域Aは、トランジスタ部70、ダイオード部80、および、活性側ゲート配線131を含む領域である。本例の半導体装置100は、半導体基板10の上面側の内部に設けられたゲートトレンチ部40、ダミートレンチ部30、ウェル領域11、エミッタ領域12、ベース領域14およびコンタクト領域15を備える。ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30は、それぞれがトレンチ部の一例である。また、本例の半導体装置100は、半導体基板10の上面の上方に設けられたエミッタ電極52および活性側ゲート配線131を備える。エミッタ電極52および活性側ゲート配線131は互いに分離して設けられる。
FIG. 2 is an enlarged view of the region A in FIG. The region A is a region including the
エミッタ電極52および活性側ゲート配線131と、半導体基板10の上面との間には層間絶縁膜が設けられるが、図1では省略している。本例の層間絶縁膜には、コンタクトホール54が、当該層間絶縁膜を貫通して設けられる。図2においては、それぞれのコンタクトホール54に斜線のハッチングを付している。
An interlayer insulating film is provided between the
エミッタ電極52は、ゲートトレンチ部40、ダミートレンチ部30、ウェル領域11、エミッタ領域12、ベース領域14およびコンタクト領域15の上方に設けられる。エミッタ電極52は、コンタクトホール54を通って、半導体基板10の上面におけるエミッタ領域12、コンタクト領域15およびベース領域14と接触する。また、エミッタ電極52は、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通って、ダミートレンチ部30内のダミー導電部と接続される。エミッタ電極52は、Y軸方向におけるダミートレンチ部30の先端において、ダミートレンチ部30のダミー導電部と接続されてよい。
The
活性側ゲート配線131は、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通って、ゲートトレンチ部40と接続する。活性側ゲート配線131は、Y軸方向におけるゲートトレンチ部40の先端部41において、ゲートトレンチ部40のゲート導電部と接続されてよい。活性側ゲート配線131は、ダミートレンチ部30内のダミー導電部とは接続されない。
The active
エミッタ電極52は、金属を含む材料で形成される。図2においては、エミッタ電極52が設けられる範囲を示している。例えば、エミッタ電極52の少なくとも一部の領域はアルミニウムまたはアルミニウム‐シリコン合金、例えばAlSi、AlSiCu等の金属合金で形成される。エミッタ電極52は、アルミニウム等で形成された領域の下層に、チタンやチタン化合物等で形成されたバリアメタルを有してよい。さらにコンタクトホール内において、バリアメタルとアルミニウム等に接するようにタングステン等を埋め込んで形成されたプラグを有してもよい。
The
ウェル領域11は、活性側ゲート配線131と重なって設けられている。ウェル領域11は、活性側ゲート配線131と重ならない範囲にも、所定の幅で延伸して設けられている。本例のウェル領域11は、コンタクトホール54のY軸方向の端から、活性側ゲート配線131側に離れて設けられている。ウェル領域11は、ベース領域14よりもドーピング濃度の高い第2導電型の領域である。本例のベース領域14はP−型であり、ウェル領域11はP+型である。
The
トランジスタ部70およびダイオード部80のそれぞれは、配列方向に複数配列されたトレンチ部を有する。本例のトランジスタ部70には、配列方向に沿って1以上のゲートトレンチ部40と、1以上のダミートレンチ部30とが交互に設けられている。本例のダイオード部80には、複数のダミートレンチ部30が、配列方向に沿って設けられている。本例のダイオード部80には、ゲートトレンチ部40が設けられていない。
Each of the
本例のゲートトレンチ部40は、配列方向と垂直な延伸方向に沿って延伸する2つの直線部分39(延伸方向に沿って直線状であるトレンチの部分)と、2つの直線部分39を接続する先端部41を有してよい。図2における延伸方向はY軸方向である。
The
先端部41の少なくとも一部は、上面視において曲線状に設けられることが好ましい。2つの直線部分39のY軸方向における端部どうしを先端部41が接続することで、直線部分39の端部における電界集中を緩和できる。
It is preferable that at least a part of the
トランジスタ部70において、ダミートレンチ部30はゲートトレンチ部40のそれぞれの直線部分39の間に設けられる。それぞれの直線部分39の間には、1本のダミートレンチ部30が設けられてよく、複数本のダミートレンチ部30が設けられていてもよい。ダミートレンチ部30は、延伸方向に延伸する直線形状を有してよく、ゲートトレンチ部40と同様に、直線部分29と先端部31とを有していてもよい。図2に示した半導体装置100は、先端部31を有さない直線形状のダミートレンチ部30と、先端部31を有するダミートレンチ部30の両方を含んでいる。
In the
ウェル領域11の拡散深さは、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の深さよりも深くてよい。ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30のY軸方向の端部は、上面視においてウェル領域11に設けられる。つまり、各トレンチ部のY軸方向の端部において、各トレンチ部の深さ方向の底部は、ウェル領域11に覆われている。これにより、各トレンチ部の当該底部における電界集中を緩和できる。
The diffusion depth of the
配列方向において各トレンチ部の間には、メサ部が設けられている。メサ部は、半導体基板10の内部において、トレンチ部に挟まれた領域を指す。一例としてメサ部の上端は半導体基板10の上面である。メサ部の下端の深さ位置は、トレンチ部の下端の深さ位置と同一である。本例のメサ部は、半導体基板10の上面において、トレンチに沿って延伸方向(Y軸方向)に延伸して設けられている。本例では、トランジスタ部70にはメサ部60が設けられ、ダイオード部80にはメサ部61が設けられている。本明細書において単にメサ部と称した場合、メサ部60およびメサ部61のそれぞれを指している。
A mesa portion is provided between each trench portion in the arrangement direction. The mesa portion refers to a region sandwiched between trench portions inside the
それぞれのメサ部には、ベース領域14が設けられる。メサ部において半導体基板10の上面に露出したベース領域14のうち、活性側ゲート配線131に最も近く配置された領域をベース領域14−eとする。図2においては、それぞれのメサ部の延伸方向における一方の端部に配置されたベース領域14−eを示しているが、それぞれのメサ部の他方の端部にもベース領域14−eが配置されている。それぞれのメサ部には、上面視においてベース領域14−eに挟まれた領域に、第1導電型のエミッタ領域12および第2導電型のコンタクト領域15の少なくとも一方が設けられてよい。本例のエミッタ領域12はN+型であり、コンタクト領域15はP+型である。エミッタ領域12およびコンタクト領域15は、深さ方向において、ベース領域14と半導体基板10の上面との間に設けられてよい。
A
トランジスタ部70のメサ部60は、半導体基板10の上面に露出したエミッタ領域12を有する。エミッタ領域12は、ゲートトレンチ部40に接して設けられている。ゲートトレンチ部40に接するメサ部60は、半導体基板10の上面に露出したコンタクト領域15が設けられていてよい。
