JP7051890B2 - ワイドギャップ半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の概念1によるワイドギャップ半導体装置は、
第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層に設けられた第2導電型からなるウェル領域と、
前記ウェル領域に設けられたソース領域と、
前記ウェル領域に設けられ、ゲートパッドに電気的に接続されるゲートコンタクト領域と、
前記ウェル領域に設けられ、面方向において前記ソース領域と前記ゲートコンタクト領域との間に設けられたツェナーダイオード領域と、
を備えてもよい。
本発明の概念1によるワイドギャップ半導体装置において、
前記ツェナーダイオード領域は、超高濃度第2導電型半導体領域と、前記超高濃度第2導電型半導体領域に隣接して設けられた高濃度第1導電型半導体領域と、を有し、
前記ゲートコンタクト領域は、前記高濃度第1導電型半導体領域に隣接して設けられ、
前記超高濃度第2導電型半導体領域は前記高濃度第1導電型半導体領域よりもソース領域側に設けられてもよい。
本発明の概念1又は2によるワイドギャップ半導体装置において、
前記ゲートコンタクト領域は超高濃度第1導電型半導体領域又は高濃度第1導電型半導体領域であってもよい。
本発明の概念1乃至3のいずれか1つによるワイドギャップ半導体装置において、
前記ツェナーダイオード領域と前記ソース領域とは面内方向で分離されてもよい。
本発明の概念5によるワイドギャップ半導体装置は、
第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層に設けられた第2導電型のウェル領域と、
前記ウェル領域に設けられたソース領域と、
前記ウェル領域に設けられた副次的MOSFET領域と、
を備え、
前記副次的MOSFET領域は、一対の第1導電型半導体領域と、前記一対の第1導電型半導体領域の間に設けられた第2導電型半導体領域と、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域に副次的MOSFET絶縁層を介して設けられ、前記ゲートパッドに電気的に接続される副次的MOSFETゲート電極と、を有し、
前記第1導電型半導体領域の一方はソースパッドに電気的に接続され、
前記第1導電型半導体領域の他方はゲートパッドに電気的に接続されてもよい。
本発明の概念5によるワイドギャップ半導体装置において、
前記第1導電型半導体領域は高濃度第1導電型半導体領域を有し、
前記第2導電型半導体領域は高濃度第2導電型半導体領域を有してもよい。
本発明の概念1乃至6のいずれか1つによるワイドギャップ半導体装置において、
前記ウェル領域は、前記ゲートパッドの下方の一部に設けられた第1ウェル領域と、前記第1ウェル領域と分離された第2ウェル領域とを有し、
前記第1ウェル領域に、前記ツェナーダイオード領域又は前記副次的MOSFET領域が設けられてもよい。
本発明の概念1乃至7のいずれか1つによるワイドギャップ半導体装置において、
前記第1ウェル領域と前記第2ウェル領域との間に、前記ドリフト層よりも不純物濃度の高い第1導電型半導体からなる分離領域が設けられてもよい。
本発明の概念1乃至8のいずれか1つによるワイドギャップ半導体装置は、
層間絶縁膜と、
前記ウェル領域と前記層間絶縁膜との間に設けられたゲート絶縁膜と、
をさらに備え、
前記ゲート絶縁膜は略同一の厚みを有してもよい。
《構成》
本実施の形態では、一例として縦型のMOSFETを用いて説明する。本実施の形態では、第1導電型をn型、第2導電型をp型として説明するが、このような態様に限られることはなく、第1導電型をp型、第2導電型をn型としてもよい。また、本実施の形態では、ワイドギャップ半導体として炭化ケイ素を用いて説明するが、このような態様に限られることはなく、ワイドギャップ半導体として窒化ガリウム等を用いてもよい。本実施の形態では、図1の上下方向である厚み方向と直交する方向を「面内方向」と呼ぶ。すなわち、図1の左右方向及び紙面の法線方向を含む面が「面内方向」になる。
n型の不純物としてはNやP等を用いることができ、p型の不純物としてはAlやB等を用いることができる。本実施の形態のドリフト層12である低濃度領域(n-)における不純物濃度は例えば1×1014~4×1016cm-3であり、炭化ケイ素半導体基板11における不純物濃度は例えば1×1018~3×1019cm-3である。
次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果の一例について説明する。なお、「作用・効果」で説明するあらゆる態様を、上記構成で採用することができる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。
20 ウェル領域
20a 第1ウェル領域
20b 第2ウェル領域
30 ソース領域
60 ゲート絶縁膜
100 ツェナーダイオード領域
101 高濃度第1導電型半導体領域
102 超高濃度第2導電型半導体領域
103 ゲートコンタクト領域
105 分離領域
120 ゲートパッド
125 副次的MOSFETゲート電極
150 副次的MOSFET領域
151a,151b,152a,152b n型半導体領域
156 p型半導体領域
159 副次的MOSFETゲート電極
Claims (10)
- 第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層に設けられた第2導電型からなるウェル領域と、
前記ウェル領域に設けられたソース領域と、
前記ウェル領域であってゲートパッドの下方に設けられ、前記ゲートパッドに電気的に接続されるゲートコンタクト領域と、
前記ウェル領域に設けられ、面方向において前記ソース領域と前記ゲートコンタクト領域との間に設けられたツェナーダイオード領域と、
