JP5808827B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
(実施の形態1)
まず実施の形態1における半導体装置の構成について図1〜図6を用いて説明する。
上述したように本実施の形態においては、比(コレクタコンタクト面積/コレクタ活性面積:SB12/SA12)が比(p+領域上コンタクト面積/p+領域面積:SB11/SA11)よりも大きくなっている。このため、High Sideなどの耐圧重視のIGBTにおいてはオン耐圧を向上することができる。つまり、素子サイズの変更や注入レイアウトの変更、不純物注入条件の変更といった大規模な変更と最適化を行なうことなく、コンタクトサイズの変更といった小規模な変更で、開発上の負荷を小さく抑えつつ、ラテラルIGBTにおける電流向上やオン耐圧向上といった特性改善を行なうことが可能となる。
図25および図26を参照して、本実施の形態の構成は、図4に示す構成と比較して、p+コレクタ領域CRが素子分離構造ESにより間引かれている(分断されている)点において異なっている。つまり1つのIGBTにおいて、p+コレクタ領域CRが、素子分離構造ESにより分離された複数のp+コレクタ領域部分(コレクタ用活性領域)CRaから構成されている。この素子分離構造ESは、実施の形態1で説明したように、LOCOSにより形成されたシリコン酸化膜であってもよく、またSTIであってもよい。
図36および図37を参照して、本実施の形態の構成は、図4に示す構成と比較して、p+コレクタ領域CRがn+分離領域NHRにより間引かれている(分断されている)点において異なっている。つまり1つのIGBTにおいて、p+コレクタ領域CRが、複数のn+分離領域NHRにより分離された複数のp+コレクタ領域部分CRaから構成されている。複数のn+分離領域NHRの各々は、n型領域NRよりも高いn型不純物濃度を有している。
図38を参照して、本実施の形態の半導体装置に含まれるIGBTはたとえばLow SideのIGBTなどの電流重視の素子である。本実施の形態のIGBTの構成は、図4に示す構成と比較して、上記の比(p+領域上コンタクト面積/p+領域面積:SB11/SA11)が比(コレクタコンタクト面積/コレクタ活性面積:SB12/SA12)よりも大きい点において異なっている。
上述したように本実施の形態においては、比(p+領域上コンタクト面積/p+領域面積:SB11/SA11)が比(コレクタコンタクト面積/コレクタ活性面積:SB12/SA12)よりも大きくなっている。このため、図7および図8に示したようにLow Sideなどの電流重視のIGBTにおいて線形電流および飽和電流を向上することができる。つまり、素子サイズの変更や注入レイアウトの変更、不純物注入条件の変更といった大規模な変更と最適化を行なうことなく、コンタクトサイズの変更といった小規模な変更で、開発上の負荷を小さく抑えつつ、ラテラルIGBTにおける電流向上やオン耐圧向上といった特性改善を行なうことが可能となる。
図48および図49を参照して、本実施の形態の構成は、図38に示す構成と比較して、p+コレクタ領域CRが素子分離構造ESにより間引かれている(分断されている)点において異なっている。つまり1つのIGBTにおいて、p+コレクタ領域CRが、互いに分離された複数のp+コレクタ領域部分CRa(コレクタ用活性領域)から構成されている。p+コレクタ領域CRは、図48および図49に示すように素子分離構造ESにより間引かれてもよく、また図56および図57に示すように複数のn+分離領域NHRにより間引かれてもよい。また素子分離構造ESは、実施の形態1で説明したように、LOCOSにより形成されたシリコン酸化膜であってもよく、またSTIであってもよい。
図58を参照して、本実施の形態の構成は、図20、図28、図44および図52に示す構成と同様に、エミッタ側のコンタクト用の凹部CH2が、互いに分離され、かつ直列に配置された複数のラインコンタクト部CH2aを有する分割ラインコンタクト構造となっている。複数のラインコンタクト部CH2aの各々は、ラインコンタクト構造を有している。つまり複数のラインコンタクト部CH2aの各々は、図58に示す平面視において略矩形の形状を有し、かつ平面視における一方の辺の長さLBaが他方の辺の長さWBaの2倍以上長い構造を有している。平面視において互いに隣り合うラインコンタクト部CH2aの間に位置する分離部分SRの真下領域にはn型領域(n+エミッタ領域ER)のみが位置している。
Claims (27)
- 主表面を有する半導体基板(SUB)と、
前記主表面に形成された絶縁ゲートバイポーラトランジスタとを備え、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、
前記主表面に形成された第1導電型のコレクタ領域(CR)と、
前記コレクタ領域(CR)と分かれて前記主表面に形成された第1導電型のベース領域(BR、BCR)と、
前記ベース領域(BR、BCR)内の前記主表面に形成された第2導電型のエミッタ領域(ER)とを含み、さらに
