JP6790046B2 - バリア領域を含む半導体デバイス - Google Patents

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Description

絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(insulated−gate bipolar transistor、IGBT)などのバイポーラ半導体デバイスは電力スイッチとしての使用に適している。例えば、IGBTは、電気負荷を切り替えるための電子スイッチとして用いられ得る。例えば、IGBTは、モータ駆動インバータ内、およびDC(直流)−DC電力変換器内の電力スイッチとして用いられ得る。半導体デバイスの動作パラメータを改善する試みが行われている。
改善された半導体デバイスを提供することが望ましい。
実施形態によれば、半導体デバイスはトランジスタを含む。トランジスタは、第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域と、ドリフト領域と第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域と、第1の主表面内の複数のトレンチと、を含む。トレンチは、半導体基板を、第1のメサおよびダミーメサを含む複数のメサにパターニングする。複数のトレンチは少なくとも1つの活性トレンチを含み、第1のメサは活性トレンチの第1の側に配置されており、ダミーメサは活性トレンチの第2の側に配置されている。トランジスタは、活性トレンチ内に配置されたゲート電極と、第1のメサ内の第1の導電型のソース領域と、をさらに含む。トランジスタの片側チャネルが第1のメサ内に形成されるように構成される。
例えば、第1のメサの幅は、1μm未満、例えば、700nm未満、またはさらに、500nm未満である。例えば、第1のメサの幅は、隣接するトレンチの間の距離に対応し得る。
実施形態によれば、ソース領域はソースコンタクトを介してソース端子に電気接続され得る。さらに、ダミーメサは、少なくとも第1の導電型のキャリアに対してソースコンタクトよりも高い抵抗を有するコンタクトを介してソース端子に接続され得る。
実施形態によれば、トランジスタは、ドリフト領域よりも高いドーピング濃度を有する第1の導電型のバリア領域を含み得る。第1のバリア領域は本体領域とドリフト領域との間に配置されている。バリア領域は、第1のメサおよびダミーメサのうちの少なくとも一方の内部に配置されている。
例えば、第1のバリア領域は第1のメサ内に配置されていてもよく、ダミーメサには存在しなくてもよい。代替的に、第1のバリア領域はダミーメサ内に配置されていてもよく、第1のメサには存在しなくてもよい。
例として、複数のトレンチは、第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチ、ならびに第1のソーストレンチと第2のソーストレンチとの間のさらなるトレンチをさらに含み得る。第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチ内に配置された導電材料はソース端子にそれぞれ電気接続され得る。ダミーメサは第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチの各々とさらなるトレンチとの間に配置され得る。バリア領域は、第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチの各々とさらなるトレンチとの間のダミーメサ内に配置され得る。特定の実装形態によれば、ダミーメサのうちの少なくとも1つ、あるいは、例えば、ダミーメサのうちの第1のものおよび第2のものは、第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチとそれぞれ接触しているように配置され得る。ダミーメサはさらなるトレンチの両側にさらに配置され得る。
トレンチは浮遊トレンチをさらに含み得る。浮遊トレンチ内に配置された導電材料はゲート端子およびソース端子から電気的に遮断され得る。
さらなる実施形態によれば、半導体デバイスはトランジスタを含む。トランジスタは、第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域と、ドリフト領域と第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域と、第1の主表面内の複数のトレンチと、を含む。トレンチは、半導体基板を、ダミーメサを含む複数のメサにパターニングする。複数のトレンチはダミートレンチを含む。ダミーメサはダミートレンチの両側に配置されている。複数のトレンチは活性トレンチをさらに含む。第1のメサは活性トレンチの第1の側に隣接して配置されている。ダミーメサのうちの1つは活性トレンチの第2の側に隣接して配置されている。トランジスタは、活性トレンチ内に配置されたゲート電極と、第1のメサ内の第1の導電型のソース領域と、をさらに含む。トランジスタは、ドリフト領域のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における第1の導電型のバリア領域をなおさらに含む。バリア領域は本体領域とドリフト領域との間に配置されている。バリア領域はダミーメサのうちの少なくとも1つの内部に配置されている。
例えば、バリア領域は、第1のメサ、および活性トレンチの第2の側に隣接するダミーメサには存在しなくてもよい。
実施形態によれば、半導体デバイスはトランジスタを含む。トランジスタは、第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域と、ドリフト領域と第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域と、第1の主表面内の複数のトレンチと、を含む。トレンチは、半導体基板を、第1のメサを含む複数のメサにパターニングする。複数のトレンチは活性トレンチならびに第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチを含み、第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチ内の導電材料はソース端子に接続されている。トランジスタは、活性トレンチ内に配置されたゲート電極と、第1のメサ内の第1の導電型のソース領域と、をさらに含む。第1のメサは活性トレンチに隣接して配置されている。トランジスタは、第1のソーストレンチと第2のソーストレンチとの間の第2のメサをさらに含み、第2のメサは第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチのうちの少なくとも一方と接触している。トランジスタは、ドリフト領域のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における第1の導電型のバリア領域をなおさらに含む。バリア領域は本体領域とドリフト領域との間に配置されており、バリア領域は第2のメサ内に配置されている。バリア領域の鉛直方向サイズsは第2のメサの幅の少なくとも2倍である。
例えば、複数のトレンチは第1のソーストレンチと第2のソーストレンチとの間のダミートレンチをさらに含み得る。例えば、ダミーメサはダミートレンチの両側に配置されている。
実施形態によれば、第1のメサの幅は1μm未満であり得る。第1のメサは活性トレンチと第1のソーストレンチとの間に配置され得る。例として、第1のメサは活性トレンチおよび第1のソーストレンチのうちの少なくとも一方と接触し得る。
ダミートレンチ内の導電材料はソース端子に電気接続され得る。
実施形態によれば、半導体デバイスはトランジスタを含む。トランジスタは、第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域と、ドリフト領域と第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域と、第1の主表面内の複数のトレンチと、を含む。トレンチは、半導体基板を、第1のメサおよび第2のメサを含む複数のメサにパターニングする。複数のトレンチは活性トレンチを含む。ゲート電極が活性トレンチ内に配置されている。トランジスタは、第1のメサおよび第2のメサのうちの少なくとも一方の内部の第1の導電型のソース領域をさらに含む。トランジスタは、ドリフト領域のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における第1の導電型の第1のバリア領域をなおさらに含む。第1のバリア領域は本体領域とドリフト領域との間に配置されている。第1のバリア領域は第1のメサ内に配置されている。トランジスタは、第1のバリア領域よりも低いドーピング濃度を有し、ドリフト領域よりも高いドーピング濃度を有する第1の導電型の第2のバリア領域をさらに含む。第2のバリア領域は本体領域とドリフト領域との間に配置されている。第2のバリア領域は第2のメサ内に配置されている。
例えば、ソース領域は第1のメサおよび第2のメサ内に配置され得る。
実施形態によれば、第2のメサはダミーメサであり得る。
1つ以上の実施形態によれば、電気デバイスは、上述されたとおりの半導体デバイスと、半導体デバイスに接続された要素と、を備える。例えば、要素はモータおよび論理回路のうちの一方であり得る。
当業者は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見れば、追加の特徴および利点を認識するであろう。
添付の図面は、本発明の実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は本発明の実施形態を例示し、明細書と共に、原理を説明する役割を果たす。本発明の他の実施形態、および意図される利点の多くは、以下の発明を実施するための形態を参照することによって、より深く理解されるようになるため、容易に認識されるであろう。図面の要素は必ずしも互いに対して原寸に比例しているとはかぎらない。同様の参照符号は、対応する類似の部分を指定する。
