JP7121547B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7121547B2
JP7121547B2 JP2018107050A JP2018107050A JP7121547B2 JP 7121547 B2 JP7121547 B2 JP 7121547B2 JP 2018107050 A JP2018107050 A JP 2018107050A JP 2018107050 A JP2018107050 A JP 2018107050A JP 7121547 B2 JP7121547 B2 JP 7121547B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
transistor
main
semiconductor substrate
protection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018107050A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019212738A (ja
Inventor
侑佑 山下
周平 箕谷
克典 旦野
純一 内村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2018107050A priority Critical patent/JP7121547B2/ja
Publication of JP2019212738A publication Critical patent/JP2019212738A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7121547B2 publication Critical patent/JP7121547B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7803Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。
半導体装置を構成するトランジスタに過電流が流れることがある。例えば、トランジスタに接続されている負荷が短絡する等の不具合が発生すると、トランジスタに電源電圧に相当する過電圧が印加され、トランジスタが短絡し、トランジスタを流れる電流が飽和電流まで増加する。飽和電流が流れる状態が継続すると、トランジスタが熱破壊してしまう虞がある。
特許文献1は、メイントランジスタのゲート・ソース間にダイオードを接続した半導体装置を開示する。ダイオードは、メイントランジスタに熱結合するように配置されている。メイントランジスタに過電流が流れ、メイントランジスタの温度が上昇すると、熱結合しているダイオードの温度も上昇し、ダイオードのリーク電流が増加する。この半導体装置は、ダイオードのリーク電流の増加を契機としてメイントランジスタのゲート・ソース間が短絡し、メイントランジスタがオフするように構成されている。このように、特許文献1の半導体装置は、メイントランジスタに過電流が流れたときに、メイントランジスタを強制的にオフし、メイントランジスタを熱破壊から保護するように構成されている。
特開2004-228593号公報
特許文献1の半導体装置は、ダイオードのリーク電流の温度依存性を利用することを特徴としている。しかしながら、リーク電流が温度依存性を有するようなダイオードの半導体材料は限られており、具体的には、バンドギャップが小さいシリコンに限られる。このため、特許文献1の技術は、適用可能な半導体材料に制約があり、汎用性に乏しい技術と言える。
本明細書は、メイントランジスタを熱破壊から保護する技術であって、汎用性に優れた技術を提供することを目的とする。
本明細書が開示する半導体装置の一実施形態は、メイントランジスタと、前記メイントランジスタのゲート・ソース間に接続されており、前記メイントランジスタに熱結合している保護用トランジスタと、を備えることができる。前記保護用トランジスタのゲートが前記メイントランジスタのゲートに接続されている。前記保護用トランジスタの閾値電圧が、前記メイントランジスタの閾値電圧よりも高い。この半導体装置では、前記保護用トランジスタのゲートが前記メイントランジスタのゲートに接続されているので、前記保護用トランジスタのゲートにも前記メイントランジスタを駆動するための駆動電圧が印加される。しかしながら、前記保護用トランジスタの閾値電圧が前記メイントランジスタの閾値電圧よりも高くなっていることから、通常動作時においては、前記保護用トランジスタがオンすることが禁止されている。このため、前記保護用トランジスタが前記メイントランジスタのゲート・ソース間に接続されていても、前記メイントランジスタの通常動作が阻害されることがない。一方、前記メイントランジスタに過電流が流れて、前記メイントランジスタの温度が上昇すると、熱結合している前記保護用トランジスタの温度も上昇する。前記保護用トランジスタの温度が上昇すると、前記保護用トランジスタの閾値電圧が低下する。前記保護用トランジスタの閾値電圧が前記メイントランジスタを駆動するための駆動電圧よりも低くなると、前記保護用トランジスタがオンする。これにより、前記メイントランジスタのゲート・ソース間が短絡し、前記メイントランジスタが強制的にオフされ、前記メイントランジスタが熱破壊から保護される。この半導体装置は、前記保護用トランジスタの閾値電圧の温度依存性を利用して、前記メイントランジスタを熱破壊から保護することができる。前記保護用トランジスタの閾値電圧の温度依存性は、前記保護用トランジスタを構成する半導体材料に因らずに、様々な半導体材料に共通して生じる現象である。このため、この半導体装置に用いられる技術は、様々な種類の半導体材料に適用することができ、汎用性に優れた技術であると言える。