を備え、
前記ツェナーダイオード領域は、ソースパッドの下方に設けられた超高濃度第2導電型半導体領域と、前記超高濃度第2導電型半導体領域に隣接して設けられて高濃度第2導電型半導体領域よりも不純物濃度の低い高濃度第1導電型半導体領域と、を有し、
前記ゲートコンタクト領域は、前記高濃度第1導電型半導体領域に隣接して設けられ、
前記超高濃度第2導電型半導体領域は前記高濃度第1導電型半導体領域よりもソース領域側に設けられることを特徴とするワイドギャップ半導体装置。 - 前記ゲートコンタクト領域は超高濃度第1導電型半導体領域又は高濃度第1導電型半導体領域であることを特徴とする請求項1に記載のワイドギャップ半導体装置。
- 前記ツェナーダイオード領域と前記ソース領域とは面内方向で分離されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のワイドギャップ半導体装置。
- 第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層に設けられた第2導電型のウェル領域と、
前記ウェル領域に設けられたソース領域と、
前記ウェル領域に設けられた副次的MOSFET領域と、
を備え、
前記副次的MOSFET領域は、一対の第1導電型半導体領域と、前記一対の第1導電型半導体領域の間に設けられた第2導電型半導体領域と、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域に副次的MOSFET絶縁層を介して設けられ、ゲートパッドに電気的に接続される副次的MOSFETゲート電極と、を有し、
前記第1導電型半導体領域の一方の少なくとも一部はソースパッドの下方に設けられ、前記ソースパッドに電気的に接続され、
前記第1導電型半導体領域の他方はゲートパッドの下方に設けられ、前記ゲートパッドに電気的に接続され、
前記ウェル領域は、前記ゲートパッドの下方に少なくとも一部が設けられた第1ウェル領域と、前記第1ウェル領域と分離され、前記ゲートパッドの下方に少なくとも一部が設けられた第2ウェル領域とを有し、
前記第1ウェル領域に、前記副次的MOSFET領域の前記一対の第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域が設けられていることを特徴とするワイドギャップ半導体装置。 - 前記第1導電型半導体領域は高濃度第1導電型半導体領域を有し、
前記第2導電型半導体領域は高濃度第2導電型半導体領域を有することを特徴とする請求項4に記載のワイドギャップ半導体装置。 - 前記ウェル領域は、前記ゲートパッドの下方の一部に設けられた第1ウェル領域と、前記第1ウェル領域と分離された第2ウェル領域とを有し、
前記第1ウェル領域に、前記ツェナーダイオード領域が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のワイドギャップ半導体装置。 - 前記ウェル領域は、前記ゲートパッドの下方の一部に設けられた第1ウェル領域と、前記第1ウェル領域と分離された第2ウェル領域とを有し、
前記第1ウェル領域に、前記副次的MOSFET領域が設けられていることを特徴とする請求項4又は5のいずれかに記載のワイドギャップ半導体装置。 - 第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層に設けられた第2導電型からなるウェル領域と、
前記ウェル領域に設けられたソース領域と、
前記ウェル領域に設けられ、ゲートパッドに電気的に接続されるゲートコンタクト領域と、
前記ウェル領域に設けられ、面方向において前記ソース領域と前記ゲートコンタクト領域との間に設けられたツェナーダイオード領域と、
を備え、
前記ウェル領域は、前記ゲートパッドの下方の一部に設けられた第1ウェル領域と、前記第1ウェル領域と分離された第2ウェル領域とを有し、
前記第1ウェル領域に、前記ツェナーダイオード領域が設けられ、
前記第1ウェル領域と前記第2ウェル領域との間に、前記ドリフト層よりも不純物濃度の高い第1導電型半導体からなる分離領域が設けられていることを特徴とするワイドギャップ半導体装置。 - 第1導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層に設けられた第2導電型のウェル領域と、
前記ウェル領域に設けられたソース領域と、
前記ウェル領域に設けられた副次的MOSFET領域と、
を備え、
前記副次的MOSFET領域は、一対の第1導電型半導体領域と、前記一対の第1導電型半導体領域の間に設けられた第2導電型半導体領域と、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域に副次的MOSFET絶縁層を介して設けられ、ゲートパッドに電気的に接続される副次的MOSFETゲート電極と、を有し、
前記第1導電型半導体領域の一方はソースパッドに電気的に接続され、
前記第1導電型半導体領域の他方は前記ゲートパッドに電気的に接続され、
前記ウェル領域は、前記ゲートパッドの下方の一部に設けられた第1ウェル領域と、前記第1ウェル領域と分離された第2ウェル領域とを有し、
前記第1ウェル領域に、前記副次的MOSFET領域が設けられ、
前記第1ウェル領域と前記第2ウェル領域との間に、前記ドリフト層よりも不純物濃度の高い第1導電型半導体からなる分離領域が設けられていることを特徴とするワイドギャップ半導体装置。
- 層間絶縁膜と、
前記ウェル領域と前記層間絶縁膜との間に設けられたゲート絶縁膜と、
をさらに備え、
前記ゲート絶縁膜は略同一の厚みを有していることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のワイドギャップ半導体装置。
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