JP3349029B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JP3349029B2
JP3349029B2 JP00505796A JP505796A JP3349029B2 JP 3349029 B2 JP3349029 B2 JP 3349029B2 JP 00505796 A JP00505796 A JP 00505796A JP 505796 A JP505796 A JP 505796A JP 3349029 B2 JP3349029 B2 JP 3349029B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
main current
conductivity type
semiconductor device
electrode
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP00505796A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09199715A (ja
Inventor
正志 桑原
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP00505796A priority Critical patent/JP3349029B2/ja
Publication of JPH09199715A publication Critical patent/JPH09199715A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3349029B2 publication Critical patent/JP3349029B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7815Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with voltage or current sensing structure, e.g. emulator section, overcurrent sensing cell

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トレンチゲート構
造を有する、電流検出機能付きMOS型半導体装置に関
するもので、特に耐圧特性を改善した半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図9、図10は、従来のトレンチゲート
電流検出機能付きNチャネル型MOSFETの主電流領
域と電流検出素子領域の境界部分の構造を示す。図9
は、平面パターン図であり、図10は、図9中の10−
10線に沿った境界部分の断面構造を示す。
【0003】主電流領域は、トレンチゲート構造を有す
る複数の縦型MOSFETが並列に接続されることで構
成されている。縦型MOSFETは、ドレイン電極1と
接続されるN型半導体基板2、この基板2中に耐圧に応
じた不純物濃度と厚さで形成されたN型のドリフト領域
3、N型のドリフト領域3中に所定の深さで選択的に形
成されたP型のベース領域4a、ベース領域中に所定の
深さで選択的に形成されたN型のソース領域5、ソース
領域5およびベース領域4を貫通してドリフト領域3に
達する深さで形成された溝内に絶縁膜6を介して形成さ
れたゲート電極7より構成される。さらに、各々の主電
流セルのベース領域およびソース領域にコンタクト開口
12を介して複数の縦型MOSFETに共通の主電流電
極8が接続される。
【0004】電流検出素子領域は、主電流領域とは異な
るベース領域内に形成された1ないし2以上の縦型MO
SFETより構成され、各MOSFETのソース領域お
よびベース領域に共通の電流検出電極9が接続される。
【0005】図9に示すように、主電流領域のトレンチ
ゲート電極および電流検出領域のトレンチゲート電極は
ゲート配線電極10に接続される。図中で4aは主電流
セルのベース領域、4bは電流検出セルのベース領域、
11a,11bはトレンチゲート領域、13は絶縁膜を
表す。
【0006】電流の検出は、ゲート電極7に電圧を加え
ることで電流検出領域の素子をONにし、電流検出電極
9に図示せぬ外部抵抗を接続し、その外部抵抗の他端を
接地して、その間の電位差を検出する方法で行われるの
が一般的である。その際、主電流電極も接地される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に主電流セルと電
流検出セルは隣接して配置されており、通常の電流検出
状態であるMOSゲートのチャネルが開いた状態では、
電流検出セルと主電流セルがドリフト領域を介して接続
された状態になっている。このため、本来外部抵抗に流
れるべき電流の一部が内部の寄生抵抗を介して主電流セ
ルへ流れてしまっている。この寄生抵抗はシリコンで形
成されたバルク抵抗であるため温度特性を持っており、
温度が高くなると抵抗値が大きくなる。このため、外部
抵抗に流れる電流は温度上昇に伴い大きくなり検出電圧
が大きくなる問題があった。
【0008】この問題を改善するためには寄生抵抗値を
外部抵抗値よりも大きくして、寄生抵抗の温度特性によ
る影響を緩和することが考えられる。寄生抵抗を大きく
するには、主電流セルと電流検出セルの間隔を広くする
ことが効果的である。しかし、ベース領域の間隔を広げ