上記実施形態の半導体装置では、前記メイントランジスタと前記保護用トランジスタが、半導体基板に一体的に形成されていてもよい。さらに、前記半導体基板のうちの前記メイントランジスタが形成されているメイン領域と前記半導体基板のうちの前記保護用トランジスタが形成されている保護用領域の双方に対向する絶縁ゲート部が設けられていてもよい。前記メイントランジスタと前記保護用トランジスタが前記半導体基板に一体的に形成されていると、両者が良好に熱結合することができる。また、前記メイントランジスタが形成されている前記メイン領域と前記保護用トランジスタが形成されている前記保護用領域の双方に対向する前記絶縁ゲート部が設けられていると、前記メイントランジスタに過電流が流れたときに、前記絶縁ゲート部に沿って形成されるチャネルが前記メイン領域と前記保護用領域に亘って連続し、前記メイントランジスタのゲート・ソース間が短絡することができる。
上記実施形態の半導体装置の前記半導体基板は、前記メイン領域に設けられており、前記絶縁ゲート部に対向しており、チャネルが形成されるメインボディ領域と、前記保護領域に設けられており、前記絶縁ゲート部に対向しており、チャネルが形成される保護用ボディ領域と、を有していてもよい。この場合、前記保護用ボディ領域の不純物濃度が、前記メインボディ領域の不純物濃度よりも濃い。前記保護用ボディ領域と前記メインボディ領域の不純物濃度差を利用して、前記保護用トランジスタの閾値電圧が前記メイントランジスタの閾値電圧よりも高くすることができる。
上記実施形態の半導体装置では、前記絶縁ゲート部がトレンチ型であってもよい。前記絶縁ゲート部の一方の側面に接して前記メイン領域が設けられており、前記絶縁ゲート部の他方の側面に接して前記保護領域が設けられていてもよい。この半導体装置では、前記絶縁ゲート部を間に置いて、前記メイントランジスタが形成されている前記メイン領域と前記保護用トランジスタが形成されている前記保護用領域を前記半導体基板内に隣接して配置することができる。このため、前記メイントランジスタと前記保護用トランジスタが極めて良好に熱結合することができる。
上記実施形態の半導体装置では、前記半導体基板の材料が、ワイドバンドギャップ半導体であってもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば炭化珪素、窒化物半導体、酸化ガリウム及びダイヤモンドが例示される。
本実施形態の半導体装置の等価回路図を示す。 本実施形態の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。 本実施形態の半導体装置の要部断面図であって、通常動作時に半導体基板内を流れる電流の経路を示す。 本実施形態の半導体装置の要部断面図であって、異常動作時に半導体基板内を流れる電流の経路を示す。 本実施形態の変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
図1に示されるように、半導体装置1は、メイントランジスタTr1と保護用トランジスタTr2を備えている。後述するように、メイントランジスタTr1と保護用トランジスタTr2は、同一の半導体基板内に形成されている。メイントランジスタTr1は、nチャンネル型の電界効果型トランジスタであり、具体的にはn型MOSFETである。保護用トランジスタTr2も、nチャンネル型の電界効果型トランジスタであり、具体的にはn型MOSFETである。なお、メイントランジスタTr1は、nチャンネル型のIGBTであってもよい。保護用トランジスタTr2は、そのドレインがメイントランジスタTr1のゲートに接続されており、そのソースがメイントランジスタTr1のソースに接続されている。このように、保護用トランジスタTr2は、メイントランジスタTr1のゲート・ソース間に接続されている。さらに、保護用トランジスタTr2のゲートは、メイントランジスタTr1のゲートに接続されている。
図2に示されるように、半導体装置1は、半導体基板10、半導体基板10の裏面を被覆するドレイン電極22、半導体基板10の表面の一部を被覆するソース電極24、半導体基板10の表層部に設けられている複数のトレンチ型の絶縁ゲート部30及び半導体基板の表面の一部を被覆するゲート電極板40を備えている。半導体基板10は、炭化珪素(SiC)を材料とする基板であり、n+型のドレイン領域11、n-型のドリフト領域12、p型のメインボディ領域13、n+型のソース領域14、p型の保護用ボディ領域15、n-型の電界進展領域16及びn+型の保護用ソース領域17を有している。