1つ以上の実施形態に係る半導体デバイスの一部分の鉛直断面図をそれぞれ示す。 1つ以上の実施形態に係る半導体デバイスの一部分の鉛直断面図をそれぞれ示す。 1つ以上の実施形態に係る半導体デバイスの一部分の水平断面図を示す。 1つ以上のさらなる実施形態に係る半導体デバイスの一部分の鉛直断面図をそれぞれ示す。 1つ以上のさらなる実施形態に係る半導体デバイスの一部分の鉛直断面図をそれぞれ示す。 1つ以上の実施形態に係る半導体デバイスの一部分の鉛直断面図である。 1つ以上の実施形態に係る半導体デバイスの一部分の断面図である。 図3Aに示されるデバイスのさらなる変更をそれぞれ示す半導体デバイスの一部分の断面図である。 図3Aに示されるデバイスのさらなる変更をそれぞれ示す半導体デバイスの一部分の断面図である。 1つ以上の実施形態に係る半導体デバイスの一部分の断面図である。 半導体デバイスの詳細を説明するための半導体デバイスの一部分の断面図である。 半導体デバイスの詳細を説明するための半導体デバイスの一部分の断面図である。 トレンチの延長方向に沿って見た、半導体デバイスの一部分の鉛直断面図である。 諸実施例に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。 さらなる実施例に係る半導体デバイスの一部分の断面図である。 さらなる実施例に係る半導体デバイスの断面図である。 諸実施例に係る半導体デバイスの断面図である。 さらなる実施例に係る半導体デバイスの断面図である。 さらなる実施例に係る半導体デバイスの断面図である。 なおさらなる実施例に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。 なおさらなる実施例に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。 なおさらなる実施例に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。 なおさらなる実施例に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。 1つ以上の実施形態に係る電気デバイスの概略図を示す。
以下の詳細な説明では、本明細書の一部をなし、本発明が実施され得る特定の実施形態が例として示される添付の図面を参照する。その際、「上部(top)」、「下部(bottom)」、「前方(front)」、「裏(back)」、「先頭の(leading)」、「末尾の(trailing)」など等の、方向用語は、説明されている図の向きを基準として用いられる。本発明の実施形態の構成要素は多数の異なる向きに位置付けることができるため、方向用語は説明の目的のために用いられ、決して限定的なものではない。請求項によって定義される範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、構造的変更または論理的変更が行われてもよいことを理解されたい。
実施形態の説明は限定的なものではない。特に、以下において説明される実施形態の要素は異なる実施形態の要素と組み合わせられてもよい。
以下の説明において用いられる用語「ウェハ」、「基板」または「半導体基板」は、半導体表面を有する任意の半導体ベースの構造体を含み得る。ウェハおよび構造体は、シリコン、シリコン・オン・インシュレータ(silicon−on−insulator、SOI)、シリコン・オン・サファイア(silicon−on sapphire、SOS)、ドープ半導体および非ドープ半導体、ベース半導体基礎によって支持されたシリコンのエピタキシャル層、ならびにその他の半導体構造体を含むと理解されるべきである。半導体はシリコンベースである必要はない。半導体はまた、シリコン−ゲルマニウム、ゲルマニウム、またはヒ化ガリウムであることもできるであろう。他の実施形態によれば、炭化ケイ素(SiC)または窒化ガリウム(GaN)が半導体基板材料を形成してもよい。
用語「鉛直(vertical)」は、本明細書で使用するとき、半導体基板または半導体本体の第1の表面と垂直に配置される向きを記述することを意図する。
用語「横(lateral)」および「水平(horizontal)」は、本明細書で使用するとき、半導体基板または半導体本体の第1の表面と平行な向きを記述することを意図する。これは、例えば、ウェハまたはダイの表面であることができる。
本明細書で使用するとき、用語「〜を有する(having)」、「〜を包含する(containing)」、「〜を含む(including)」、「〜を備える(comprising)」および同様のものは、述べられている要素または特徴の存在を指示するが、追加の要素または特徴を除外しないオープンエンドな用語である。冠詞「a」、「an」および「the」は、文脈が別途明確に指示しない限り、複数形も単数形も含むことが意図される。
用語「電気接続されている」は、互いに電気接続された要素の間の低オーミック電気接続を記述することを意図する。
図および説明は、ドーピング型「n」または「p」の隣に「−」または「+」を指示することによって相対的ドーピング濃度を示す。例えば、「n」は、「n」ドーピング領域のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を意味し、その一方で、「n」ドーピング領域は、「n」ドーピング領域よりも高いドーピング濃度を有する。同じ相対ドーピング濃度のドーピング領域は必ずしも同じ絶対ドーピング濃度を有するわけではない。例えば、2つの異なる「n」ドーピング領域は、同じ、または異なる絶対ドーピング濃度を有してもよい。図及び説明では、より深く理解するために、しばしば、ドープ部分は、「p」または「n」型にドープされていると指定される。当然理解されるように、この指定は決して限定を意図されてはいない。
以下において、実施形態が説明される。留意されるべきであるとおり、特定の図を参照して説明される機能性の特定の実装形態、特徴および説明は、別段の指示がないかぎり、または明らかに不適切でないかぎり、さらなる図にも適用され得る。
図1Aは、第1の主表面110を有する半導体基板100内の半導体デバイス10の一部分の断面図を示す。半導体デバイス10はトランジスタ20を含む。トランジスタ20は、第1の導電型のドリフト領域260、およびドリフト領域260と第1の主表面110との間の第2の導電型の本体領域220を含む。トランジスタ20は第1の主表面110内の複数のトレンチ130をさらに含む。トレンチ130は半導体基板100を複数のメサ160にパターニングする。メサ160は第1のメサ161およびダミーメサ163を含む。複数のトレンチ130は少なくとも1つの活性トレンチ131を含む。図1Aに示される実施例によれば、第1のメサ161は活性トレンチ131の第1の側に配置されており、ダミーメサは活性トレンチ131の第2の側に配置されている。トランジスタ20は活性トレンチ131内のゲート電極210をさらに含む。トランジスタ20は第1のメサ161内の第1の導電型のソース領域201をさらに含む。ソース領域201はソースコンタクト183を介してソース端子180に電気接続され得る。トランジスタ20の片側チャネル221が第1のメサ161内に形成されるように構成される。
概して、ゲート端子とソース端子180との間に所定の電圧を印加すると、すなわち、ゲートがオンにされると、反転層(導電チャネル)が形成される。ソース領域およびドリフトゾーンが第1の導電型、例えば、n型のものであり、本体領域が第2の導電型、例えばp型のものである場合には、導電チャネルは、第1の導電型の(多数)キャリア、例えば、n型の場合には、電子のために形成される。導電チャネルは、本体領域220内において、ゲート電極210に隣接する部分に形成される。ゲート電圧を変更することによって、チャネルの導電性が制御され得る。
実施形態によれば、トランジスタは、本開示において説明される基本構造を各々有する、複数のトランジスタセル20を含み得る。トランジスタセルは互いに隣接して配置され得る。トランジスタセルは互いに並列に接続され、トランジスタセルアレイを形成し得る。例えば、トランジスタセルのソース領域は共通端子に電気接続され得る。さらに、トランジスタセルのゲート電極は共通ゲート端子に電気接続され得る。さらに、トランジスタセルの裏側領域205は共通端子に電気接続され得る。
本開示内において、用語「ダミーメサ」は、トランジスタのオン状態の間に負荷電流を搬送する目的のために用いられないメサを意味し得る。実施形態によれば、各トランジスタセル201は、第1のメサ161および少なくとも1つの不活性もしくはダミーメサ163を含み得る。例えば、制御可能な導電チャネルが形成されるように構成されなくてもよい。例えば、第1の負荷端子、例えば、ソース端子180とダミーメサ163との間の移行部が、少なくとも、第1の導電型の電荷キャリアのための電気絶縁部を提供し得る。
例として、トランジスタ20またはトランジスタセル20は、負荷電流が、ダミーメサ163と、対応する負荷端子、例えば、ソース端子180との間の前記移行部を通過するのを防止するように構成され得る。諸実施例によれば、ダミーメサ163は反転チャネルを誘導することを可能にしない。より具体的に言うと、諸実施例によれば、および第1のメサ161と対照的に、ダミーメサ163はトランジスタの導通状態の間は負荷電流を導通しない。例えば、ダミーメサ163は、負荷電流を通電する目的のために用いられない不使用メサと見なすことができる。
一実装形態によれば、ダミーメサ163は、例えば、対応する負荷端子、例えば、ソース端子180に電気接続されておらず、例えば、絶縁層111(図7Aおよび図7Bに示される)によって、ソース端子180から電気的に絶縁されている。例えば、対応する負荷端子とダミーメサ163との間の移行部は、第1の導電型の電荷キャリア、すなわち、多数キャリアのためだけでなく、第2の導電型の電荷キャリア、すなわち、少数キャリアのための電気絶縁部も提供するような仕方で実装され得る。本実装形態によれば、ダミーメサ163はソース領域201を含まなくてもよい。さらに、または代替的に、ダミーメサ163はチャネル領域を含まなくてもよい。さらに、または代替的に、ダミーメサ163は低オーミックコンタクトなどの接触プラグによって接触されなくてもよい。本実装形態によれば、用語「ダミーメサ」は、メサと、対応する負荷端子、例えば、ソース端子180との間の移行部を電流が全く通過しないメサを指し得る。