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの前記ベース領域(BR、BCR)および前記エミッタ領域(ER)の双方に接続され、かつ前記ベース領域(BR、BCR)および前記エミッタ領域(ER)の双方との間でエミッタ接続部を構成するエミッタ用導電層(PR2)と、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの前記コレクタ領域(CR)に接続され、かつ前記コレクタ領域(CR)との間でコレクタ接続部を構成するコレクタ用導電層(PR1)とを備え、
前記コレクタ用導電層(PR1)は、前記コレクタ領域(CR)に含まれる1つのコレクタ用活性領域(CRa)に対して複数のコンタクトで接続されており、
1つの前記コレクタ用活性領域(CRa)に対する前記コレクタ用導電層(PR1)の前記コンタクトの個数は、前記ベース領域(BR、BCR)に含まれる1つのベース用活性領域(BCR)に対する前記エミッタ用導電層(PR2)のコンタクトの個数よりも多く、
前記ベース領域(BR、BCR)の前記主表面における面積(SA11)に対する前記ベース領域(BR、BCR)と前記エミッタ用導電層(PR2)との前記エミッタ接続部の面積(SB11)の比(SB11/SA11)が、前記コレクタ領域(CR)の前記主表面における面積(SA12)に対する前記コレクタ領域(CR)と前記コレクタ用導電層(PR1)との前記コレクタ接続部の面積(SB12)の比(SB12/SA12)よりも大きい、半導体装置。 - 主表面を有する半導体基板(SUB)と、
前記主表面に形成された絶縁ゲートバイポーラトランジスタとを備え、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、
前記主表面に形成された第1導電型のコレクタ領域(CR)と、
前記コレクタ領域(CR)と分かれて前記主表面に形成された第1導電型のベース領域(BR、BCR)と、
前記ベース領域(BR、BCR)内の前記主表面に形成された第2導電型のエミッタ領域(ER)とを含み、さらに
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの前記ベース領域(BR、BCR)および前記エミッタ領域(ER)の双方に接続され、かつ前記ベース領域(BR、BCR)および前記エミッタ領域(ER)の双方との間でエミッタ接続部を構成するエミッタ用導電層(PR2)と、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの前記コレクタ領域(CR)に接続され、かつ前記コレクタ領域(CR)との間でコレクタ接続部を構成するコレクタ用導電層(PR1)とを備え、
前記コレクタ用導電層(PR1)は、前記コレクタ領域(CR)に含まれる1つのコレクタ用活性領域(CRa)に対して複数のコンタクトで接続されており、
1つの前記コレクタ用活性領域(CRa)に対する前記コレクタ用導電層(PR1)の前記コンタクトの個数は、前記ベース領域(BR、BCR)に含まれる1つのベース用活性領域(BCR)に対する前記エミッタ用導電層(PR2)のコンタクトの個数よりも多く、
前記コレクタ接続部はホールコンタクト構造を有し、前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有している、半導体装置。 - 主表面を有する半導体基板(SUB)と、
前記主表面に形成された絶縁ゲートバイポーラトランジスタとを備え、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、
前記主表面に形成された第1導電型のコレクタ領域(CR)と、
前記コレクタ領域(CR)と分かれて前記主表面に形成された第1導電型のベース領域(BR、BCR)と、
前記ベース領域(BR、BCR)内の前記主表面に形成された第2導電型のエミッタ領域(ER)とを含み、さらに
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの前記ベース領域(BR、BCR)および前記エミッタ領域(ER)の双方に接続され、かつ前記ベース領域(BR、BCR)および前記エミッタ領域(ER)の双方との間でエミッタ接続部を構成するエミッタ用導電層(PR2)と、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの前記コレクタ領域(CR)に接続され、かつ前記コレクタ領域(CR)との間でコレクタ接続部を構成するコレクタ用導電層(PR1)とを備え、
前記コレクタ用導電層(PR1)は、前記コレクタ領域(CR)に含まれる1つのコレクタ用活性領域(CRa)に対して複数のコンタクトで接続されており、
1つの前記コレクタ用活性領域(CRa)に対する前記コレクタ用導電層(PR1)の前記コンタクトの個数は、前記ベース領域(BR、BCR)に含まれる1つのベース用活性領域(BCR)に対する前記エミッタ用導電層(PR2)のコンタクトの個数よりも多く、
