JP7073695B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
さらに、請求項1では、第2セル部より第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされており、ゲート電極は、ドリフト層およびベース領域の積層方向と交差する一方向に沿って延設されており、第2セル部は、積層方向から視たとき、第1高不純物濃度領域がゲート電極の両側にそれぞれ形成されており、さらに、第1セル部は、積層方向から視たとき、第1高不純物濃度領域がゲート電極の片側に形成されている。
請求項4では、第2セル部より第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされており、ゲート電極は、ドリフト層およびベース領域の積層方向と交差する一方向に沿って延設されており、第2セル部は、一方向に沿って第1高不純物濃度領域が延設され、さらに、第1セル部は、一方向に沿って複数の第1高不純物濃度領域が離れて形成されている。
請求項8では、第1セル部は、第2セル部より第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされており、さらに、第1セル部は、第2セル部側と反対側の方が第2セル部側より第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされている。
請求項12では、第2セル部より、チャネル領域が形成される絶縁ゲート構造の閾値電圧における絶対値が大きくなる構成とされ、第2セル部よりベース領域の不純物濃度が高くされ、第2セル部と反対側の方が第2セル部側よりベース領域の不純物濃度が高くされている。
請求項15では、第2セル部より、チャネル領域が形成される絶縁ゲート構造の閾値電圧における絶対値が大きくなる構成とされ、第2セル部よりゲート絶縁膜が厚くされ、第2セル部側と反対側の方が第2セル部側よりゲート絶縁膜が厚くされている。
請求項18では、ゲート電極は、ドリフト層およびベース領域の積層方向と交差する一方向に沿って延設されており、第1セル部および第2セル部は、ゲート電極を複数有し、さらに、第1セル部は、第2セル部より隣合うゲート電極同士の間隔が広くされ、第2セル部側と反対側の方が第2セル部側より隣合うゲート電極同士の間隔が広くされている。
第1実施形態について説明する。本実施形態では、半導体装置として、トレンチゲート構造の反転型のMOSFET素子を半導体素子とするSiC半導体装置を例に挙げて説明する。
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、ソース領域14の形状を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対し、ソース領域14の形状を変更したものであり、その他に関しては第2実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第4実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対し、コンタクトホール18bの形状を変更したものであり、その他に関しては上記第2実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、ベース領域13の濃度を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第6実施形態について説明する。本実施形態は、第5実施形態に対し、第1セル部1aにおけるベース領域13の濃度を変更したものであり、その他に関しては第5実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第7実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、第1セル部1aにおけるゲート絶縁膜18の厚さを変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第8実施形態について説明する。本実施形態は、第7実施形態に対し、第1セル部1aにおけるゲート絶縁膜18の膜厚を変更したものであり、その他に関しては第7実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第9実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、第1セル部1aにおいて、隣合うゲートトレンチ16の間隔を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
1b 第2セル部
11 基板(第2高不純物濃度領域)
12 ドリフト層
13 ベース領域
14 ソース領域(第1高不純物濃度領域)
17 ゲート電極
18 ゲート絶縁膜
18a コンタクトホール
19 第1電極(ソース電極)
21 第2電極(ドレイン電極)
50 保護膜
Claims (18)
- 複数のゲート構造を有し、一部の前記ゲート構造が保護膜(50)の下方に位置する半導体装置であって、
第1導電型のドリフト層(12)と、
前記ドリフト層上に形成された第2導電型のベース領域(13)と、
前記ベース領域の表層部に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型の第1高不純物濃度領域(14)と、