The
メサ部60におけるコンタクト領域15およびエミッタ領域12のそれぞれは、X軸方向における一方のトレンチ部から、他方のトレンチ部まで設けられる。一例として、メサ部60のコンタクト領域15およびエミッタ領域12は、トレンチ部の延伸方向(Y軸方向)に沿って交互に配置されている。
Each of the
他の例においては、メサ部60のコンタクト領域15およびエミッタ領域12は、トレンチ部の延伸方向(Y軸方向)に沿ってストライプ状に設けられていてもよい。例えばトレンチ部に接する領域にエミッタ領域12が設けられ、エミッタ領域12に挟まれた領域にコンタクト領域15が設けられる。
In another example, the
ダイオード部80のメサ部61には、エミッタ領域12が設けられていない。メサ部61の上面には、ベース領域14およびコンタクト領域15が設けられてよい。メサ部61の上面においてベース領域14−eに挟まれた領域には、それぞれのベース領域14−eに接してコンタクト領域15が設けられてよい。メサ部61の上面においてコンタクト領域15に挟まれた領域には、ベース領域14が設けられてよい。ベース領域14は、コンタクト領域15に挟まれた領域全体に配置されてよい。
The
それぞれのメサ部の上方には、コンタクトホール54が設けられている。コンタクトホール54は、ベース領域14−eに挟まれた領域に配置されている。本例のコンタクトホール54は、コンタクト領域15、ベース領域14およびエミッタ領域12の各領域の上方に設けられる。コンタクトホール54は、ベース領域14−eおよびウェル領域11に対応する領域には設けられない。コンタクトホール54は、メサ部60の配列方向(X軸方向)における中央に配置されてよい。
A
ダイオード部80において、半導体基板10の下面と隣接する領域には、N+型のカソード領域82が設けられる。半導体基板10の下面において、カソード領域82が設けられていない領域には、P+型のコレクタ領域22が設けられてよい。図2においては、カソード領域82およびコレクタ領域22の境界を点線で示している。
In the
カソード領域82は、Y軸方向においてウェル領域11から離れて配置されている。これにより、比較的にドーピング濃度が高く、且つ、深い位置まで形成されているP型の領域(ウェル領域11)と、カソード領域82との距離を確保して、耐圧を向上できる。本例のカソード領域82のY軸方向における端部は、コンタクトホール54のY軸方向における端部よりも、ウェル領域11から離れて配置されている。他の例では、カソード領域82のY軸方向における端部は、ウェル領域11とコンタクトホール54との間に配置されていてもよい。
The
図3は、図2におけるb−b断面の一例を示す図である。b−b断面は、エミッタ領域12およびカソード領域82を通過するXZ面である。本例の半導体装置100は、当該断面において、半導体基板10、層間絶縁膜38、エミッタ電極52およびコレクタ電極24を有する。層間絶縁膜38は、半導体基板10の上面に設けられている。層間絶縁膜38は、ホウ素またはリン等の不純物が添加されたシリケートガラス等の絶縁膜、熱酸化膜、および、その他の絶縁膜の少なくとも一層を含む膜である。層間絶縁膜38には、図2において説明したコンタクトホール54が設けられている。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a bb cross section in FIG. The bb cross section is an XZ plane passing through the
エミッタ電極52は、層間絶縁膜38の上方に設けられる。エミッタ電極52は、層間絶縁膜38のコンタクトホール54を通って、半導体基板10の上面21と接触している。コレクタ電極24は、半導体基板10の下面23に設けられる。エミッタ電極52およびコレクタ電極24は、アルミニウム等の金属材料で形成されている。本明細書において、エミッタ電極52とコレクタ電極24とを結ぶ方向(Z軸方向)を深さ方向と称する。
The
半導体基板10は、N−型のドリフト領域18を有する。ドリフト領域18は、トランジスタ部70およびダイオード部80のそれぞれに設けられている。
The
トランジスタ部70のメサ部60には、N+型のエミッタ領域12およびP−型のベース領域14が、半導体基板10の上面21側から順番に設けられている。ベース領域14の下方にはドリフト領域18が設けられている。メサ部60には、N+型の蓄積領域16が設けられてもよい。蓄積領域16は、ベース領域14とドリフト領域18との間に配置される。
The
エミッタ領域12は半導体基板10の上面21に露出しており、且つ、ゲートトレンチ部40と接して設けられている。エミッタ領域12は、メサ部60の両側のトレンチ部と接していてよい。エミッタ領域12は、ドリフト領域18よりもドーピング濃度が高い。
The
ベース領域14は、エミッタ領域12の下方に設けられている。本例のベース領域14は、エミッタ領域12と接して設けられている。ベース領域14は、メサ部60の両側のトレンチ部と接していてよい。
The
蓄積領域16は、ベース領域14の下方に設けられている。蓄積領域16は、ドリフト領域18よりもドーピング濃度が高いN+型の領域である。ドリフト領域18とベース領域14との間に高濃度の蓄積領域16を設けることで、キャリア注入促進効果(IE効果)を高めて、オン電圧を低減できる。蓄積領域16は、各メサ部60におけるベース領域14の下面全体を覆うように設けられてよい。
The
ダイオード部80のメサ部61には、半導体基板10の上面21に接して、P−型のベース領域14が設けられている。ベース領域14の下方には、ドリフト領域18が設けられている。メサ部61において、ベース領域14の下方に蓄積領域16が設けられていてもよい。
The
トランジスタ部70およびダイオード部80のそれぞれにおいて、ドリフト領域18の下にはN+型のバッファ領域20が設けられてよい。バッファ領域20のドーピング濃度は、ドリフト領域18のドーピング濃度よりも高い。バッファ領域20は、ドリフト領域18よりもドナー濃度の高い1つまたは複数のドナー濃度ピークを有する。複数のドナー濃度ピークは、半導体基板10の深さ方向における異なる位置に配置される。バッファ領域20のドナー濃度ピークは、例えば水素(プロトン)またはリンの濃度ピークであってよい。バッファ領域20は、ベース領域14の下端から広がる空乏層が、P+型のコレクタ領域22およびN+型のカソード領域82に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。
In each of the
トランジスタ部70において、バッファ領域20の下には、P+型のコレクタ領域22が設けられる。コレクタ領域22のアクセプタ濃度は、ベース領域14のアクセプタ濃度より高い。コレクタ領域22は、ベース領域14と同一のアクセプタを含んでよく、異なるアクセプタを含んでもよい。コレクタ領域22のアクセプタは、例えばボロンである。
In the
ダイオード部80において、バッファ領域20の下には、N+型のカソード領域82が設けられる。カソード領域82のドナー濃度は、ドリフト領域18のドナー濃度より高い。カソード領域82のドナーは、例えば水素またはリンである。なお、各領域のドナーおよびアクセプタとなる元素は、上述した例に限定されない。コレクタ領域22およびカソード領域82は、半導体基板10の下面23に露出しており、コレクタ電極24と接続している。コレクタ電極24は、半導体基板10の下面23全体と接触してよい。エミッタ電極52およびコレクタ電極24は、アルミニウム等の金属材料で形成される。
In the
