JP5298488B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1にかかる半導体装置を示す平面図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる半導体装置は、活性領域部24が、非活性領域である周辺耐圧構造部25によって囲まれた平面構造である。活性領域部24には、素子の表面構造が設けられており、ゲートパッド26やソースパッド27が設けられている。周辺耐圧構造部25は、半導体装置の全周囲に設けられている。また、周辺耐圧構造部25においては、半導体装置の外周に沿って、厚いフィールド酸化膜上に、環状にフィールドプレートが設けられている。
つぎに、実施の形態2にかかる半導体装置について説明する。図16は、実施の形態2にかかる半導体装置に用いられる超接合型半導体基板の構造について示す断面図である。実施の形態2にかかる半導体装置は、実施の形態1にかかる半導体装置と異なり、n型半導体基板1と、並列pn構造部と、の間に、n型ドリフト層23が設けられている。n型ドリフト層23は、バッファ層として機能している。実施の形態2にかかる半導体装置のオン抵抗は5mΩcm3であり、オン抵抗と、素子耐圧と、のトレードオフ特性は、従来の基板構造より優れた値を示す。また、実施の形態2にかかる半導体装置の素子耐圧は768Vであり、ドレイン電流が780A/cm2になるまで素子が破壊されない。L負荷ターンオフ波形については、素子が破壊されることなく、425A/cm2の大電流でターンオフできる。このように、n型ドリフト層23がバッファ層として機能していることで、耐圧を上げることができる。
つぎに、実施の形態3にかかる半導体装置について説明する。図22は、実施の形態3にかかる半導体装置の構造を示す平面図である。図22に示すように、素子の表面構造の設けられた活性領域部24が、厚いフィールド酸化膜上に、環状にフィールドプレートが設けられた周辺耐圧構造部25によって囲まれている。図22には、半導体装置の中央にのみ並列pn構造部が図示されているが、実際は、活性領域部24および周辺耐圧構造部25の全面に設けられている。また、PNダイオード28が、ゲートパッド26とソースパッド27の両方を横切っている向き(図22の横方向)の周辺耐圧構造部25に設けられている。この場合、周辺耐圧構造部25の外端からチップ内側に向けて、PNPNの順に設けられている。図22の縦方向の周辺耐圧構造部25においては、PNダイオード28の電界が周辺耐圧構造部25に含まれるフィールドプレートに影響を及ぼす可能性があるため、PNダイオードを設けない。
つぎに、実施の形態4にかかる半導体装置について説明する。図24は、実施の形態4にかかる半導体装置の要部の構造を示す断面図である。実施の形態4にかかる半導体装置は、実施の形態3にかかる半導体装置と異なり、ポリシリコンのPNダイオード28が、周辺耐圧構造部25の、ゲート電極14と、ドレイン電極13と、の間に設けられている。ここでゲート電極14は、活性領域部24のゲート電極5と電気的に接続されている。PNダイオード28は、ゲート側がアノードであり、ドレイン側がカソードである。
2、21 n型半導体層
4 p型半導体層
7 チャネル層
9 絶縁層
10 ソース電極
22 高濃度領域
24 活性領域部
25 周辺耐圧構造部
100 超接合型半導体基板
Claims (10)
- 高不純物濃度の第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた、第1導電型領域および第2導電型領域が交互に接合されてなる並列pn構造部と、前記並列pn構造部の表面の一部に設けられた第2導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域の表面の一部に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域の一部に、前記チャネル領域を貫通し、前記並列pn構造部に達するように設けられたトレンチと、前記トレンチの表面に、ゲート酸化膜を介して設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられ、前記チャネル領域および前記ソース領域の表面に接するソース電極と、を備えた活性領域を具備した半導体装置において、
前記並列pn構造部の一の第1導電型領域の表面であって、当該一の第1導電型領域に隣接する前記第2導電型領域間の中央に設けられた、前記チャネル領域に接する第1導電型の高濃度領域と、
前記絶縁層の、前記高濃度領域の設けられた前記第1導電型領域の上の領域に、前記チャネル領域に達するように設けられた開口部と、
を備え、
前記ソース電極は、前記開口部において前記チャネル領域と接し、
前記高濃度領域は、ゲートパッドの下となる領域、もしくは、前記活性領域と当該活性領域の外側に設けられた非活性領域との境界となる領域に設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 高不純物濃度の第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた、第1導電型領域および第2導電型領域が交互に接合されてなる並列pn構造部と、前記並列pn構造部の表面の一部に設けられた第2導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域の表面の一部に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域とに接し、前記並列pn構造部の表面にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられ、前記チャネル領域および前記ソース領域の表面に接するソース電極と、を備えた活性領域を具備した半導体装置において、
前記並列pn構造部の一の第1導電型領域の表面であって、当該第1導電型領域に隣接する前記第2導電型領域間の中央に設けられた、前記チャネル領域に接する第1導電型の高濃度領域と、
前記絶縁層の、前記高濃度領域の設けられた前記第1導電型領域の上の領域に、前記チャネル領域に達するように設けられた開口部と、
を備え、
前記ソース電極は、前記開口部において前記チャネル領域と接し、
前記高濃度領域は、ゲートパッドの下となる領域、もしくは、前記活性領域と当該活性領域の外側に設けられた非活性領域との境界となる領域に設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 前記ゲートパッドの下となる領域、もしくは、前記活性領域と前記非活性領域との境界となる領域の前記第1導電型領域の幅は、前記並列pn構造部における他の第1導電型領域の幅の1倍以上3倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第1導電型領域は、第1のドリフト層の表面に、当該第1のドリフト層より不純物濃度の低い第2のドリフト層が設けられている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。
- 前記半導体基板と、前記並列pn構造部と、の間に、第1導電型のバッファ層を備え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。
