JP5556799B2 - 半導体装置 - Google Patents
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以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る半導体装置としての半導体チップ1の平面図である。この図に示されるように、半導体チップ1は、半導体素子が形成された素子部2と、素子部2の外周に設けられた外周領域部3と、を備えている。また、半導体チップ1は、この素子部2に設けられた半導体チップ1の一面側にゲートパッド4とソースパッド5とを備え、一面とは反対側の他面に図示しないドレインパッドを備えている。
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。図7は、本実施形態に係る半導体チップの一部拡大平面図であり、図1のB部に相当する平面図である。
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、コンタクトホール23の開口幅を制御することで、コンタクト26を介する経路の抵抗値を制御していたが、本実施形態では第2ボディ領域21の不純物濃度によって半導体基板13を介する経路の抵抗値を制御することが特徴となっている。
上記各実施形態で示された半導体装置の構成は一例であり、上記で示した内容に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、素子部2のセル領域に形成される半導体素子はMOSFETやMESFETに限らずIGBT等の他の素子でも良い。図10は、素子部2に半導体素子としてIGBT素子が形成された半導体装置の断面図であり、図1のA−A断面に相当する図である。IGBT素子の場合、図2に示される構造においてN+型の支持基板10が図10に示されるようにP+型の支持基板10となる。また、ゲート構造についてもトレンチゲート型に限らず、プレーナ型でも良い。さらに、MOSFET、MESFET、IGBT等の各素子は半導体基板13の一面14と他面15との間に電流が流れる縦型の構造に限らず、半導体基板13の一面14または他面15の面に沿って半導体基板13の内部に電流が流れる横型でも良い。図11(a)は素子部2に横型の半導体素子が形成された半導体装置の断面図、図11(b)は図11(a)の平面図である。なお、図11(b)では、半導体基板13の一面14上に形成されるソース電極24等を省略してある。
そして、上記各実施形態では、支持基板10の上にドリフト層11が形成された構造について説明したが、支持基板10の上にフィールドストップ層等のバッファー層が設けられる場合もある。この場合は、バッファー層はドリフト層11のうち支持基板10側に設けられた層であるとすることができる。すなわち、バッファー層をドリフト層11の一部とする。これにより、支持基板10はドリフト層11(つまりバッファー層)と接触し、当該ドリフト層11よりも高不純物濃度とされ、チャネル領域12から離間して形成されていると言える。
3 外周領域部
10 支持基板(第2不純物領域)
11 ドリフト層
12 チャネル領域
13 半導体基板
14 半導体基板の一面
15 半導体基板の他面
19 ソース領域(第1不純物領域)
21 第2ボディ領域(ボディ領域)
22 層間膜
24 ソース電極(第1電極)
25 ドレイン電極(第2電極)
26 コンタクト
26a コンタクトの端部
Claims (12)
- 第1導電型のドリフト層(11)と、
前記ドリフト層(11)上に形成された第2導電型のチャネル領域(12)と、
前記チャネル領域(12)内における当該チャネル領域(12)の表層部に形成され、当該チャネル領域(12)を挟んで前記ドリフト層(11)から離間して形成され、前記ドリフト層(11)より高不純物濃度とされた第1導電型の第1不純物領域(19)と、
前記第1不純物領域(19)と前記ドリフト層(11)との間に挟まれた前記チャネル領域(12)の表面にゲート絶縁膜(17)を介して形成されたゲート電極(18)と、
前記ドリフト層(11)と接触し、当該ドリフト層(11)よりも高不純物濃度とされ、前記チャネル領域(12)から離間して形成された第1導電型または第2導電型の第2不純物領域(10)と、
前記第1不純物領域(19)および前記チャネル領域(12)と電気的に接続された第1電極(24)と、
前記第2不純物領域(10)と電気的に接続された第2電極(25)と、を有し、
前記チャネル領域(12)のうち、前記ゲート絶縁膜(17)を挟んで前記ゲート電極(18)と反対側に位置する部分に反転型のチャネルを形成し、当該チャネルを通じて前記第1電極(24)と前記第2電極(25)の間に電流を流す絶縁ゲート構造の半導体素子を備えた素子部(2)と、
前記素子部(2)の外周に設けられた外周領域部(3)と、を備えた半導体装置であって、
前記素子部(2)は、前記第1電極(24)が前記第1不純物領域(19)および前記チャネル領域(12)と電気的に接続された部分であるコンタクト(26)を備えており、
前記コンタクト(26)は、前記第1電極(24)が前記第1不純物領域(19)および前記チャネル領域(12)と電気的に接続された一面(14)において、当該コンタクト(26)を構成する前記チャネル領域(12)における前記外周領域部(3)側の端部(26a)の単位面積当たりの抵抗値が、前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側の単位面積当たりの抵抗値よりも高いことを特徴とする半導体装置。 - 前記素子部(2)は、前記一面(14)に層間膜(22)を備え、前記層間膜(22)から前記第1不純物領域(19)の一部および前記チャネル領域(12)の一部が露出する前記層間膜(22)の開口部が前記コンタクト(26)とされており、
前記層間膜(22)の開口部のうち前記コンタクト(26)の端部(26a)における開口幅が、前記層間膜(22)の開口部のうち前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側における開口幅よりも狭いことにより、前記コンタクト(26)は、前記一面(14)において、前記外周領域部(3)側の端部(26a)の単位面積当たりの抵抗値が、前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側の単位面積当たりの抵抗値よりも高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記層間膜(22)の開口幅は、前記コンタクト(26)の端部(26a)の最先端に向かって段階的に狭くなっていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記層間膜(22)の開口幅は、前記コンタクト(26)の端部(26a)の最先端に向かって連続的に狭くなっていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記素子部(2)は、前記チャネル領域(12)のうちの前記第1電極(24)側に前記チャネル領域(12)よりも不純物濃度が高いと共に前記第1電極(24)と電気的に接続された第2導電型のボディ領域(21)を備えており、