さらなる実装形態によれば、ダミーメサ163は、第1の導電型の電荷キャリアのためだけでなく、第2の導電型の電荷キャリアのための電気絶縁部も提供する移行部によって、対応する負荷端子、例えば、ソース端子180に電気接続され得る。より具体的に言うと、本実装形態によれば、ダミーメサは、第2の導電型の電荷キャリアの電流、例えば、正孔電流が移行部を通過することを可能にし得る。例えば、ダミーメサ163に隣接するトレンチ内の電極の電位に依存して、このような正孔電流は一時的にのみ存在し得る。例えば、この正孔電流は、例えば、半導体本体内に存在する総電荷キャリア濃度を低減するために、ターンオフ動作を実行する直前に存在し得る。
さらなる実装形態によれば、ダミーメサは、導電チャネルが形成されるように構成されない仕方で実装され得、導電チャネルの導電性は、例えば、ダミーメサに隣接するトレンチ内の電極を用いて制御可能である。
以上において説明されたように、ダミーメサは、メサがソース端子180から遮断されることによって実装され得る。さらなる実施形態によれば、この表現は、ダミーメサが、第1の導電型の少なくとも(多数)キャリア、例えば、電子に対してソースコンタクト183よりも高い抵抗、例えばオーミック抵抗を有するコンタクトを介してソース端子180に接続されていることを意味し得る。図1Dおよび図1Eを参照して説明されることになるように、用語「ダミーメサ」はまた、第1の導電型のキャリア、例えば、電子を阻止するが、第2の導電型のキャリア、例えば、正孔のわずかな電流を可能にするメサを指し得る。
これらの実施例によれば、ソース領域がダミーメサ内に配置され得る。さらに、第2の導電型の本体領域がダミーメサ内に配置され得る。さらなる実施例によれば、ソース領域201はダミーメサ163には存在しなくてもよい。さらなる実施形態によれば、第2の導電型の本体領域はダミーメサ内に配置されていなくてもよい。
諸実施例によれば、ソース領域201を含む、または含まないダミーメサ163は、数十オームから絶縁までの間の全スペクトルを網羅する抵抗を有する抵抗器要素182を介してソース端子180に電気接続され得る。例えば、抵抗器要素の抵抗は、第1の負荷端子、例えば、ソース端子から十分によく遮断されるように構成されていてもよく、スイッチングイベントの間に、その電位は、前記スイッチングイベントの時間スケール、例えば10ns、または100ns、または10μsで第1の負荷端子から切り離される。より具体的に言うと、抵抗器要素182の抵抗は、高速スイッチングプロセスが遂行される際にソース領域の電位がソース電位に対応しないように選択され得る。例えば、高速スイッチングプロセスのスイッチング時間は、例えば、10μs未満、より具体的には、100nsまたは10ns未満であり得る。例えば、抵抗器要素182は、特定の抵抗を有する導電線によって実装され得る。実施形態によれば、抵抗器要素182の抵抗は半導体デバイスのレイアウトによって決定され得る。さらなる実施形態によれば、ダミーメサが、ソースコンタクト183よりも高い抵抗を有するコンタクトを介してソース端子180に接続されているという特徴は、ダミーメサがセルアレイ領域の外側においてのみソース端子に電気接続されていること、またはダミーメサと接触するための接触面積が活性メサ内のソース領域のための接触面積よりも少なくとも10分の1と著しく小さいことを意味し得る。
用語「トランジスタの片側チャネルが第1のメサ内に形成されるように構成される」は、動作時、ソース領域、ドレイン領域およびゲート電極がそれぞれの端子に電気接続されると、メサの一方の側のみに反転層(導電チャネル)が形成され、それに対して、メサの他方の側には反転層が形成されないことを意味することが意図される。例えば、これは、メサの一方の側にソース領域が配置されており、その一方で、メサの他方の側にはソース領域が配置されていないという事実によるものであり得る。例えば、これは、メサの一方の側においてのみコンタクトを形成する隔離されたソースコンタクトによって実装され得る。さらなる実施形態によれば、メサの一方の側にゲート電極が配置されていてもよく、それに対して、メサの他方の側にはゲート電極が存在しない。例えば、メサの他方の側に隣接するトレンチは、絶縁材料、またはソース端子に電気接続された導電材料を含み得る。
用語「活性トレンチ」は、本開示の文脈において使用するとき、ゲート電極を含むトレンチであって、導電チャネルが、活性トレンチの少なくとも一方の側壁に隣接する半導体材料内に形成されるように構成される、トレンチを意味することを意図される。これは、例えば、ソース領域が活性トレンチの少なくとも一方の側壁に隣接しており、ソース領域はソース端子に電気接続されている場合であり得る。
用語「ゲートトレンチ」は、本開示の文脈において使用するとき、ゲート端子に電気接続されたゲート電極を含むトレンチを意味することを意図される。導電チャネルがゲートトレンチの両側に隣接して形成されるように構成されるのかどうかについては余地が残されている。例えば、ダミーメサがゲートトレンチの第1の側に隣接して配置されていてもよく、ソース領域がゲートトレンチの第2の側には存在しなくてもよい。
用語「第1のメサは活性トレンチの第1の側に配置されており、ダミーメサは活性トレンチの第2の側に配置されている」は、第1のメサおよびダミーメサは必ずしも同じトレンチと接触しているわけではないことを意味することが意図される。例えば、活性トレンチとダミーメサとの間に1つ以上のさらなるトレンチが配置されていてもよい。
以下において図6Fを参照して説明されることになるように、第1のメサが活性トレンチの第1の側壁および第2の側壁にそれぞれ隣接しており、ダミーメサをさらに含む構成は、表現「第1のメサは活性トレンチの第1の側に配置されており、ダミーメサは活性トレンチの第2の側に配置されている」によって包含されるように構成される。例として、この構成はソーストレンチをさらに含み得、ダミーメサは、活性トレンチから遠いソーストレンチの側に配置されている。
図1Aに示される特定の実施形態によれば、第1のメサ161は活性トレンチ131の第1の側に隣接して配置され得、ダミーメサ163は活性トレンチ131の第2の側に隣接して配置され得る。
図1Aの断面図は、第1の方向、例えば、x方向に沿って見たものである。トレンチ130は、第2の方向、例えば、y方向に延びる長手方向軸を有する。
本明細書の文脈において説明される半導体デバイス10は、概して、半導体基板100内に形成されたIGBTに関する。第1の導電型(例えばn型)のソース領域201が第1の主表面110に隣接して配置されている。第2の導電型の裏側領域205が第2の主表面120に隣接して配置されている。例えば、エミッタとも呼ばれる裏側領域205は第2の導電型のものであり得る。実施形態によれば、裏側領域205は第2の導電型の部分を含み得、第1の導電型の部分をさらに含み得る。実施形態によれば、第1の導電型のストライプ形部分および第2の導電型のストライプ形部分が存在し得る。トランジスタ20は、ドリフト領域260、本体領域220、ソース領域201、および裏側領域205を含む。トランジスタは、第1の主表面110内に形成されており、ドリフト領域260まで延びる活性トレンチ131をさらに含む。誘電体層211が活性トレンチ131の側壁および底部側に隣接して配置されていてもよい。ゲート誘電体層211はゲート電極210を、隣接する半導体材料から絶縁する。
ソース領域201は、例えば、ソースコンタクト183に接続されたソース導電層181によって、ソース端子180に電気接続されている。裏側領域205は、例えば、裏側導電(金属配線)層によって実装され得る裏側電極206を介して、裏側端子190に電気接続されている。
所定の電圧VCEが裏側端子190とソース端子180との間に印加され、所定の電圧がゲート端子とソース端子180との間に印加されると、すなわち、ゲートがオンにされると、反転層(導電チャネル)が、本体領域220内において、ゲート電極210に隣接する部分に形成される。導電チャネルが形成されると、例えば、ソース領域がn型にドープされたものである場合には、電子がソース領域201からドリフト領域260へ流れ得る。正孔が裏側領域205からドリフト領域260内へ移動し得る。これは、IGBTの電流容量を増大させる導電率変調に起因するドリフト領域260の抵抗の大幅な低減をもたらす。この時のIGBTの裏側端子190とソース端子180との間の電圧降下はオン状態電圧(VCE,SAT)と呼ばれる。オン状態電圧VCE,SATは半導体デバイスの損失を指示する。
ゲートがオフにされると、すなわち、ゲート端子185とソース端子180との間のゲート電圧VGEが0または逆バイアスに低減されると、反転層は本体領域220内に形成されない。したがって、ソース領域201からの電子の流れが停止する。その後、ドリフト領域260内に蓄積された電子および正孔は裏側領域205およびソース領域201へそれぞれ移動するか、または再結合して消滅する。
上述の説明はnドープ領域およびpドープ領域の特定の布置について与えられたことに留意されたい。当然理解されるように、コンセプトは、電子および正孔の機能が逆になるように変更され得る。
1つ以上の実施形態によれば、トレンチ130、131は、y方向に、すなわち、断面の図示の平面と交差する、またはそれと垂直な方向に延び得る。IGBTのトランジスタまたはトランジスタセルは、ゲート電極210が内部に配置されたゲートトレンチ131を含み得る。トランジスタまたはトランジスタセルは、さらなるトレンチ、例えば、ソース端子180に電気的に結合されているか、または他の仕方で接続されているか、もしくは浮遊状態になっている導電材料を充填されたトレンチを含み得る。誘電体層がトレンチ130内に配置されていてもよい。例えば、誘電体層は導電材料を、隣接する半導体材料から絶縁し得る。実施形態によれば、誘電体層の厚さはトレンチ130内で均一であり得る。さらなる実施形態によれば、厚さは変化し得る。例えば、トレンチの底部部分における厚さはトレンチの側壁における厚さよりも大きくてもよい。概して、トレンチは規則的なピッチで配置され得る。これは図6Cを参照してさらに説明されることになる。メサ160が、隣接するトレンチ130の間に配置され得る。例えば、メサは第1のメサ161およびダミーメサ163を含み得る。