前記第1高不純物濃度領域と前記ドリフト層との間に挟まれた前記ベース領域の表面を含んで形成されたゲート絶縁膜(18)と、前記ゲート絶縁膜上に配置されたゲート電極(17)と、を有する前記ゲート構造と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース領域と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の第2高不純物濃度領域(11)と、
前記ゲート絶縁膜のうちの前記ゲート電極が配置される部分と異なる部分に形成されたコンタクトホール(18a)に埋め込まれて前記ベース領域および前記第1高不純物濃度領域と電気的に接続される第1電極(19)と、
前記第2高不純物濃度領域と電気的に接続される第2電極(21)と、
一部の前記ゲート構造上に位置する状態で配置され、前記第1電極より熱伝導率が低い材料で構成された前記保護膜と、を備え、
前記ゲート電極に所定の電圧が印加されると、前記ベース領域のうちの前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と接する部分にチャネル領域が形成され、前記第1高不純物濃度領域、前記チャネル領域および前記ドリフト層を介して前記第1電極と前記第2電極との間に電流が流れるオン状態となり、
前記保護膜の下方の領域を第1セル部(1a)、前記保護膜の下方と異なる領域を第2セル部(1b)とすると、
前記第1セル部は、オン状態である際、前記第2セル部より電流密度が小さくなる構成とされ、前記第2セル部より前記第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされており、
前記ゲート電極は、前記ドリフト層および前記ベース領域の積層方向と交差する一方向に沿って延設されており、
前記第2セル部は、前記積層方向から視たとき、前記第1高不純物濃度領域が前記ゲート電極の両側にそれぞれ形成されており、
さらに、前記第1セル部は、前記積層方向から視たとき、前記第1高不純物濃度領域が前記ゲート電極の片側に形成されている半導体装置。 - 前記第1セル部は、前記ゲート電極が複数備えられ、前記積層方向から視たとき、前記第1高不純物濃度領域が複数の前記ゲート電極それぞれに対して同じ側に形成されている請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ゲート電極は、前記ドリフト層および前記ベース領域の積層方向と交差する一方向に沿って延設されており、
前記第2セル部は、前記一方向に沿って前記第1高不純物濃度領域が延設され、
前記第1セル部は、前記一方向に沿って複数の前記第1高不純物濃度領域が離れて形成されている請求項1または2に記載の半導体装置。 - 複数のゲート構造を有し、一部の前記ゲート構造が保護膜(50)の下方に位置する半導体装置であって、
第1導電型のドリフト層(12)と、
前記ドリフト層上に形成された第2導電型のベース領域(13)と、
前記ベース領域の表層部に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型の第1高不純物濃度領域(14)と、
前記第1高不純物濃度領域と前記ドリフト層との間に挟まれた前記ベース領域の表面を含んで形成されたゲート絶縁膜(18)と、前記ゲート絶縁膜上に配置されたゲート電極(17)と、を有する前記ゲート構造と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース領域と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の第2高不純物濃度領域(11)と、
前記ゲート絶縁膜のうちの前記ゲート電極が配置される部分と異なる部分に形成されたコンタクトホール(18a)に埋め込まれて前記ベース領域および前記第1高不純物濃度領域と電気的に接続される第1電極(19)と、
前記第2高不純物濃度領域と電気的に接続される第2電極(21)と、
一部の前記ゲート構造上に位置する状態で配置され、前記第1電極より熱伝導率が低い材料で構成された前記保護膜と、を備え、
前記ゲート電極に所定の電圧が印加されると、前記ベース領域のうちの前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と接する部分にチャネル領域が形成され、前記第1高不純物濃度領域、前記チャネル領域および前記ドリフト層を介して前記第1電極と前記第2電極との間に電流が流れるオン状態となり、
前記保護膜の下方の領域を第1セル部(1a)、前記保護膜の下方と異なる領域を第2セル部(1b)とすると、
前記第1セル部は、オン状態である際、前記第2セル部より電流密度が小さくなる構成とされ、前記第2セル部より前記第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされており、
前記ゲート電極は、前記ドリフト層および前記ベース領域の積層方向と交差する一方向に沿って延設されており、
前記第2セル部は、前記一方向に沿って前記第1高不純物濃度領域が延設され、
さらに、前記第1セル部は、前記一方向に沿って複数の前記第1高不純物濃度領域が離れて形成されている半導体装置。 - 前記第1セル部は、前記一方向に沿って隣合う前記第1高不純物濃度領域同士の間隔が等しくされている請求項3または4に記載の半導体装置。
