JP6536377B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
以下、半導体装置の第1実施形態について説明する。なお、図示の都合上、図1においては、実際の寸法とは異なる寸法で示す。
図1に示すように、第1ボディ部分41及び第3ボディ部分43には、ソース領域45が形成されているため、第1セル31及び第3セル33には、寄生npnトランジスタQpが形成される。一方、第2ボディ部分42にはソース領域45が形成されていないため、第2セル32には寄生npnトランジスタQpは存在しない。
(1)半導体装置10は、n型のドリフト層14と、ドリフト層14の上に形成されたp型のボディ層15と、ボディ層15を貫通し且つドリフト層14まで到達している複数のトレンチ21〜24とを備えている。半導体装置10は、トレンチ21〜24内に収容され且つ埋込絶縁膜26を介してボディ層15と対向しているゲート電極25と、トレンチ21〜24の下方位置に設けられたp型のフローティング領域28とを備えている。これにより、電界が集中する箇所が、フローティング領域28及びゲート電極25の底面付近の2箇所となるため、局所的な電界集中を抑制することができる。したがって、耐圧の向上を図ることができる。また、所望の耐圧を確保しつつ、ドリフト層14の不純物濃度を高くすることができるため、オン抵抗の低減を図ることができる。よって、耐圧の向上とオン抵抗の低減との両立を図ることができる。
図2に示すように、本実施形態の半導体装置10は、スーパージャンクション構造を採用している。このスーパージャンクション構造等について以下に説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、図2においては、図示の都合上、実際の寸法とは異なる寸法で示す。
ドレイン層13とソース領域45(換言すればボディコンタクト領域44)との間にサージ電圧等の高電圧が印加された場合、第2のn型コラム72におけるドレイン層13との境界であって互いに対向している両コーナ部分P11,P12にて電界集中が発生する。このため、両コーナ部分P11,P12にてインパクトイオンが発生し、アバランシェ電流が第2のn型コラム72に誘導される。そして、第2のn型コラム対応部102には、n型の領域が存在しないため、寄生npnトランジスタQpが存在しない。よって、アバランシェ電流による悪影響が生じにくい。また、ゲート電極25の底面付近ではなく第2のn型コラム72の両コーナ部分P11,P12にて電界集中を発生させることで、埋込絶縁膜26の破壊を抑制しつつ、アバランシェ電流を誘導できる。
(5)スーパージャンクション構造の半導体装置10は、p型コラム51とn型コラム52とが交互に配列されて構成されたドリフト層50と、ドリフト層50の上に形成されたp型のボディ層90とを備えている。ドリフト層50は、p型コラム51として、第1コラムピッチL11だけ離間して配置されている第1のp型コラム61及び第2のp型コラム62と、第2のp型コラム62に対して、第1コラムピッチL11よりも短い第2コラムピッチL12だけ離間して配置されている第3のp型コラム63とを有している。また、ドリフト層50は、n型コラム52として、第1のp型コラム61と第2のp型コラム62との間に配置されている第1のn型コラム71と、第2のp型コラム62と第3のp型コラム63との間に配置され、第1のn型コラム71の幅X11よりも短い幅X12の第2のn型コラム72とを有している。また、半導体装置10は、ボディ層90を貫通し且つn型コラム52まで到達しているトレンチ111〜113と、トレンチ111〜113内に収容されたものであって、埋込絶縁膜26を介してボディ層90と対向しているゲート電極25と、を備えている。
○ 第1実施形態において、図3に示すように、フローティング領域120は、トレンチ21〜24の底部21a〜24aから下方に延びてドレイン層13に到達していてもよい。この場合、電界集中の更なる緩和を図ることができ、それを通じて耐圧の更なる向上を図ることができる。かかる構成においては、第2トレンチ22及び第3トレンチ23に対応する両フローティング領域120におけるドレイン層13との境界付近であって互いに対向しているコーナ部分P21,P22にて電界集中が生じ得るため、アバランシェ電流を第2セル32に誘導させることができる。