前記ボディ領域(21)のうちの前記コンタクト(26)の端部(26a)における不純物濃度が、前記コンタクト(26)の端部(26a)よりも前記素子部(2)側における不純物濃度よりも低いことにより、前記コンタクト(26)は、前記一面(14)において、前記外周領域部(3)側の端部(26a)の単位面積当たりの抵抗値が、前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側の単位面積当たりの抵抗値よりも高いことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 第1導電型のドリフト層(11)と、
前記ドリフト層(11)の表層部に互いに離間して形成されている複数の第2導電型のチャネル領域(12)と、
隣接する前記チャネル領域(12)において、一方の前記チャネル領域(12)に形成され、前記ドリフト層(11)よりも高不純物濃度とされた第1導電型の第1不純物領域(19)と、
隣接する前記チャネル領域(12)において、他方の前記チャネル領域(12)に形成され、前記ドリフト層(11)よりも高不純物濃度とされた第1導電型の第2不純物領域(10)と、
前記チャネル領域(12)の表面にゲート絶縁膜(17)を介して形成されたゲート電極(18)と、
前記第1不純物領域(19)と電気的に接続された第1電極(24)と、
前記第2不純物領域(10)と電気的に接続された第2電極(25)と、を有し、
前記チャネル領域(12)のうち、前記ゲート絶縁膜(17)を挟んで前記ゲート電極(18)と反対側に位置する部分に反転型のチャネルを形成し、当該チャネルを通じて前記第1電極(24)と前記第2電極(25)の間に電流を流す絶縁ゲート構造の半導体素子を備えた素子部(2)と、
前記素子部(2)の外周に設けられた外周領域部(3)と、を備えた半導体装置であって、
前記素子部(2)は、前記第1電極(24)が前記第1不純物領域(19)および当該第1不純物領域(19)が形成されている前記チャネル領域(12)と電気的に接続された部分であるコンタクト(26)と、前記第2電極(25)が前記第2不純物領域(10)および当該第2不純物領域(10)が形成されている前記チャネル領域(12)と電気的に接続された部分であるコンタクト(26)とを備えており、
前記コンタクト(26)は、前記第1電極(24)が前記第1不純物領域(19)および当該第1不純物領域(19)が形成されている前記チャネル領域(12)と電気的に接続された一面(14)と、前記第2電極(25)が前記第2不純物領域(10)および当該第2不純物領域(10)が形成されている前記チャネル領域(12)と電気的に接続された一面(14)とにおいて、当該コンタクト(26)を構成する前記チャネル領域(12)における前記外周領域部(3)側の端部(26a)の単位面積当たりの抵抗値が、前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側の単位面積当たりの抵抗値よりも高いことを特徴とする半導体装置。 - 前記素子部(2)は、前記一面(14)に層間膜(22)を備え、前記層間膜(22)から前記第1不純物領域(19)の一部、前記第2不純物領域(10)の一部および前記チャネル領域(12)の一部が露出する前記層間膜(22)の開口部が前記コンタクト(26)とされており、
前記層間膜(22)の開口部のうち前記コンタクト(26)の端部(26a)における開口幅が、前記層間膜(22)の開口部のうち前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側における開口幅よりも狭いことにより、前記コンタクト(26)は、前記一面(14)において、前記外周領域部(3)側の端部(26a)の単位面積当たりの抵抗値が、前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側の単位面積当たりの抵抗値よりも高いことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記層間膜(22)の開口幅は、前記コンタクト(26)の端部(26a)の最先端に向かって段階的に狭くなっていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
- 前記層間膜(22)の開口幅は、前記コンタクト(26)の端部(26a)の最先端に向かって連続的に狭くなっていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
- 前記素子部(2)は、前記チャネル領域(12)に前記チャネル領域(12)よりも不純物濃度が高いと共に前記第1電極(24)または前記第2電極(25)と電気的に接続された第2導電型のボディ領域(21)を備えており、
前記ボディ領域(21)のうちの前記コンタクト(26)の端部(26a)における不純物濃度が、前記コンタクト(26)の端部(26a)よりも前記素子部(2)側における不純物濃度よりも低いことにより、前記コンタクト(26)は、前記一面(14)において、前記外周領域部(3)側の端部(26a)の単位面積当たりの抵抗値が、前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側の単位面積当たりの抵抗値よりも高いことを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記素子部(2)の全体で、前記コンタクト(26)の端部(26a)の抵抗値が、前記端部(26a)よりも前記素子部(2)側の抵抗値よりも高くされていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記ドリフト層(11)には一方向を長手方向とするトレンチ(29)が形成され、当該トレンチ(11)内には第2導電型の領域(30)が埋め込まれており、
前記ドリフト層(11)のうち前記トレンチ(29)の間に残された部分である第1導電型の領域(31)と前記第2導電型の領域(30)とによってスーパージャンクション構造が構成されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の半導体装置。
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