半導体基板10の上面21側には、1以上のゲートトレンチ部40、および、1以上のダミートレンチ部30が設けられる。各トレンチ部は、半導体基板10の上面21から、ベース領域14を貫通して、ドリフト領域18に到達している。エミッタ領域12、コンタクト領域15および蓄積領域16の少なくともいずれかが設けられている領域においては、各トレンチ部はこれらのドーピング領域も貫通して、ドリフト領域18に到達している。トレンチ部がドーピング領域を貫通するとは、ドーピング領域を形成してからトレンチ部を形成する順序で製造したものに限定されない。トレンチ部を形成した後に、トレンチ部の間にドーピング領域を形成したものも、トレンチ部がドーピング領域を貫通しているものに含まれる。
One or more
上述したように、トランジスタ部70には、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30が設けられている。ダイオード部80には、ダミートレンチ部30が設けられ、ゲートトレンチ部40が設けられていない。本例においてダイオード部80とトランジスタ部70のX軸方向における境界は、カソード領域82とコレクタ領域22の境界である。
As described above, the
ゲートトレンチ部40は、半導体基板10の上面21に設けられたゲートトレンチ、ゲート絶縁膜42およびゲート導電部44を有する。ゲート絶縁膜42は、ゲートトレンチの内壁を覆って設けられる。ゲート絶縁膜42は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部44は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜42よりも内側に設けられる。つまりゲート絶縁膜42は、ゲート導電部44と半導体基板10とを絶縁する。ゲート導電部44は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。
The
ゲート導電部44は、深さ方向において、ベース領域14よりも長く設けられてよい。当該断面におけるゲートトレンチ部40は、半導体基板10の上面21において層間絶縁膜38により覆われる。ゲート導電部44は、ゲート配線に電気的に接続されている。ゲート導電部44に所定のゲート電圧が印加されると、ベース領域14のうちゲートトレンチ部40に接する界面の表層に電子の反転層によるチャネルが形成される。
The gate
ダミートレンチ部30は、当該断面において、ゲートトレンチ部40と同一の構造を有してよい。ダミートレンチ部30は、半導体基板10の上面21に設けられたダミートレンチ、ダミー絶縁膜32およびダミー導電部34を有する。ダミー導電部34は、エミッタ電極52に電気的に接続されている。ダミー絶縁膜32は、ダミートレンチの内壁を覆って設けられる。ダミー導電部34は、ダミートレンチの内部に設けられ、且つ、ダミー絶縁膜32よりも内側に設けられる。ダミー絶縁膜32は、ダミー導電部34と半導体基板10とを絶縁する。ダミー導電部34は、ゲート導電部44と同一の材料で形成されてよい。例えばダミー導電部34は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ダミー導電部34は、深さ方向においてゲート導電部44と同一の長さを有してよい。
The
本例のゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30は、半導体基板10の上面21において層間絶縁膜38により覆われている。なお、ダミートレンチ部30およびゲートトレンチ部40の底部は、下側に凸の曲面状(断面においては曲線状)であってよい。
The
図4は、図1におけるc−c断面の一例を示す図である。c−c断面は、エッジ終端構造部90、トランジスタ部70およびダイオード部80を通過するXZ面である。トランジスタ部70およびダイオード部80の構造は、図2および図3において説明したトランジスタ部70およびダイオード部80と同一である。図4においては、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の構造を簡略化して示している。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a cc cross section in FIG. The cc cross section is an XZ plane that passes through the edge
半導体基板10において、エッジ終端構造部90およびトランジスタ部70の間には、ウェル領域11が設けられている。ウェル領域11は、半導体基板10の上面21に接するP+型の領域である。ウェル領域11は、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の下端よりも深い位置まで設けられてよい。ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の一部は、ウェル領域11の内部に配置されていてもよい。
In the
半導体基板10の上面21には、ウェル領域11を覆う層間絶縁膜38が設けられてよい。層間絶縁膜38の上方には、エミッタ電極52および外周ゲート配線130等の電極および配線が設けられている。エミッタ電極52は、活性部160の上方から、ウェル領域11の上方まで延伸して設けられている。エミッタ電極52は、層間絶縁膜38に設けられたコンタクトホールを介して、ウェル領域11と接続されていてよい。
An interlayer insulating
外周ゲート配線130は、エミッタ電極52と、エッジ終端構造部90との間に配置されている。エミッタ電極52および外周ゲート配線130は、互いに分離して配置されているが、図4においては、エミッタ電極52および外周ゲート配線130の間の間隙は省略されている。外周ゲート配線130は、層間絶縁膜38によりウェル領域11とは電気的に絶縁されている。
The outer
エッジ終端構造部90には、複数のガードリング92、複数の高濃度領域202、複数のフィールドプレート94およびチャネルストッパ174が設けられている。エッジ終端構造部90において、下面23に接する領域には、コレクタ領域22が設けられていてよい。各ガードリング92は、上面21において活性部160を囲むように設けられてよい。複数のガードリング92は、活性部160において発生した空乏層を半導体基板10の外側へ広げる機能を有してよい。これにより、半導体基板10内部における電界集中を防ぐことができ、半導体装置100の耐圧を向上できる。
The
本例のガードリング92は、上面21近傍にイオン注入により形成されたP+型の半導体領域である。ガードリング92の底部の深さは、ゲートトレンチ部40およびダミートレンチ部30の底部の深さより深くてよい。ガードリング92の底部の深さは、ウェル領域11の底部の深さと同一であってよく、異なっていてもよい。
The
ガードリング92の上面は、層間絶縁膜38により覆われている。フィールドプレート94は、アルミニウム等の金属またはポリシリコン等の導電材料で形成される。フィールドプレート94は、アルミニウム‐シリコン合金、例えばAlSi、AlSiCu等の金属合金で形成されてもよい。フィールドプレート94は、外周ゲート配線130またはエミッタ電極52と同じ材料で形成されてよい。フィールドプレート94は、層間絶縁膜38上に設けられている。本例のフィールドプレート94は、層間絶縁膜38に設けられた貫通孔を通って、ガードリング92に接続されている。
The upper surface of the
チャネルストッパ174は、半導体基板10の端辺102近傍における上面21および側壁に露出して設けられる。チャネルストッパ174は、ドリフト領域18よりもドーピング濃度の高いN型の領域である。チャネルストッパ174は、活性部160において発生した空乏層を半導体基板10の端辺102近傍において終端させる機能を有する。なお、図4においてはトランジスタ部70、ダイオード部80、エッジ終端構造部90の層間絶縁膜38は同じ厚さで描かれているが、厚さは異なっても良く、また、形成するプロセスが異なって組成が異なっていても良い。なお、フィールドプレート94、外周ゲート配線130およびエミッタ電極52の少なくとも一部は、ポリイミドまたは窒化膜等の保護膜で覆われているが、本明細書の図面では保護膜を省略する場合がある。