○ 第1セル81及び第3セル83は、MOSFETに限られず、例えばIGBTであってもよい。この場合、半導体装置10は、ソース領域45に代えてエミッタ領域を備え、ドレイン層13に代えてp型コレクタ層を備えているとよい。
○ n型とp型とを反対にしてもよい。すなわち、各実施形態では、n型が「第1導電型」に対応し、p型が「第2導電型」に対応していたが、p型が「第1導電型」に対応し、n型が「第2導電型」に対応してもよい。
(イ)複数のフローティング領域は複数のトレンチの底部を覆うように設けられているとよい。
Claims (4)
- 第1導電型のドレイン層と、
前記ドレイン層よりも不純物濃度が低い第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層の上に形成された第2導電型のボディ層と、
前記ボディ層を貫通し且つ前記ドリフト層まで到達しているトレンチと、
前記トレンチ内に収容され且つ絶縁膜を介して前記ボディ層と対向しているゲート電極と、
前記トレンチの下方位置に設けられた第2導電型のフローティング領域と、
を備えている半導体装置であって、
前記トレンチは、所定のピッチで複数配列されており、前記複数のトレンチに対応させて、前記ゲート電極及び前記フローティング領域は複数配列されており、
前記複数のトレンチは、
第1ピッチだけ離間して配置されている第1トレンチ及び第2トレンチと、
前記第2トレンチに対して、前記第1ピッチよりも短い第2ピッチだけ離れた位置に配置されている第3トレンチと、を備え、
前記ボディ層における前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間の部分である広ボディ部分には、
第2導電型のボディコンタクト領域と、
前記ボディコンタクト領域の両側に配置され、前記ドリフト層よりも不純物濃度が高い第1導電型の特定拡散領域としてのソース領域と、が形成されており、
前記ボディ層における前記第2トレンチと前記第3トレンチとの間の部分であって、前記広ボディ部分よりも前記複数のトレンチの配列方向の長さが短い狭ボディ部分は、第2導電型のみで構成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記フローティング領域は、前記ドリフト層に囲まれている請求項1に記載の半導体装置。
- 前記フローティング領域は、前記ドリフト層の下に形成されている拡散層まで到達している請求項1に記載の半導体装置。
- 第1導電型コラムと第2導電型コラムとが交互に配列されて構成されたドリフト層と、
前記ドリフト層の上に形成された第2導電型のボディ層と、
前記ボディ層を貫通し且つ前記第1導電型コラムまで到達しているトレンチと、
前記トレンチ内に収容され且つ絶縁膜を介して前記ボディ層と対向しているゲート電極と、
前記ボディ層における前記第2導電型コラムの上方部分に形成された第2導電型のボディコンタクト領域と、を備えているスーパージャンクション構造の半導体装置であって、
前記ドリフト層は、
前記第2導電型コラムとして、第1コラムピッチだけ離間して配置されている第1の第2導電型コラム及び第2の第2導電型コラムと、前記第2の第2導電型コラムに対して、前記第1コラムピッチよりも短い第2コラムピッチだけ離れた位置に配置されている第3の第2導電型コラムとを有し、
前記第1の第2導電型コラム及び前記第2の第2導電型コラム及び前記第3の第2導電型コラムは、同一の幅を有し、
前記第1導電型コラムとして、前記第1の第2導電型コラムと前記第2の第2導電型コラムとの間に配置されている第1の第1導電型コラム、及び、前記第2の第2導電型コラムと前記第3の第2導電型コラムとの間に配置され、前記第1の第1導電型コラムよりも前記両コラムの配列方向の長さが短い第2の第1導電型コラムを有し、
前記ボディ層における前記第1の第1導電型コラムの上方部分である広ボディ部分には、前記第1導電型コラムよりも不純物濃度が高い第1導電型の特定拡散領域が形成されており、
前記ボディ層における前記第2の第1導電型コラムの上方部分である狭ボディ部分は、第2導電型のみで構成されていることを特徴とする半導体装置。
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