実施形態によれば、活性トレンチ131が、トランジスタの片側チャネル221が形成されるように構成される第1のメサ161と、ダミーメサ163との間に配置されている。その結果、メサの幅は両側型のメサの場合と比べて低減され得る。さらに、メサの一方の側はチャネルとして用いられず、または、言い方を変えれば、メサの幅の一部分は不活性であり、チャネルとして用いられない。その結果、キャリアの閉じ込めの改善を達成することができ、VCE,SATの改善をもたらす。
実施形態によれば、ソーストレンチが第1のメサに隣接して配置され得る。この場合には、ソーストレンチの存在のゆえに、ゲート−ソース静電容量が、改善された仕方で調整され得る。さらに、これは、メサの幅に依存するスイッチング損失/可制御性/VCE,SATの間のトレードオフを改善し得る。
図1Aに示される実施形態によれば、ダミーメサ163は活性トレンチ131と直接接触して配置され得る。
メサは、例えば、ソース領域201を介して、ソース端子180に電気接続され得る第2のメサ162(図1Aには示されていない)をさらに含み得る。
図1Bを参照して説明される実施形態によれば、半導体デバイス10は、ドリフト領域260のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における第1の導電型のバリア領域230をなおさらに含む。バリア領域230は本体領域220とドリフト領域260との間に配置されており、ドリフト領域260と接触している。バリア領域230は、第1のメサおよびダミーメサのうちの少なくとも一方の内部に配置されている。
例えば、バリア領域230のドーピング濃度とドリフト領域260のドーピング濃度との比は100〜10000であり得る。ドリフト領域260のドーピング濃度が変化するときには、比は、バリア領域230のドーピング濃度とドリフト領域260の最も高いドーピング濃度との比であり得る。実施形態によれば、バリア領域230はドリフト領域260と直接接触して配置されている。例えば、バリア領域230とドリフト領域260との間の境界面は、異なるドーピング濃度を有する同一のドーピング型の部分の間の接合部、例えば、nnまたはpp接合を形成する。
1つ以上の実施形態によれば、バリア領域はパターニングされていてもよく、例えば、バリア領域はドリフト領域260と本体領域220との間に一様に配置されていなくてもよい。その代わり、バリア領域はトランジスタ20の特定の区域内に配置されていてもよい。例えば、バリア領域230は、メサ160のうちの選択されたものの内部に配置されていてもよく、メサ160のうちのさらなるものの内部には存在しなくてもよい。バリア領域230はドリフト領域260と直接接触して形成される。バリア領域230は本体領域220へのpn接合を形成する。バリア領域230はメサの一方の側壁からメサの別の側壁へ水平方向に延び得る。より詳細には、少なくとも部分内において、バリア領域230は、水平断面内における隣接するトレンチの間のメサを完全に充填する。例えば、バリア領域は第1のメサ161内に配置されていてもよく、ダミーメサ163には存在しなくてもよい。さらなる実施形態によれば、バリア領域はダミーメサ163内に配置されていてもよく、第1のメサ161には存在しなくてもよい。
図1Cは半導体デバイスの水平断面図を示す。例えば、図1Cの水平断面図は、図1Aにも指示されるとおりIIとII’との間で取ったものであり得る。図示されているように、トレンチ130は、第2の方向に沿って延びる長手方向軸を有する。
図1Dは、さらなる実施形態に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。図1Aに示される実施形態と異なり、ダミーメサ164は、第1の導電型のキャリア、例えば、電子を阻止し、ターンオンの間、およびオン状態においてわずかな正孔電流を可能にするために実装され得る。例として、メサ164は、ソース端子に電気接続され得るメサコンタクト226に隣接する第2の導電型の第2のドープ領域225を含み得る。メサ164は、第2のドープ領域225とドリフト領域260との間に配置された第1の導電型の第1のドープ領域224をさらに含み得る。
諸実施例によれば、第2のドープ領域225は、浅い高用量注入領域、例えば、p注入領域であり得る。第2のドープ領域225は第1の導電型のキャリアを阻止し得る。さらに、第1のドープ領域224は、第2のドープ領域225よりも低いドーピング濃度でドープされ得る。第1のドープ領域224は、第2の導電型のキャリア、例えば、正孔に対するバリアを実現し得る。第1のドープ領域224のドーピング濃度は、Vce,satの要求、および低減された正孔電流フィードバックの要求の釣り合いをとるように設定され得る。
この特定の実装形態のゆえに、メサ164は、スイッチングの間の所望の時点において、第2の導電型のキャリア、例えば、正孔のための低抵抗性電流経路を提供し、これにより、ターンオンの間における電流フィードバックが低減され、dU/dtおよびdI/dtの可制御性が改善される。さらに、全電流のうちの増大した部分が正孔によって搬送されるため、第1のメサの伝達特性によって通常与えられる、ゲートと全電流との間の結合が低減される。これは、ゲートオーバシュートの低減、およびdU/dtの低下をもたらし得る。さらなる諸実装形態によれば、正孔電流経路の抵抗率は時間とともに均衡させられるか、または変更され、これにより、デバイス内のプラズマ濃度はオン状態において高いままとどまる。さらなる実施形態によれば、このメサ164内の電流は、特別なゲートドライバを用いて制御されなくてもよい。
図1Eに示される実施形態によれば、半導体デバイス10は第1のメサ161内のバリア領域230をさらに含み得る。例えば、バリア領域230は、第1のドープ領域224よりも深い深さまで延び得る。実施形態によれば、バリア領域230は、隣接する活性トレンチ131の上部3分の1もしくは4分の1内の位置から活性トレンチ131の下部3分の1もしくは4分の1まで延び得る。
図1Dおよび図1Eを参照して説明されるダミーメサ164の特定の実装形態は、本明細書に記載されるとおりのダミーメサを含む任意の構造または半導体デバイスに適用することができる。ダミーメサ164の特別な実装形態の有益な効果は、第1のメサ161が活性トレンチ131の第1の側に隣接しており、ダミーメサ164が活性トレンチ131の第2の側に隣接している半導体デバイスにおいて存在することになる。
図2は、1つ以上のさらなる実施形態に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。図2の半導体デバイス10は、第1の主表面110を有する半導体基板100内に形成される。半導体デバイス10はトランジスタ20を含む。トランジスタ20は、第1の導電型のドリフト領域260、およびドリフト領域260と第1の主表面110との間の第2の導電型の本体領域220を含む。トランジスタ20は第1の主表面110内の複数のトレンチ130を含む。トレンチ130は半導体基板100を、ダミーメサ163を含む複数のメサ160にパターニングする。複数のトレンチは活性トレンチ131を含む。第1のメサが活性トレンチに隣接して配置されている。トランジスタは、活性トレンチ131内のゲート電極210および第1のメサ161内の第1の導電型のソース領域201をさらに含む。第1のメサ161内のソース領域201はソースコンタクト183を介してソース端子180に電気接続され得る。複数のトレンチ130はダミートレンチ132をさらに含む。ダミーメサ163、164がダミートレンチ132の両側に配置されている。トランジスタ20は、ドリフト領域260のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における第1の導電型のバリア領域230をさらに含む。バリア領域230は本体領域220とドリフト領域260との間に配置されている。バリア領域230はダミーメサ163のうちの少なくとも1つの内部に配置されている。
図2に示されるように、ダミーメサ163はソース端子180から遮断されていてもよく、またはコンタクトを介してソース端子に接続されていてもよい。例えば、コンタクトは、図1Aを参照して指定されたとおりの高い抵抗を有する抵抗器要素182を含み得る。さらなる実施形態によれば、ダミーメサは、図1Dおよび図1Eを参照して説明されたメサ164として実装され得る。用語「ダミートレンチ」は、概して、トレンチ132の両側においてダミーメサ163に隣接するトレンチ132を指す。絶縁材料または導電材料がダミートレンチ132内に充填され得る。例えば、ダミートレンチ内の導電材料はゲート端子185に電気接続されていてもよい。さらなる実施形態によれば、ダミートレンチ132内の導電材料はゲート端子185から遮断されていてもよい。なおさらなる実施形態によれば、ダミートレンチ132内の導電材料はソース端子180に電気接続されていてもよく、または別の仕方で接続されていてもよく、または浮遊状態になっていてもよい。ダミーメサ163は活性トレンチ131の一方の側において活性トレンチ131に隣接し得る。第1のメサ161が活性トレンチ131の他方の側に配置され得る。図2に係る実施形態のさらなる要素は、図1Aを参照して説明されたものと同様である。具体的には、トランジスタの片側チャネル221が第1のメサ161内に形成されるように構成される。
図3Aは、1つ以上のさらなる実施形態に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。図3Aの半導体デバイス10は、第1の主表面110を有する半導体基板100内に形成される。半導体デバイス10はトランジスタ20を含む。トランジスタ20は、第1の導電型のドリフト領域260、およびドリフト領域260と第1の主表面110との間の第2の導電型の本体領域220を含む。トランジスタ20は第1の主表面110内の複数のトレンチ130をさらに含む。トレンチ130は半導体基板100を、第1のメサ161を含む複数のメサ160にパターニングする。複数のトレンチ130は、活性トレンチ131ならびに第1および第2のソーストレンチ133、134を含む。第1および第2のソーストレンチ133、134内の導電材料はソース端子180に接続されている。トランジスタ20は、活性トレンチ131内に配置されたゲート電極210を含む。トランジスタ20は第1のメサ161内の第1の導電型のソース領域201をさらに含む。第1のメサ161は活性トレンチ131に隣接して配置されている。半導体デバイスは、第1および第2のソーストレンチ133、134と接触して配置された第2のメサ162をさらに含む。トランジスタ20は、ドリフト領域のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度におけるバリア領域230をさらに含む。バリア領域230は本体領域220とドリフト領域260との間に配置されている。バリア領域230は第2のメサ162内に配置されている。実施形態によれば、バリア領域230は第1のメサ161内に配置されていてもよい。さらなる実施形態によれば、バリア領域230は第1のメサ161には存在しなくてもよい。図3Aに示される実施例では、第1および第2のソーストレンチは活性トレンチ131に隣接して配置され得る。例えば、第1のメサ161は活性トレンチと第1のソーストレンチ133との間に配置され得る。第2のメサ162は第1および第2のソーストレンチ133、134の間に配置されている。図3Aを参照して説明される半導体デバイスはさらなるソーストレンチを含み得、さらなるソーストレンチ内の導電材料はソース端子180に電気接続されている。