The
高濃度領域202は、ドリフト領域18よりもドーピング濃度の高いN型の領域である。高濃度領域202は、隣り合う2つのガードリング92の間において、ガードリング92の下端よりも浅い位置から、ガードリング92の下端よりも深い位置まで設けられている。高濃度領域202は、ウェル領域11と、ガードリング92との間にも設けられていてよい。高濃度領域202は、ウェル領域11の下端よりも深い位置まで設けられてよい。
The
高濃度領域203は、チャネルストッパ174に最も近いガードリング92と、チャネルストッパ174との間に配置されている。高濃度領域203は、高濃度領域202と同一の構造およびドーピング濃度分布を有してよい。他の例では、高濃度領域203は、高濃度領域202とは異なる深さ位置に設けられていてもよい。高濃度領域203は、高濃度領域202の下端よりも浅い位置まで設けられてよく、深い位置まで設けられてもよい。本例の高濃度領域203は、半導体基板10の上面21から、ガードリング92の下端よりも深い位置まで設けられている。
The
また、高濃度領域203は、高濃度領域202よりもドーピング濃度が高くてよく、低くてもよい。これにより、最も外側に配置されたガードリング92と、チャネルストッパ174との間における電界集中を緩和できる。
Further, the
図5は、図4におけるウェル領域11およびガードリング92の近傍における半導体基板10を拡大した図である。本例では、ガードリング92の下端のZ軸方向における位置をZ1とする。
FIG. 5 is an enlarged view of the
高濃度領域202は、位置Z1よりも上面21側に配置された領域と、位置Z1よりも下面23側に配置された領域とを有する。本例の高濃度領域202は、半導体基板10の上面21と接する位置Z0から、深さ位置Z2まで連続して設けられている。位置Z2は、位置Z1よりも上面21から離れた位置である。
The high-
本例の高濃度領域202は、半導体基板10の下面23側から見て、ガードリング92の一部を覆っている。つまり、Z軸方向において、高濃度領域202の一部は、ガードリング92の一部と重なっている。高濃度領域202のうち、深さ位置Z1からZ2までに設けられた領域が、ガードリング92の一部を覆っていてよい。これにより、ガードリング92の下端近傍における電界集中を緩和するとともに空乏層の拡がりを抑制できる。
The high-
図5には、等電位線262を模式的に示している。図5に示すように、ガードリング92の下部領域260の近傍に電界が集中する場合がある。下部領域260は、ガードリング92とN型の領域との境界線の曲率が最大となる領域であってよい。下部領域260は、ガードリング92とN型の領域との境界線の傾きの変化(すなわち二階微分値)が最大となる領域であってもよい。下部領域260は、ガードリング92の下端近傍に配置されている。ガードリング92の下端とは、ガードリング92のうち、最も深い位置に配置された部分である。
FIG. 5 schematically shows the
なお、ガードリング92は、下部領域260および下部領域261を有していてもよい。ガードリング92の断面形状がZ軸と平行な中心線に対して線対称の場合、ガードリング92は、線対称な位置に下部領域260および下部領域261を有する。2つの下部領域260のうち、ウェル領域11に近い方を下部領域261とし、ウェル領域11から遠い方を下部領域260とする。図5に示すように、下部領域260の近傍において、電界が集中しやすい。
The
高濃度領域202を設けることで、下部領域260および下部領域261の近傍に、高濃度のN型領域を配置できる。これにより、下部領域260および下部領域261の近傍における電界集中を緩和するとともに空乏層の拡がりを抑制できる。高濃度領域202は、下部領域260を覆っていることが好ましい。つまり、高濃度領域202は、下部領域260と接していることが好ましい。高濃度領域202は、下部領域261を更に覆っていてもよい。高濃度領域202の断面形状は、Z軸と平行な中心線に対して線対称であってよい。
By providing the
また、ガードリング92の間、および、ガードリング92の下端近傍の領域には電界が集中するので、当該領域におけるドナー濃度にばらつきが生じると、耐圧にばらつきが生じてしまう。高濃度領域202を設けない場合、当該領域にはドリフト領域18が形成される。ドリフト領域18におけるドナー濃度は、半導体基板10の製造時から含まれているドナーの濃度なので、比較的にばらつきが生じやすい。これに対して本例では、当該領域に高濃度領域202を設けている。高濃度領域202は、イオン注入等により形成される。イオン注入の濃度は、比較的に制御しやすいので、高濃度領域202のドナー濃度のばらつきは比較的に小さい。このため、高濃度領域202を設けることで、半導体装置100の耐圧ばらつきも小さくできる。
Further, since the electric field is concentrated between the guard rings 92 and in the region near the lower end of the
高濃度領域202は、ガードリング92に挟まれた領域のうちの少なくとも一つに設けられている。高濃度領域202は、ガードリング92で挟まれた領域の全てに配置されていてもよい。
The
それぞれのガードリング92は、半導体基板10の下面23側から見て、高濃度領域202に覆われていない領域204を有する。領域204は、ガードリング92のX軸方向中央における下端を含む領域であってよい。領域204は、ドリフト領域18と接していてよい。高濃度のガードリング92が全て高濃度領域202に覆われる場合、電界強度がガードリング92の底面でも増加する。そのため、比較的低い電圧で電界強度が臨界電界強度に達しやすくなり、アバランシェ降伏が発生して、半導体装置100の耐圧が低下する。領域204を備えることで、ガードリング92の底面は低濃度のドリフト領域18と接するため、電界強度の増加は抑えられる。
Each
高濃度領域202におけるドナー濃度の最大値をDmaxとする。また、ドリフト領域18のドナー濃度をDbとする。ガードリング92の下方であって、半導体基板10の深さ方向の中央におけるドリフト領域18のドナー濃度を、ドナー濃度Dbとしてよい。ドナー濃度Dmaxはドナー濃度Dbよりも10倍以上高くてよい。この場合は、ドナー濃度がDbの2倍となる位置を、高濃度領域202とドリフト領域18との境界としてよい。あるいは、ドリフト領域18のドナー濃度が、Dbよりも高く増加し始める位置を、高濃度領域202とドリフト領域18との境界としてもよい。
Let Dmax be the maximum value of the donor concentration in the
領域204のX軸方向における幅W2は、半導体基板10の上面21におけるガードリング92の幅W1よりも小さい。幅W2は、幅W1の10%以上であってよく、30%以上であってよく、50%以上であってよく、70%以上であってもよい。
The width W2 of the