ると、空乏層の曲率半径が小さくなって電界集中が起こ
り、耐圧値が低下するという問題があった。そのため
に、従来の構造では主電流領域と電流検出領域との間隔
を、両領域を電気的に分離するのに必要最低限の距離と
耐圧が低下する距離との間に設定する必要があった。そ
の場合、従来の構造では電流検出素子の温度特性と耐圧
特性の両立が難しかった。
【0009】本発明は、上記課題に鑑み、トレンチゲー
ト構造を有する、電流検出機能付きMOS型半導体装置
において、電流検出素子の温度特性と耐圧特性を両立さ
せ、高い量産性を得られる新規な構造を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】主電流素子と電流検出素
子の間の、ベース領域としての第2の領域が分離され、
これら第2の領域の相互間に位置するドリフト領域とし
ての第1の領域の表面に絶縁膜を介して第2の制御電極
を形成する。この第2の制御電極は第1の制御電極に接
続されている。導電体である第2の制御電極が存在する
ことでフィールドプレート効果が生じ、第2の領域相互
間に空乏層が広がりやすくなるため、第2の領域の間隔
が離れていても耐圧低下が起こりにくくなる。そのた
め、従来よりも主電流領域と電流検出領域との間隔を広
くして寄生抵抗を外部抵抗値よりも大きくして、寄生抵
抗の温度特性の影響を緩和することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。図1、図2は、Nチャネル型M
OSFETにおける本発明の第1の実施例である。トレ
ンチ型電流検出機能付きMOSFETの主電流セルと電
流検出セルの接続部の構造を示す。図1は、その平面パ
ターン図であり、図2は、図1中の2−2線に沿った境
界部分の断面図である。図2において、縦型MOSFE
Tセルにより構成される主電流領域と電流検出領域、主
電流電極8、および電流検出電極9は図9、図10と同
様である。本発明では、電流検出セルのベース領域と主
電流セルのベース領域は寄生抵抗値が外部抵抗値と比べ
て充分大きくなるように分離されており、その分離され
た領域14の表面にはすべてゲート絶縁膜6を介して、
トレンチゲート領域11a,11bのゲート電極7と接
続されるゲート電極10が形成されている。本発明の第
1の実施例では、電流検出セルのトレンチゲート領域1
1bと主電流セルのトレンチゲート領域11aとの間は
すべてゲート電極10で覆われている。
【0012】本発明において、主電流素子のベース領域
と電流検出素子のベース領域が分離された領域14上に
導体であるゲート電極10が存在するので、フィールド
プレート効果が生じ、主電流検出素子のベース領域と主
電流素子のベース領域との間に空乏層が広がりやすくな
るため、ベース領域の間隔が離れていても耐圧低下が起
こりにくくなる。そのため、従来よりも主電流領域と電
流検出領域との間隔を広くして寄生抵抗を外部抵抗値よ
りも大きくし、寄生抵抗の温度特性の影響を緩和するこ
とができる。
【0013】図3、図4は、本発明の第2の実施例を示
し、第1の実施例と同一部分には同符号を付す。図3は
平面パターン図であり、図4は図3中の4−4線に沿っ
た断面図である。第1の実施例に対して、本実施例で
は、ドリフト領域3の表面でベース領域の形成されてい
ない部分14の上には必ずゲート電極10を形成し、素
子領域として動作可能な部分15の上のゲート電極は除
去し、ベース領域4、ソース領域5と主電流電極8ある
いは電流検出電極9とを接続したものである。
【0014】また、図5は、本発明の第3の実施例であ
り、図3、図4と同一部分には同一符号を付す。この実
施例は、トレンチゲート型電流検出機能付きIGBTセ
ルの主電流セルと電流検出セルの接続部の構造を示す。
P型半導体基板を用いP型コレクタ領域16を形成し、
その上にN型ドリフト領域3、P型ベース領域4、N型
ソース領域5を形成し、トレンチゲート領域11を作成
して、Nチャネル型IGBTとしたものに本発明を適用
したものである。基板の裏面にはコレクタ電極17が形
成される。
【0015】さらに、図6は、本発明の第4の実施例を
示すものであり、図5と同一部分には同一符号を付す。
本実施例は、図5の実施例においてP型半導体基板16
とN型ドリフト領域3の間にN型バッファ層18を形成
したIGBT構造に本発明を適用したものである。
【0016】以上の実施例では、Nチャネル型について
述べたが、導電型を逆にすることでPチャネル型にも本
発明を適用できることはもちろんである。本発明の効果
を図7および図8に示す。図7は、本発明の構造と従来
の構造における耐圧とベース間隔の関係を表す。図8
は、本発明の構造と従来の構造における検出電圧の温度
特性を示す。図8において、検出電圧変化量比は、25
℃のときの検出電圧を基準とした電圧の変化量比を表
す。図7から、ドリフト領域上に導体であるゲート電極
が存在すると、フィールドプレート効果が生じて、ドリ
フト領域に空乏層が広がりやすくなり、その結果、ベー
ス領域の間隔が離れていても耐圧低下が起こりにくくな
っていることがわかる。従って、従来よりも主電流領域
と電流検出領域との間隔を広くして寄生抵抗を外部抵抗
値よりも大きくし、図8に示すように寄生抵抗の温度特
性の影響を緩和することができる。このように、本発明
の構造では、検出電流の温度特性と耐圧特性を両立させ
ることができる。
【0017】また、以上の実施例では、電流検出素子と
主電流素子間にある基板表面に露出されたすべてのドリ
フト領域上に電極が形成されていたが、このドリフト領