図3Aに示されるように、第1のメサ161がソーストレンチ133に隣接しているときには、ソーストレンチの存在のゆえに、ゲート−ソース静電容量がよりうまく調整され得る。さらに、メサ幅に依存するスイッチング損失/可制御性/VCESATの間のトレードオフが改善され得る。
図3Bを参照して示される実施形態によれば、図3Aを参照して説明された要素に加えて、複数のメサは2つのダミーメサ163およびダミートレンチ132をさらに含む。ダミーメサ163はダミートレンチ132の両側に配置されている。さらに、ダミーメサ163はダミートレンチ132と接触している。
図3Cの半導体デバイスは図3Aの半導体デバイスに基づく。図3Aを参照して説明された要素に付け加えて、バリア領域230の鉛直方向サイズsは第2のメサの幅wの少なくとも2倍である。バリア領域230はソーストレンチ133、134の下部3分の1または下部4分の1まで鉛直に延びる。任意選択的に、バリア領域230はソーストレンチ133、134の上部3分の1または上部4分の1まで鉛直に延び得る。さらなる実施形態によれば、バリア領域230は、ソーストレンチ133、134よりも深い深さまで延び得る。
図4は、1つ以上のさらなる実施形態に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。半導体デバイス10は、第1の主表面110を有する半導体基板100内に形成される。半導体デバイス10はトランジスタ20を含む。トランジスタ20は、第1の導電型のドリフト領域260、ドリフト領域260と第1の主表面110との間の第2の導電型の本体領域220、および第1の主表面110内の複数のトレンチ130を含む。トレンチ130は半導体基板100を、第1のメサ161および第2のメサ162を含む複数のメサ160にパターニングする。複数のトレンチ130は活性トレンチ131を含む。ゲート電極210が活性トレンチ131内に配置されている。トランジスタは、第1のメサ161および第2のメサ162のうちの少なくとも一方の内部の第1の導電型のソース領域201を含む。トランジスタ20は、ドリフト領域260のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における第1の導電型の第1のバリア領域をさらに含む。第1のバリア領域231は本体領域220とドリフト領域260との間にドリフト領域と接触して配置されている。第1のバリア領域231は第1のメサ161内に配置されている。トランジスタは、本体領域とドリフト領域260との間の、ドリフト領域260と接触した第2の第1の導電型の第2のバリア領域232をさらに含む。第2のバリア領域232は第2のメサ162内に配置されている。第2のバリア領域は、第1のバリア領域231よりも低いドーピング濃度を有し、ドリフト領域260よりも高いドーピング濃度を有する。
実施形態によれば、ソース領域201が第2のメサ162内に配置されていてもよい。さらなる実施形態によれば、ソース領域201は第2のメサ162には存在しなくてもよい。例えば、第2のメサは、さらに、以上において図1A、図1B、図1Dまたは図1Eを参照して説明されたとおりのダミーメサであり得る。実施形態によれば、第1のメサおよび第2のメサは、活性トレンチの反対の側に隣接してそれぞれ配置され得る。さらなる実施形態によれば、第2のメサ162はトランジスタ20内の任意の位置に配置され得る。
以下において、トランジスタのいくつかの詳細が説明されることになる。図5Aは、第1のメサ161の一部分の断面図を示す。例えば、活性トレンチ131が第1のメサ161の両側に配置され得、ゲート電極210が活性トレンチ131内に配置され得る。ソース領域201は第1のメサ161内に配置されている。例えば、ソース領域201は半導体基板の第1の主表面110に隣接して配置され得る。ソース領域201は、ソース端子180に電気接続され得るソースコンタクト183を介してソース導電層181に電気接続され得る。本明細書の文脈内において、用語「第1のメサ内の第1の導電型のソース領域」は、ソース領域201が第1のメサ161内に配置されていることを意味することが意図される。例えば、ソース領域201は、左手側においてトレンチ130に隣接して配置された第1のソース領域201a、および右手側においてトレンチ130に隣接して配置された第2のソース領域201bを含み得る。さらなる実施形態によれば、ソース領域201は、第1のメサ161の左手側に配置された第1のソース領域201aのみ、または第1のメサ161の右手側に配置された第2のソース領域201bのみを含み得る。ソース領域が、例えば、メサの右手側に配置された第1のソース領域201aとして実装されるか、またはメサの左手側に配置された第2のソース領域201bとして実装されるときには、トランジスタの片側チャネル221がメサ内に形成されるように構成される。
概して、ソースコンタクト183は第1のソース領域201aを第2のソース領域201bから分離する。しかし、ソース導電層とソース領域201との間の異なる接続方式が実施され得ることが当然理解されるべきである。ソースコンタクト183は、さもなければこの区域内に形成され得るであろう寄生バイポーラトランジスタを抑制するか、または劣化させるべく、本体領域220と接触するように配置され得る。
図5Bは、2つのトレンチ130、およびトレンチの間のメサ160内に配置されたバリア領域230を概略的に示す。例えば、トレンチ130は、半導体基板の主表面110とそれぞれのトレンチ130の底部側との間で測定された深さtを有し得る。バリア領域230の底部側230aは第1の主表面110から距離dに配置され得る。距離dはトレンチtの深さよりも小さいものであり得る。さらなる実施形態によれば、深さdはトレンチ130の深さtとほぼ等しいものであり得る。なおさらに、深さdはトレンチ130の深さtよりも大きいものであり得る。メサの幅wは異なるメサにわたって等しくてもよい。さらなる実施形態によれば、異なるメサは異なる幅をそれぞれ有してもよい。例えば、トレンチの深さtに対するメサの幅wの比は0.1〜0.5であり得る。トレンチの深さtに対するメサの幅wの比を設定することによって、VCE,SATとスイッチング速度との間の関係が設定され得る。例えば、低いスイッチング速度を実現するときには、メサの幅はトレンチの深さと比べて小さいものであり得、これは低いVCE,SATを生じさせる。他方で、より大きなスイッチング速度を実現するときには、メサのより大きな幅が、VCE,SATとスイッチング速度との間のトレードオフの改善をもたらし得る。
バリア領域230は、バリア領域230の水平サイズの少なくとも2倍である鉛直方向サイズを有し得る。バリア領域の水平サイズは、バリア領域230が配置された対応するメサの幅wに対応し得る。さらなる実施形態によれば、バリア領域の水平サイズまたは対応するメサの幅wに対するバリア領域の鉛直方向サイズsの比は、3超、またはさらに、4超であり得る。さらなる実施形態によれば、バリア領域230は、隣接するトレンチの下部部分まで延び得る。例えば、バリア領域230は、隣接するトレンチ130の下部3分の1または下部4分の1まで延び得る。さらに、バリア領域230は、隣接するトレンチ130の上部3分の1または上部4分の1から延び得る。例えば、以下の関係のうちの1つが深さdおよび深さtによって満たされ得る:d>0.5xt、またはd>0.7xt、またはd>0.8xt。
以上においてさらに指示されたように、バリア領域のドーピング濃度は変化し得る。例えば、第1のドーピング濃度を有する第1のバリア領域231が第1のメサ内に配置され得、第2のドーピング濃度を有する第2のバリア領域232が第2のメサ162内に配置され得る。例えば、第2のドーピング濃度は第1のより低いドーピング濃度よりも低いものであり得る。さらなる実施形態によれば、第1のメサ161および第2のメサ162は異なるドーピングプロファイルをそれぞれ有し得る。例えば、第2のバリア領域232のドーピングプロファイルは深さ方向に向かって徐々に変化し得、それに対して、第1のドーピングプロファイルはドリフト領域260と第2のバリア領域232との間の接合部においてドーピング濃度の急激な変化を生じさせる。
概して、バリア領域、第1のバリア領域231および第2のバリア領域232は、ドリフト領域260よりも高いドーピング濃度をそれぞれ有する。ドリフト領域260のドーピング濃度はドリフト領域内で一定である必要はない。例えば、ドーピング濃度は、第2の主表面120に隣接する側から第1の主表面110に向かって増大し得る。例えば、図5Bに示されるように、バリア領域、例えば、第2のバリア領域232は、異なるドーピング濃度を各々有する、異なる部分235、236、および237を含み得る。例えば、部分237のドーピング濃度はドリフト領域260のドーピング濃度よりも大きいものであり得る。部分236のドーピング濃度は部分237のドーピング濃度よりも大きく、且つ部分235のドーピング濃度よりも小さいものであり得る。
これに関連して、バリア領域230がドリフト領域260よりも高いドーピング濃度を有するという特徴は、バリア領域がドリフト領域260内のドーピング濃度の最も高い値よりも高いドーピング濃度を有することを意味することが意図される。バリア領域230が変化するドーピング濃度を有するときには、バリア領域230のドーピング濃度の最も低い値はドリフト領域260のドーピング濃度の最も高い値よりも大きいものであり得る。