図6は、高濃度領域202の他の例を示す図である。高濃度領域202以外の構造は、図5に示した例と同一である。本例の高濃度領域202は、上側部分206と、下側部分208とを有する。上側部分206と、下側部分208とは互いに分離して設けられている。本例では、上側部分206と、下側部分208との間にはドリフト領域18が設けられている。なお、上面21から下側部分208にN型ドーパントを注入した場合、N型ドーパントが通過した領域にもドナーが形成される場合がある。この場合、下側部分208から上面21に向けて、ドナー濃度が徐々に減少する。下側部分208と上側部分206の間において、下側部分208から上側部分206に向かってドナー濃度が徐々に減少していてもよい。例えばN型ドーパントとして水素を用いた場合、水素が通過した領域に形成された空孔欠陥(V)と、半導体基板10に含まれる酸素(O)と、下側部分208から拡散した水素(H)とが結合して、VOH欠陥が形成される。VOH欠陥は、ドナーとして機能する。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the
上側部分206は、2つのガードリング92の間において、半導体基板10の上面21と接して設けられている。上側部分206は、ガードリング92とは離れて配置されてよい。これにより、上側部分206に高濃度にドープされたドナーが、ガードリング92内に拡散することを抑制できる。他の例では、上側部分206は、ガードリング92と接していてもよい。
The
下側部分208は、ガードリング92の下端よりも浅い位置から、ガードリング92の下端よりも深い位置Z2まで設けられている。本例の下側部分208は、ガードリング92の2つの側面93−1、93−2のうち、ウェル領域11から遠い方の側面93−2に接して設けられている。図6におけるガードリング92の側面93−1は、ガードリング92のX軸方向の中央よりもウェル領域11側の面である。ガードリング92の側面93−2は、側面93−1とは逆側の面である。下側部分208は、側面93−1と接していなくてよく、接していてもよい。側面93−2に接して下側部分208を設けることで、電界が集中しやすい領域を保護できる。下側部分208は、下部領域260と接していることが好ましい。また、本例の領域204の幅W2は、ガードリング92の幅W1の半分より大きい。
The
下側部分208の上端のZ軸方向における位置をZ3とする。Z軸方向における位置Z1とZ3との距離Z1−Z3は、Z軸方向における位置Z1とZ2との距離Z2−Z1と同一であってよい。距離Z2−Z1は、距離Z1−Z3より大きくてもよい。これにより、電界が集中しやすい領域を保護しやすくなる。距離Z2−Z1は、距離Z1−Z3より小さくてもよい。
The position of the upper end of the
図1から図6において説明したガードリング92および高濃度領域202は、半導体基板10の上面21からドーパントを注入して形成してよい。ガードリング92は、半導体基板10の上面21から、ボロン等のP型ドーパントを選択的に注入し、熱処理することで形成できる。
The
高濃度領域202(本例では上側部分206および下側部分208)は、半導体基板10の上面21から、水素またはリン等のN型ドーパントを選択的に注入し、熱処理することで形成できる。N型ドーパントは、加速エネルギーを変化させて、複数の深さ位置に注入してよい。
The high concentration region 202 (
なおN型ドーパントとして水素を用いることで、深い位置の高濃度領域202を容易に形成できる。ただし、水素を注入した後に、高温で長時間の熱処理を行うと、水素ドナーが消失してしまう。このため、水素の注入および熱処理工程は、半導体装置100の製造工程の終盤で行うことが好ましい。例えば、フィールドプレート94等の上方に保護膜を形成した後に水素を注入することで、水素ドナーの消失を抑制できる。水素の注入は、半導体基板10の上面21から行ってよく、下面23から行ってもよい。
By using hydrogen as the N-type dopant, a
図1から図6において説明した例において、高濃度領域202の少なくとも一部は、フィールドプレート94に覆われていない領域に設けられてよい。つまり高濃度領域202の少なくとも一部は、Z軸方向において、フィールドプレート94と重なっていない。高濃度領域202の少なくとも一部は、フィールドプレート94をマスクとしてN型ドーパントを注入することで形成してよい。
In the example described with reference to FIGS. 1 to 6, at least a part of the
また、複数の種類のN型ドーパントを用いて高濃度領域202を形成してもよい。例えばリン等の第1のドーパントを注入して上側部分206を形成し、水素等の第2のドーパントを注入して下側部分208を形成してよい。この場合、上側部分206には、第2のドーパント(水素)よりも高濃度の第1のドーパント(リン)が含まれ、下側部分208には、第1のドーパント(リン)よりも高濃度の第2のドーパント(水素)が含まれる。
Further, the
また、高濃度領域202に注入するN型ドーパントのドーズ量を、N型ドーパントの注入前における半導体基板10の比抵抗またはドナー濃度に応じて調整してもよい。これにより、高濃度領域202を形成した後の半導体基板10の比抵抗またはドナー濃度を、より精度よく調整できる。
Further, the dose amount of the N-type dopant injected into the
図7Aおよび図7Bは、半導体装置100の一部の製造工程を説明する図である。図7Aおよび図7Bにおいては、高濃度領域202の下側部分208を形成する工程を示している。本例においては、フィールドプレート94、外周ゲート配線130およびエミッタ電極52等の各電極をマスクとして、下側部分208にN型ドーパントを注入する。エッジ終端構造部90においては、互いに隣り合うフィールドプレート94の間隙95から、N型ドーパントを注入する。
7A and 7B are diagrams illustrating a part of the manufacturing process of the
本例では、層間絶縁膜38、フィールドプレート94等の各電極を形成した後に、N型ドーパントを注入している。N型ドーパントは例えば水素である。また、ウェル領域11、上側部分206およびガードリング92を形成した後に、下側部分208にN型ドーパントを注入してよい。N型ドーパントを注入して下側部分208を形成した後に、フィールドプレート94、外周ゲート配線130およびエミッタ電極52等の各電極の上方に、ポリイミドまたは窒化膜等の保護膜を形成してよい。
In this example, the N-type dopant is injected after forming each electrode such as the
本例によれば、フィールドプレート94をマスクとして用いるので、半導体装置100の製造工程を簡略化できる。本例の下側部分208の少なくとも一部の領域は、Z軸方向において間隙95と重なっている。下側部分208において、ドナー濃度が最大値となる領域が、Z軸方向において間隙95と重なっていてもよい。
According to this example, since the
フィールドプレート94は、Z軸方向において下側部分208の一部の領域と重なっていてもよい。下側部分208に注入したN型ドーパントがX軸方向に拡散することで、フィールドプレート94と重なる位置に、下側部分208の一部を形成できる。フィールドプレート94は、上側部分206の一部または全部の領域と重なっていてもよい。
The
フィールドプレート94のX軸方向の中央位置をX1とし、ガードリング92のX軸方向の中央位置をX2とする。フィールドプレート94の中央位置X1は、ガードリング92の中央位置X2よりも、ウェル領域11側に配置されてよい。これにより、図5に示した下部領域261には下側部分208を形成せずに、下部領域260に下側部分を形成しやすくなる。
The center position of the
