JP2022139144A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2022139144A
JP2022139144A JP2021039401A JP2021039401A JP2022139144A JP 2022139144 A JP2022139144 A JP 2022139144A JP 2021039401 A JP2021039401 A JP 2021039401A JP 2021039401 A JP2021039401 A JP 2021039401A JP 2022139144 A JP2022139144 A JP 2022139144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
semiconductor substrate
type
contact
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021039401A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
康弘 平林
Yasuhiro Hirabayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2021039401A priority Critical patent/JP2022139144A/en
Priority to PCT/JP2021/044885 priority patent/WO2022190488A1/en
Publication of JP2022139144A publication Critical patent/JP2022139144A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

To provide a technique that can hold the withstanding voltage in a peripheral region.SOLUTION: A semiconductor device (10, 100) includes a semiconductor substrate (12), an upper electrode (70) in contact with an upper surface (12a) of the semiconductor substrate, a lower electrode (72) in contact with a lower surface (12b) of the semiconductor substrate, and an insulating film (46). The semiconductor substrate includes an element region (60) that overlaps with a contact surface between the upper electrode and the semiconductor substrate when the semiconductor substrate is viewed from above, and a peripheral region (62) disposed around the element region. The insulating film (46) covers the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral region. The peripheral region includes a surface layer n-type region (40) in contact with the insulating film, a plurality of p-type withstanding voltage holding regions (42) circumscribing the element region and in contact with the surface layer n-type region from below, and an n-type drift region (34) in contact with the surface layer n-type region and the withstanding voltage holding regions from below.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書に開示の技術は、半導体装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a semiconductor device.

特許文献1には、半導体基板と、上部電極と、下部電極と、絶縁膜を有する半導体装置が開示されている。この半導体基板は、素子領域と周辺領域を有している。素子領域は、半導体基板を上から見たときに、半導体基板の中央部に配置されており、上部電極と下部電極の間に電流を流す素子を有する。周辺領域は、素子領域の周囲に配置されている。絶縁膜は、周辺領域内の半導体基板の上面を覆っている。周辺領域は、n型のドリフト領域と、p型の複数の耐圧保持領域を有している。各耐圧保持領域は、絶縁膜に接するとともに素子領域の周囲を一巡しており、ドリフト領域によって互いから分離されている。 Patent Document 1 discloses a semiconductor device having a semiconductor substrate, an upper electrode, a lower electrode, and an insulating film. This semiconductor substrate has an element region and a peripheral region. The element region is arranged in the central portion of the semiconductor substrate when viewed from above, and has an element that allows a current to flow between the upper electrode and the lower electrode. The peripheral region is arranged around the element region. The insulating film covers the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral region. The peripheral region has an n-type drift region and a plurality of p-type breakdown voltage holding regions. Each breakdown voltage holding region is in contact with the insulating film, extends around the element region, and is separated from each other by the drift region.

特開2016-92168号公報JP 2016-92168 A

図11は、従来の半導体装置の周辺領域262の断面図を示している。図11の左側が半導体基板212の中央側(すなわち、素子領域側)であり、図11の右側が半導体基板212の外周側(すなわち、半導体基板212の端面側)である。図11に示すように、従来の半導体装置では、周辺領域262において、耐圧保持領域242が絶縁膜246に接している。耐圧保持領域242の周囲は、ドリフト領域234によって囲まれている。 FIG. 11 shows a cross-sectional view of a peripheral region 262 of a conventional semiconductor device. The left side of FIG. 11 is the central side of the semiconductor substrate 212 (that is, the element region side), and the right side of FIG. As shown in FIG. 11, in the conventional semiconductor device, the breakdown voltage holding region 242 is in contact with the insulating film 246 in the peripheral region 262 . A drift region 234 surrounds the breakdown voltage holding region 242 .

ここで、絶縁膜246の表面に可動イオン等の外来電荷が付着する場合がある。絶縁膜246に外来電荷が付着すると、半導体領域内のキャリアが半導体基板212の上面212aに引き寄せられ、周辺領域262内の電位分布に乱れが生じる。その結果、最外周に位置する耐圧保持領域242aの外周側(破線で示す領域A)において、局所的に等電位線282の間隔が狭くなり、高い電界が印加される。これにより、周辺領域の耐圧が低下する。本明細書では、周辺領域の耐圧を保持することができる技術を提供する。 Here, foreign charges such as mobile ions may adhere to the surface of the insulating film 246 . When foreign charges adhere to the insulating film 246 , carriers in the semiconductor region are attracted to the upper surface 212 a of the semiconductor substrate 212 , and the potential distribution in the peripheral region 262 is disturbed. As a result, the equipotential lines 282 are locally narrowed on the outer peripheral side (region A indicated by the broken line) of the breakdown voltage holding region 242a positioned at the outermost periphery, and a high electric field is applied. This lowers the breakdown voltage of the peripheral region. This specification provides a technique capable of maintaining the withstand voltage of the peripheral region.

本明細書が開示する半導体装置(10、100)は、半導体基板(12)と、前記半導体基板の上面(12a)に接する上部電極(70)と、前記半導体基板の下面(12b)に接する下部電極(72)と、絶縁膜(46)、を備えている。前記半導体基板が、前記半導体基板を上から見たときに、前記上部電極と前記半導体基板との接触面と重複する素子領域(60)と、前記素子領域の周囲に配置された周辺領域(62)を有している。前記素子領域が、前記上部電極と前記下部電極の間に電流を流すことが可能な素子を有している。前記絶縁膜が、前記周辺領域内の前記半導体基板の上面を覆っている。前記周辺領域が、前記絶縁膜に接している表層n型領域(40)と、それぞれが、前記素子領域の周囲を一巡しており、前記表層n型領域に対して下側から接しているp型の複数の耐圧保持領域(42)と、前記表層n型領域及び前記複数の耐圧保持領域に対して下側から接しているn型のドリフト領域(34)、を有する。 A semiconductor device (10, 100) disclosed in this specification comprises a semiconductor substrate (12), an upper electrode (70) in contact with the upper surface (12a) of the semiconductor substrate, and a lower electrode (70) in contact with the lower surface (12b) of the semiconductor substrate. It has an electrode (72) and an insulating film (46). The semiconductor substrate comprises an element region (60) overlapping a contact surface between the upper electrode and the semiconductor substrate when viewed from above, and a peripheral region (62) disposed around the element region. )have. The element region has an element through which current can flow between the upper electrode and the lower electrode. The insulating film covers the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral region. A surface n-type region (40) in which the peripheral region is in contact with the insulating film, and p each of which circles around the element region and is in contact with the surface n-type region from below. and an n-type drift region (34) in contact with the surface layer n-type region and the plurality of breakdown voltage holding regions from below.