- 高不純物濃度の第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた、第1導電型領域および第2導電型領域が交互に接合されてなるストライプ形状の並列pn構造部と、を具備した半導体装置において、
前記並列pn構造部の表面の一部に設けられた第2導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域の表面の一部に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域の一部に、前記チャネル領域を貫通し、前記並列pn構造部に達するように設けられたトレンチと、前記トレンチの表面に、ゲート酸化膜を介して設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられ、前記チャネル領域および前記ソース領域の表面に接するソース電極と、を備えた活性領域と、
前記活性領域の外側に設けられた非活性領域と、
前記非活性領域において前記並列pn構造部の表面に設けられた前記チャネル領域と、
前記非活性領域において前記チャネル領域の表面に設けられた前記絶縁層と、
前記絶縁層の表面の一部および前記非活性領域の最外周に設けられ前記並列pn構造部の前記第1導電型領域に電気的に接続されたドレイン電極と、
前記絶縁層の表面に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に接し、ソース側がアノードとなり、ドレイン側がカソードとなるように設けられた、前記活性領域より耐圧の低いダイオードと、
を備え、
前記ダイオードは、前記並列pn構造部のストライプを横切る向きに設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 高不純物濃度の第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた、第1導電型領域および第2導電型領域が交互に接合されてなるストライプ形状の並列pn構造部と、を具備した半導体装置において、
前記並列pn構造部の表面の一部に設けられた第2導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域の表面の一部に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域とに接し、前記並列pn構造部の表面にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面の一部に設けられ、前記チャネル領域および前記ソース領域の表面に接するソース電極と、を備えた活性領域と、
前記活性領域の外側に設けられた非活性領域と、
前記非活性領域において前記並列pn構造部の表面に設けられた前記チャネル領域と、
前記非活性領域において前記チャネル領域の表面に設けられた前記絶縁層と、
前記絶縁層の表面の一部および前記非活性領域の最外周に設けられ前記並列pn構造部の前記第1導電型領域に電気的に接続されたドレイン電極と、
前記絶縁層の表面に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に接し、ソース側がアノードとなり、ドレイン側がカソードとなるように設けられた、前記活性領域より耐圧の低いダイオードと、
を備え、
前記ダイオードは、前記並列pn構造部のストライプを横切る向きに設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 高不純物濃度の第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた、第1導電型領域および第2導電型領域が交互に接合されてなるストライプ形状の並列pn構造部と、を具備した半導体装置において、
前記並列pn構造部の表面の一部に設けられた第2導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域の表面の一部に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域の一部に、前記チャネル領域を貫通し、前記並列pn構造部に達するように設けられたトレンチと、前記トレンチの表面に、ゲート酸化膜を介して設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面の一部に設けられ、前記チャネル領域および前記ソース領域の表面に接するソース電極と、を備えた活性領域と、
前記活性領域の外側に設けられた非活性領域と、
前記非活性領域において前記並列pn構造部の表面に設けられた前記チャネル領域と、
前記非活性領域において前記チャネル領域の表面に設けられた前記絶縁層と、
前記絶縁層の表面の一部および前記非活性領域の最外周に設けられ前記並列pn構造部の前記第1導電型領域に電気的に接続されたドレイン電極と、
前記絶縁層の表面に、前記ゲート電極および前記ドレイン電極に接し、ゲート側がアノードとなり、ドレイン側がカソードとなるように設けられた、前記活性領域より耐圧の低いダイオードと、
を備え、
前記ダイオードは、前記並列pn構造部のストライプを横切る向きに設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 高不純物濃度の第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた、第1導電型領域および第2導電型領域が交互に接合されてなるストライプ形状の並列pn構造部と、を具備した半導体装置において、
前記並列pn構造部の表面の一部に設けられた第2導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域の表面の一部に設けられた第1導電型のソース領域と、前記ソース領域と前記チャネル領域とに接し、前記並列pn構造部の表面にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面の一部に設けられ、前記チャネル領域および前記ソース領域の表面に接するソース電極と、を備えた活性領域と、
前記活性領域の外側に設けられた非活性領域と、
前記非活性領域において前記並列pn構造部の表面に設けられた前記チャネル領域と、
前記非活性領域において前記チャネル領域の表面に設けられた前記絶縁層と、
前記絶縁層の表面の一部および前記非活性領域の最外周に設けられ前記並列pn構造部の前記第1導電型領域に電気的に接続されたドレイン電極と、
前記絶縁層の表面に、前記ゲート電極および前記ドレイン電極に接し、ゲート側がアノードとなり、ドレイン側がカソードとなるように設けられた、前記活性領域より耐圧の低いダイオードと、
を備え、
前記ダイオードは、前記並列pn構造部のストライプを横切る向きに設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 前記並列pn構造部は、ストライプ形状であ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。
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