前記コレクタ接続部はホールコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有する分割ラインコンタクト構造を有している、半導体装置。 - 前記コレクタ接続部は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH1a)を有する分割ラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有している、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記コレクタ接続部および前記エミッタ接続部の各々はホールコンタクト構造を有し、
前記コレクタ接続部の前記ホールコンタクト構造におけるホールピッチは前記エミッタ接続部の前記ホールコンタクト構造におけるホールピッチよりも大きい、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記コレクタ接続部および前記エミッタ接続部の各々はホールコンタクト構造を有し、
前記コレクタ接続部の前記ホールコンタクト構造におけるホール径は前記エミッタ接続部の前記ホールコンタクト構造におけるホール径よりも小さい、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記主表面に形成された素子分離構造(ES)をさらに備え、
前記コレクタ領域(CR)は、前記素子分離構造(ES)によって互いに分離された複数のコレクタ用活性領域(CRa)を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記主表面に形成された第2導電型の不純物領域(NHR)をさらに備え、
前記コレクタ領域(CR)は、前記不純物領域(NHR)によって互いに分離された複数のコレクタ用活性領域(CRa)を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第2導電型の前記エミッタ領域(ER)のみが位置している、請求項1または3に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第1導電型の前記ベース領域(BR、BCR)と第2導電型の前記エミッタ領域(ER)とが位置しており、
前記分離部分(SR)の真下に位置する前記エミッタ領域(ER)の前記主表面における面積は、前記分離部分(SR)の真下に位置する前記ベース領域(BR、BCR)の前記主表面における面積よりも大きい、請求項1または3に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第1導電型の前記ベース領域(BR、BCR)のみが位置している、請求項1または3に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第1導電型の前記ベース領域(BR、BCR)と第2導電型の前記エミッタ領域(ER)とが位置しており、
前記分離部分(SR)の真下に位置する前記ベース領域(BR、BCR)の前記主表面における面積は、前記分離部分(SR)の真下に位置する前記エミッタ領域(ER)の前記主表面における面積よりも大きい、請求項1または3に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第1導電型の前記ベース領域(BR、BCR)と第2導電型の前記エミッタ領域とが位置しており、
前記分離部分(SR)の真下に位置する前記ベース領域(BR、BCR)の前記主表面における面積は、前記分離部分(SR)の真下に位置する前記エミッタ領域(ER)の前記主表面における面積と同じである、請求項1または3に記載の半導体装置。 - 主表面を有する半導体基板(SUB)と、
前記主表面に形成された絶縁ゲートバイポーラトランジスタとを備え、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、
前記主表面に形成された第1導電型のコレクタ領域(CR)と、
前記コレクタ領域(CR)と分かれて前記主表面に形成された第1導電型のベース領域(BR、BCR)と、
前記ベース領域(BR、BCR)内の前記主表面に形成された第2導電型のエミッタ領域(ER)とを含み、さらに
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの前記ベース領域(BR、BCR)および前記エミッタ領域(ER)の双方に接続されたエミッタ用導電層(PR2)と、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの前記コレクタ領域(CR)に接続されたコレクタ用導電層(PR1)とを備え、