複数の絶縁ゲート部30は、半導体基板10の表面に直交する方向から見たときに、ストライプ状のレイアウトを有するように配置されている。隣り合う絶縁ゲート部30の間の領域はそれぞれ、メイントランジスタTr1が形成されるメイン領域又は保護用トランジスタTr2が形成される保護用領域に区別されている。保護用領域は、複数の絶縁ゲート部30が配設される活性領域の中央側に配置されており、半導体基板10の熱分布のピークとなる位置に少なくとも配置されている。保護用領域は、活性領域内に分散して配置されていてもよい。このように、メイントランジスタTr1が形成されるメイン領域と保護用トランジスタTr2が形成される保護用領域は、同一の半導体基板10内に形成されており、両者は熱結合している。特に、メイン領域と保護用領域が絶縁ゲート部30を介して隣接しており、両者は良好に熱結合している。
ドレイン領域11は、メイン領域及び保護用領域の双方に亘って設けられており、半導体基板10の裏層部に配置されており、半導体基板10の裏面に露出する。ドレイン領域11は、ドリフト領域12がエピタキシャル成長するための下地基板でもある。ドレイン領域11は、半導体基板10の裏面を被膜するドレイン電極22にオーミック接触している。一例では、ドレイン領域11は、その厚みが約1~300μmであり、その不純物濃度が約1×1018~1×1023cm-3である。
ドリフト領域12は、メイン領域及び保護用領域の双方に亘って設けられており、ドレイン領域11上に設けられている。ドリフト領域12は、絶縁ゲート部30の底面及び側面に接している。ドリフト領域12は、エピタキシャル成長技術を利用して、ドレイン領域11の表面から結晶成長して形成される。一例では、ドリフト領域12は、その厚みが約5~200μmであり、その不純物濃度が約1×1013~1×1017cm-3である。
メインボディ領域13は、メイン領域に選択的に設けられており、ドリフト領域12上に設けられており、半導体基板10の表層部に配置されており、半導体基板10の表面に露出する。メインボディ領域13は、絶縁ゲート部30の側面に接している。メインボディ領域13は、半導体基板10の表面を被膜するソース電極24にオーミック接触している。メインボディ領域13は、エピタキシャル成長技術を利用して、ドリフト領域12の表面から結晶成長して形成される。一例では、メインボディ領域13は、その厚みが約1~5μmであり、その不純物濃度が約1×1016~1×1018cm-3である。
ソース領域14は、メイン領域に選択的に設けられており、メインボディ領域13上に設けられており、半導体基板10の表層部に配置されており、半導体基板10の表面に露出する。ソース領域14は、メインボディ領域13によってドリフト領域12から隔てられている。ソース領域14は、絶縁ゲート部30の側面に接している。ソース領域14は、半導体基板10の表面を被膜するソース電極24にオーミック接触している。ソース領域14は、イオン注入技術を利用して、半導体基板10の表層部に窒素又はリンを導入して形成される。一例では、ソース領域14は、その厚みが約0.1~2μmであり、その不純物濃度が約1×1020~1×1023cm-3である。
保護用ボディ領域15は、保護用領域に選択的に設けられており、ドリフト領域12上に設けられており、半導体基板10の表層部に配置されている。保護用ボディ領域15は、絶縁ゲート部30の側面に接している。保護用ボディ領域15は、電界進展領域16及び保護用ソース領域17によってゲート電極板40から隔てられている。保護用ボディ領域15は、図示しない断面において、半導体基板10の表面を被膜するソース電極24に電気的に接続するように構成されている。保護用ボディ領域15は、エピタキシャル成長技術を利用して、ドリフト領域12の表面から結晶成長して形成される。保護用ボディ領域15の不純物濃度は、メインボディ領域13の不純物濃度よりも濃い。一例では、保護用ボディ領域15は、その厚みが約0.1~2μmであり、その不純物濃度が約1×1017~1×1020cm-3である。
電界進展領域16は、保護用領域に選択的に設けられており、保護用ボディ領域15上に設けられており、半導体基板10の表層部に配置されている。電界進展領域16は、保護用ボディ領域15と保護用ソース領域17の間に配置されており、両者を隔てている。電界進展領域16は、絶縁ゲート部30の側面に接している。電界進展領域16は、ゲート電圧印加時に、保護用ボディ領域15との境界から伸展した電界を保持し、ブレークダウンを防止するために設けられている。電界進展領域16は、イオン注入技術を利用して、半導体基板10の表層部に窒素又はリンを導入して形成される。一例では、電界進展領域16は、その厚みが約0.1~5μmであり、その不純物濃度が約1×1013~1×1017cm-3である。
保護用ソース領域17は、保護用領域に選択的に設けられており、電界進展領域16上に設けられており、半導体基板10の表層部に配置されており、半導体基板10の表面に露出する。保護用ソース領域17は、絶縁ゲート部30の側面に接している。保護用ソース領域17は、半導体基板10の表面を被膜するゲート電極板40にオーミック接触している。保護用ソース領域17は、イオン注入技術を利用して、半導体基板10の表層部に窒素又はリンを導入して形成される。一例では、保護用ソース領域17は、その厚みが0.1~2μmであり、その不純物濃度が約1×1020~1×1023cm-3である。