この半導体装置では、表層n型領域が絶縁膜に接しており、各耐圧保持領域が表層n型領域に対して下側から接している。すなわち、外来電荷により半導体基板の上面近傍の電位分布が乱れても、半導体基板の上面には表層n型領域が配置されているため、耐圧保持領域は外来電荷の影響を受け難い。このため、半導体装置の上面に外来電荷が付着した場合であっても、周辺領域の耐圧が低下することを抑制することができる。 In this semiconductor device, the surface n-type region is in contact with the insulating film, and each breakdown voltage holding region is in contact with the surface n-type region from below. That is, even if the potential distribution in the vicinity of the upper surface of the semiconductor substrate is disturbed by extraneous charges, the breakdown voltage holding region is hardly affected by the extraneous charges because the surface layer n-type region is arranged on the upper surface of the semiconductor substrate. Therefore, even if foreign charges adhere to the upper surface of the semiconductor device, it is possible to prevent the breakdown voltage of the peripheral region from lowering.

実施例1の半導体装置の平面図。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device of Example 1; 図1のII-II線における断面図。Sectional drawing in the II-II line of FIG. 図1のIII-III線における断面図。Sectional drawing in the III-III line of FIG. 半導体装置のオフ状態における耐圧保持領域近傍の等電位線の分布を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the distribution of equipotential lines in the vicinity of the breakdown voltage holding region in the off state of the semiconductor device; 実施例1の半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B are diagrams showing a manufacturing process of the semiconductor device of Example 1; 実施例1の半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B are diagrams showing a manufacturing process of the semiconductor device of Example 1; 実施例1の半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B are diagrams showing a manufacturing process of the semiconductor device of Example 1; 実施例1の半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B are diagrams showing a manufacturing process of the semiconductor device of Example 1; 実施例1の半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B are diagrams showing a manufacturing process of the semiconductor device of Example 1; 実施例2の半導体装置の図2に対応する断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the semiconductor device of Example 2; 従来の半導体装置の周辺領域の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a peripheral region of a conventional semiconductor device;

本明細書が開示する技術要素を、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。 The technical elements disclosed in this specification are listed below. Each of the following technical elements is independently useful.

本明細書が開示する一例の構成では、前記表層n型領域が、前記ドリフト領域よりも高いn型不純物濃度を有してもよい。 In an example configuration disclosed in this specification, the surface n-type region may have a higher n-type impurity concentration than the drift region.

このような構成では、絶縁膜に接する表層n型領域が比較的高いn型不純物濃度を有するので、外来電荷の影響をより抑制することができる。 In such a configuration, since the surface layer n-type region in contact with the insulating film has a relatively high n-type impurity concentration, the influence of external charges can be further suppressed.

本明細書が開示する一例の構成では、前記ドリフト領域が、前記各耐圧保持領域の側面に接してもよい。 In an example configuration disclosed in this specification, the drift region may be in contact with the side surface of each breakdown voltage holding region.

このような構成では、2つの耐圧保持領域の間で、高い電圧を保持することができる。このため、周辺領域の幅(すなわち、素子領域の外周縁から半導体基板の外周端までの距離)を縮小することができる。 With such a configuration, a high voltage can be held between the two breakdown voltage holding regions. Therefore, the width of the peripheral region (that is, the distance from the outer edge of the element region to the outer peripheral edge of the semiconductor substrate) can be reduced.

本明細書が開示する一例の構成では、前記周辺領域が、n型の複数のシールド領域を有してもよい。前記複数のシールド領域のそれぞれが、前記表層n型領域よりも高いn型不純物濃度を有しており、前記表層n型領域に囲まれた範囲内に配置されており、前記絶縁膜に接しており、前記素子領域の周囲を一巡していてもよい。 In one example configuration disclosed herein, the peripheral region may have a plurality of n-type shield regions. Each of the plurality of shield regions has a higher n-type impurity concentration than the surface n-type region, is arranged within a range surrounded by the surface n-type region, and is in contact with the insulating film. and may extend around the element region.

絶縁膜に接するシールド領域は、表層n型領域よりも高いn型不純物濃度を有しているので、外来電荷の影響をより抑制することができる。 Since the shield region in contact with the insulating film has a higher n-type impurity concentration than the surface layer n-type region, it is possible to further suppress the influence of external charges.

(実施例1)
図1~図3に示す実施例1の半導体装置10は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。半導体装置10は、半導体基板12と、電極、絶縁層等を備えている。図1に示すように、半導体基板12は、素子領域60と、周辺領域62を有している。素子領域60は、素子として機能する(すなわち、主電流が流れる)領域であり、半導体基板12の中央部に配置されている。周辺領域62は、素子領域60の周囲に配置されている。周辺領域62は、素子領域60と半導体基板12の外周端との間の領域である。なお、図1では、図の見易さのため、半導体基板12の上面12a上の電極、絶縁層の図示を省略している。以下では、半導体基板12の上面12aと平行な一方向をx方向といい、上面12aに平行でx方向に直交する方向をy方向といい、半導体基板12の厚み方向をz方向という。半導体基板12の材料は特に限定されず、例えば、SiC(炭化シリコン)やSi(シリコン)といった種々の半導体材料を採用することができる。
(Example 1)
The semiconductor device 10 of Example 1 shown in FIGS. 1 to 3 is a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). The semiconductor device 10 includes a semiconductor substrate 12, electrodes, an insulating layer, and the like. As shown in FIG. 1, the semiconductor substrate 12 has an element region 60 and a peripheral region 62 . The element region 60 is a region that functions as an element (that is, through which a main current flows) and is arranged in the central portion of the semiconductor substrate 12 . The peripheral region 62 is arranged around the element region 60 . A peripheral region 62 is a region between the element region 60 and the outer peripheral edge of the semiconductor substrate 12 . In FIG. 1, the electrodes and insulating layers on the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 are omitted for the sake of clarity. Hereinafter, one direction parallel to the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 is called the x direction, the direction parallel to the upper surface 12a and perpendicular to the x direction is called the y direction, and the thickness direction of the semiconductor substrate 12 is called the z direction. The material of the semiconductor substrate 12 is not particularly limited, and various semiconductor materials such as SiC (silicon carbide) and Si (silicon) can be used.