前記コレクタ領域(CR)の前記主表面における面積(SA12)に対する前記コレクタ領域(CR)と前記コレクタ用導電層(PR1)とのコレクタ接続部の面積(SB12)の比(SB12/SA12)が、前記ベース領域(BR、BCR)の前記主表面における面積(SA11)に対する前記ベース領域(BR、BCR)と前記エミッタ用導電層(PR2)とのエミッタ接続部の面積(SB11)の比(SB11/SA11)よりも大きい、半導体装置。 - 前記コレクタ接続部および前記エミッタ接続部の各々はラインコンタクト構造を有し、
前記コレクタ接続部の前記ラインコンタクト構造における線幅は前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造における線幅よりも大きい、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記コレクタ接続部はラインコンタクト構造を有し、前記エミッタ接続部はホールコンタクト構造を有している、請求項14に記載の半導体装置。
- 前記コレクタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部を有する分割ラインコンタクト構造を有している、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記コレクタ接続部は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部を有する分割ラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部はホールコンタクト構造を有している、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記コレクタ接続部および前記エミッタ接続部の各々はホールコンタクト構造を有し、
前記コレクタ接続部の前記ホールコンタクト構造におけるホールピッチは前記エミッタ接続部の前記ホールコンタクト構造におけるホールピッチよりも小さい、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記コレクタ接続部および前記エミッタ接続部の各々はホールコンタクト構造を有し、
前記コレクタ接続部の前記ホールコンタクト構造におけるホール径は前記エミッタ接続部の前記ホールコンタクト構造におけるホール径よりも大きい、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記主表面に形成された素子分離構造(ES)をさらに備え、
前記コレクタ領域(CR)は、前記素子分離構造(ES)によって互いに分離された複数のコレクタ用活性領域(CRa)を含む、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記主表面に形成された第2導電型の不純物領域(NHR)をさらに備え、
前記コレクタ領域(CR)は、前記不純物領域(NHR)によって互いに分離された複数のコレクタ用活性領域(CRa)を含む、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第2導電型の前記エミッタ領域(ER)のみが位置している、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第1導電型の前記ベース領域(BR、BCR)と第2導電型の前記エミッタ領域(ER)とが位置しており、
前記分離部分(SR)の真下に位置する前記エミッタ領域(ER)の前記主表面における面積は、前記分離部分(SR)の真下に位置する前記ベース領域(BR、BCR)の前記主表面における面積よりも大きい、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第1導電型の前記ベース領域(BR、BCR)のみが位置している、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第1導電型の前記ベース領域(BR、BCR)と第2導電型の前記エミッタ領域(ER)とが位置しており、
前記分離部分(SR)の真下に位置する前記ベース領域(BR、BCR)の前記主表面における面積は、前記分離部分(SR)の真下に位置する前記エミッタ領域(ER)の前記主表面における面積よりも大きい、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記エミッタ接続部はラインコンタクト構造を有し、
前記エミッタ接続部の前記ラインコンタクト構造は、互いに分離され、かつ互いに直列に配置された複数のラインコンタクト部(CH2a)を有し、
互いに直列に配置された前記複数のラインコンタクト部(CH2a)の間に位置する分離部分(SR)の真下には、第1導電型の前記ベース領域(BR、BCR)と第2導電型の前記エミッタ領域(ER)とが位置しており、
前記分離部分(SR)の真下に位置する前記ベース領域(BR、BCR)の前記主表面における面積は、前記分離部分(SR)の真下に位置する前記エミッタ領域(ER)の前記主表面における面積と同じである、請求項14に記載の半導体装置。
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