JP2022097612A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面および裏面を有する第1導電型のワイドバンドギャップ半導体層10と、半導体層の表面部に形成された第2導電型の複数のボディ領域12と、複数のボディ領域の内方にそれぞれ形成された第1導電型のソース領域13と、ゲート絶縁膜20を介して複数のボディ領域にそれぞれ対向する複数のゲート電極21と、複数のボディ領域に1対1対応の関係で対向するように、半導体層の裏面部に隣り合って形成された第1導電型の複数のドレイン領域16および第2導電型の複数のコレクタ領域31と、ボディ領域とドレイン領域との間のドリフト領域19とを含み、半導体層の厚さ方向に沿うY軸において、複数のコレクタ領域の上端が、複数のドレイン領域の上端よりも半導体層の表面側に位置しているとともに、複数のコレクタ領域の下端は、複数のドレイン領域の下端と面一である。
【選択図】図10
Description
ベース層の表層部に形成されたp型のボディ領域と、ボディ領域の表層部に形成されたn+型のソース領域と、ベース層の表面からソース領域およびボディ領域を貫通するゲートトレンチと、ゲート絶縁膜を介してゲートトレンチに埋設されたゲート電極とを含む、トレンチゲート型MOSFETを開示している。
mと変化させた結果を示している。
前述のSiC半導体装置1~6のp+型コレクタ領域17,31,32は、図18~図20に示す平面形状を有していてもよい。図18~図20は、前述の第1~第6実施形態に係るp+型コレクタ領域17,31,32の一平面形状を説明するための平面図である。なお、平面形状とは、SiC半導体層10を法線方向から見た平面視におけるp+型コレクタ領域17,31,32の形状を言う。
また、前述のSiC半導体装置1~6のp+型コレクタ領域17,31,32およびn+型ドレイン領域16は、図21および図22に示すように配置されていてもよい。図21および図22は、p+型コレクタ領域17,31,32およびn+型ドレイン領域16の配置例51,52を説明するための平面図である。
たドレイン電圧と殆ど差のない等電位面がコレクタ領域を覆うように分布する。
形成されているので、ドレイン領域から拡がる比較的に高い等電位面を当該絶縁膜で遮断できる。これにより、コレクタ領域に比較的に高い等電位面が分布することを抑制できると同時に、コレクタ領域に比較的に低い等電位面を分布させることができる。この場合、当該等電位面とコレクタ領域との間の電位差をpn接合立ち上がり電圧に近づけることができるので、比較的に小さなドレイン電圧の増加によって、pn接合部(寄生ダイオード)をオンさせることができる。これにより、比較的に小さなドレイン電圧の増加によって小電流領域から大電流領域に移行できるので、小電流領域の特性および大電流領域の特性のトレードオフの関係を改善できる。その結果、小電流領域の特性および大電流領域の特性のいずれにも優れたSiC半導体装置を提供できる。
2 SiC半導体装置
3 SiC半導体装置
4 SiC半導体装置
5 SiC半導体装置
6 SiC半導体装置
10 SiC半導体層
11 単位セル
12 p型ボディ領域
13 n型ソース領域
16 n+型ドレイン領域
17 p+型コレクタ領域
18 FS(フィールドストップ)領域
19 n-型ドリフト領域
20 ゲート絶縁膜
21 ゲート電極
31 p+型コレクタ領域
32 p+型コレクタ領域
33 絶縁膜
36 ゲートトレンチ
37 ゲート電極
38 ゲート絶縁膜
40 p型ボディ領域
41 n型ソース領域
47 p型ボディ領域
48 n型ソース領域
Td Y軸厚さ
Wc X軸幅
Wd X軸幅
Claims (17)
- 表面および裏面を有する第1導電型のワイドバンドギャップ半導体層と、
前記半導体層の表面部に形成された第2導電型の複数のボディ領域と、
前記複数のボディ領域の内方にそれぞれ形成された第1導電型のソース領域と、
ゲート絶縁膜を介して前記複数のボディ領域にそれぞれ対向する複数のゲート電極と、
前記複数のボディ領域に1対1対応の関係で対向するように、前記半導体層の裏面部に隣り合って形成された第1導電型の複数のドレイン領域および第2導電型の複数のコレクタ領域と、
前記ボディ領域と前記ドレイン領域との間のドリフト領域と、を含み、