図1~図3に示すように、半導体基板12の上面12aには、複数のトレンチ22が設けられている。各トレンチ22は、素子領域60内に設けられている。図1に示すように、各トレンチ22は、y方向に直線状に長く伸びている。各トレンチ22は、x方向に間隔を空けて配置されている。図2及び図3に示すように、各トレンチ22の内面は、ゲート絶縁膜24によって覆われている。各トレンチ22内には、ゲート電極26が配置されている。各ゲート電極26は、ゲート絶縁膜24によって半導体基板12から絶縁されている。各ゲート電極26の上面は、層間絶縁膜28によって覆われている。 As shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of trenches 22 are provided in the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12. As shown in FIGS. Each trench 22 is provided within the device region 60 . As shown in FIG. 1, each trench 22 extends linearly in the y direction. Each trench 22 is spaced apart in the x-direction. As shown in FIGS. 2 and 3, the inner surface of each trench 22 is covered with a gate insulating film 24 . A gate electrode 26 is disposed within each trench 22 . Each gate electrode 26 is insulated from the semiconductor substrate 12 by a gate insulating film 24 . An upper surface of each gate electrode 26 is covered with an interlayer insulating film 28 .

図2及び図3に示すように、半導体基板12の上面12aには、上部電極70が配置されている。上部電極70は、素子領域60内において、半導体基板12の上面12aに接している。上部電極70は、層間絶縁膜28が設けられていない部分で半導体基板12の上面12aに接している。上部電極70は、層間絶縁膜28によってゲート電極26から絶縁されている。上部電極70は、ソース電極として機能する。周辺領域62内の半導体基板12の上面12aには、絶縁膜46が配置されている。絶縁膜46は、周辺領域62内において、半導体基板12の上面12aの略全域を覆っている。半導体基板12の下面12bには、下部電極72が配置されている。下部電極72は、半導体基板12の下面12bの略全域に形成されている。下部電極72は、半導体基板12の下面12bに接している。下部電極72は、ドレイン電極として機能する。 As shown in FIGS. 2 and 3, an upper electrode 70 is arranged on the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12. As shown in FIGS. The upper electrode 70 is in contact with the upper surface 12 a of the semiconductor substrate 12 within the element region 60 . The upper electrode 70 is in contact with the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 at a portion where the interlayer insulating film 28 is not provided. The upper electrode 70 is insulated from the gate electrode 26 by the interlayer insulating film 28 . The upper electrode 70 functions as a source electrode. An insulating film 46 is arranged on the upper surface 12 a of the semiconductor substrate 12 in the peripheral region 62 . The insulating film 46 covers substantially the entire upper surface 12 a of the semiconductor substrate 12 in the peripheral region 62 . A lower electrode 72 is arranged on the lower surface 12 b of the semiconductor substrate 12 . The lower electrode 72 is formed over substantially the entire lower surface 12 b of the semiconductor substrate 12 . The lower electrode 72 is in contact with the lower surface 12 b of the semiconductor substrate 12 . The lower electrode 72 functions as a drain electrode.

図2及び図3に示すように、素子領域60では、半導体基板12の内部に、複数のソース領域30、ボディ領域32、上部ドリフト領域33、下部ドリフト領域34、ドレイン領域35、複数の底部領域36、及び複数の接続領域38が設けられている。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the device region 60, a plurality of source regions 30, a body region 32, an upper drift region 33, a lower drift region 34, a drain region 35, and a plurality of bottom regions are formed inside the semiconductor substrate 12. As shown in FIGS. 36, and a plurality of connection areas 38 are provided.

各ソース領域30は、n型領域である。各ソース領域30は、半導体基板12の上面12aに露出する位置に配置されている。各ソース領域30は、上部電極70にオーミック接触している。各ソース領域30は、トレンチ22の側面において、ゲート絶縁膜24に接している。各ソース領域30は、トレンチ22の上端部において、ゲート絶縁膜24に接している。 Each source region 30 is an n-type region. Each source region 30 is arranged at a position exposed on the upper surface 12 a of the semiconductor substrate 12 . Each source region 30 is in ohmic contact with the upper electrode 70 . Each source region 30 is in contact with the gate insulating film 24 on the side surface of the trench 22 . Each source region 30 is in contact with the gate insulating film 24 at the upper end of the trench 22 .

ボディ領域32は、p型領域である。ボディ領域32は、各ソース領域30に接している。ボディ領域32は、2つのソース領域30に挟まれた範囲から各ソース領域30の下側まで伸びている。ボディ領域32は、コンタクト領域32aとメインボディ領域32bを有している。コンタクト領域32aは、メインボディ領域32bよりも高いp型不純物濃度を有している。コンタクト領域32aは、2つのソース領域30に挟まれた範囲に配置されている。コンタクト領域32aは、上部電極70にオーミック接触している。メインボディ領域32bは、トレンチ22の側面において、ゲート絶縁膜24に接している。メインボディ領域32bは、ソース領域30の下側でゲート絶縁膜24に接している。 Body region 32 is a p-type region. A body region 32 contacts each source region 30 . Body region 32 extends from a range sandwiched between two source regions 30 to below each source region 30 . The body region 32 has a contact region 32a and a main body region 32b. Contact region 32a has a higher p-type impurity concentration than main body region 32b. The contact region 32 a is arranged in a range sandwiched between the two source regions 30 . The contact region 32 a is in ohmic contact with the upper electrode 70 . Main body region 32 b is in contact with gate insulating film 24 on the side surface of trench 22 . The main body region 32 b is in contact with the gate insulating film 24 below the source region 30 .

上部ドリフト領域33は、n型領域である。上部ドリフト領域33は、ボディ領域32の下側に配置されており、ボディ領域32によってソース領域30から分離されている。上部ドリフト領域33は、トレンチ22の側面及び底面において、ゲート絶縁膜24に接している。上部ドリフト領域33は、ボディ領域32の下側でゲート絶縁膜24に接している。 Upper drift region 33 is an n-type region. Upper drift region 33 is located below body region 32 and is separated from source region 30 by body region 32 . The upper drift region 33 is in contact with the gate insulating film 24 on the side and bottom surfaces of the trench 22 . Upper drift region 33 is in contact with gate insulating film 24 below body region 32 .

下部ドリフト領域34は、n型領域である。下部ドリフト領域34は、上部ドリフト領域33よりも低いn型不純物濃度を有している。下部ドリフト領域34は、上部ドリフト領域33の下側に配置されている。図3に示すように、下部ドリフト領域34は、後述する底部領域36が設けられていない範囲で、上部ドリフト領域33に対して下側から接している。下部ドリフト領域34は、周辺領域62内にも配置されている。下部ドリフト領域34は、素子領域60から周辺領域62に跨って形成されている。 Lower drift region 34 is an n-type region. Lower drift region 34 has a lower n-type impurity concentration than upper drift region 33 . Lower drift region 34 is arranged below upper drift region 33 . As shown in FIG. 3, the lower drift region 34 is in contact with the upper drift region 33 from below within a range where the bottom region 36, which will be described later, is not provided. Lower drift region 34 is also disposed within peripheral region 62 . The lower drift region 34 is formed across the element region 60 and the peripheral region 62 .

