JP2021048337A - 半導体装置及び半導体回路 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態の半導体装置は、第1の方向及び第1の方向に直交する第2の方向に平行な第1の面と、第1の面に対向する第2の面と、を有する半導体層であって、第1導電形の第1の半導体領域と、第1の半導体領域と第1の面との間に設けられた第2導電形の第2の半導体領域と、第2の半導体領域と第1の面との間に設けられた第1導電形の第3の半導体領域と、第3の半導体領域と第1の面との間に設けられた第2導電形の第4の半導体領域と、第1の方向に伸び、第2の方向に繰り返し配置され、第2の面からの距離が、第2の面から第3の半導体領域までの距離よりも小さい複数の第1のトレンチと、第1の方向に伸び、第2の方向に繰り返し配置され、第2の面からの距離が、第2の面から第3の半導体領域までの距離よりも小さい複数の第2のトレンチと、を有する半導体層と、第1のトレンチの中に設けられた第1のゲート電極と、第1のゲート電極と第3の半導体領域との間、第1のゲート電極と第4の半導体領域との間に設けられ、第4の半導体領域に接する第1のゲート絶縁膜と、第2のトレンチの中に設けられた第2のゲート電極と、第2のゲート電極と第3の半導体領域との間に設けられた第2のゲート絶縁膜と、半導体層の第1の面の側に設けられ、第4の半導体領域に電気的に接続された第1の電極と、半導体層の第2の面の側に設けられ、第1の半導体領域に電気的に接続された第2の電極と、半導体層の第1の面の側に設けられ、第1のゲート電圧が印加される第1のゲート電極パッドと、半導体層の第1の面の側に設けられ、第2のゲート電圧が印加される第2のゲート電極パッドと、第1のゲート電極パッドと第1のゲート電極とを電気的に接続する第1の配線と、第2のゲート電極パッドと第2のゲート電極とを電気的に接続する第2の配線と、を備え、半導体層は、第1の接続トレンチを有し、複数の第1のトレンチから選ばれる隣り合う2つの第1のトレンチが、それぞれの端部で第1の接続トレンチで接続され、 複数の第2のトレンチの内の少なくとも1つの第2のトレンチが、隣り合う2つの第1のトレンチの間に設けられ、少なくとも1つの第2のトレンチの中の第2のゲート電極が、隣り合う2つの第1のトレンチの間の第1の位置で、第2の配線と電気的に接続される。
第2の実施形態の半導体装置は、半導体層は、第2の接続トレンチを有し、少なくとも1つの第2のトレンチと、少なくとも1つの第2のトレンチに隣り合う第2のトレンチが、それぞれの端部で、第2の接続トレンチで接続される点で、第1の実施形態の半導体装置と異なる。以下、第1の実施形態と重複する内容については、記述を一部省略する。
第3の実施形態の半導体装置は、第2のゲート電極が引出領域を有し、第2の配線が引出領域と接続される点で、第1の実施形態の半導体装置と異なる。以下、第1の実施形態と重複する内容については、記述を一部省略する。
第4の実施形態の半導体装置は、第2の接続トレンチは、第2の半導体領域に挟まれる点で第2の実施形態の半導体装置と異なる。以下、第1の実施形態及び第3の実施形態と重複する内容については、記述を一部省略する。
第5の実施形態の半導体装置は、第1の配線と第1のゲート電極は、第1の配線と異なる材料の導電層を用いて接続される点で、第1の実施形態の半導体装置と異なる。以下、第1の実施形態と重複する内容については、記述を一部省略する。
12 エミッタ電極(第1の電極)
14 コレクタ電極(第2の電極)
21 メインゲートトレンチ(第1のトレンチ)
22 コントロールゲートトレンチ(第2のトレンチ)
24 第1の接続トレンチ
25 第2の接続トレンチ
28 コレクタ領域(第1の半導体領域)
32 ドリフト領域(第2の半導体領域)
34 ベース領域(第3の半導体領域)
36 エミッタ領域(第4の半導体領域)
39 ディープ領域(第5の半導体領域)
41 メインゲート絶縁膜(第1のゲート絶縁膜)
42 コントロールゲート絶縁膜(第2のゲート絶縁膜)
51 メインゲート電極(第1のゲート電極)
52 コントロールゲート電極(第2のゲート電極)
70 コンタクトプラグ(導電層)
100 IGBT(半導体装置)
101 セル領域(第3の領域)
102 セル端領域(第1の領域、第2の領域)
111 メインゲート電極パッド(第1のゲート電極パッド)
112 コントロールゲート電極パッド(第2のゲート電極パッド)
121 メインゲート配線(第1の配線)
122 コントロールゲート配線(第2の配線)
150 ゲートドライバ回路(制御回路)
200 IGBT(半導体装置)
300 IGBT(半導体装置)
400 IGBT(半導体装置)
500 IGBT(半導体装置)
X1 第1の位置
X2 第2の位置
Y1 第3の位置
Y2 第4の位置
P1 第1の面
P2 第2の面
Claims (15)
- 第1の方向及び前記第1の方向に直交する第2の方向に平行な第1の面と、前記第1の面に対向する第2の面と、を有する半導体層であって、
第1導電形の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域と前記第1の面との間に設けられた第2導電形の第2の半導体領域と、
前記第2の半導体領域と前記第1の面との間に設けられた第1導電形の第3の半導体領域と、
前記第3の半導体領域と前記第1の面との間に設けられた第2導電形の第4の半導体領域と、