図5Cは、1つ以上の実施形態に係る半導体デバイスの一部分の鉛直断面図を示す。断面図は、図1Bにおいて同じく指示されるように、トレンチ130の延長方向に沿ってIIIとIII’との間で取られている。図示されているように、実施形態によれば、ソース領域201はメサ160の延長方向に沿って連続的に配置され得る。例えば、メサ160は第1のメサ161、第2のメサ162またはダミーメサ163であり得る。さらなる実施形態によれば、ソース領域201は連続的でなくてもよく、特定の位置にのみ配置されていてもよい。
ソース領域201の特定の実装形態にかかわらず、バリア領域230は、第2の方向に沿って変化するドーピング濃度を有し得る。例えば、図5Cに指示されるように、バリア領域230は、第2の方向に沿って配置された異なるドーピング濃度を有する部分235、236、および237を含み得る。
上述されたように、バリア領域がメサのうちのいくつかの内部に配置され得る。その結果、スイッチング速度、例えば、dU/dTが所望の値に設定され得る。概して、電力スイッチ、特に、IGBTが、スイッチングに敏感な要素のために用いられるときには、敏感なデバイスを保護するためにスイッチング速度を低い値に設定することが望ましくなり得る。例えば、スイッチング速度は、ゲート電極の抵抗を設定することによって設定され得る。他方で、ゲート電極の抵抗はスイッチング損失に影響を与える。バリア領域の存在のゆえに、スイッチング速度の可制御性が改善され得、スイッチング速度を非常に低い値に設定することができる。例えば、スイッチング速度は、10V/ns未満、例えば、5V/ns未満になり得る。これは、半導体デバイスが、例えば、1μm未満、より具体的には、700nm未満のメサの幅をもたらす小さな距離を置いて配置された複数のトレンチを含む場合に、有用であり得る。
いくつかの実施形態によれば、バリア領域230は活性トレンチ131の一方の側に隣接して配置され得る。この場合には、低いVce,satが達成され得る。さらに、ターンオンの間におけるより低いdU/dtスイッチング速度が可能になるよう、ゲート上の正孔電流フィードバックが変調されてもよい。
図1〜図4を参照して説明される基本要素は種々の場合において適用され得る。実施形態によれば、トレンチ、例えば、ソーストレンチ、ゲートトレンチおよびダミートレンチ、ならびにメサなどの要素は、第1のメサ、すなわち、ソース領域がソース端子に電気接続されているメサに対して対称的な様態で配置され得る。さらなる実施形態によれば、これらの要素は非対称的な様態で配置され得る。例えば、要素は活性トレンチに対して非対称的な仕方で配置され得る。
図6Aは、半導体デバイスの一部分の断面図を示す。トランジスタ20はソーストレンチ134および2つの活性トレンチ131を含む。トランジスタ20は2つの第1のメサ161およびダミーメサ163をさらに含む。第1のメサ161は、ソーストレンチ134と、活性トレンチ131のうちの対応するものとの間にそれぞれ配置されている。ダミーメサ163は2つの活性トレンチ131の間に配置されている。バリア領域は第1のメサ161内に配置されており、ダミーメサ163には存在しない。例えば、絶縁層111が半導体材料の上に配置され得る。この半導体デバイスはスイッチング速度の改善された可制御性を示す。ソーストレンチ134が第1のメサ161に隣接して配置されているため、トランジスタの片側チャネル221が第1のメサ内にそれぞれ形成されるように構成される。
図6Bは、さらなる実施形態に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。トランジスタ20は、バリア領域230をそれぞれ含む2つの第1のメサ161、およびそれに続く2つのダミーメサ163を含む。トランジスタ20は、ゲート端子185に電気接続された導電材料を充填された4つのトレンチをさらに含む。トレンチのうちの3つはゲートトレンチ131を実装する。トレンチの両側でダミーメサに隣接するトレンチのうちの1つはダミートレンチ132を実装する。バリア領域230は第1のメサ161内に配置されている。ソーストレンチ134が第1のメサ161に隣接して配置されているため、トランジスタの片側チャネル221が第1のメサ内にそれぞれ形成されるように構成される。
図6Cは、さらなる実施形態に係る半導体デバイスの断面図を示す。図6Cに示される実施形態によれば、トランジスタ20は、第1のメサ161、および互いに隣接して配置された3つのソーストレンチ133、さらなる第1のメサ161および3つのゲートトレンチ131、132を含む。ダミーメサ163が、ゲートトレンチのうちの隣接するものの間に配置され得る。この場合には、第2のゲートトレンチはダミートレンチ132を実装し得る。第1および第2のゲートトレンチは活性トレンチ131をそれぞれ実装する。さらに、ダミーメサ163が、ソーストレンチ133のうちの隣接するものの間に配置されている。より詳細には、第1のメサがソーストレンチ133とゲートトレンチ131との間に配置されている。さらに、ダミーメサ163が、ソーストレンチのうちの隣接するものの間、またはゲートトレンチのうちの隣接するものの間に配置されている。バリア領域230は、ソーストレンチ133に隣接するメサのうちの任意のものの内部に配置されている。さらに、バリア領域230は、ソーストレンチ133に隣接していないメサ、または、言い方を変えれば、2つの隣接するゲートトレンチの間に配置されたメサには存在しない。
ソーストレンチ134が第1のメサ161に隣接して配置されているため、トランジスタの片側チャネル221が第1のメサ内に形成されるように構成される。
異なる解説によれば、図6Cに示される半導体デバイスはトランジスタを含む。トランジスタは、第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域を含む。トランジスタは、ドリフト領域と第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域220をさらに含む。トランジスタは第1の主表面内の複数のトレンチを含む。トレンチは、半導体基板を、第1のメサ161を含む複数のメサにパターニングする。複数のトレンチは、活性トレンチ131ならびに第1および第2のソーストレンチ133、134を含む。第1および第2のソーストレンチ内の導電材料はソース端子180に電気接続されている。トランジスタは、活性トレンチ131内のゲート電極210、および第1のメサ161内の第1の導電型のソース領域201を含む。第1のメサ161は活性トレンチ131に隣接して配置されている。トランジスタは、第1および第2のソーストレンチ133、134と接触して配置された第2のメサ162をさらに含む。トランジスタは、追加的に、ドリフト領域260のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における第1の導電型のバリア領域230を含む。バリア領域230は本体領域220とドリフト領域260との間に配置されており、バリア領域230は第2のメサ162内に配置されている。複数のメサは2つのダミーメサ163およびダミートレンチ132をさらに含む。ダミーメサ163はダミートレンチ132の両側に配置されている。さらに、ダミーメサ163はダミートレンチ132と接触している。
実施形態によれば、トレンチは規則的なピッチpで配置され得る。さらなる実施形態によれば、図6Cに示されるように、トレンチは様々な距離を置いて配置されていてもよく、これにより、メサの異なる幅v、wをもたらす。概して、実施形態によれば、メサ、例えば、第1のメサまたはダミーメサの幅は、4μm未満、例えば、1μm未満、例えば、700nm未満、またはさらに、500nm未満であり得る。例えば、ダミーメサの幅はダミーメサの機能性に依存して設定され得る。例として、ダミーメサへのコンタクトが存在する場合には、ダミーメサの小さな幅が設定され得る。ダミーメサがダイオードの役割を果たす場合には、メサのより大きな幅が選択され得る。
図6Dは、さらなる実施形態に係る半導体デバイスの部分の断面図を示す。図6Dによれば、トランジスタ20は2つのダミーメサ163および1つの第1のメサ161を含む。さらに、トレンチのうちのいくつかは、ゲート電極210を含む活性トレンチ131として実装されている。第1のメサ161は2つのダミーメサ163の間に配置されている。第1のメサ161はソース領域201を含み、ソース端子180に電気接続されている。実施形態によれば、トランジスタの片側チャネル221が第1のメサ161内に形成されるように構成される。ダミーメサ163は、例えば、抵抗器要素182を介してソース端子180に接続されているか、またはソース端子から遮断されている。バリア領域230はダミーメサ163内に配置されており、第1のメサ161には存在しない。この構成のために、スイッチング速度の改善された可制御性が達成され得る。さらなるトレンチは、ゲート電極を含むゲートトレンチ136として実装され得、導電チャネルはゲートトレンチ136のいずれの側壁に隣接して形成されなくてもよい。さらなる実施例によれば、導電チャネルが第1のメサ161の両方の側壁において形成されるように構成される。
図6Eは、さらなる実施形態に係る半導体デバイスの一部分の断面図を示す。これらの実施形態によれば、トランジスタは2つの第1のメサ161および1つのダミーメサ163を含む。ダミーメサ163は第1のメサ161の間に配置されており、対称配置を形成する。トレンチのうちのいくつかは、ゲート電極210を含む活性トレンチ131として実装されている。さらなるトレンチは、ゲート電極を含むゲートトレンチ136として実装され得る。バリア領域230はダミーメサ163内に配置されており、第1のメサ161には存在しない。トランジスタの片側チャネル221が第1のメサ内に形成されるように構成される。例えば、ソース領域201は、第1のメサ161の側壁のうちの一方のみに隣接して形成され得る。さらなる実施例によれば、導電チャネルが第1のメサ161の両方の側壁において形成されるように構成される。
図6Fは、さらなる実施形態に係る半導体デバイスの断面図を示す。図6Fに示されるデバイスは、第1のバリア領域231および第2のバリア領域232を含む図4に示されるデバイスに基づく。