- 前記第1セル部は、前記コンタクトホールが複数形成され、前記一方向に沿って隣合う少なくとも一部の前記第1高不純物濃度領域が異なる前記コンタクトホールから露出している請求項3ないし5のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1セル部は、前記第2セル部側と反対側の方が前記第2セル部側より前記第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされている請求項1ないし6のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 複数のゲート構造を有し、一部の前記ゲート構造が保護膜(50)の下方に位置する半導体装置であって、
第1導電型のドリフト層(12)と、
前記ドリフト層上に形成された第2導電型のベース領域(13)と、
前記ベース領域の表層部に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型の第1高不純物濃度領域(14)と、
前記第1高不純物濃度領域と前記ドリフト層との間に挟まれた前記ベース領域の表面を含んで形成されたゲート絶縁膜(18)と、前記ゲート絶縁膜上に配置されたゲート電極(17)と、を有する前記ゲート構造と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース領域と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の第2高不純物濃度領域(11)と、
前記ゲート絶縁膜のうちの前記ゲート電極が配置される部分と異なる部分に形成されたコンタクトホール(18a)に埋め込まれて前記ベース領域および前記第1高不純物濃度領域と電気的に接続される第1電極(19)と、
前記第2高不純物濃度領域と電気的に接続される第2電極(21)と、
一部の前記ゲート構造上に位置する状態で配置され、前記第1電極より熱伝導率が低い材料で構成された前記保護膜と、を備え、
前記ゲート電極に所定の電圧が印加されると、前記ベース領域のうちの前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と接する部分にチャネル領域が形成され、前記第1高不純物濃度領域、前記チャネル領域および前記ドリフト層を介して前記第1電極と前記第2電極との間に電流が流れるオン状態となり、
前記保護膜の下方の領域を第1セル部(1a)、前記保護膜の下方と異なる領域を第2セル部(1b)とすると、
前記第1セル部は、オン状態である際、前記第2セル部より電流密度が小さくなる構成とされ、前記第2セル部より前記第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされており、
さらに、前記第1セル部は、前記第2セル部側と反対側の方が前記第2セル部側より前記第1高不純物濃度領域の形成密度が疎とされている半導体装置。 - 前記第1セル部は、前記第2セル部より、前記チャネル領域が形成される絶縁ゲート構造の閾値電圧における絶対値が大きくなる構成とされている請求項1ないし8のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1セル部は、前記第2セル部より前記ベース領域の不純物濃度が高くされている請求項9に記載の半導体装置。
- 前記第1セル部は、前記第2セル部と反対側の方が前記第2セル部側より前記ベース領域の不純物濃度が高くされている請求項10に記載の半導体装置。
- 複数のゲート構造を有し、一部の前記ゲート構造が保護膜(50)の下方に位置する半導体装置であって、
第1導電型のドリフト層(12)と、
前記ドリフト層上に形成された第2導電型のベース領域(13)と、
前記ベース領域の表層部に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型の第1高不純物濃度領域(14)と、
前記第1高不純物濃度領域と前記ドリフト層との間に挟まれた前記ベース領域の表面を含んで形成されたゲート絶縁膜(18)と、前記ゲート絶縁膜上に配置されたゲート電極(17)と、を有する前記ゲート構造と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース領域と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の第2高不純物濃度領域(11)と、
前記ゲート絶縁膜のうちの前記ゲート電極が配置される部分と異なる部分に形成されたコンタクトホール(18a)に埋め込まれて前記ベース領域および前記第1高不純物濃度領域と電気的に接続される第1電極(19)と、
前記第2高不純物濃度領域と電気的に接続される第2電極(21)と、
一部の前記ゲート構造上に位置する状態で配置され、前記第1電極より熱伝導率が低い材料で構成された前記保護膜と、を備え、
前記ゲート電極に所定の電圧が印加されると、前記ベース領域のうちの前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と接する部分にチャネル領域が形成され、前記第1高不純物濃度領域、前記チャネル領域および前記ドリフト層を介して前記第1電極と前記第2電極との間に電流が流れるオン状態となり、
前記保護膜の下方の領域を第1セル部(1a)、前記保護膜の下方と異なる領域を第2セル部(1b)とすると、
前記第1セル部は、オン状態である際、前記第2セル部より電流密度が小さくなる構成とされ、前記第2セル部より、前記チャネル領域が形成される絶縁ゲート構造の閾値電圧における絶対値が大きくなる構成とされ、前記第2セル部より前記ベース領域の不純物濃度が高くされ、前記第2セル部と反対側の方が前記第2セル部側より前記ベース領域の不純物濃度が高くされている半導体装置。 - 前記第1セル部は、前記第2セル部より前記ゲート絶縁膜が厚くされている請求項9ないし12のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1セル部は、前記第2セル部側と反対側の方が前記第2セル部側より前記ゲート絶縁膜が厚くされている請求項13に記載の半導体装置。