前記第1の方向に伸び、前記第2の方向に繰り返し配置され、前記第2の面からの距離が、前記第2の面から前記第3の半導体領域までの距離よりも小さい複数の第1のトレンチと、
前記第1の方向に伸び、前記第2の方向に繰り返し配置され、前記第2の面からの距離が、前記第2の面から前記第3の半導体領域までの距離よりも小さい複数の第2のトレンチと、
を有する半導体層と、
前記第1のトレンチの中に設けられた第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極と前記第3の半導体領域との間、前記第1のゲート電極と前記第4の半導体領域との間に設けられ、前記第4の半導体領域に接する第1のゲート絶縁膜と、
前記第2のトレンチの中に設けられた第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極と前記第3の半導体領域との間に設けられた第2のゲート絶縁膜と、
前記半導体層の前記第1の面の側に設けられ、前記第4の半導体領域に電気的に接続された第1の電極と、
前記半導体層の前記第2の面の側に設けられ、前記第1の半導体領域に電気的に接続された第2の電極と、
前記半導体層の前記第1の面の側に設けられ、第1のゲート電圧が印加される第1のゲート電極パッドと、
前記半導体層の前記第1の面の側に設けられ、第2のゲート電圧が印加される第2のゲート電極パッドと、
前記第1のゲート電極パッドと前記第1のゲート電極とを電気的に接続する第1の配線と、
前記第2のゲート電極パッドと前記第2のゲート電極とを電気的に接続する第2の配線と、
を備え、
前記半導体層は、第1の接続トレンチを有し、
複数の前記第1のトレンチの内の隣り合う2つの前記第1のトレンチが、それぞれの端部で前記第1の接続トレンチで接続され、
複数の前記第2のトレンチの内の少なくとも1つの前記第2のトレンチが、前記隣り合う2つの前記第1のトレンチの間に設けられ、
前記少なくとも1つの前記第2のトレンチの中の前記第2のゲート電極が、前記隣り合う2つの前記第1のトレンチの間の第1の位置で、前記第2の配線と電気的に接続される半導体装置。 - 前記第1の位置は、前記少なくとも1つの前記第2のトレンチの中の前記第2のゲート電極の、前記第1の方向の端部である請求項1記載の半導体装置。
- 前記少なくとも1つの前記第2のトレンチの中の前記第2のゲート電極が、前記第1の方向の反対方向の端部である第2の位置で、前記第2の配線と電気的に接続される請求項2記載の半導体装置。
- 前記第1の位置は、前記第2の配線と前記第2のトレンチが交差する位置である請求項1ないし請求項3いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第1のゲート電極は、前記第1の方向の端部の第3の位置で、前記第1の配線と電気的に接続される請求項1ないし請求項4いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第1のゲート電極は、前記第1の方向の反対方向の端部の第4の位置で、前記第1の配線と電気的に接続される請求項5記載の半導体装置。
- 前記第2の配線と前記第2のゲート電極は、前記第2の配線と異なる材料の導電層を用いて接続される請求項1ないし請求項6いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記導電層の前記第2の方向の幅は、前記第2のゲート電極の前記第2の方向の幅よりも小さい請求項7記載の半導体装置。
- 前記半導体層は、第2の接続トレンチを有し、
前記少なくとも1つの前記第2のトレンチと、前記少なくとも1つの前記第2のトレンチに隣り合う前記第2のトレンチが、それぞれの端部で、前記第2の接続トレンチで接続される請求項1ないし請求項8いずれか一項記載の半導体装置。 - 前記第2の接続トレンチは、前記第2の半導体領域に挟まれる請求項9記載の半導体装置。
- 前記第2のトレンチの個数の前記第1のトレンチの個数に対する割合は、第1の領域、及び、前記第1の領域の前記第2の方向に位置する第2の領域において、前記第1の領域と前記第2の領域に挟まれる第3の領域より大きい請求項1ないし請求項10いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第2の配線は前記第1のトレンチと交差する請求項1ないし請求項11いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記半導体層は、前記第1の接続トレンチと前記第2の半導体領域との間に、第1導電形の第5の半導体領域を有する請求項1ないし請求項12いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第5の半導体領域は、前記第1の位置と前記第2の半導体領域との間に設けられる請求項13記載の半導体装置。
- 請求項1ないし請求項14いずれか一項記載の半導体装置と、
前記半導体装置を駆動し、前記第1のゲート電圧をターンオン電圧からターンオフ電圧に変化させる前に、前記第2のゲート電圧を第1の電圧から第2の電圧に変化させ、前記第2の電圧は、第1導電形がp形の場合には負電圧であり、第1導電形がn形の場合には正電圧である制御回路と、
を備えた半導体回路。
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