域の幅が一定ではない場合、狭い部分の上には電極を形
成するが、本発明の効果を必要としないような広い部分
には電極を形成しないことも可能である。また、電流検
出素子が端部に形成されているため、ある方向には隣接
する主電流素子が存在しない場合、その方向に存するド
リフト領域上には電極を形成しなくてもよいことは当然
である。
【0018】
【発明の効果】本発明において、主電流セルのベース領
域と電流検出セルのベース領域を寄生抵抗値が外部抵抗
値より充分大きくなるように分離することで、検出電流
の温度特性が良好になる。また、ベース領域が分離され
ている領域の表面にゲート電極を形成することで、ゲー
ト電極のフィールドプレート効果によってベース領域の
間隔が離れていても空乏層が広がりやすくなるため、耐
圧低下も起こりにくくなる。これらは、従来と同様の製
造方法で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の平面パターン図。
【図2】図1の実施例の断面図。
【図3】本発明の第2の実施例の平面パターン図。
【図4】図3の実施例の断面図。
【図5】本発明の第3の実施例の断面図。
【図6】本発明の第4の実施例の断面図。
【図7】本発明の効果を示す図。
【図8】本発明の効果を示す図。
【図9】従来例の平面パターン図。
【図10】図9の従来例の断面図。
【符号の説明】
1…ドレイン電極、 2…N型半導体基板、 3…N型ドリフト領域、 4…P型ベース領域、 5…N型ソース領域、 6…絶縁膜、 7…トレンチゲート電極、 8…主電流電極、 9…電流検出電極、 10…ゲート配線電極、 11…トレンチゲート領域、 16…P型コレクタ領域、 17…コレクタ電極、 18…N型バッファ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/78 655 H01L 29/78 655F (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の第1の主面内に形成された
    第1導電型の第1の領域と、 前記第1の領域内の一部に表面より所定の深さに形成さ
    れた第2導電型の第2の領域と、 前記第2の領域内の一部に表面より所定の深さに形成さ
    れた第1導電型の第3の領域と、 前記第2の領域と前記第3の領域を貫いて第1の領域に
    達する溝の中に絶縁膜を介して形成された第1の制御電
    極と、 前記第2の領域と前記第3の領域に接続された第1の電
    極とを有するMOS構造をユニットセルとし、 前記ユニットセルにより構成される主電流素子と、前記主電流素子と隣接して配置され、 前記ユニットセル
    により構成され、前記第1導電型の第1の領域を共通と
    し、第2の領域が前記主電流素子の第2の領域と所定間
    隔離間して配置された検出素子とを備え、少なくとも 前記検出素子領域の第2の領域と前記主電流
    素子領域の第2の領域との間前記半導体基板の第1の
    面上に、絶縁膜を介して形成された前記第1の制御電
    極と接続された第2の制御電極を具備することを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記検出素子の第2導電型の第2の領域
    は、主電流素子の第2導電型の第2の領域に周辺を囲ま
    れていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の制御電極は、前記検出素子領
    域の第2の領域および前記主電流素子領域の第2の領域
    で基板表面に露出している領域上にも形成されているこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の制御電極は、前記検出素子領
    域の第3の領域および前記主電流素子領域の第3の領域
    で基板表面に露出している領域上にも形成されているこ
    とを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記半導体基板は第1導電型であること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記半導体基板は第2導電型であること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記第2導電型の半導体基板と前記第1
    の領域との間に第1導電型のバッファ層を有することを
    特徴とする請求項6記載の半導体装置。
JP00505796A 1996-01-16 1996-01-16 半導体装置 Expired - Fee Related JP3349029B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00505796A JP3349029B2 (ja) 1996-01-16 1996-01-16 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00505796A JP3349029B2 (ja) 1996-01-16 1996-01-16 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09199715A JPH09199715A (ja) 1997-07-31
JP3349029B2 true JP3349029B2 (ja) 2002-11-20