ドレイン領域35は、n型領域である。ドレイン領域35は、下部ドリフト領域34よりも高いn型不純物濃度を有している。ドレイン領域35は、下部ドリフト領域34の下側に配置されている。ドレイン領域35は、素子領域60から周辺領域62に跨って形成されている。ドレイン領域35は、半導体基板12の下面12bに露出している。ドレイン領域35は、下部電極72にオーミック接触している。 Drain region 35 is an n-type region. Drain region 35 has a higher n-type impurity concentration than lower drift region 34 . The drain region 35 is arranged below the lower drift region 34 . The drain region 35 is formed across the element region 60 and the peripheral region 62 . The drain region 35 is exposed on the lower surface 12b of the semiconductor substrate 12. As shown in FIG. The drain region 35 is in ohmic contact with the lower electrode 72 .

各底部領域36は、p型領域である。図2に示すように、各底部領域36は、トレンチ22の底面から間隔を空けてトレンチ22の下部に配置されている。各底部領域36は、上部ドリフト領域33に対して下側から接している。図2に示すように、各底部領域36は、トレンチ22と直交する方向(x方向)に長く伸びている。図1に示すように、各底部領域36は、y方向に間隔を空けて配置されている。各底部領域36の側面及び底面は、下部ドリフト領域34に接している。 Each bottom region 36 is a p-type region. As shown in FIG. 2, each bottom region 36 is spaced from the bottom surface of trench 22 and located below trench 22 . Each bottom region 36 contacts the upper drift region 33 from below. As shown in FIG. 2, each bottom region 36 extends in a direction perpendicular to the trenches 22 (x direction). As shown in FIG. 1, each bottom region 36 is spaced apart in the y-direction. The sides and bottom of each bottom region 36 contact the lower drift region 34 .

各接続領域38は、p型領域である。各接続領域38は、2つのトレンチ22に挟まれた範囲において、トレンチ22と平行に(すなわち、y方向に)長く伸びている。各接続領域38の上端は、ボディ領域32に接続されている。図2に示すように、底部領域36が設けられた断面においては、各接続領域38の下端は、底部領域36に接続されている。すなわち、接続領域38によって、メインボディ領域32bと底部領域36が接続されている。 Each connection region 38 is a p-type region. Each connection region 38 extends long parallel to the trenches 22 (that is, in the y-direction) in the range sandwiched between the two trenches 22 . A top end of each connection region 38 is connected to the body region 32 . As shown in FIG. 2 , in the section where the bottom region 36 is provided, the lower end of each connection region 38 is connected to the bottom region 36 . That is, the connection region 38 connects the main body region 32 b and the bottom region 36 .

図2及び図3に示すように、周辺領域62では、半導体基板12の内部に、表層n型領域40、複数の耐圧保持領域42、下部ドリフト領域34、及びドレイン領域35が設けられている。 As shown in FIGS. 2 and 3 , in the peripheral region 62 , a surface n-type region 40 , a plurality of breakdown voltage holding regions 42 , a lower drift region 34 and a drain region 35 are provided inside the semiconductor substrate 12 .

表層n型領域40は、半導体基板12の上面12aに露出する位置に配置されている。表層n型領域40は、周辺領域62内の略全域において、半導体基板12の上面12aに露出している。表層n型領域40は、絶縁膜46に接している。表層n型領域40の下端の位置は、素子領域60内の上部ドリフト領域33の下端の位置と略等しい。 The surface n-type region 40 is arranged at a position exposed on the upper surface 12 a of the semiconductor substrate 12 . The surface n-type region 40 is exposed on the upper surface 12 a of the semiconductor substrate 12 over substantially the entire peripheral region 62 . The surface n-type region 40 is in contact with the insulating film 46 . The position of the lower end of the surface n-type region 40 is approximately equal to the position of the lower end of the upper drift region 33 in the element region 60 .

各耐圧保持領域42は、p型領域である。各耐圧保持領域42は、表層n型領域40に対して下側から接している。図1に示すように、各耐圧保持領域42は、素子領域60の周囲を一巡しており、同心状に配置されている。図2に示すように、各耐圧保持領域42は、素子領域60内の底部領域36と略同じ深さに配置されている。なお、図1~図3は、3つの耐圧保持領域42が配置されている例を示しているが、耐圧保持領域42の数は限定されない。 Each breakdown voltage holding region 42 is a p-type region. Each breakdown voltage holding region 42 is in contact with the surface layer n-type region 40 from below. As shown in FIG. 1, the breakdown voltage holding regions 42 are arranged concentrically around the device region 60 . As shown in FIG. 2, each breakdown voltage holding region 42 is arranged at substantially the same depth as the bottom region 36 in the element region 60 . Although FIGS. 1 to 3 show an example in which three breakdown voltage holding regions 42 are arranged, the number of breakdown voltage holding regions 42 is not limited.

下部ドリフト領域34は、表層n型領域40及び各耐圧保持領域42に対して下側から接している。下部ドリフト領域34は、表層n型領域40の下面と、各耐圧保持領域42の側面及び下面に接している。下部ドリフト領域34によって、各耐圧保持領域42が半導体基板12の面方向(すなわち、x-y平面方向)に沿って互いから分離されている。下部ドリフト領域34のn型不純物濃度は、表層n型領域40のn型不純物濃度よりも低い。下部ドリフト領域34が、「ドリフト領域」の一例である。周辺領域62内のドレイン領域35の構成は、素子領域60内のドレイン領域35の構成と同様である。 The lower drift region 34 is in contact with the surface layer n-type region 40 and each breakdown voltage holding region 42 from below. The lower drift region 34 is in contact with the lower surface of the surface layer n-type region 40 and the side and lower surfaces of each breakdown voltage holding region 42 . Lower drift region 34 separates breakdown voltage holding regions 42 from each other along the planar direction of semiconductor substrate 12 (ie, the xy plane direction). The n-type impurity concentration of the lower drift region 34 is lower than the n-type impurity concentration of the surface n-type region 40 . Lower drift region 34 is an example of a "drift region." The configuration of the drain region 35 in the peripheral region 62 is similar to the configuration of the drain region 35 in the device region 60 .