本例においては、ウェル領域11の下端のZ軸方向の位置をZ4とする。図7Aにおいてはガードリング92の下端の位置Z1は、ウェル領域11の下端の位置Z4と一致する。つまり、下側部分208は、ウェル領域11よりも深い領域にまで配置される。一方、図7Bにおいては、ウェル領域11の下端の位置Z4は、ガードリング92の下端の位置Z1よりも深い位置に配置されている。また、図7Bにおいては、下側部分208の下端の位置Z2は、ウェル領域11の下端の位置Z4よりも、上面21の近くに配置される。つまり、下側部分208は、ウェル領域11よりも浅い領域に配置される。また、図7Aおよび図7Bのいずれにおいても、下側部分208のドーピング濃度は、ウェル領域11のドーピング濃度よりも低い。
In this example, the position of the lower end of the
図8Aおよび図8Bは、エミッタ電極52および外周ゲート配線130の近傍における断面図である。図8Aは、図7Aの例に対応しており、図8Bは、図7Bの例に対応している。つまり、図8Aのウェル領域11の深さ位置Z4は、図7Aに示した例と同一であり、図8Bのウェル領域11の深さ位置Z4は、図7Bに示した例と同一である。図8Aおよび図8Bにおいては、トレンチ等の構造を簡略化し、また、層間絶縁膜38におけるコンタクトホールを省略している。エミッタ電極52および外周ゲート配線130の間には、間隙95が設けられている。
8A and 8B are cross-sectional views in the vicinity of the
フィールドプレート94、外周ゲート配線130およびエミッタ電極52等の各電極をマスクとしてN型ドーパントを注入すると、外周ゲート配線130とエミッタ電極52との間の間隙95からも、N型ドーパントが注入されてしまう。図8Aおよび図8Bにおいては、N型ドーパントが注入される領域を領域209とする。領域209は、図7Aおよび図7B等に示した下側部分208と同一の深さ位置に配置されている。
When the N-type dopant is injected using each electrode such as the
間隙95の下方にはウェル領域11が形成されている。このため、図7Aのようにウェル領域11とガードリング92の下端が揃う場合は、下側部分208をウェル領域11よりも深い位置に配置すると、図8Aのようにウェル領域11の下端から突出するように、下側部分208が形成される。
A
これに対して、図7Bに示したように、ウェル領域11の下端の位置Z4がガードリング92の下端の位置Z1よりも深い場合は、下側部分208をウェル領域11よりも浅い領域に配置することで、図8Bのように下側部分208がウェル領域11の下端から突出しないようにできる。この場合、ウェル領域11の下端の位置Z4は、ガードリング92の下端の位置Z2よりも、半導体基板10の上面21から離れている。つまり、ウェル領域11は、ガードリング92よりも深くまで設けられている。これにより、下側部分208をガードリング92よりも深く形成しつつ、ウェル領域11よりも浅く形成できる。なお、図7Aおよび図8Aの例において、ウェル領域11の上方の間隙95を覆う位置に、イオンを減速または遮蔽するマスクを設けてもよい。これによっても、下側部分208が、ウェル領域11の下端から突出しないようにできる。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the lower end position Z4 of the
また、下側部分208のドーピング濃度が、ウェル領域11のドーピング濃度よりも高い場合、図8Aおよび図8Bの領域209の導電型が、P型からN型に反転してしまう。このため、意図しない位置にPN接合が形成されてしまい、半導体装置100の特性が変動する場合がある。
Further, when the doping concentration of the
これに対して、下側部分208のドーピング濃度を、ウェル領域11のドーピング濃度よりも低くすることで、領域209の導電型がN型になるのを防げる。ウェル領域11のドーピング濃度は、ガードリング92のドーピング濃度より高くてよく、同一であってよく、低くてもよい。ガードリング92のドーピング濃度は、1.0×1017atoms/cm3以下であってよい。
On the other hand, by making the doping concentration of the
図7Aから図8Bの例では、フィールドプレート94をマスクとして下側部分208のイオン注入を行う例を説明した。他の例では、フィールドプレート94等の上方にポリイミド等の保護膜を形成した後に、保護膜をマスクとしてイオン注入を行ってもよい。
In the examples of FIGS. 7A to 8B, an example in which the
図9および図10は、保護膜140をマスクとしてイオン注入を行う例を示す図である。図9は、エッジ終端構造部90の近傍における断面の他の例を示す図である。図10は、エミッタ電極52および外周ゲート配線130の近傍における断面の他の例を示す図である。
9 and 10 are views showing an example of ion implantation using the
図9に示すように、保護膜140は、下側部分208の上方において開口98を有する。開口98は、フィールドプレート94の間隙95を通過している。開口98と間隙95が重なる位置には、保護膜140およびフィールドプレート94のいずれも設けられていない。本例では、開口98および間隙95を介して、下側部分208の領域にN型ドーパントを注入する。このとき、図10に示すように、ウェル領域11の上には保護膜140の開口を設けないことで、ウェル領域11にはイオン注入されないようにすることもできる。なお、開口98の代わりに窪みであっても良い。窪みは保護膜140に対するエッチングで形成されても良く、保護膜140の堆積時に形成されても良い。保護膜140が窒化膜などの場合は、堆積時に、フィールドプレート94の間隙95の有無を反映した窪みが形成されうる。
As shown in FIG. 9, the
また、保護膜140に代えて、フォトレジストなどでマスクパターンを形成してN型ドーパント注入を行ってもよい。或いは、ガードリング92の上のフィールドプレート94の間隙をマスクとして下側部分208のイオン注入を行う際に、ウェル領域11の上のフィールドプレート94の間隙95の上をレジストで覆っても良い。その場合、レジストで遮蔽されることで半導体基板10にイオン注入されないようにすることもでき、或いは、レジストによって減速されることで、領域209が浅くなりウェル領域11の下側に突出しないようにすることもできる。
Further, instead of the
図11は、エッジ終端構造部90の他の構造例を示す図である。本例のエッジ終端構造部90は、半導体基板10の上面21に窪み部97を有する点で、図1から図10において説明したエッジ終端構造部90と相違する。窪み部97以外の構造は、図1から図10において説明したエッジ終端構造部90と同一であってよい。
FIG. 11 is a diagram showing another structural example of the edge
窪み部97は、半導体基板10の上面21において、Z軸方向に設けられた窪みである。窪み部97は、半導体基板10の上面21をエッチングすることで形成できる。本例の窪み部97は、ガードリング92が設けられた領域に形成されている。つまり窪み部97の底面には、ガードリング92が露出している。本例の窪み部97の底面には、高濃度領域202が露出していない。他の例においては、窪み部97の底面には、高濃度領域202も露出していてよい。
The recessed
図11に示すように、窪み部97の内部には、層間絶縁膜38が設けられてよい。窪み部97の内部には、フィールドプレート94が設けられていてもよい。図11において破線で示すように、フィールドプレート94は、窪み部97の底面において、ガードリング92と接触してよい。フィールドプレート94は、ガードリング92と接触していなくてもよい。