絶縁ゲート部30は、半導体基板10の表面から深部に向けて伸びており、ゲート絶縁膜32及びゲート電極34を有している。絶縁ゲート部30は、半導体基板10の表面からドリフト領域12の一部に侵入する深さを有するトレンチ内に設けられている。ゲート絶縁膜32は、ゲート電極34の底面及び側面を被覆しており、酸化シリコンで構成されている。ゲート電極34は、不純物を高濃度に含むポリシリコンで構成されている。ゲート電極34は、半導体基板10の表面を被覆するゲート電極板40と電気的に接続しており、ゲート電極板40と同電位である。ゲート絶縁膜32は、半導体基板10の表層部にトレンチを形成した後に、CVD(Chemical Vapor Deposition)技術を利用して、そのトレンチ30Tの側壁に酸化シリコンを堆積することで形成される。ゲート電極34は、CVD(Chemical Vapor Deposition)技術を利用して、ゲート絶縁膜32を堆積した後のトレンチ内にポリシリコンを充填することで形成される。
上記したように、隣り合う絶縁ゲート部30の間の領域はそれぞれ、メイントランジスタTr1が形成されるメイン領域又は保護用トランジスタTr2が形成される保護用領域に区別されている。このため、メイン領域と保護領域の間に設けられている絶縁ゲート部30は、メイントランジスタTr1の絶縁ゲート部として機能するとともに、保護用トランジスタTr2の絶縁ゲート部としても機能する。メイン領域と保護領域の間に設けられている絶縁ゲート部30は、一方の側面にメイントランジスタTr1のチャネルが形成されるメインボディ領域13が接しており、他方の側面に保護用トランジスタTr2のチャネルが形成される保護用ボディ領域15が接している。上記したように、保護用ボディ領域15の不純物濃度は、メインボディ領域13の不純物濃度よりも濃い。このため、保護用トランジスタTr2の閾値電圧は、メイントランジスタTr1の閾値電圧よりも高い。ここで、メイントランジスタTr1の閾値電圧をVth1とし、保護用トランジスタTr2の閾値電圧をVth2とし、絶縁ゲート部30のゲート電極34及びゲート電極板40に印加される駆動電圧をVgとすると、Vth2>Vg>Vth1の関係が成立している。即ち、保護用トランジスタTr2の閾値電圧Vth2は、通常動作時において、駆動電圧Vgでオンできないように設定されている。
次に、半導体装置1の動作を説明する。まず、半導体装置1の通常動作時の挙動を説明する。ドレイン電極22に正電圧が印加され、ソース電極24が接地され、絶縁ゲート部30のゲート電極34及びゲート電極板40が接地されていると、半導体装置1はオフである。通常動作時のオフモードでは、メイントランジスタTr1のメインボディ領域13及び保護用トランジスタTr2の保護用ボディ領域15のいずれにも反転層が形成されず、メイントランジスタTr1及び保護用トランジスタTr2に電流が流れない。次に、絶縁ゲート部30のゲート電極34及びゲート電極板40にソース電極24よりも正となる駆動電圧Vgが印加されると、半導体装置1はオンとなる。図3に、通常動作時のオンモードにおいて、半導体基板10内を流れる電流経路を矢印で示す。図3に示されるように、通常動作時のオンモードでは、Vg>Vth1の関係から、メイントランジスタTr1のメインボディ領域13に反転層が形成され、メイントランジスタTr1のドレイン・ソース間が導通する。一方、通常動作時のオンモードでは、Vth2>Vgの関係から、保護用トランジスタTr2の保護用ボディ領域15に反転層が形成されず、保護用トランジスタTr2に電流が流れない。このように、通常動作時のオンモードでは、保護用トランジスタTr2がオンすることが禁止されている。このため、保護用トランジスタTr2が設けられていても、メイントランジスタTr1の通常動作が阻害されることがない。
次に、半導体装置1の異常動作時の挙動を説明する。半導体装置1に接続されている負荷が短絡する等の不具合が発生すると、メイントランジスタTr1に過電流が流れる。メイントランジスタTr1に過電流が流れると、半導体基板10の温度が上昇する。このため、半導体基板10内に形成されている保護用トランジスタTr2の閾値電圧Vth2が低下し、Vg>Vth2>Vth1の関係となる。図4に、異常動作時において、半導体基板10内を流れる電流経路を矢印で示す。図4に示されるように、メイントランジスタTr1のメインボディ領域13及び保護用トランジスタTr2の保護用ボディ領域15の双方に反転層が形成され、ソース電極24とゲート電極板40が絶縁ゲート部30の側面及び底面に沿って形成されるチャネルを介して短絡する。即ち、メイントランジスタTr1のゲート・ソース間が短絡し、メイントランジスタTr1が強制的にオフされる。メイントランジスタTr1が強制的にオフされることで、半導体基板10の温度上昇が停止し、メイントランジスタTr1が熱破壊から保護される。
以下、半導体装置1の特徴及び変形例を説明する。
(1)半導体装置1は、保護用トランジスタTr2の閾値電圧の温度依存性を利用して、メイントランジスタTr1を熱破壊から保護することができる。保護用トランジスタTr2の閾値電圧の温度依存性は、半導体基板10を構成する半導体材料に因らずに、様々な半導体材料に共通して生じる現象である。上記実施形態では、半導体基板10の半導体材料が炭化シリコンの場合を例示したが、この例に代えて、半導体基板10の半導体材料がシリコン、窒化物半導体、酸化ガリウム又はダイヤモンドであってもよい。このように、この半導体装置1に用いられる技術は、様々な種類の半導体材料に適用することができ、汎用性に優れた技術である。