次に、半導体装置10の動作について説明する。半導体装置10の使用時には、半導体装置10と負荷(例えば、モータ)と電源が直列に接続される。半導体装置10と負荷の直列回路に対して、電源電圧が印加される。下部電極72側が上部電極70よりも高電位となる向きで、電源電圧が印加される。ゲート電極26にオン電位(ゲート閾値よりも高い電位)を印加すると、ゲート絶縁膜24に接する範囲のボディ領域32(メインボディ領域32b)にチャネルが形成される。すると、上部電極70から、ソース領域30、チャネル、上部ドリフト領域33、下部ドリフト領域34、及びドレイン領域35を介して下部電極72へ電子が流れることにより、半導体装置10がオンする。ゲート電極26の電位をオフ電位(ゲート閾値よりも低い電位)まで低下させると、チャネルが消失し、電子の流れが停止して、半導体装置10がオフする。このように、半導体装置10は、ゲート電極26の電位に基づいて、上部電極70と下部電極72の間に流れる電流を制御することができる。 Next, operation of the semiconductor device 10 will be described. When using the semiconductor device 10, the semiconductor device 10, a load (for example, a motor), and a power supply are connected in series. A power supply voltage is applied to the series circuit of the semiconductor device 10 and the load. A power supply voltage is applied such that the lower electrode 72 side has a higher potential than the upper electrode 70 . When an ON potential (potential higher than the gate threshold) is applied to the gate electrode 26 , a channel is formed in the body region 32 (main body region 32 b ) in the range in contact with the gate insulating film 24 . Then, electrons flow from the upper electrode 70 to the lower electrode 72 through the source region 30, the channel, the upper drift region 33, the lower drift region 34, and the drain region 35, and the semiconductor device 10 is turned on. When the potential of the gate electrode 26 is lowered to the off potential (potential lower than the gate threshold), the channel disappears, the flow of electrons stops, and the semiconductor device 10 is turned off. Thus, the semiconductor device 10 can control the current flowing between the upper electrode 70 and the lower electrode 72 based on the potential of the gate electrode 26 .

半導体装置10がオフすると、上部ドリフト領域33とボディ領域32の界面のpn接合からドリフト領域33、34内に空乏層が広がる。素子領域60内では、半導体基板12の上面12aから下面12b側に向かって空乏層が広がる。周辺領域62内では、半導体基板12の中央側から外周側(すなわち、図2の左側から右側)に向かって空乏層が広がる。周辺領域62内に伸びる空乏層が最も内周側の耐圧保持領域42に達すると、その耐圧保持領域42からさらに外周側に空乏層が伸びる。このように、周辺領域62では、空乏層が複数の耐圧保持領域42を経由しながら外周側に伸びる。この半導体装置10は、最外周に位置する耐圧保持領域42aよりも内周側で空乏層の伸展が停止するように設計されている。 When the semiconductor device 10 is turned off, a depletion layer spreads from the pn junction at the interface between the upper drift region 33 and the body region 32 into the drift regions 33 and 34 . In the element region 60, a depletion layer spreads from the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 toward the lower surface 12b. In the peripheral region 62, the depletion layer spreads from the central side of the semiconductor substrate 12 toward the outer peripheral side (that is, from the left side to the right side in FIG. 2). When the depletion layer extending in the peripheral region 62 reaches the innermost breakdown voltage holding region 42 , the depletion layer further extends from the breakdown voltage holding region 42 to the outer circumference side. As described above, in the peripheral region 62 , the depletion layer extends to the outer peripheral side while passing through the plurality of breakdown voltage holding regions 42 . The semiconductor device 10 is designed such that the extension of the depletion layer stops on the inner peripheral side of the breakdown voltage holding region 42a located on the outermost periphery.

ここで、半導体装置10の表面に外来電荷が付着する場合がある。周辺領域62において外来電荷が絶縁膜46に付着すると、半導体領域内のキャリアが半導体基板12の上面12aに引き寄せられ、半導体基板12の上面12a近傍の電位分布に乱れが生じる。これにより、半導体基板12の上面12a近傍に空乏層が形成される。図11に示す従来の半導体装置では、上述したように、外来電荷によって半導体基板212の上面212a近傍にキャリアが引き寄せられる。この場合、半導体基板212の上面212a近傍のドリフト領域234に空乏層280が形成される場合がある。この状態で半導体装置10がオフすると、耐圧保持領域242からドリフト領域234に向かって広がる空乏層が、最外周に位置する耐圧保持領域242aの外周側まで広がる。これにより、耐圧保持領域242aの外周側(領域A)に高い電界が印加され、周辺領域262の耐圧が低下する。これに対して、本実施例では、耐圧保持領域42の上側に表層n型領域40が設けられている。このため、各耐圧保持領域42は、外来電荷の影響を受け難い。さらに、表層n型領域40は、比較的高いn型不純物濃度を有しているので、外来電荷が付着した場合であっても、表層n型領域40は空乏化され難い。このように、本実施例の半導体装置10では、外来電荷が付着した場合であっても、各耐圧保持領域42が外来電荷の影響を受け難く、かつ、外来電荷に起因する空乏層が表層n型領域40内に形成され難い。したがって、空乏層が耐圧保持領域42aの外周側まで広がることが抑制され、周辺領域62の耐圧が低下することを抑制することができる。 Here, foreign charges may adhere to the surface of the semiconductor device 10 . When foreign charges adhere to the insulating film 46 in the peripheral region 62, carriers in the semiconductor region are attracted to the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12, and the potential distribution near the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 is disturbed. As a result, a depletion layer is formed in the vicinity of the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12. Next, as shown in FIG. In the conventional semiconductor device shown in FIG. 11, carriers are attracted to the vicinity of the upper surface 212a of the semiconductor substrate 212 by external charges, as described above. In this case, a depletion layer 280 may be formed in the drift region 234 near the upper surface 212 a of the semiconductor substrate 212 . When the semiconductor device 10 is turned off in this state, the depletion layer extending from the breakdown voltage holding region 242 toward the drift region 234 expands to the outer peripheral side of the breakdown voltage holding region 242a positioned at the outermost periphery. As a result, a high electric field is applied to the outer peripheral side (region A) of the breakdown voltage holding region 242a, and the breakdown voltage of the peripheral region 262 is lowered. In contrast, in this embodiment, the surface layer n-type region 40 is provided above the breakdown voltage holding region 42 . Therefore, each breakdown voltage holding region 42 is less likely to be affected by external charges. Furthermore, since the surface n-type region 40 has a relatively high n-type impurity concentration, the surface n-type region 40 is less likely to be depleted even when foreign charges adhere. As described above, in the semiconductor device 10 of the present embodiment, even if an external charge adheres, each breakdown voltage holding region 42 is hardly affected by the external charge, and the depletion layer caused by the external charge is formed on the surface layer n. It is difficult to form within the mold region 40 . Therefore, the expansion of the depletion layer to the outer peripheral side of the breakdown voltage holding region 42a is suppressed, and the reduction in breakdown voltage of the peripheral region 62 can be suppressed.

また、本実施例では、耐圧保持領域42の上側に表層n型領域40が設けられているため、半導体装置10がオフするときに、ボディ領域32と表層n型領域40の界面のpn接合から表層n型領域40内に空乏層が広がる。また、各耐圧保持領域42からも表層n型領域40に向かって空乏層が広がる。このため、半導体装置10のオフ状態では、表層n型領域40内にも電位差が生じる。図4は、耐圧保持領域42近傍の等電位線の分布を示している。図4に示すように、半導体装置10のオフ状態では、2つの耐圧保持領域42に挟まれた領域Rにおいて、多くの等電位線82が分布する。したがって、表層n型領域40が設けられていない構成(例えば、図11に示す構成)と比較して、領域Rで保持することができる電圧が大きくなる。このため、従来と比較して、周辺領域62の幅(素子領域60の外周縁から半導体基板12の外周端までの距離)を縮小することができる。なお、周辺領域62では、耐圧保持領域42の下側の角部42b近傍に最も高い電界が印加される。このため、耐圧保持領域42の上側に印加される電界は、周辺領域62で保持することができる電圧(すなわち、周辺領域62の耐圧)にほとんど影響しない。 Further, in this embodiment, since the surface n-type region 40 is provided above the breakdown voltage holding region 42, when the semiconductor device 10 is turned off, the pn junction at the interface between the body region 32 and the surface n-type region 40 will A depletion layer spreads in the surface n-type region 40 . A depletion layer also extends from each breakdown voltage holding region 42 toward the surface layer n-type region 40 . Therefore, when the semiconductor device 10 is in the off state, a potential difference also occurs in the surface layer n-type region 40 . FIG. 4 shows the distribution of equipotential lines in the vicinity of the breakdown voltage holding region 42 . As shown in FIG. 4, in the off state of the semiconductor device 10, many equipotential lines 82 are distributed in the region R sandwiched between the two breakdown voltage holding regions 42. As shown in FIG. Therefore, the voltage that can be held in the region R is increased as compared with a configuration in which the surface n-type region 40 is not provided (for example, the configuration shown in FIG. 11). Therefore, the width of the peripheral region 62 (the distance from the outer peripheral edge of the element region 60 to the outer peripheral edge of the semiconductor substrate 12) can be reduced compared to the conventional technique. In the peripheral region 62 , the highest electric field is applied near the lower corner 42 b of the breakdown voltage holding region 42 . Therefore, the electric field applied above the breakdown voltage holding region 42 hardly affects the voltage that can be held in the peripheral region 62 (that is, the breakdown voltage of the peripheral region 62).

次に、半導体装置10の製造方法について説明する。まず、図5に示すように、n型の下部ドリフト領域34と、下部ドリフト領域34よりも高いn型不純物濃度を有するn型のドレイン領域35と、を有する半導体基板12xを準備する。例えば、エピタキシャル成長によって、ドレイン領域35の表面に下部ドリフト領域34を形成することで半導体基板12xを製造することができる。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device 10 will be described. First, as shown in FIG. 5, a semiconductor substrate 12x having an n-type lower drift region 34 and an n-type drain region 35 having a higher n-type impurity concentration than the lower drift region 34 is prepared. For example, the semiconductor substrate 12x can be manufactured by forming the lower drift region 34 on the surface of the drain region 35 by epitaxial growth.

次に、図6に示すように、半導体基板12xの上面に複数の開口63aを有するマスク63を形成する。各開口63aは、素子領域60内における底部領域36、及び、周辺領域62における耐圧保持領域42に対応する位置にそれぞれ形成される。そして、マスク63を介して、半導体基板12xの上面からp型不純物をイオン注入する。これにより、素子領域60内に底部領域36となるp型領域を形成し、周辺領域62内に耐圧保持領域42となるp型領域を形成する。 Next, as shown in FIG. 6, a mask 63 having a plurality of openings 63a is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 12x. Each opening 63a is formed at a position corresponding to the bottom region 36 in the element region 60 and the breakdown voltage holding region 42 in the peripheral region 62, respectively. Then, through a mask 63, p-type impurity ions are implanted from the upper surface of the semiconductor substrate 12x. As a result, a p-type region that will become the bottom region 36 is formed in the element region 60 , and a p-type region that will become the breakdown voltage holding region 42 is formed in the peripheral region 62 .

次に、図7に示すように、エピタキシャル成長によって、半導体基板12xの上面にドリフト領域34よりもn型不純物濃度が高いn型領域64を形成する。半導体基板12xとn型領域64が積層された半導体領域が、図2等に示す半導体基板12となる。 Next, as shown in FIG. 7, an n-type region 64 having a higher n-type impurity concentration than the drift region 34 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 12x by epitaxial growth. A semiconductor region in which the semiconductor substrate 12x and the n-type region 64 are laminated becomes the semiconductor substrate 12 shown in FIG. 2 and the like.

次に、図8に示すように、半導体基板12の上面12aに開口を有するマスクを適宜形成してイオン注入することにより、素子領域60内に、接続領域38、メインボディ領域32b、コンタクト領域32a、及びソース領域30を形成する。この工程で、素子領域60内に残存するn型領域64が上部ドリフト領域33であり、周辺領域62内のn型領域が表層n型領域40である。 Next, as shown in FIG. 8, a mask having openings is appropriately formed on the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 and ions are implanted to form the connection region 38, the main body region 32b, and the contact region 32a in the element region 60. Next, as shown in FIG. , and source regions 30 are formed. In this step, the n-type region 64 remaining in the element region 60 is the upper drift region 33 , and the n-type region in the peripheral region 62 is the surface layer n-type region 40 .

次に、図9に示すように、エッチングによってトレンチ22を形成する。その後、従来公知の方法によって、ゲート絶縁膜24、ゲート電極26、層間絶縁膜28、絶縁膜46、上部電極70、及び下部電極72を形成することで、図1~図3に示す半導体装置10が完成する。 Next, as shown in FIG. 9, trenches 22 are formed by etching. After that, a gate insulating film 24, a gate electrode 26, an interlayer insulating film 28, an insulating film 46, an upper electrode 70, and a lower electrode 72 are formed by a conventionally known method, thereby completing the semiconductor device 10 shown in FIGS. is completed.