- 複数のゲート構造を有し、一部の前記ゲート構造が保護膜(50)の下方に位置する半導体装置であって、
第1導電型のドリフト層(12)と、
前記ドリフト層上に形成された第2導電型のベース領域(13)と、
前記ベース領域の表層部に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型の第1高不純物濃度領域(14)と、
前記第1高不純物濃度領域と前記ドリフト層との間に挟まれた前記ベース領域の表面を含んで形成されたゲート絶縁膜(18)と、前記ゲート絶縁膜上に配置されたゲート電極(17)と、を有する前記ゲート構造と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース領域と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の第2高不純物濃度領域(11)と、
前記ゲート絶縁膜のうちの前記ゲート電極が配置される部分と異なる部分に形成されたコンタクトホール(18a)に埋め込まれて前記ベース領域および前記第1高不純物濃度領域と電気的に接続される第1電極(19)と、
前記第2高不純物濃度領域と電気的に接続される第2電極(21)と、
一部の前記ゲート構造上に位置する状態で配置され、前記第1電極より熱伝導率が低い材料で構成された前記保護膜と、を備え、
前記ゲート電極に所定の電圧が印加されると、前記ベース領域のうちの前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と接する部分にチャネル領域が形成され、前記第1高不純物濃度領域、前記チャネル領域および前記ドリフト層を介して前記第1電極と前記第2電極との間に電流が流れるオン状態となり、
前記保護膜の下方の領域を第1セル部(1a)、前記保護膜の下方と異なる領域を第2セル部(1b)とすると、
前記第1セル部は、オン状態である際、前記第2セル部より電流密度が小さくなる構成とされ、前記第2セル部より、前記チャネル領域が形成される絶縁ゲート構造の閾値電圧における絶対値が大きくなる構成とされ、前記第2セル部より前記ゲート絶縁膜が厚くされ、前記第2セル部側と反対側の方が前記第2セル部側より前記ゲート絶縁膜が厚くされている半導体装置。 - 前記ゲート電極は、前記ドリフト層および前記ベース領域の積層方向と交差する一方向に沿って延設されており、
前記第1セル部および前記第2セル部は、前記ゲート電極を複数有し、
前記第1セル部は、前記第2セル部より隣合う前記ゲート電極同士の間隔が広くされている請求項1ないし15のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1セル部は、前記第2セル部側と反対側の方が前記第2セル部側より隣合う前記ゲート電極同士の間隔が広くされている請求項16に記載の半導体装置。
- 複数のゲート構造を有し、一部の前記ゲート構造が保護膜(50)の下方に位置する半導体装置であって、
第1導電型のドリフト層(12)と、
前記ドリフト層上に形成された第2導電型のベース領域(13)と、
前記ベース領域の表層部に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型の第1高不純物濃度領域(14)と、
前記第1高不純物濃度領域と前記ドリフト層との間に挟まれた前記ベース領域の表面を含んで形成されたゲート絶縁膜(18)と、前記ゲート絶縁膜上に配置されたゲート電極(17)と、を有する前記ゲート構造と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース領域と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第1導電型または第2導電型の第2高不純物濃度領域(11)と、
前記ゲート絶縁膜のうちの前記ゲート電極が配置される部分と異なる部分に形成されたコンタクトホール(18a)に埋め込まれて前記ベース領域および前記第1高不純物濃度領域と電気的に接続される第1電極(19)と、
前記第2高不純物濃度領域と電気的に接続される第2電極(21)と、
一部の前記ゲート構造上に位置する状態で配置され、前記第1電極より熱伝導率が低い材料で構成された前記保護膜と、を備え、
前記ゲート電極に所定の電圧が印加されると、前記ベース領域のうちの前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と接する部分にチャネル領域が形成され、前記第1高不純物濃度領域、前記チャネル領域および前記ドリフト層を介して前記第1電極と前記第2電極との間に電流が流れるオン状態となり、
前記保護膜の下方の領域を第1セル部(1a)、前記保護膜の下方と異なる領域を第2セル部(1b)とすると、
前記第1セル部は、オン状態である際、前記第2セル部より電流密度が小さくなる構成とされており、
前記ゲート電極は、前記ドリフト層および前記ベース領域の積層方向と交差する一方向に沿って延設されており、
前記第1セル部および前記第2セル部は、前記ゲート電極を複数有し、
さらに、前記第1セル部は、前記第2セル部より隣合う前記ゲート電極同士の間隔が広くされ、前記第2セル部側と反対側の方が前記第2セル部側より隣合う前記ゲート電極同士の間隔が広くされている半導体装置。
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