(2)半導体装置1では、メイントランジスタTr1に熱結合する保護用トランジスタTr2をメイントランジスタTr1のゲート・ソース間に接続するだけで、メイントランジスタTr1が熱破壊から保護される。このように、半導体装置1は、簡易な構成でメイントランジスタTr1を熱破壊から保護することができる。
(3)半導体装置1では、保護用トランジスタTr2の閾値電圧Vth2がメイントランジスタTr1の閾値電圧Vth1よりも高くなるように、保護用ボディ領域15の不純物濃度がメインボディ領域13の不純物濃度よりも濃く調整されている。このように、保護用ボディ領域15とメインボディ領域13の不純物濃度を調整することで、Vth2>Vth1の関係が容易に具現化される。この例に代えて、Vth2>Vth1の関係が得られる様々な形態を採用することができる。例えば、保護用ボディ領域15に接する部分のゲート絶縁膜32の厚みがメインボディ領域13に接する部分のゲート絶縁膜32の厚みよりも薄くすることで、Vth2>Vth1の関係が具現化されてもよい。
(4)半導体装置1では、メイントランジスタTr1と保護用トランジスタTr2が半導体基板10内に一体的に形成されており、両者が良好に熱結合している。特に、保護用トランジスタTr2が複数の絶縁ゲート部30が配設される活性領域内に配置されており、メイントランジスタTr1と保護用トランジスタTr2が極めて良好に熱結合している。このため、保護用トランジスタTr2の保護動作は、半導体基板10の温度上昇に対して応答性が良い。
(5)図5に、変形例の半導体装置2を示す。なお、図2の半導体装置1と実質的に共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略する。半導体装置2は、半導体基板10の表面に設けられているプレーナー型の絶縁ゲート部130を備えていることを特徴としている。メインボディ領域13とソース領域14を含むメインウェル領域が半導体基板10の表層部に形成されており、保護用ボディ領域15と電界進展領域16と保護用ソース領域17を含む保護用ウェル領域も半導体基板10の表層部に形成されている。保護用ウェル領域は、メインウェル領域の間に配置されており、これにより、メインウェル領域に対して良好に熱結合することができる。保護用ウェル領域とメインウェル領域の間には、ドリフト領域12の一部であるアパーチャ領域12aが設けられている。絶縁ゲート部130は、保護用ウェル領域とメインウェル領域の双方に亘って保護用ウェル領域とメインウェル領域に対向している。具体的には、ゲート電極134は、ソース領域14とメインボディ領域13とアパーチャ領域12aと保護用ボディ領域15と電界進展領域16と保護用ソース領域17にゲート絶縁膜134を介して対向している。半導体装置2の異常動作時においては、絶縁ゲート部130に接する半導体基板10の表面を横方向にチャネルが形成され、メイントランジスタTr1のゲート・ソース間が短絡し、メイントランジスタTr1が熱破壊から保護される。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
1:半導体装置
10:半導体基板
11:ドレイン領域
12:ドリフト領域
13:メインボディ領域
14:ソース領域
15:保護用ボディ領域
16:電界進展領域
17:保護用ソース領域
22:ドレイン電極
24:ソース電極
30:絶縁ゲート部
30T トレンチ
32:ゲート絶縁膜
34:ゲート電極
40:ゲート電極板

Claims (3)

  1. メイントランジスタと、
    前記メイントランジスタのゲート・ソース間に接続されており、前記メイントランジスタに熱結合している保護用トランジスタと、を備えており、
    前記保護用トランジスタのゲート及びドレインが前記メイントランジスタのゲートに接続されており、前記保護用トランジスタのソースが前記メイントランジスタのソースに接続されており、
    前記保護用トランジスタの閾値電圧が前記メイントランジスタの閾値電圧よりも高く、
    前記メイントランジスタと前記保護用トランジスタは、半導体基板に一体的に形成されており、
    前記半導体基板のうちの前記メイントランジスタが形成されているメイン領域と前記半導体基板のうちの前記保護用トランジスタが形成されている保護用領域の双方に対向する絶縁ゲート部が設けられており、
    前記絶縁ゲート部がトレンチ型であり、
    前記絶縁ゲート部の一方の側面に接して前記メイン領域が設けられており、前記絶縁ゲート部の他方の側面に接して前記保護用領域が設けられている、半導体装置。
  2. 前記半導体基板は、
    前記メイン領域に設けられており、前記絶縁ゲートに対向しており、チャネルが形成されるメインボディ領域と、
    前記保護領域に設けられており、前記絶縁ゲートに対向しており、チャネルが形成される保護用ボディ領域と、を有しており、
    前記保護用ボディ領域の不純物濃度が、前記メインボディ領域の不純物濃度よりも濃い、請求項に記載の半導体装置。
  3. 前記半導体基板の材料が、ワイドバンドギャップ半導体である、請求項1又は2に記載の半導体装置。