本実施例の製造方法では、図6に示すように、素子領域60内の底部領域36と、周辺領域62内の耐圧保持領域42とを共通の工程で形成することができる。また、図8に示すように、素子領域60内の上部ドリフト領域33と、周辺領域62内の表層n型領域40とを共通の工程で形成することができる。このため、製造工数を低減することができ、効率良く半導体装置10を製造することができる。また、この製造方法では、エピタキシャル成長によって形成したn型領域64が、上部ドリフト領域33となる。n型不純物濃度が比較的高い上部ドリフト領域33が電流経路として機能するため、電子が流れ易く、オン抵抗が低減する。 In the manufacturing method of this embodiment, as shown in FIG. 6, the bottom region 36 in the element region 60 and the breakdown voltage holding region 42 in the peripheral region 62 can be formed in a common process. Moreover, as shown in FIG. 8, the upper drift region 33 in the element region 60 and the surface layer n-type region 40 in the peripheral region 62 can be formed in a common process. Therefore, the manufacturing man-hours can be reduced, and the semiconductor device 10 can be efficiently manufactured. Further, in this manufacturing method, the n-type region 64 formed by epitaxial growth becomes the upper drift region 33 . Since the upper drift region 33 having a relatively high n-type impurity concentration functions as a current path, electrons flow easily and the on-resistance is reduced.

(実施例2)
次に、実施例2の半導体装置100について説明する。実施例2の半導体装置100は、周辺領域62の構成が実施例1のそれと異なっている。その他の構成については、実施例1と同様である。
(Example 2)
Next, the semiconductor device 100 of Example 2 will be described. The semiconductor device 100 of Example 2 differs from that of Example 1 in the configuration of the peripheral region 62 . Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図10に示すように、半導体装置100の周辺領域62では、半導体基板12の内部に、複数のシールド領域50がさらに配置されている。各シールド領域50は、n型領域である。各シールド領域50は、表層n型領域40よりも高いn型不純物濃度を有している。各シールド領域50は、半導体基板12の上面12aに露出する位置に配置されており、絶縁膜46に接している。各シールド領域50の周囲は、表層n型領域40に囲まれている。シールド領域50のそれぞれは、複数の耐圧保持領域42の1つに対応して配置されている。すなわち、1つの耐圧保持領域42の上部に1つのシールド領域50が配置されている。各シールド領域50は、耐圧保持領域42と同様に、素子領域60の周囲を一巡しており、同心状に配置されている。 As shown in FIG. 10 , a plurality of shield regions 50 are further arranged inside the semiconductor substrate 12 in the peripheral region 62 of the semiconductor device 100 . Each shield region 50 is an n-type region. Each shield region 50 has a higher n-type impurity concentration than the surface layer n-type region 40 . Each shield region 50 is arranged at a position exposed to the upper surface 12 a of the semiconductor substrate 12 and is in contact with the insulating film 46 . Each shield region 50 is surrounded by a surface n-type region 40 . Each shield region 50 is arranged corresponding to one of the plurality of breakdown voltage holding regions 42 . That is, one shield region 50 is arranged above one breakdown voltage holding region 42 . Each shield region 50 , like the breakdown voltage holding region 42 , circles around the element region 60 and is arranged concentrically.

実施例2の半導体装置100では、絶縁膜に接する範囲に、表層n型領域40よりもn型不純物濃度が高い複数のシールド領域50が設けられている。このため、外来電荷が付着した場合に、半導体基板12の上面12a近傍の半導体領域がより空乏化され難く、周辺領域62の耐圧が低下することがより抑制される。 In the semiconductor device 100 of Example 2, a plurality of shield regions 50 having a higher n-type impurity concentration than the surface layer n-type region 40 are provided in a range in contact with the insulating film. Therefore, the semiconductor region in the vicinity of the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 is less likely to be depleted when foreign charges are attached, and the reduction in breakdown voltage of the peripheral region 62 is further suppressed.

なお、半導体装置100のシールド領域50は、実施例1の半導体装置10の製造方法の図8に示す工程におけるソース領域30と同時に形成することができる。具体的には、まず、ソース領域30を形成するときに使用するマスクに対して、各シールド領域50に対応する位置にも開口を設ける。そして、当該マスクを介してn型不純物をイオン注入することにより、ソース領域30とシールド領域50を同時に形成することができる。このように、シールド領域50は、ソース領域30と共通の工程で形成することができるため、製造工数を増大させることなく半導体装置100を製造することができる。 The shield region 50 of the semiconductor device 100 can be formed simultaneously with the source region 30 in the process shown in FIG. 8 of the manufacturing method of the semiconductor device 10 of the first embodiment. Specifically, first, openings are also provided at positions corresponding to the respective shield regions 50 in the mask used when forming the source regions 30 . By ion-implanting n-type impurities through the mask, the source region 30 and the shield region 50 can be formed at the same time. In this way, the shield region 50 can be formed in the same process as the source region 30, so the semiconductor device 100 can be manufactured without increasing the manufacturing man-hours.

上述した各実施例では、表層n型領域40が、下部ドリフト領域34よりも高いn型不純物濃度を有していた。しかしながら、表層n型領域40は、下部ドリフト領域34と略等しいn型不純物濃度を有していてもよいし、下部ドリフト領域34よりも低いn型不純物濃度を有していてもよい。 In each example described above, the surface layer n-type region 40 has a higher n-type impurity concentration than the lower drift region 34 . However, the surface n-type region 40 may have an n-type impurity concentration substantially equal to that of the lower drift region 34 or may have an n-type impurity concentration lower than that of the lower drift region 34 .

また、実施例2において、シールド領域50の形状やシールド領域50が形成される位置は特に限られない。例えば、シールド領域50は、上面12aに露出していなくてもよく、その周囲全体が表層n型領域40に囲まれていてもよい。また、シールド領域50は、素子領域60の周囲を一巡していなくてもよい。また、シールド領域50のそれぞれが、各耐圧保持領域42に対応する位置(耐圧保持領域42の上部)に配置されていなくてもよい。 Moreover, in the second embodiment, the shape of the shield region 50 and the position where the shield region 50 is formed are not particularly limited. For example, the shield region 50 may not be exposed on the upper surface 12 a and may be entirely surrounded by the surface layer n-type region 40 . Also, the shield region 50 does not have to go around the element region 60 . Further, each of the shield regions 50 does not have to be arranged at the position corresponding to each breakdown voltage holding region 42 (above the breakdown voltage holding region 42).

また、上述した各実施例において、接続領域38は形成されていなくてもよい。 Also, in each of the above-described embodiments, the connection region 38 may not be formed.

