JP5218474B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1にかかる逆阻止IGBTを示す断面図である。図1に示す逆阻止IGBTは、n半導体基板上に設けられ、例えばIGBTを構成する活性領域10と、n半導体基板の側面に設けられ、活性領域10をn半導体基板の外周端部から電気的に分離する分離領域30とを備える。活性領域10と分離領域30との間には、IGBTを構成するpn接合表面の電界強度を緩和して所望の耐圧を確保する耐圧構造部20が設けられている。耐圧構造部20は、活性領域10を囲む。活性領域10と耐圧構造部20の間に、導通状態のときに活性領域10の端部に集中する電界を緩和し、かつオフ状態のときにキャリアを引き抜く領域11を設けてもよい。
図2は、実施の形態2にかかる半導体装置を示す断面図である。実施の形態1において、さらに、第1順方向FPの活性領域側に隣り合うFPを、p分離層側に張り出させてもよい。また、第1逆方向FPのp分離層側に隣り合うFPを、活性領域側に張り出させてもよい。
図3は、順方向の電圧印加時における耐圧構造部の電気的特性を示す特性図である。図3は、順方向の電圧印加時に活性領域側から拡がる空乏層の拡がり方を示すシミュレーション結果である。図3では、横軸の左端が活性領域側であり、横軸の右端が分離領域側である(以下、図4においても同様)。実施の形態1に示す逆阻止IGBT(図1参照)において、第1逆方向FPが活性領域側に張り出す長さ(第2長さ)w2を種々変更し、順方向に最大電圧を印加した状態における空乏層の拡がり方を算出した。耐圧クラスを600Vとした。図3において、電界の上昇している部分の頂点は、各FPの活性領域側の端部にあたる。図3には、最も好適な第2長さw2、つまり第2長さw2の最小値におけるシミュレーション結果を示す。
図4は、逆方向の電圧印加時における耐圧構造部の電気的特性を示す特性図である。図4は、逆方向の電圧印加時に分離領域側から拡がる空乏層の拡がり方を示すシミュレーション結果である。実施の形態1に示す逆阻止IGBTにおいて、第1順方向FPが分離領域側に張り出す長さ(第1長さ)w1を種々変更し、逆方向に最大電圧を印加した状態における空乏層の拡がり方を算出した。図4において、電界の上昇している部分の頂点は、各FPの分離領域側の端部にあたる。図4には、最も好適な第1長さw1、つまり第1長さw1の最小値におけるシミュレーション結果を示す。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
2 pチャネル領域
3 n+エミッタ領域
4 ゲート絶縁膜
5 ゲート電極
6 層間絶縁膜
7 エミッタ電極
8 pコレクタ領域
9 コレクタ電極
10 活性領域
20 耐圧構造部
30 分離領域
31 p分離層
40 順方向耐圧構造領域
41,42,43,51,52,53 フィールドリミッティングリング(FLR)
44,45,46,54,55,56 フィールドプレート(FP)
50 逆方向耐圧構造領域
Claims (11)
- 第1導電型の半導体基板の側面に設けられ、一方の主面から他方の主面に至る第2導電型の分離領域と、
活性領域と前記分離領域の間に設けられ、当該活性領域を囲む耐圧構造部と、
前記耐圧構造部の前記活性領域側に設けられた第1耐圧構造領域と、
前記耐圧構造部の前記分離領域側に設けられた第2耐圧構造領域と、
前記第1耐圧構造領域および前記第2耐圧構造領域の、前記半導体基板のおもて面の表面層に設けられた複数の第2導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域に接し、かつ前記半導体基板のおもて面に選択的に設けられた層間絶縁膜上に跨って設けられた複数の導電膜と、を備え、
前記複数の導電膜のうち、少なくとも前記第1耐圧構造領域の最も前記分離領域側の第1導電膜は、前記分離領域側の端部が当該第1導電膜の接する前記第1半導体領域の当該分離領域側の端部より当該分離領域側に張り出すように設けられ、
前記複数の導電膜のうち、少なくとも前記第2耐圧構造領域の最も前記活性領域側の第2導電膜は、前記活性領域側の端部が当該第2導電膜の接する前記第1半導体領域の当該活性領域側の端部より当該活性領域側に張り出すように設けられており、
前記第1導電膜の前記分離領域側の端部は、前記複数の導電膜の中で最も当該分離領域側に張り出していることを特徴とする半導体装置。 - 第1導電型の半導体基板の側面に設けられ、一方の主面から他方の主面に至る第2導電型の分離領域と、
活性領域と前記分離領域の間に設けられ、当該活性領域を囲む耐圧構造部と、
前記耐圧構造部の前記活性領域側に設けられた第1耐圧構造領域と、
前記耐圧構造部の前記分離領域側に設けられた第2耐圧構造領域と、
前記第1耐圧構造領域および前記第2耐圧構造領域の、前記半導体基板のおもて面の表面層に設けられた複数の第2導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域に接し、かつ前記半導体基板のおもて面に選択的に設けられた層間絶縁膜上に跨って設けられた複数の導電膜と、を備え、
前記複数の導電膜のうち、少なくとも前記第1耐圧構造領域の最も前記分離領域側の第1導電膜は、前記分離領域側の端部が当該第1導電膜の接する前記第1半導体領域の当該分離領域側の端部より当該分離領域側に張り出すように設けられ、
前記複数の導電膜のうち、少なくとも前記第2耐圧構造領域の最も前記活性領域側の第2導電膜は、前記活性領域側の端部が当該第2導電膜の接する前記第1半導体領域の当該活性領域側の端部より当該活性領域側に張り出すように設けられており、
前記第2導電膜の前記活性領域側の端部は、前記複数の導電膜の中で最も当該活性領域側に張り出していることを特徴とする半導体装置。 - 前記第2導電膜の前記活性領域側の端部は、前記複数の導電膜の中で最も当該活性領域側に張り出していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1導電膜の前記分離領域側の端部が当該第1導電膜の接する前記第1半導体領域の当該分離領域側の端部から当該分離領域側に張り出す長さは、前記第2導電膜の前記活性領域側の端部が当該第2導電膜の接する前記第1半導体領域の当該活性領域側の端部から当該活性領域側に張り出す長さよりも長いことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記第1耐圧構造領域内の前記第1半導体領域は、前記活性領域から離れるほど隣り合う当該第1半導体領域との間隔が広くなるように設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記第2耐圧構造領域内の前記第1半導体領域は、前記分離領域から離れるほど隣り合う当該第1半導体領域との間隔が広くなるように設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記第2耐圧構造領域の前記活性領域側の端部から当該分離領域側の端部までの幅は、当該第1耐圧構造領域の前記活性領域側の端部から当該分離領域側の端部までの幅より短いことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記第1導電膜の前記分離領域側の端部は、当該第1導電膜の接する前記第1半導体領域の当該分離領域側の端部より当該分離領域側に25μm以上張り出していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記第2導電膜の前記活性領域側の端部は、当該第2導電膜の接する前記第1半導体領域の当該活性領域側の端部より当該活性領域側に15μm以上張り出していることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 順方向の電圧印加時に、前記活性領域側から伸びる空乏層を止めるチャネルストッパーは、少なくとも前記第2導電膜から構成されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 逆方向の電圧印加時に、前記分離領域側から伸びる空乏層を止めるチャネルストッパーは、少なくとも前記第1導電膜から構成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の半導体装置。
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