図6Fに示される半導体デバイス10はトランジスタ20を含む。トランジスタは、第1の表面110を有する半導体基板100内の第1の導電型のドリフト領域260を含む。トランジスタは、ドリフト領域260と第1の主表面110との間の第2の導電型の本体領域220をさらに含む。トランジスタは複数のトレンチ131、133を含む。トレンチは半導体基板100を複数のメサ161、162にパターニングする。例えば、複数のメサは第1のメサ161および第2のメサ162を含み得る。複数のトレンチは活性トレンチ131およびソーストレンチ133を含む。ゲート電極210が活性トレンチ131内に配置されている。ソーストレンチ133の導電材料はソース端子180と電気接続されている。第1の導電型のソース領域201が第1のメサ161内に配置されている。第1のメサ161は活性トレンチ131に隣接して配置されている。例えば、ソース領域201は活性トレンチ131に隣接して配置されている。トランジスタ20は第1のバリア領域231および第2のバリア領域232をさらに含む。第1のバリア領域231のドーピング濃度は第2のバリア領域232のドーピング濃度と異なり得る。
図6Fに示されるように、例えば、第1のバリア領域231は、隣接する第1のメサ161内に配置され得る。さらに、第2のバリア領域232は、隣接する第2のメサ162内に配置され得る。例えば、第2のメサは、以上において定義されたとおりの様態のダミーメサであり得る。したがって、隣接するダミーメサ162の間に配置されたトレンチはダミートレンチを実装し得る。例えば、ダミートレンチはゲート端子に電気接続され得る。さらに、トランジスタの片側チャネル221が第1のメサ161内に形成されるように構成される。例えば、ソーストレンチ133がゲートトレンチ131の両側に配置され得る。さらに、2つ以上のダミートレンチが、隣り合うソーストレンチ133の間に配置され得る。第1のメサ231は、活性トレンチ131に隣接するよう、隣り合うソーストレンチ133の間に配置され得る。さらに、ダミーメサ162がそれぞれのソーストレンチ133の他方の側に配置され得る。第1のメサ231の幅wは第2のメサ232の幅vと異なり得る。
例えば、第1のメサ161内の第1のバリア領域231のドーピング濃度は、第2のメサ162、例えば、ダミーメサ内の第2のバリア領域232のドーピング濃度よりも大きいものであり得る。例えば、この場合には、スイッチングの間におけるダミーメサからの電子のゆえに存在するフィードバックはより小さくなり得る。より具体的に言うと、ドーピング濃度が小さいほど、電子によるフィードバックは小さい。その結果、デバイスの可制御性が改善され得る。
第2の導電性のドープ部分209が、半導体基板の第1の主表面110に隣接する位置において、第1のメサ161内、および第2のメサ162内に配置され得る。ドープ部分209はソーストレンチ133またはダミートレンチに隣接し得る。
代替的な解説によれば、図6Fに示される半導体デバイス10はトランジスタ20を含む。トランジスタ20は、第1の主表面110を有する半導体基板100内の第1の導電型のドリフト領域260を含む。トランジスタは、ドリフト領域260と第1の主表面110との間の第2の導電型の本体領域220をさらに含む。トランジスタは第1の主表面内の複数のトレンチ130を含み、トレンチは、半導体基板100を、第1のメサ161およびダミーメサ162を含む複数のメサにパターニングする。複数のトレンチは少なくとも1つの活性トレンチ131を含み、第1のメサ161は活性トレンチ131の第1の側に配置されている。ダミーメサ162は活性トレンチの第2の側に配置されている。トランジスタは、活性トレンチ131内に配置されたゲート電極210、および第1のメサ161内の第1の導電型のソース領域201をさらに含む。トランジスタ20の片側チャネル221が第1のメサ161内に形成されるように構成される。
裏側金属層127が半導体基板100の第2の主表面120に隣接して配置され得る。第2の導電型の裏側領域205、例えば、pエミッタ領域が第2の主表面において半導体基板100内に形成され得る。それぞれの第1のメサのソース領域201は、半導体基板100の第1の主表面110に配置された導電層125によって電気接続され得る。図示されているように、電気的隔離をもたらすために、絶縁材料115が配置され得る。
図1A〜図6Eを参照して説明された要素は、図7A〜図7Bを参照して示されることになるように、さらに変更され得る。例えば、半導体デバイスの実施形態は、トレンチ130のうちの特定のものを省略するような仕方で実施され得る。例えば、図7Aに示される半導体デバイスは、ゲートトレンチ131、ソーストレンチ133、およびダミートレンチ132を含む。ソーストレンチ133とダミートレンチ132との間のさらなるトレンチの代わりに、第1の導電型のドープ部分138がソーストレンチ133とダミートレンチ132との間に配置されている。したがって、トランジスタ20は、活性トレンチ131、ソーストレンチ133、およびダミートレンチ132を含む。ダミートレンチ132内の導電充填材は、例えば、ゲート端子185に電気接続され得る。第1のメサ161が活性トレンチ131とソーストレンチ133との間に配置されている。ダミーメサおよびドープ部分138がソーストレンチ133とダミートレンチ132との間に配置されている。さらに、ダミーメサ163が図面の右手側においてダミートレンチ132と活性トレンチ131との間に配置されている。例えば、この活性トレンチ131の他方の側の第1のメサ161は、トランジスタの片側チャネル221がこのメサ内に形成されるように構成される仕方で実装されている。バリア領域230は第1のメサ161内に配置されており、ソーストレンチ133とダミートレンチ132との間の部分には存在しない。さらに、バリアはダミートレンチ132と活性トレンチ131との間の部分には存在しない。絶縁層111が半導体材料の上に配置され得る。
図7Bに示される実施形態によれば、トレンチは浮遊トレンチ135を含み得る。浮遊トレンチ135内の導電材料は端子から遮断されていてもよく、浮遊状態に保持されている。実施形態によれば、本明細書の文脈内において、用語「浮遊トレンチ」は、高オーミック接続を介して、対応する端子に電気接続された導電充填材を有するトレンチをさらに含むことを意図される。例えば、対応する端子への導電充填材の電気抵抗はゲート端子へのゲート電極の電気抵抗よりも大きいものであり得る。ダミーメサ163が浮遊トレンチ135の両側に配置され得る。例えば、図7Bに示されるトランジスタ20は、ゲートトレンチ131、ソーストレンチ134、浮遊トレンチ135、およびダミートレンチ132を含み得る。第1のメサ161が活性トレンチ131とソーストレンチ134との間に配置され得る。さらに、ダミーメサ163が、ソーストレンチ134と浮遊トレンチ135との間、浮遊トレンチ135とダミートレンチ132との間、およびダミートレンチ132と活性トレンチ131との間に配置され得る。図示されているように、さらなる活性トレンチ131がダミートレンチ132の右手側に隣接して配置され得、その後に第1のメサ161が続く。この第1のメサ161は、トランジスタの片側チャネル221が第1のメサ161内に形成されるように構成されるような仕方で実装され得る。例えば、バリア領域230は第1のメサ161内に配置されていてもよく、ダミーメサ163には存在しなくてもよい。
図7Cは、以上において図2を参照して説明された構造を実装する半導体デバイスの一部分を示す。トランジスタ20は第1のメサ161および複数のダミーメサ163を含む。バリア領域230は、ダミートレンチ132に隣接し得るダミーメサ163内に配置され得る。ダミートレンチ132は、以上において図2を参照して説明されたとおりの仕方で実施され得る。
バリア領域230は、第1のメサ161、および隣接するソーストレンチの間に配置されたメサには存在しなくてもよい。
図7Dは、図3A〜図3Cを参照して説明された構造を実装する半導体デバイスの一部分を示す。図示されているように、トランジスタ20は、ダミートレンチ132、第1のソーストレンチ133、第2のソーストレンチ134、およびゲートトレンチ131を含む。例えば、対応するトランジスタセル20のうちの1つはちょうど1つのゲートトレンチ131を含む。バリア領域は第1のメサ161内に配置されていてもよく、ソーストレンチ133、134との間に配置された第2のメサ162内に配置されていてもよい。例えば、バリア領域230は、2つのソーストレンチ133、134の間に配置されたダミーメサ163には存在しなくてもよい。
図8は、上述された半導体デバイス10を備える電気デバイス1の概略図を示す。図8に示される電気デバイス1は、半導体デバイス10と、半導体デバイスに接続された要素15とを備える。例えば、要素15はモータであり得るか、または論理回路であり得る。例えば、図8に示される電気デバイス1は、半導体デバイス10および論理回路が単一の回路板上に配置されたモータ駆動装置または電力モジュールであり得る。例えば、要素15は半導体デバイス10によって、例えば、スイッチングによって制御され得る。スイッチング速度の改善された可制御性のゆえに、以上において説明されたように、要素15は、改善された仕方で制御され得、電気デバイス1の寿命および性能を改善する。
実施形態が上述されたが、さらなる実施形態が実施され得ることは明白である。例えば、さらなる実施形態は、請求項において挙げられている特徴の任意のサブコンビネーション、または以上において与えられた例において説明された要素の任意のサブコンビネーションを含み得る。したがって、添付の請求項のこの趣旨および範囲は、本明細書に包含される実施形態の説明に限定されるべきではない。
1 電気デバイス
10 半導体デバイス
15 要素
20 トランジスタ
20 トランジスタセル
100 半導体基板
110 第1の主表面
111 絶縁層
115 絶縁材料
120 第2の主表面
125 導電層
127 裏側金属層
130 トレンチ
131 活性トレンチ
132 ダミートレンチ
133 第1のソーストレンチ
134 第2のソーストレンチ
135 浮遊トレンチ
136 ゲートトレンチ
138 ドープ部分
160 メサ
161 第1のメサ
162 第2のメサ
163、164 ダミーメサ
180 ソース端子
181 ソース導電層
182 抵抗器要素