また、上述した各実施例では、素子領域60内にMOSFETが形成されていたが、素子領域60内に形成される素子の構造は特に限定されない。例えば、素子領域60内にIGBTが形成されていてもよい。また、上述した各実施例では、トレンチ型のゲート電極を有する半導体装置について説明したが、例えば、プレーナ型のゲート電極を有する半導体装置において、本明細書に開示する技術を適用してもよい。 Also, in each of the above-described embodiments, the MOSFET is formed within the element region 60, but the structure of the element formed within the element region 60 is not particularly limited. For example, an IGBT may be formed within the device region 60 . Also, in each of the above-described embodiments, a semiconductor device having a trench-type gate electrode has been described, but the technique disclosed in this specification may be applied to, for example, a semiconductor device having a planar-type gate electrode.

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, they are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

10:半導体装置
12:半導体基板
22:トレンチ
24:ゲート絶縁膜
26:ゲート電極
28:層間絶縁膜
30:ソース領域
32:ボディ領域
33:上部ドリフト領域
34:下部ドリフト領域
35:ドレイン領域
36:底部領域
38:接続領域
40:表層n型領域
42:耐圧保持領域
46:絶縁膜
50:シールド領域
60:素子領域
62:周辺領域
70:上部電極
72:下部電極
10: Semiconductor Device 12: Semiconductor Substrate 22: Trench 24: Gate Insulating Film 26: Gate Electrode 28: Interlayer Insulating Film 30: Source Region 32: Body Region 33: Upper Drift Region 34: Lower Drift Region 35: Drain Region 36: Bottom Region 38: Connection region 40: Surface layer n-type region 42: Breakdown voltage holding region 46: Insulating film 50: Shield region 60: Element region 62: Peripheral region 70: Upper electrode 72: Lower electrode

Claims (4)

半導体装置(10、100)であって、
半導体基板(12)と、
前記半導体基板の上面(12a)に接する上部電極(70)と、
前記半導体基板の下面(12b)に接する下部電極(72)と、
絶縁膜(46)、
を備えており、
前記半導体基板が、前記半導体基板を上から見たときに、前記上部電極と前記半導体基板との接触面と重複する素子領域(60)と、前記素子領域の周囲に配置された周辺領域(62)を有し、
前記素子領域が、前記上部電極と前記下部電極の間に電流を流すことが可能な素子を有しており、
前記絶縁膜が、前記周辺領域内の前記半導体基板の上面を覆っており、
前記周辺領域が、
前記絶縁膜に接している表層n型領域(40)と、
それぞれが、前記素子領域の周囲を一巡しており、前記表層n型領域に対して下側から接しているp型の複数の耐圧保持領域(42)と、
前記表層n型領域及び前記複数の耐圧保持領域に対して下側から接しているn型のドリフト領域(34)、
を有する半導体装置。
A semiconductor device (10, 100),
a semiconductor substrate (12);
an upper electrode (70) in contact with the upper surface (12a) of the semiconductor substrate;
a lower electrode (72) in contact with the lower surface (12b) of the semiconductor substrate;
insulating film (46),
and
The semiconductor substrate comprises an element region (60) overlapping a contact surface between the upper electrode and the semiconductor substrate when viewed from above, and a peripheral region (62) disposed around the element region. ),
wherein the element region has an element through which a current can flow between the upper electrode and the lower electrode;
The insulating film covers the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral region,
The peripheral area is
a surface layer n-type region (40) in contact with the insulating film;
a plurality of p-type breakdown voltage holding regions (42) each circling around the element region and in contact with the surface layer n-type region from below;
an n-type drift region (34) in contact with the surface n-type region and the plurality of breakdown voltage holding regions from below;
A semiconductor device having
前記表層n型領域が、前記ドリフト領域よりも高いn型不純物濃度を有する、請求項1の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said surface n-type region has a higher n-type impurity concentration than said drift region. 前記ドリフト領域が、前記各耐圧保持領域の側面に接している、請求項2の半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said drift region is in contact with side surfaces of said breakdown voltage holding regions. 前記周辺領域が、n型の複数のシールド領域(50)を有し、
前記複数のシールド領域のそれぞれが、前記表層n型領域よりも高いn型不純物濃度を有しており、前記表層n型領域に囲まれた範囲内に配置されており、前記絶縁膜に接しており、前記素子領域の周囲を一巡している、請求項2又は3の半導体装置。
The peripheral region has a plurality of n-type shield regions (50),
Each of the plurality of shield regions has a higher n-type impurity concentration than the surface n-type region, is arranged within a range surrounded by the surface n-type region, and is in contact with the insulating film. 4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device is arranged around the device region.
JP2021039401A 2021-03-11 2021-03-11 Semiconductor device Pending JP2022139144A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021039401A JP2022139144A (en) 2021-03-11 2021-03-11 Semiconductor device
PCT/JP2021/044885 WO2022190488A1 (en) 2021-03-11 2021-12-07 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021039401A JP2022139144A (en) 2021-03-11 2021-03-11 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022139144A true JP2022139144A (en) 2022-09-26

Family

ID=83227848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021039401A Pending JP2022139144A (en) 2021-03-11 2021-03-11 Semiconductor device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2022139144A (en)
WO (1) WO2022190488A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4189415B2 (en) * 2006-06-30 2008-12-03 株式会社東芝 Semiconductor device
JP2008227236A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Toyota Central R&D Labs Inc Semiconductor device
JP6064614B2 (en) * 2013-01-21 2017-01-25 住友電気工業株式会社 Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2015162579A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 住友電気工業株式会社 semiconductor device
JP7056707B2 (en) * 2020-09-18 2022-04-19 富士電機株式会社 Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022190488A1 (en) 2022-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5509908B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5511124B2 (en) Insulated gate semiconductor device
US20220157807A1 (en) Mosfet device of silicon carbide having an integrated diode and manufacturing process thereof
JP5701802B2 (en) Power semiconductor device
US9735149B2 (en) Schottky barrier diode
US11195908B2 (en) Semiconductor device with carrier lifetime control
EP3340311B1 (en) Trench gate igbt
US20140191248A1 (en) Semiconductor device
JP2009176772A (en) Semiconductor device
JP2019087611A (en) Switching element and manufacturing method thereof
US10032866B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP7353925B2 (en) semiconductor equipment
JP2017212298A (en) Semiconductor device
JP5694285B2 (en) Semiconductor device
JP2017191817A (en) Method for manufacturing switching element
JP2020004876A (en) Silicon carbide semiconductor device
JP6299658B2 (en) Insulated gate type switching element
US20220102485A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
WO2022190488A1 (en) Semiconductor device
JP2022131827A (en) switching element
JP5876008B2 (en) Semiconductor device
WO2024084778A1 (en) Semiconductor device and method for producing same
US20240170567A1 (en) Semiconductor device
US20230369483A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP7230477B2 (en) Manufacturing method of trench gate type switching element