As shown in FIG. 11, an
窪み部97を形成した後に、ガードリング92を形成するためのP型ドーパントを注入してよい。これにより、ガードリング92を深い位置まで形成しやすくなる。他の例では、ガードリング92を形成した後に、窪み部97を形成してもよい。
After forming the
窪み部97は、ガードリング92ではなく、高濃度領域202が設けられた領域に形成されていてもよい。この場合、高濃度領域202を深い位置まで形成しやすくなる。
The recessed
図12は、フィールドプレート94の他の配置例を示す図である。本例のフィールドプレート94の配置は、図1から図6、および、図11において説明した各例に適用してよい。
FIG. 12 is a diagram showing another arrangement example of the
本例のフィールドプレート94は、高濃度領域202の上方に配置されている。フィールドプレート94は、高濃度領域202の全体を覆うように配置されてよい。つまり、フィールドプレート94のX軸方向における幅W3は、高濃度領域202のX軸方向における幅W4よりも大きい。フィールドプレート94は、X軸方向において隣り合う2つのガードリング92に跨って配置されてよい。本例において、フィールドプレート94は、ガードリング92と接続されていない。
The
図13は、図1におけるc−c断面の他の例を示す図である。本例の半導体装置100は、図4等に関連して説明した半導体装置100の構成において、高濃度領域203を備えない点で相違する。他の構造は、本明細書等において説明するいずれかの態様の半導体装置100と同一である。つまり、半導体装置100は、高濃度領域203を備えなくてもよい。
FIG. 13 is a diagram showing another example of the cc cross section in FIG. The
図14は、最も外側に配置されたガードリング92と、チャネルストッパ174との間の他の構造例を示す図である。本例の半導体装置100は、図4に示した高濃度領域203に代えて、上側部分207および下側部分211を備える。上側部分207および下側部分211は、ドリフト領域18よりもドーピング濃度が高いN型の領域である。つまり上側部分207および下側部分211は、高濃度領域の一例である。
FIG. 14 is a diagram showing another structural example between the
上側部分207は、図6等において説明した上側部分206と同一の構造およびドーピング濃度分布を有してよい。下側部分211は、図6等において説明した下側部分208と同一の構造およびドーピング濃度分布を有してよい。他の例では、上側部分207は、上側部分206の下端よりも浅い位置まで設けられてよく、深い位置まで設けられてもよい。また、下側部分211は、下側部分208の下端よりも浅い位置まで設けられてよく、深い位置まで設けられてもよい。上側部分207は、上側部分206よりもドーピング濃度が高くてよく、低くてもよい。下側部分211は、下側部分208よりもドーピング濃度が高くてよく、低くてもよい。
The
図15は、半導体装置100の他の構成例を示す図である。本例においては、高濃度領域202の上端221が、隣り合うガードリング92の上端241よりも下側(すなわち、半導体基板10の下面23に近い側)に配置されている。他の構造は、本明細書において説明するいずれかの態様の半導体装置100と同一である。
FIG. 15 is a diagram showing another configuration example of the
本例においては、ガードリング92が半導体基板10の上面21と接している。つまり、ガードリング92の上端241は、半導体基板10の上面21と同一の深さ位置に配置されている。また、高濃度領域202の上端221は、半導体基板10の上面21よりも下側に配置されている。
In this example, the
高濃度領域202は、層間絶縁膜38に覆われていてよい。本例の層間絶縁膜38は、少なくとも一部分が、半導体基板10の上面21よりも下側に配置されている。層間絶縁膜38は、半導体基板10の上面21に形成されたリセスに配置されてよい。本例の層間絶縁膜38は、全体が、上面21より下側に配置されている。層間絶縁膜38の上端が、半導体基板10の上面21と同じ深さ位置に配置されていてもよい。
The
また、層間絶縁膜38は、半導体基板10の上面21の一部の領域を局所的に酸化することで形成されてもよい。この場合においても、層間絶縁膜38の下端は、上面21よりも下側に配置され得る。本例では、高濃度領域202の上端221を説明したが、高濃度領域203の上端、上側部分206の上端、上側部分207の上端も、同様の位置に配置されていてよい。
Further, the
図16は、層間絶縁膜38の他の構造例を示す図である。層間絶縁膜38以外の構造は、本明細書において説明するいずれかの態様の半導体装置100と同一である。本例の層間絶縁膜38は、側壁がテーパー状に形成されている。層間絶縁膜38は、上側ほど、XY面における断面積が大きくなっている。本例の層間絶縁膜38は、半導体基板10の上面21を局所的に酸化して形成したLOCOS膜を、半導体基板10の上面21と同じ高さに平坦化することで形成できる。或いは、半導体基板10の上面21をリセスにエッチングした後に、リセス部を局所的に酸化してLOCOS膜を形成することでも本例の層間絶縁膜38を形成できる。或いは、半導体基板10の上面21をリセスにエッチングした後に半導体基板10を熱酸化し、全体が平坦となるように熱酸化膜を除去してSiを露出させることでも本例の層間絶縁膜38を形成できる。
FIG. 16 is a diagram showing another structural example of the
図17は、層間絶縁膜38の他の構造例を示す図である。層間絶縁膜38以外の構造は、本明細書において説明するいずれかの態様の半導体装置100と同一である。本例の層間絶縁膜38は、下部が上面21よりも下側に配置され、上部が上面21よりも上側に配置されている。また、本例の層間絶縁膜38は、下部の少なくとも一部がテーパー状に形成されている。層間絶縁膜38の下部は、上側ほど、XY面における断面積が大きくなっている。層間絶縁膜38の上部の少なくとも一部もテーパー状に形成されている。層間絶縁膜38の上部は、下側ほど、XY面における断面積が大きくなっている。本例の層間絶縁膜38は、半導体基板10の上面21を局所的に酸化して形成したLOCOS膜である。或いは、半導体基板10の上面21をリセスにエッチングした後に半導体基板10を熱酸化し、選択的に熱酸化膜を除去してSiを露出させることでも本例の層間絶縁膜38を形成できる。
FIG. 17 is a diagram showing another structural example of the
なお、上述の工程に限らず、製造工程や製造方法により、層間絶縁膜38などの組成や形状が種々異なる態様で製造されてよい。一例として、活性部160の層間絶縁膜38と、エッジ終端構造部90の層間絶縁膜38は異なる材質または膜厚であってよい。また、図15から図17の例では、層間絶縁膜38が上面21よりも下面23側に形成されている。これをリセスというが、活性部160の層間絶縁膜38はリセスされずに上面21から+Z方向に形成されてよい。
In addition to the above-mentioned steps, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the claims that such modified or improved forms may also be included in the technical scope of the present invention.