前記半導体層の厚さ方向に沿うY軸において、前記複数のコレクタ領域の上端が、前記複数のドレイン領域の上端よりも前記半導体層の表面側に位置しているとともに、前記複数のコレクタ領域の下端は、前記複数のドレイン領域の下端と面一である、半導体装置。 - 前記複数のコレクタ領域の前記半導体層の裏面からの深さが、前記複数のドレイン領域の前記半導体層の裏面からの深さに比べて倍以上の深さを有している、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記複数のコレクタ領域は、前記半導体層の裏面から第2導電型の不純物を注入することにより形成されている、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記複数のドレイン領域は、前記複数のボディ領域の直下の領域に対応する前記半導体層の裏面部にそれぞれ形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記複数のドレイン領域および前記複数のコレクタ領域の上端側に接するように、第1導電型のFS(フィールドストップ)領域が形成されている、請求項1~4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 表面および裏面を有する第1導電型のワイドバンドギャップ半導体層と、
前記半導体層の表面部に形成された第2導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域の内方に形成された第1導電型のソース領域と、
ゲート絶縁膜を介して前記ボディ領域に対向するゲート電極と、
前記半導体層の裏面部に隣り合って形成された第1導電型のドレイン領域および第2導電型のコレクタ領域と、
前記ボディ領域と前記ドレイン領域との間のドリフト領域と、
前記半導体層の厚さ方向に沿うY軸において、前記ドレイン領域および前記コレクタ領域の間に前記半導体層の裏面部から導入された深い準位によって形成され、かつ、前記半導体層の裏面から前記ドレイン領域および前記コレクタ領域の上端よりも前記半導体層の表面側に向かって深く形成された高抵抗層と、を含む半導体装置。 - 前記高抵抗層は、所定の点欠陥(格子欠陥)密度を有する、請求項6に記載の半導体装置。
- 前記半導体層の厚さ方向に沿うY軸において、前記高抵抗層のY軸深さDtは、0μm<Dt≦15μmとされている、請求項6に記載の半導体装置。
- 前記ドレイン領域および前記コレクタ領域の各上端を覆うように、第1導電型のFS(フィールドストップ)領域が形成されており、
前記高抵抗層は、前記第1導電型のFS(フィールドストップ)領域を貫通するように形成されている、請求項6に記載の半導体装置。 - 表面および裏面を有する第1導電型のワイドバンドギャップ半導体層と、
前記半導体層の表面部に形成された第2導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域の内方に形成された第1導電型のソース領域と、
ゲート絶縁膜を介して前記ボディ領域に対向するゲート電極と、
前記半導体層の裏面部に隣り合って形成された第1導電型のドレイン領域および第2導電型のコレクタ領域と、
前記ドレイン領域および前記コレクタ領域における前記ボディ領域側を覆うように形成された第1導電型のFS(フィールドストップ)領域と、
前記ボディ領域と前記FS(フィールドストップ)領域との間のドリフト領域と、
前記半導体層の厚さ方向に沿うY軸において、前記ドレイン領域と前記コレクタ領域との間に配置され、かつ、前記半導体層の裏面から前記FS(フィールドストップ)領域を貫通するように形成された絶縁膜と、を含む半導体装置。 - 前記絶縁膜は、SiCよりも低い比誘電率を有する絶縁材料により形成されている、請求項10に記載の半導体装置。
- 前記ソース領域に隣接して形成された第2導電型のコンタクト領域をさらに含み、
前記ソース領域及び前記コンタクト領域に電気的に接続されるようにメタル層が形成されている、請求項1、6または10に記載の半導体装置。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体層の表面側から形成されたゲートトレンチをさらに含み、
前記ゲートトレンチのボトムエッジ部は湾曲を含むように形成されている、請求項1、6または10に記載の半導体装置。 - 前記ソース領域を貫通するソーストレンチを更に有し、
前記コンタクト領域は前記ソーストレンチの底部に形成されることにより前記コンタクト領域の表面は前記ソース領域の表面よりも下方に形成されている、請求項13に記載の半導体装置。 - 前記ゲート絶縁膜に接触するポリシリコンゲート電極が、前記ゲートトレンチ内に形成されている、請求項13に記載の半導体装置。
- 前記ゲート絶縁膜の少なくとも一部および前記ゲート電極を覆う絶縁層をさらに含み、
前記メタル層は前記絶縁層の表面及び前記ワイドバンドギャップ半導体層の表面に沿って形成されており、前記メタル層の表面は断面視においてでこぼこを含んでいる、請求項12に記載の半導体装置。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体層は、SiC層である、請求項1、6または10に記載の半導体装置。
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