JP2018107050A 2018-06-04 2018-06-04 半導体装置 Active JP7121547B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018107050A JP7121547B2 (ja) 2018-06-04 2018-06-04 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018107050A JP7121547B2 (ja) 2018-06-04 2018-06-04 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019212738A JP2019212738A (ja) 2019-12-12
JP7121547B2 true JP7121547B2 (ja) 2022-08-18

Family

ID=68847008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018107050A Active JP7121547B2 (ja) 2018-06-04 2018-06-04 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7121547B2 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005217332A (ja) 2004-01-30 2005-08-11 Nec Electronics Corp 半導体装置
JP2008177250A (ja) 2007-01-16 2008-07-31 Sharp Corp 温度センサを組み込んだ電力制御装置及びその製造方法
JP2015015329A (ja) 2013-07-04 2015-01-22 三菱電機株式会社 ワイドギャップ半導体装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005217332A (ja) 2004-01-30 2005-08-11 Nec Electronics Corp 半導体装置
JP2008177250A (ja) 2007-01-16 2008-07-31 Sharp Corp 温度センサを組み込んだ電力制御装置及びその製造方法
JP2015015329A (ja) 2013-07-04 2015-01-22 三菱電機株式会社 ワイドギャップ半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019212738A (ja) 2019-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10964686B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
US10109725B2 (en) Reverse-conducting semiconductor device
WO2009096412A1 (ja) 半導体装置
JP6392133B2 (ja) 半導体装置
US10326012B2 (en) Nitride semiconductor device
JP7135445B2 (ja) 半導体装置
JP2009295641A5 (ja)
US20160308037A1 (en) Semiconductor device
JP2016115847A (ja) 半導体装置
US10777549B2 (en) Semiconductor device
JP2015159235A (ja) 半導体装置
US11309415B2 (en) Wide gap semiconductor device
JP4431761B2 (ja) Mos型半導体装置
KR102387574B1 (ko) 전력 반도체 소자
JP6897166B2 (ja) 半導体装置
JP7121547B2 (ja) 半導体装置
US11437506B2 (en) Wide-gap semiconductor device
JP4897029B2 (ja) 半導体装置
JP2016149429A (ja) 逆導通igbt
JP7205286B2 (ja) 半導体装置
JP2014154849A (ja) 半導体装置
CN112310191A (zh) 半导体装置
JP6760134B2 (ja) 半導体装置
JP2020123607A (ja) 半導体装置
KR102176701B1 (ko) 전력 반도체 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210524

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20210524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20210524

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220329

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220518

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220805

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7121547

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150