183 ソースコンタクト
185 ゲート端子
190 裏側端子
201 ソース領域
201a 第1のソース領域
201b 第2のソース領域
205 裏側領域
206 裏側電極
209 ドープ部分
210 ゲート電極
211 誘電体層
220 本体領域
221 片側チャネル
224 第1のドープ領域
225 第2のドープ領域
226 メサコンタクト
230 バリア領域
230a 底部側
231 第1のバリア領域
232 第2のバリア領域
235、236、237 部分
260 ドリフト領域

Claims (20)

  1. トランジスタを含む半導体デバイスであって、
    第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域と、
    前記ドリフト領域と前記第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域と、
    前記第1の主表面内の複数のトレンチであって、前記トレンチは、前記半導体基板を、第1のメサおよびダミーメサを含む複数のメサにパターニングし、
    前記複数のトレンチは少なくとも1つの活性トレンチを含み、前記第1のメサは前記活性トレンチの第1の側に配置されており、前記ダミーメサは前記活性トレンチの第2の側に配置されている、複数のトレンチと、
    前記活性トレンチ内に配置されたゲート電極と、
    前記第1のメサ内の前記第1の導電型のソース領域と、
    を含み、
    前記トランジスタの片側チャネルが前記第1のメサ内に形成されるように構成される、
    半導体デバイス。
  2. 前記第1のメサの幅が1μm未満である、請求項1に記載の半導体デバイス。
  3. 前記ソース領域がソースコンタクトを介してソース端子に電気接続されており、前記ダミーメサが、少なくとも第1の導電型のキャリアに対して前記ソースコンタクトよりも高い抵抗を有するコンタクトを介して前記ソース端子に接続されている、請求項1に記載の半導体デバイス。
  4. 前記ドリフト領域よりも高いドーピング濃度を有する導電型の第1のバリア領域をさらに含み、前記第1のバリア領域は前記本体領域と前記ドリフト領域との間に配置されており、前記第1のバリア領域は前記第1のメサおよび前記ダミーメサのうちの少なくとも一方の内部に配置されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
  5. 前記第1のバリア領域が前記第1のメサ内に配置されており、前記ダミーメサには存在しない、請求項4に記載の半導体デバイス。
  6. 前記第1のバリア領域が前記ダミーメサ内に配置されており、前記第1のメサには存在しない、請求項4に記載の半導体デバイス。
  7. 前記複数のトレンチが、第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチ、ならびに前記第1のソーストレンチと前記第2のソーストレンチとの間のさらなるトレンチをさらに含み、前記第1のソーストレンチおよび前記第2のソーストレンチ内に配置された導電材料がソース端子にそれぞれ電気接続されており、
    ダミーメサが前記第1のソーストレンチおよび前記第2のソーストレンチの各々と前記さらなるトレンチとの間に配置されており、
    前記第1のバリア領域が、前記第1のソーストレンチおよび前記第2のソーストレンチの各々と前記さらなるトレンチとの間の前記ダミーメサ内に配置されている、
    請求項4または6に記載の半導体デバイス。
  8. 前記トレンチが浮遊トレンチをさらに含み、前記浮遊トレンチ内に配置された導電材料がゲート端子および前記ソース端子から電気的に遮断されている、請求項7に記載の半導体デバイス。
  9. 前記複数のトレンチがソーストレンチ及びダミーゲートトレンチを含み、前記ソーストレンチが前記第1のメサに隣接して配置されており、前記ダミーゲートトレンチがゲート電位に接続され、前記ダミーメサに隣接して配置されている、
    請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
  10. トランジスタを含む半導体デバイスであって、
    第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域と、
    前記ドリフト領域と前記第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域と、
    前記第1の主表面内の複数のトレンチであって、前記トレンチは、前記半導体基板を、ダミーメサを含む複数のメサにパターニングし、
    前記複数のトレンチはダミートレンチを含み、前記ダミーメサは前記ダミートレンチの両側に配置されており、
    前記複数のトレンチは活性トレンチをさらに含み、第1のメサが前記活性トレンチの第1の側に隣接して配置されており、前記ダミーメサのうちの一方が前記活性トレンチの第2の側に隣接して配置されている、複数のトレンチと、
    前記活性トレンチ内に配置されたゲート電極と、
    前記第1のメサ内の前記第1の導電型のソース領域と、
    前記ドリフト領域のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における前記第1の導電型のバリア領域であって、前記バリア領域は前記本体領域と前記ドリフト領域との間に配置されており、前記バリア領域は、少なくとも、前記活性トレンチの前記第2の側に隣接する前記ダミーメサと異なる前記ダミーメサのうちの別のものの内部に配置されており、前記バリア領域は前記第1のメサには存在しない、バリア領域と、
    を含む、半導体デバイス。
  11. トランジスタを含む半導体デバイスであって、
    第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域と、
    前記ドリフト領域と前記第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域と、
    前記第1の主表面内の複数のトレンチであって、前記トレンチは、前記半導体基板を、第1のメサを含む複数のメサにパターニングし、
    前記複数のトレンチは活性トレンチならびに第1のソーストレンチおよび第2のソーストレンチを含み、前記第1のソーストレンチおよび前記第2のソーストレンチ内の導電材料はソース端子に接続されている、複数のトレンチと、
    前記活性トレンチ内に配置されたゲート電極と、
    前記第1のメサ内の前記第1の導電型のソース領域であって、前記第1のメサは前記活性トレンチに隣接して配置されている、ソース領域と、
    前記第1のソーストレンチと前記第2のソーストレンチとの間の第2のメサであって、前記第2のメサは前記第1のソーストレンチおよび前記第2のソーストレンチのうちの少なくとも一方と接触している、第2のメサと、
    前記ドリフト領域のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における前記第1の導電型のバリア領域であって、前記バリア領域は前記本体領域と前記ドリフト領域との間に配置されており、前記バリア領域は前記第2のメサ内に配置されており、前記バリア領域の鉛直方向サイズsは前記第2のメサの幅の少なくとも2倍である、バリア領域と、
    を含む、半導体デバイス。
  12. 前記複数のトレンチが前記第1のソーストレンチと前記第2のソーストレンチとの間のダミートレンチをさらに含み、ダミーメサは前記ダミートレンチの両側に配置されている、請求項11に記載の半導体デバイス。
  13. 前記第1のメサの幅が1μm未満である、請求項11または12に記載の半導体デバイス。
  14. 前記第1のメサが前記活性トレンチと前記第1のソーストレンチとの間に配置されている、請求項11から13のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
  15. 前記ダミートレンチ内の導電材料が前記ソース端子に電気接続されている、請求項12に記載の半導体デバイス。
  16. 前記複数のトレンチが、ダミートレンチ、ゲート電位に接続されている前記ダミートレンチ内の導通材料、前記ダミートレンチのどちらかの側に配置されたダミーメサを更に含んでいる、請求項11に記載の半導体デバイス。
  17. トランジスタを含む半導体デバイスであって、
    第1の主表面を有する半導体基板内の第1の導電型のドリフト領域と、
    前記ドリフト領域と前記第1の主表面との間の第2の導電型の本体領域と、
    前記第1の主表面内の複数のトレンチであって、前記トレンチは、前記半導体基板を、第1のメサおよび第2のメサを含む複数のメサにパターニングし、
    前記複数のトレンチは活性トレンチを含み、ゲート電極が前記活性トレンチ内に配置されている、複数のトレンチと、
    前記第1のメサおよび前記第2のメサのうちの少なくとも一方の内部の前記第1の導電型のソース領域と、
    前記ドリフト領域のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度における前記第1の導電型の第1のバリア領域であって、前記第1のバリア領域は前記本体領域と前記ドリフト領域との間に配置されており、前記第1のバリア領域は前記第1のメサ内に配置されている、第1のバリア領域と、
    前記第1のバリア領域よりも低いドーピング濃度を有し、前記ドリフト領域よりも高いドーピング濃度を有する前記第1の導電型の第2のバリア領域であって、前記第2のバリア領域は前記本体領域と前記ドリフト領域との間に配置されており、前記第2のバリア領域は前記第2のメサ内に配置されている、第2のバリア領域と、
    を含み、前記第2のメサはダミーメサである、半導体デバイス。
  18. 前記ソース領域が前記第1のメサおよび前記第2のメサ内に配置されている、請求項17に記載の半導体デバイス。
  19. 請求項17または18に記載の半導体デバイスと、前記半導体デバイスに接続された要素と、を備える電気デバイス。
  20. 前記要素がモータおよび論理回路のうちの一方である、請求項19に記載の電気デバイス。
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