10・・・半導体基板、11・・・ウェル領域、12・・・エミッタ領域、14・・・ベース領域、15・・・コンタクト領域、16・・・蓄積領域、18・・・ドリフト領域、20・・・バッファ領域、21・・・上面、22・・・コレクタ領域、23・・・下面、24・・・コレクタ電極、29・・・直線部分、30・・・ダミートレンチ部、31・・・先端部、32・・・ダミー絶縁膜、34・・・ダミー導電部、38・・・層間絶縁膜、39・・・直線部分、40・・・ゲートトレンチ部、41・・・先端部、42・・・ゲート絶縁膜、44・・・ゲート導電部、52・・・エミッタ電極、54・・・コンタクトホール、60、61・・・メサ部、70・・・トランジスタ部、80・・・ダイオード部、81・・・延長領域、82・・・カソード領域、90・・・エッジ終端構造部、92・・・ガードリング、93・・・側面、94・・・フィールドプレート、95・・・間隙、97・・・窪み部、98・・・開口、100・・・半導体装置、102・・・端辺、112・・・ゲートパッド、130・・・外周ゲート配線、131・・・活性側ゲート配線、140・・・保護膜、160・・・活性部、174・・・チャネルストッパ、202、203・・・高濃度領域、204・・・領域、206、207・・・上側部分、208、211・・・下側部分、209・・・領域、221、241・・・上端、260・・・下部領域、261・・・下部領域、262・・・等電位線 10 ... Semiconductor substrate, 11 ... Well region, 12 ... Emitter region, 14 ... Base region, 15 ... Contact region, 16 ... Storage region, 18 ... Drift region, 20 ... Buffer area, 21 ... Top surface, 22 ... Collector area, 23 ... Bottom surface, 24 ... Collector electrode, 29 ... Straight part, 30 ... Dummy trench part, 31 ... -Tip part, 32 ... Dummy insulating film, 34 ... Dummy conductive part, 38 ... Interlayer insulating film, 39 ... Straight part, 40 ... Gate trench part, 41 ... Tip part, 42 ... Gate insulating film, 44 ... Gate conductive part, 52 ... Emitter electrode, 54 ... Contact hole, 60, 61 ... Mesa part, 70 ... Transistor part, 80 ... Diode part, 81 ... extension area, 82 ... cathode area, 90 ... edge termination structure part, 92 ... guard ring, 93 ... side surface, 94 ... field plate, 95 ... Gap, 97 ... recess, 98 ... opening, 100 ... semiconductor device, 102 ... edge, 112 ... gate pad, 130 ... outer gate wiring, 131 ... active side Gate wiring, 140 ... protective film, 160 ... active part, 174 ... channel stopper, 202, 203 ... high concentration region, 204 ... region, 206, 207 ... upper part, 208 , 211 ... lower part, 209 ... region, 221 ... 241 ... upper end, 260 ... lower region, 261 ... lower region, 262 ... isopotential line
Claims (11)
前記半導体基板に設けられた活性領域と、
前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性領域と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部と
を備え、
前記エッジ終端構造部は、
前記半導体基板の前記上面と接する第2導電型の複数のガードリングと、
隣り合う2つのガードリングの間において前記ガードリングの下端よりも浅い位置から前記ガードリングの下端よりも深い位置まで設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型の高濃度領域と
を有し、
それぞれの前記ガードリングは、前記半導体基板の下面側から見て、前記高濃度領域に覆われていない領域を有する半導体装置。 A semiconductor substrate having a first conductive type drift region and
The active region provided on the semiconductor substrate and
The semiconductor substrate is provided with an edge termination structure portion provided on the upper surface of the semiconductor substrate between the active region and the end portion of the semiconductor substrate.
The edge termination structure is
A plurality of second conductive type guard rings in contact with the upper surface of the semiconductor substrate, and
A first conductive type high concentration region having a higher doping concentration than the drift region, which is provided between two adjacent guard rings from a position shallower than the lower end of the guard ring to a position deeper than the lower end of the guard ring. And have
Each of the guard rings is a semiconductor device having a region not covered by the high concentration region when viewed from the lower surface side of the semiconductor substrate.
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of the lower surface of each guard ring is in contact with the drift region.
請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the high concentration region is in contact with the upper surface of the semiconductor substrate.
前記半導体基板の前記上面と接している上側部分と、
前記上側部分とは分離して設けられ、前記ガードリングの下端よりも浅い位置から前記ガードリングの下端よりも深い位置まで設けられた下側部分と
を有する請求項1または2に記載の半導体装置。 The high concentration region
An upper portion of the semiconductor substrate in contact with the upper surface and
The semiconductor device according to claim 1 or 2, which is provided separately from the upper portion and has a lower portion provided from a position shallower than the lower end of the guard ring to a position deeper than the lower end of the guard ring. ..
前記下側部分は、前記第1のドーパントとは異なる元素の、第1導電型の第2のドーパントを含む
請求項4に記載の半導体装置。 The upper portion contains a first conductive type dopant.
The semiconductor device according to claim 4, wherein the lower portion contains a first conductive type second dopant having an element different from that of the first dopant.
請求項5に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5, wherein the second dopant is hydrogen.
第2導電型のベース領域と、
前記ベース領域よりもドーピング濃度が高く、且つ、前記半導体基板の前記上面から前記ベース領域よりも深い位置まで設けられた第2導電型のウェル領域と
を有し、
前記下側部分のドーピング濃度は、前記ウェル領域のドーピング濃度よりも低い
請求項4から6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The active region is
The second conductive type base area and
It has a second conductive type well region that has a higher doping concentration than the base region and is provided from the upper surface of the semiconductor substrate to a position deeper than the base region.
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 6, wherein the doping concentration of the lower portion is lower than the doping concentration of the well region.
請求項7に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7, wherein the lower end of the lower portion is arranged at a position shallower than the lower end of the well region.
請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the upper end of the high concentration region is arranged below the upper end of the adjacent guard ring.
前記高濃度領域の上端は、前記半導体基板の上面よりも下側に配置されている
請求項9に記載の半導体装置。 The guard ring is in contact with the upper surface of the semiconductor substrate.
The semiconductor device according to claim 9, wherein the upper end of the high concentration region is arranged below the upper surface of the semiconductor substrate.
請求項10に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 10, further comprising an interlayer insulating film covering the high concentration region.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021158198A (en) * | 2020-03-26 | 2021-10-07 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
WO2023176887A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device |
-
2020
- 2020-05-19 JP JP2020087471A patent/JP2020205408A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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