Family

ID=11600780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP00505796A Expired - Fee Related JP3349029B2 (ja) 1996-01-16 1996-01-16 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3349029B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3924975B2 (ja) * 1999-02-05 2007-06-06 富士電機デバイステクノロジー株式会社 トレンチ型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
JP2009536454A (ja) * 2006-05-08 2009-10-08 エヌエックスピー ビー ヴィ 絶縁したトレンチゲートおよび絶縁分離領域を有する半導体デバイス
JP5147203B2 (ja) * 2006-06-30 2013-02-20 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 絶縁ゲート型半導体装置
JP5157217B2 (ja) * 2007-03-29 2013-03-06 トヨタ自動車株式会社 半導体装置とその製造方法
CN104714073B (zh) * 2013-12-17 2017-06-06 上海华虹宏力半导体制造有限公司 用ldmos器件实现的电流采样电路
JP6320808B2 (ja) * 2014-03-19 2018-05-09 富士電機株式会社 トレンチmos型半導体装置
CN113990922B (zh) * 2021-10-18 2023-12-08 深圳市威兆半导体股份有限公司 一种半导体纵向器件及其生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09199715A (ja) 1997-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3400237B2 (ja) 半導体装置
US4053916A (en) Silicon on sapphire MOS transistor
US5589405A (en) Method for fabricating VDMOS transistor with improved breakdown characteristics
US4686551A (en) MOS transistor
US4908682A (en) Power MOSFET having a current sensing element of high accuracy
JPH1027853A (ja) レベルシフト操作を有し、金属クロスオーバを有しない高電圧電力用集積回路
JPH04361571A (ja) Mos型半導体装置
US6060744A (en) Semiconductor device with a main current cell region and a current detecting cell region
US5410171A (en) Vertical type semiconductor with main current section and emulation current section
US5381031A (en) Semiconductor device with reduced high voltage termination area and high breakdown voltage
US5498899A (en) Spiral resistor integrated on a semiconductor substrate
JPS63266882A (ja) 縦型絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ
JP3349029B2 (ja) 半導体装置
JP3489404B2 (ja) 絶縁ゲート型半導体装置
US4990984A (en) Semiconductor device having protective element
JP3749191B2 (ja) 高耐圧半導体装置
JPH11135795A (ja) 電界効果型トランジスタ
US20020105038A1 (en) Mos-transistor for a photo cell
JPH04363069A (ja) 縦型半導体装置
JP2002305300A (ja) パワーmosトランジスタ
JPH05218438A (ja) 電力スイッチング用mosトランジスタ
JPH0855960A (ja) 絶縁ゲート型半導体装置
JP2001515662A (ja) Soi−igbt
US5270566A (en) Insulated gate semiconductor device
JP2608976B2 (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070913

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080913

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080913

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090913

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090913

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100913

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110913

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110913

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120913

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120913

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130913

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees