JP7176978B2 - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)を備えた半導体装置に好適に利用できるものである。 The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method, and is particularly applicable to a semiconductor device having an insulated gate bipolar transistor (IGBT).

オン抵抗の低いIGBTとして、トレンチゲート型IGBTが広く使用されている。ゲート電位電極に接続されたゲート電極、エミッタ領域およびボディ領域を有するアクティブセル領域と、p型のフローティング領域を含むインアクティブセル領域とが交互に配置されることにより、IE(Injection Enhancement)効果を利用可能としたIE型IGBTが開発されている。IE効果とは、IGBTがオン状態のときにエミッタ電位電極側から正孔が排出されにくくすることで、ドリフト領域に蓄積される電荷の濃度を高めるものである。 Trench gate type IGBTs are widely used as IGBTs with low on-resistance. By alternately arranging an active cell region having a gate electrode connected to a gate potential electrode, an emitter region and a body region, and an inactive cell region including a p-type floating region, an IE (Injection Enhancement) effect is achieved. An available IE type IGBT has been developed. The IE effect increases the concentration of charges accumulated in the drift region by making it difficult for holes to be discharged from the emitter potential electrode side when the IGBT is in the ON state.

例えば、特許文献1には、IE型IGBTとして、隣り合う2つのトレンチゲートがゲート電位に接続されたGG(ゲート‐ゲート)構造、および、隣り合う2つのトレンチゲートが各々エミッタ電位に接続されたEE(エミッタ‐エミッタ)構造が共存するGGEE(ゲート‐ゲート‐エミッタ‐エミッタ)構造などが開示されている。GGEE構造は、エミッタ電位に接続されたトレンチゲートによって寄生p型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を形成している。そして、この寄生p型MOSFETによってホールを排出することで、GG構造とEE構造との間におけるフローティング領域の電位変動を抑制することができるため、IE型IGBTのスイッチング動作時のノイズを低減できる。 For example, Patent Document 1 discloses, as an IE type IGBT, a GG (gate-gate) structure in which two adjacent trench gates are connected to a gate potential, and a GG (gate-gate) structure in which two adjacent trench gates are each connected to an emitter potential. A GGEE (gate-gate-emitter-emitter) structure, in which an EE (emitter-emitter) structure coexists, and the like are disclosed. The GGEE structure forms a parasitic p-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) with a trench gate connected to the emitter potential. By discharging holes by this parasitic p-type MOSFET, it is possible to suppress the potential fluctuation of the floating region between the GG structure and the EE structure, so that the noise during the switching operation of the IE-type IGBT can be reduced.

GG構造は、2つのトレンチと、各トレンチ内にゲート絶縁膜を介して埋め込まれたゲート電位に接続されたゲート電極と、2つのトレンチ間に設けられたボディ領域と、ボディ領域内に設けられたエミッタ領域と、ボディ領域およびエミッタ領域に接続されたエミッタ電位電極と、を含む。EE構造は、2つのトレンチと、各トレンチ内にゲート絶縁膜を介して埋め込まれたエミッタ電位に接続されたゲート電極と、2つのトレンチ間に設けられたボディ領域と、ボディ領域に接続されたエミッタ電位電極と、を含む。 The GG structure includes two trenches, a gate electrode connected to a gate potential buried in each trench through a gate insulating film, a body region provided between the two trenches, and a body region provided in the body region. and an emitter potential electrode connected to the body region and the emitter region. The EE structure includes two trenches, a gate electrode connected to an emitter potential buried in each trench through a gate insulating film, a body region provided between the two trenches, and a body region connected to the body region. an emitter potential electrode;

特開2017-157733号公報JP 2017-157733 A

本願発明者は、GGEE構造を有するIE型IGBTの信頼性向上の検討している。GG構造のゲート絶縁膜は、エミッタ電位電極に基準電位(0[V])、ゲート電極に、例えば±40~60[V]のパルス電圧を印加することで初期不良品をスクリーニングできる。しかしながら、EE構造のゲート絶縁膜は、同様の方法ではスクリーニングできない。EE構造では、ゲート電極およびボディ領域がエミッタ電位電極に接続されているためである。 The inventor of the present application is studying how to improve the reliability of an IE type IGBT having a GGEE structure. A gate insulating film having a GG structure can be screened for initial defective products by applying a reference potential (0 [V]) to the emitter potential electrode and applying a pulse voltage of, for example, ±40 to 60 [V] to the gate electrode. However, gate dielectric films in EE structures cannot be screened in a similar manner. This is because in the EE structure, the gate electrode and body region are connected to the emitter potential electrode.

L負荷回路を用いて過渡的にEE構造のゲート絶縁膜に高電界を印加することでスクリーニングできるが、このテストは、大電流試験であるため、ゲート絶縁膜に欠陥等が有ると、その部分からの発熱でIGBTが融解する場合があり、試験設備のメンテナンスが大変であった。 Screening can be performed by transiently applying a high electric field to the gate insulating film of the EE structure using an L-load circuit. The IGBT may melt due to the heat generated from the test equipment, and the maintenance of the test equipment was difficult.

従って、GG構造と同様に、比較的単純な試験方法でEE構造のゲート絶縁膜のスクリーニングができ、半導体装置の信頼性を向上させる技術が求められている。 Therefore, there is a need for a technology that can screen the gate insulating film of the EE structure by a relatively simple test method, as in the case of the GG structure, and improve the reliability of the semiconductor device.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
Among the embodiments disclosed in the present application, a brief outline of representative ones is as follows.
It is as follows.

一実施の形態である半導体装置は、アクティブセル領域とホールコレクタセル領域とを有し、ホールコレクタセル領域において、ゲート電極は、ゲートフィンガーに、ボディ領域はエミッタ電位電極に、フローティング領域は、フローティングフィンガーに、それぞれ接続されており、ゲートフィンガーは、ゲートフィンガーおよびエミッタフィンガー上に形成されたシャント配線により、エミッタ電位電極に接続されている。そして、シャント配線形成前に、ボディ領域およびフローティング領域に対して、ゲート電極に正電圧または負電圧を印加することで、ホールコレクタセル領域のゲート絶縁膜のスクリーニングを可能とした。 A semiconductor device according to one embodiment has an active cell region and a hole collector cell region. In the hole collector cell region, a gate electrode serves as a gate finger, a body region serves as an emitter potential electrode, and a floating region serves as a floating region. The gate fingers are connected to the emitter potential electrode by shunt wires formed over the gate fingers and the emitter fingers. By applying a positive voltage or a negative voltage to the gate electrode of the body region and the floating region before forming the shunt wiring, screening of the gate insulating film in the hole collector cell region is made possible.

一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 According to one embodiment, reliability of a semiconductor device can be improved.

実施の形態1の半導体装置である半導体チップの平面図である。1 is a plan view of a semiconductor chip, which is the semiconductor device of Embodiment 1; FIG. 実施の形態1の半導体装置である半導体チップの平面図である。1 is a plan view of a semiconductor chip, which is the semiconductor device of Embodiment 1; FIG. 図1の半導体装置の要部平面図である。2 is a plan view of a main part of the semiconductor device of FIG. 1; FIG. 図2の半導体装置の要部平面図である。3 is a plan view of a main part of the semiconductor device of FIG. 2; FIG. 図4のA‐A線に沿う断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4; 図4のB‐B線に沿う断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 4; 図4のC‐C線に沿う断面図である。5 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 4; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。FIG. 2 is a process flow diagram showing a method for manufacturing the semiconductor device of Embodiment 1; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1; 図8の変形例を示す工程フロー図である。FIG. 9 is a process flow diagram showing a modification of FIG. 8; 図1の変形例である半導体装置の平面図である。2 is a plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 1; FIG. 図3の変形例である半導体装置の平面図である。4 is a plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 3; FIG. 図5の変形例である半導体装置の平面図である。6 is a plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 5; FIG. 実施の形態2の半導体装置である半導体チップの要部平面図である。FIG. 11 is a plan view of a main part of a semiconductor chip which is a semiconductor device according to a second embodiment; 図14のD‐D線に沿う断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 14; 図14の変形例である半導体装置の要部平面図である。FIG. 15 is a fragmentary plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 14; 図15の変形例である半導体装置の要部平面図である。FIG. 16 is a fragmentary plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 15;

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 For the sake of convenience, the following embodiments are divided into a plurality of sections or embodiments when necessary, but unless otherwise specified, they are not independent of each other, and one There is a relationship of part or all of the modification, details, supplementary explanation, etc. In addition, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, amount, range, etc.), when it is particularly specified, when it is clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps, etc.) are not necessarily essential, unless otherwise specified or clearly considered essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of components, etc., unless otherwise specified or in principle clearly considered otherwise, the shape is substantially the same. It shall include things that are similar or similar to, etc. This also applies to the above numerical values and ranges.

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。また、実施の形態で用いる図面においては、図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings. In addition, in all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted. Also, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary. In addition, in the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted to make the drawings easier to see.

また、本願明細書では、半導体の導電型がp型であるとは、正孔のみが電荷担体であるか、または、電子および正孔のいずれもが電荷担体であってもよいが、正孔の濃度が電子の濃度よりも高く、正孔が主要な電荷担体であることを意味する。また、本願明細書では、半導体の導電型がn型であるとは、電子のみが電荷担体であるか、または、電子および正孔のいずれもが電荷担体であってもよいが、電子の濃度が正孔の濃度よりも高く、電子が主要な電荷担体であることを意味する。 In the present specification, the fact that the conductivity type of the semiconductor is p-type means that only holes may be charge carriers, or both electrons and holes may be charge carriers. is higher than that of electrons, meaning that holes are the major charge carriers. In the present specification, the n-type conductivity of a semiconductor means that only electrons are charge carriers or both electrons and holes are charge carriers. is higher than the concentration of holes, meaning that electrons are the predominant charge carriers.

(実施の形態1)
以下に、図面を参照しながら本実施の形態の半導体装置について詳細に説明する。本実施の形態1の半導体装置は、GGEE構造のIE型IGBTを備えた半導体装置である。
(Embodiment 1)
The semiconductor device of this embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. The semiconductor device of the first embodiment is a semiconductor device including an IE-type IGBT having a GGEE structure.

<半導体装置の構成>
図1は、本実施の形態の半導体装置である半導体チップCHPの平面図である。図1は平面図であるが、図面を見易くするため、ゲート電位電極GE、エミッタ電位電極EE、ゲートフィンガーGF1、エミッタフィンガーEFおよびガードリングGRにハッチングを付している。なお、図1は、後述する金属層ML2および保護膜PVの形成前の中間構造体の平面図である。
<Structure of semiconductor device>
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor chip CHP, which is a semiconductor device of this embodiment. Although FIG. 1 is a plan view, the gate potential electrode GE, the emitter potential electrode EE, the gate finger GF1, the emitter finger EF and the guard ring GR are hatched for easy viewing of the drawing. Note that FIG. 1 is a plan view of an intermediate structural body before forming a metal layer ML2 and a protective film PV, which will be described later.

図1に示すように、半導体チップCHPの中央部には、大面積のエミッタ電位電極EE、およびゲート電位電極GEが配置され、それらの外周にはガードリングGRが形成されている。半導体チップCHPは、例えば、長方形であり、便宜上、長辺方向をX方向、短辺方向をY方向と呼ぶ。Y方向において、半導体チップCHPの中央部には、ゲート電位電極GEが配置され、ゲート電位電極GEには、Y方向に所定の間隔をもって、X方向に延在する複数(例えば、5本)のゲートフィンガーGF1が接続されている。 As shown in FIG. 1, a large-area emitter potential electrode EE and a large-area gate potential electrode GE are arranged in the central portion of the semiconductor chip CHP, and a guard ring GR is formed around the periphery thereof. The semiconductor chip CHP is, for example, rectangular, and for the sake of convenience, the long side direction is called the X direction, and the short side direction is called the Y direction. In the Y direction, a gate potential electrode GE is arranged in the center of the semiconductor chip CHP, and the gate potential electrode GE has a plurality of (for example, five) electrodes extending in the X direction at predetermined intervals in the Y direction. Gate finger GF1 is connected.

隣り合うゲートフィンガーGF1間には、エミッタ電位電極EEが配置され、エミッタ電位電極EEには、X方向に延在するエミッタフィンガーEFが接続されている。また、ゲートフィンガーGF1とエミッタフィンガーEFとの間には、X方向に延在するゲートフィンガーGF2が配置され、エミッタ電位電極EEとエミッタフィンガーEFとの間には、X方向に延在するフローティングフィンガーFFが配置されている。Y方向におけるエミッタ電位電極EEの幅は、Y方向におけるゲートフィンガーGF1およびGF2、エミッタフィンガーEFならびにフローティングフィンガーFFの幅よりも広い。 An emitter potential electrode EE is arranged between adjacent gate fingers GF1, and an emitter finger EF extending in the X direction is connected to the emitter potential electrode EE. A gate finger GF2 extending in the X direction is arranged between the gate finger GF1 and the emitter finger EF, and a floating finger extending in the X direction is arranged between the emitter potential electrode EE and the emitter finger EF. FF is arranged. The width of emitter potential electrode EE in the Y direction is wider than the width of gate fingers GF1 and GF2, emitter finger EF and floating finger FF in Y direction.

便宜上、Y方向において隣り合うゲートフィンガーGF1に挟まれた領域を、ブロックBK1~BK4と定義する。各ブロックBK1~BK4には、ゲートフィンガーGF1およびGF2、エミッタフィンガーEF、フローティングフィンガーFFおよびエミッタ電位電極EEが含まれる。各ブロックBK1~BK4において、エミッタ電位電極EEとエミッタフィンガーEFとは、互いに接続されており、各ブロックBK1~BK4間において、エミッタ電位電極EEおよびエミッタフィンガーEFは、互いに接続されている。なお、ゲート電位電極GE、ゲートフィンガーGF1およびGF2、エミッタフィンガーEF、フローティングフィンガーFFならびにエミッタ電位電極EEは、後述する金属層ML1をパターニングして構成されている。ゲートフィンガーGF1およびGF2、ならびにフローティングフィンガーFFは、互いに離間しており、かつ、一体に形成されたエミッタフィンガーEFおよびエミッタ電位電極EEから離間し、電気的に分離されている。 For convenience, regions sandwiched between gate fingers GF1 adjacent in the Y direction are defined as blocks BK1 to BK4. Each block BK1-BK4 includes gate fingers GF1 and GF2, emitter fingers EF, floating fingers FF and an emitter potential electrode EE. In each block BK1-BK4, the emitter potential electrode EE and emitter finger EF are connected to each other, and between each block BK1-BK4, the emitter potential electrode EE and emitter finger EF are connected to each other. The gate potential electrode GE, gate fingers GF1 and GF2, emitter finger EF, floating finger FF, and emitter potential electrode EE are formed by patterning a metal layer ML1, which will be described later. Gate fingers GF1 and GF2 and floating finger FF are spaced apart from each other and electrically isolated from integrally formed emitter finger EF and emitter potential electrode EE.

また、図1に示すように、ゲートフィンガーGF2の端部には、ゲートフィンガーパッドGFPが設けられ、フローティングフィンガーFFの端部には、フローティングフィンガーパッドFFPが設けられている。Y方向において、ゲートフィンガーパッドGFPの幅は、ゲートフィンガーGF2の幅よりも広く、フローティングフィンガーパッドFFPの幅は、フローティングフィンガーFFの幅よりも広い。 Further, as shown in FIG. 1, a gate finger pad GFP is provided at the end of the gate finger GF2, and a floating finger pad FFP is provided at the end of the floating finger FF. In the Y direction, the width of the gate finger pad GFP is wider than the width of the gate finger GF2, and the width of the floating finger pad FFP is wider than the width of the floating finger FF.

半導体チップCHPの大部分は、X方向に延在しているエミッタ電位電極EEで覆われており、エミッタ電位電極EEの下方にはIGBT等の半導体素子が形成されている。各ブロックBK1~BK4のエミッタ電位電極EEは、X方向に等しい長さを有し、ブロックGK2およびBK3のエミッタ電位電極EEは、ゲート電位電極GEと重なることなく、ゲート電位電極GEから離間して配置されている。つまり、Y方向において、ゲート電位電極GEの両側には、エミッタ電位電極EEが設けられていない空きスペースが存在し、この空きスペースには、感温ダイオードDi、センスIGBT、ゲートフィンガーパッドGFPおよびフローティングフィンガーパッドFFPが配置されている。このように、X方向において、ゲートフィンガーパッドGFPおよびフローティングフィンガーパッドFFPを、エミッタ電位電極EEに対して、ゲート電位電極GEと等しい側に配置したことで、半導体チップCHPの大面積化を抑制している。なお、感温ダイオードDiおよびセンスIGBTは、IE型IGBTの温度検出および電流検出のための半導体素子である。 Most of the semiconductor chip CHP is covered with an emitter potential electrode EE extending in the X direction, and semiconductor elements such as IGBTs are formed below the emitter potential electrode EE. The emitter potential electrodes EE of the blocks BK1 to BK4 have the same length in the X direction, and the emitter potential electrodes EE of the blocks GK2 and BK3 are separated from the gate potential electrode GE without overlapping the gate potential electrode GE. are placed. That is, in the Y direction, on both sides of the gate potential electrode GE, there is an empty space where no emitter potential electrode EE is provided. A finger pad FFP is arranged. Thus, by arranging the gate finger pads GFP and the floating finger pads FFP on the same side as the gate potential electrode GE with respect to the emitter potential electrode EE in the X direction, an increase in the area of the semiconductor chip CHP is suppressed. ing. The temperature sensitive diode Di and the sense IGBT are semiconductor elements for temperature detection and current detection of the IE type IGBT.

図2は、本実施の形態の半導体装置である半導体チップCHPの平面図であり、図1の中間構造体に金属層ML2および保護膜PVを形成した状態を示している。なお、図面を見易くするため、金属層ML2にハッチングを付している。図2に示すように、ゲートフィンガーGF2およびエミッタフィンガーEFに重なるように、X方向に延在するシャント配線SLが配置され、シャント配線SLは、ゲートフィンガーGF2およびエミッタフィンガーEFに接触しており、両者を電気的に接続している。エミッタフィンガーEFは、エミッタ電位電極EEに接続されているため、ゲートフィンガーGF2は、シャント配線SLおよびエミッタフィンガーEFを介してエミッタ電位電極EEに接続されている。 FIG. 2 is a plan view of a semiconductor chip CHP, which is the semiconductor device of the present embodiment, and shows a state in which a metal layer ML2 and a protective film PV are formed on the intermediate structure of FIG. To make the drawing easier to see, the metal layer ML2 is hatched. As shown in FIG. 2, a shunt line SL extending in the X direction is arranged to overlap the gate finger GF2 and the emitter finger EF, the shunt line SL is in contact with the gate finger GF2 and the emitter finger EF, Both are electrically connected. Since emitter finger EF is connected to emitter potential electrode EE, gate finger GF2 is connected to emitter potential electrode EE via shunt line SL and emitter finger EF.

また、エミッタ電位電極EE上には、エミッタパッドEPが配置され、ゲート電位電極GE上には、ゲートパッドGPが配置されている。エミッタパッドEPは、エミッタ電位電極EEに接触しており、エミッタ電位電極EEに電気的に接続している。同様に、ゲートパッドGPは、ゲート電位電極GEに接触しており、ゲート電位電極GEに電気的に接続している。 An emitter pad EP is arranged on the emitter potential electrode EE, and a gate pad GP is arranged on the gate potential electrode GE. The emitter pad EP is in contact with the emitter potential electrode EE and electrically connected to the emitter potential electrode EE. Similarly, the gate pad GP is in contact with the gate potential electrode GE and is electrically connected to the gate potential electrode GE.

シャント配線SL、エミッタパッドEPおよびゲートパッドGPは、金属層ML1よりも上層の金属層ML2で構成されている。シャント配線SL、エミッタパッドEPおよびゲートパッドGPは、所望のパターンを有する保護膜PVをマスクとして、たとえば無電解メッキ法で形成されているため、シャント配線SL、エミッタパッドEPおよびゲートパッドGP以外の領域には保護膜PVが配置されている。エミッタパッドEP上およびゲートパッドGP上に、ボンディングワイヤまたはクリップ(銅板)などの外部接続用端子が接続されることで、半導体チップCHPを、他のチップまたは配線基板などに電気的に接続することができる。 Shunt line SL, emitter pad EP and gate pad GP are formed of metal layer ML2 above metal layer ML1. The shunt wiring SL, the emitter pad EP and the gate pad GP are formed, for example, by electroless plating using the protective film PV having a desired pattern as a mask. A protective film PV is arranged in the region. External connection terminals such as bonding wires or clips (copper plates) are connected on the emitter pad EP and the gate pad GP to electrically connect the semiconductor chip CHP to another chip or a wiring board. can be done.

図3は、図1のP1部の要部平面図であり、図4は、図2のP1部の要部平面図である。つまり、図3は、金属層ML2および保護膜PVの形成前の中間構造体であり、図4は、金属層ML2および保護膜PVの形成後である。なお、図3および図4では、ゲート電極G1およびG2にハッチングを付している。図5は、図4のA‐A線に沿う断面図、図6は、図4のB‐B線に沿う断面図、図7は、図4のC‐C線に沿う断面図である。 3 is a plan view of the P1 portion of FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view of the P1 portion of FIG. 3 shows the intermediate structure before forming the metal layer ML2 and the protective film PV, and FIG. 4 shows the structure after forming the metal layer ML2 and the protective film PV. 3 and 4, the gate electrodes G1 and G2 are hatched. 5 is a cross-sectional view along line AA in FIG. 4, FIG. 6 is a cross-sectional view along line BB in FIG. 4, and FIG. 7 is a cross-sectional view along line CC in FIG.

図3に示すように、ブロックBK2は、セル領域CRおよび周辺領域PERを含む。セル領域CRには、アクティブセル領域ACおよびインアクティブセル領域IACが、X方向に交互に配置されている。インアクティブセル領域IACは、ホールコレクタセル領域HCCおよびp型半導体領域であるフローティング領域PFを含む。アクティブセル領域ACおよびインアクティブセル領域IACは、エミッタ電位電極EEで覆われている。また、セル領域CRは、フローティング領域PFに電気的に接続されたフローティングフィンガーFFを含む。前述のGGEE構造のIE型IGBTにおいて、アクティブ領域ACがGG構造に対応し、ホールコレクタセル領域HCCがEE構造に対応する。 As shown in FIG. 3, block BK2 includes cell region CR and peripheral region PER. Active cell areas AC and inactive cell areas IAC are alternately arranged in the X direction in the cell area CR. The inactive cell region IAC includes a hole collector cell region HCC and a floating region PF which is a p-type semiconductor region. The active cell area AC and the inactive cell area IAC are covered with an emitter potential electrode EE. Also, the cell region CR includes floating fingers FF electrically connected to the floating region PF. In the aforementioned IE-type IGBT having the GGEE structure, the active region AC corresponds to the GG structure, and the hole collector cell region HCC corresponds to the EE structure.

周辺領域PERは、ゲートフィンガーGF1およびGF2、ならびに、エミッタフィンガーEFを含む。ゲートフィンガーGF1およびGF2、ならびに、エミッタフィンガーEFは、X方向に延在し、Y方向において互いに離間している。ゲートフィンガーGF1およびGF2、ならびに、エミッタフィンガーEFの下方であって、半導体基板SBにはp型半導体領域であるウェル領域PWが形成されている。ウェル領域PWは、エミッタフィンガーEFに電気的に接続している。周辺領域PERは、セル領域CRとの境界部にn型半導体領域NFを含む。n型半導体領域NFは、セル領域CRのフローティング領域PFと周辺領域PERのウェル領域PWとを電気的に分離するための領域である。 Peripheral region PER includes gate fingers GF1 and GF2 and emitter finger EF. Gate fingers GF1 and GF2 and emitter fingers EF extend in the X direction and are spaced apart in the Y direction. A well region PW, which is a p-type semiconductor region, is formed in the semiconductor substrate SB below the gate fingers GF1 and GF2 and the emitter finger EF. Well region PW is electrically connected to emitter finger EF. Peripheral region PER includes an n-type semiconductor region NF at the boundary with cell region CR. The n-type semiconductor region NF is a region for electrically separating the floating region PF of the cell region CR and the well region PW of the peripheral region PER.

また、アクティブセル領域ACには、Y方向に延在する一対のゲート電極G1が配置され、ホールコレクタセル領域HCCには、Y方向に延在する一対のゲート電極G2が配置されている。一対のゲート電極G1は、セル領域CRから周辺領域PERに連続して延在し、周辺領域PERでゲートフィンガーFG1に接続している。また、一対のゲート電極G1は、4つのブロックBK1~BK4にわたって連続的に延在している。一対のゲート電極G2は、セル領域CRから周辺領域PERに連続して延在し、周辺領域PERでゲートフィンガーFG2に接続している。また、一対のゲート電極G2は、4つのブロックBK1~BK4にわたって連続的に延在している。図1で説明したように、ゲートフィンガーFG1は、ゲート電位電極GEに接続されている。また、図1および図2で説明したように、ゲートフィンガーFG2は、エミッタ電位電極EEに接続されている。従って、一対のゲート電極G1は、ゲート電位電極GEに接続されており、一対のゲート電極G2は、エミッタ電位電極EEに接続されている。 A pair of gate electrodes G1 extending in the Y direction are arranged in the active cell region AC, and a pair of gate electrodes G2 extending in the Y direction are arranged in the hole collector cell region HCC. A pair of gate electrodes G1 continuously extend from the cell region CR to the peripheral region PER and are connected to the gate fingers FG1 in the peripheral region PER. A pair of gate electrodes G1 extends continuously over four blocks BK1 to BK4. A pair of gate electrodes G2 continuously extend from the cell region CR to the peripheral region PER and are connected to the gate fingers FG2 in the peripheral region PER. A pair of gate electrodes G2 extends continuously over the four blocks BK1 to BK4. As explained in FIG. 1, the gate finger FG1 is connected to the gate potential electrode GE. Also, as described with reference to FIGS. 1 and 2, the gate finger FG2 is connected to the emitter potential electrode EE. Therefore, the pair of gate electrodes G1 are connected to the gate potential electrode GE, and the pair of gate electrodes G2 are connected to the emitter potential electrode EE.

図4に示すように、周辺領域PERにおいて、ゲートフィンガーGF2およびエミッタフィンガーEFの一部分と重なるようにシャント配線SLが配置されている。シャント配線SLは、X方向に延在し、ゲートフィンガーGF2とエミッタフィンガーEFとを電気的に接続している。また、セル領域CRでは、エミッタ電位電極EE上にエミッタパッドEPが配置され、エミッタパッドEPは、エミッタ電位電極EEに電気的に接続している。 As shown in FIG. 4, in peripheral region PER, shunt line SL is arranged to partially overlap gate finger GF2 and emitter finger EF. The shunt wiring SL extends in the X direction and electrically connects the gate finger GF2 and the emitter finger EF. In the cell region CR, an emitter pad EP is arranged on the emitter potential electrode EE, and the emitter pad EP is electrically connected to the emitter potential electrode EE.

また、セル領域CRおよび周辺領域PERにおいて、シャント配線SLおよびエミッタパッドEPが配置されていない領域には、保護膜PVが配置されている。 Moreover, in the cell region CR and the peripheral region PER, a protective film PV is arranged in a region where the shunt line SL and the emitter pad EP are not arranged.

図5に示すように、本実施の形態の半導体装置は、アクティブセル領域ACおよびインアクティブセル領域IACを有し、インアクティブセル領域IACは、ホールコレクタセル領域HCCおよびフローティング領域PFを含む。その表面にボディ領域PBを含むフローティング領域PFは、ホールコレクタセル領域HCCおよびアクティブセル領域ACに接している。 As shown in FIG. 5, the semiconductor device of this embodiment has an active cell region AC and an inactive cell region IAC, and the inactive cell region IAC includes a hole collector cell region HCC and a floating region PF. Floating region PF including body region PB on its surface is in contact with hole collector cell region HCC and active cell region AC.

半導体装置は、半導体基板SBに形成されており、半導体基板SBには、低濃度のn型半導体領域であるドリフト領域NVが形成されている。半導体基板SBの裏面SBb側には、ドリフト領域NVよりも高い不純物濃度を有するn型半導体領域であるフィールドストップ領域NS、p型半導体領域であるコレクタ領域PC、および、金属膜からなるコレクタ電位電極CEが形成されている。IGBTの動作時に、コレクタ領域PCには、コレクタ電位電極CEを介して、コレクタ電位が印加される。 The semiconductor device is formed on a semiconductor substrate SB, and a drift region NV, which is a low-concentration n-type semiconductor region, is formed on the semiconductor substrate SB. On the back surface SBb side of the semiconductor substrate SB, there are a field stop region NS which is an n-type semiconductor region having an impurity concentration higher than that of the drift region NV, a collector region PC which is a p-type semiconductor region, and a collector potential electrode made of a metal film. CE is formed. During operation of the IGBT, a collector potential is applied to the collector region PC via the collector potential electrode CE.

アクティブセル領域ACは、IE型IGBTの電流経路となる領域である。アクティブセル領域ACは、ゲート電位電極GEに接続された2つのゲート電極G1と、ホールバリア領域NHBと、ボディ領域PBと、エミッタ領域NEと、を含む。半導体基板SBの主面SBaから裏面SBbに向かって2つのトレンチT1が延在し、2つのトレンチT1は、X方向において、所定の間隔をもって形成されている。2つのトレンチT1内には、ゲート絶縁膜GIを介してゲート電極G1が埋め込まれている。2つのトレンチT1に挟まれた領域において、半導体基板SBには、ドリフト領域NVよりも高濃度のn型半導体領域であるホールバリア領域NHBが形成されており、ホールバリア領域NHBの表面には、p型半導体領域であるボディ領域PBが形成されており、ボディ領域PBの表面には、n型半導体領域であるエミッタ領域NEが形成されている。ボディ領域PBおよびエミッタ領域NEは、2つのトレンチT1内に形成されたゲート絶縁膜GIに接触している。ホールバリア領域NHBは、主に、ホール蓄積効果を向上させるために設けられており、これによりIE効果を向上させることができる。 The active cell area AC is an area that becomes a current path of the IE type IGBT. The active cell area AC includes two gate electrodes G1 connected to the gate potential electrode GE, a hole barrier area NHB, a body area PB and an emitter area NE. Two trenches T1 extend from main surface SBa of semiconductor substrate SB toward back surface SBb, and two trenches T1 are formed at a predetermined interval in the X direction. A gate electrode G1 is buried in the two trenches T1 via a gate insulating film GI. A hole barrier region NHB, which is an n-type semiconductor region having a concentration higher than that of the drift region NV, is formed in the semiconductor substrate SB in a region sandwiched between the two trenches T1. A body region PB that is a p-type semiconductor region is formed, and an emitter region NE that is an n-type semiconductor region is formed on the surface of the body region PB. Body region PB and emitter region NE are in contact with gate insulating film GI formed in two trenches T1. The hole barrier region NHB is provided mainly to improve the hole accumulation effect, thereby improving the IE effect.

エミッタ領域NEおよびボディ領域PBは、Y方向に延在するコンタクトホールCH1に接しており、コンタクトホールCH1内にはエミッタ電位電極EEが埋め込まれている。なお、コンタクトホールCH1下の半導体基板SBには、ボディ領域PBよりも高い不純物濃度を有するp型半導体領域であるボディコンタクト領域PRが形成されている。従って、IGBTの動作時に、エミッタ領域NE、ボディ領域PBおよびボディコンタクト領域PRには、エミッタ電位が印加される。 Emitter region NE and body region PB are in contact with contact hole CH1 extending in the Y direction, and emitter potential electrode EE is embedded in contact hole CH1. A body contact region PR, which is a p-type semiconductor region having an impurity concentration higher than that of the body region PB, is formed in the semiconductor substrate SB under the contact hole CH1. Therefore, an emitter potential is applied to the emitter region NE, body region PB and body contact region PR during operation of the IGBT.

また、Y方向において、エミッタ領域NEは、ボディ領域PBの表面全体には形成されておらず、一定の間隔で複数配置されている。すなわち、複数のエミッタ領域NEは、ボディ領域PBによって、Y方向で互いに分離されるように形成されている。 In the Y direction, the emitter regions NE are not formed over the entire surface of the body regions PB, but are arranged at regular intervals. That is, the plurality of emitter regions NE are formed so as to be separated from each other in the Y direction by the body regions PB.

インアクティブセル領域IACは、アクティブセル領域AC以外の領域であり、インアクティブセル領域IACの大部分は、その表面にボディ領域PBが形成されたフローティング領域PFであるが、インアクティブセル領域IACの一部には、ホールコレクタセル領域HCCが形成されている。すなわち、X方向で隣接するアクティブセル領域ACとホールコレクタセル領域HCCとの間には、フローティング領域PFが形成されている。 The inactive cell region IAC is a region other than the active cell region AC. Most of the inactive cell region IAC is the floating region PF having the body region PB formed on its surface. A hole collector cell region HCC is formed in a part thereof. That is, a floating region PF is formed between the active cell region AC and the hole collector cell region HCC adjacent in the X direction.

ホールコレクタセル領域HCCでは、図3に示されるように、2つのトレンチT2がY
方向に延在しており、この2つのトレンチT2は、Y方向と直交するX方向で互いに隣接
して配置されている。また、図5に示すように、トレンチT2内には、ゲート絶縁膜GIを介してゲート電極G2が埋め込まれている。
In the hole collector cell region HCC, as shown in FIG.
The two trenches T2 are arranged adjacent to each other in the X-direction perpendicular to the Y-direction. Further, as shown in FIG. 5, the trench T2 is filled with the gate electrode G2 via the gate insulating film GI.

2つのトレンチT2に挟まれた領域における半導体基板SBの表面には、p型のボディ領域PBが形成されているが、アクティブセル領域ACと異なり、ホールコレクタセル領域HCCのボディ領域PBの表面には、n型のエミッタ領域NEが形成されていない。 A p-type body region PB is formed on the surface of the semiconductor substrate SB in the region sandwiched between the two trenches T2. , the n-type emitter region NE is not formed.

ボディ領域PBは、Y方向に延在するコンタクトホールCH1に接しており、コンタクトホールCH1内にはエミッタ電位電極EEが埋め込まれている。なお、コンタクトホールCH1下の半導体基板SBには、ボディ領域PBよりも高い不純物濃度を有するp型半導体領域であるボディコンタクト領域PRが形成されている。従って、ホールコレクタセル領域HCCにおいて、IGBTの動作時に、ゲート電極G2、ボディ領域PBおよびボディコンタクト領域PRには、エミッタ電位が印加される。 The body region PB is in contact with a contact hole CH1 extending in the Y direction, and an emitter potential electrode EE is embedded in the contact hole CH1. A body contact region PR, which is a p-type semiconductor region having an impurity concentration higher than that of the body region PB, is formed in the semiconductor substrate SB under the contact hole CH1. Therefore, in the hole collector cell region HCC, an emitter potential is applied to the gate electrode G2, body region PB and body contact region PR during operation of the IGBT.

半導体基板SBの主面SBa上には層間絶縁膜IL2を介してエミッタ電位電極EEが形成されており、層間絶縁膜IL2に形成されたコンタクトホールCH1には、エミッタ電位電極EEが埋め込まれている。なお、コンタクトホールCH1は、半導体基板SBの主面SBaからその内部に達しており、アクティブセル領域ACでは、エミッタ領域NEを貫通してボディ領域SBの内部に達しており、ホールコレクタセル領域HCCでは、ボディ領域SBの内部に達している。 An emitter potential electrode EE is formed over the main surface SBa of the semiconductor substrate SB via an interlayer insulating film IL2, and the emitter potential electrode EE is embedded in a contact hole CH1 formed in the interlayer insulating film IL2. . The contact hole CH1 extends from the main surface SBa of the semiconductor substrate SB to the interior thereof, and in the active cell region AC, penetrates the emitter region NE to reach the interior of the body region SB, and the hole collector cell region HCC. , it reaches the inside of the body region SB.

また、本実施の形態の半導体装置では、エミッタ電位電極EE上に、エミッタ電位電極EEに接するエミッタパッドEPが形成されている。 In addition, in the semiconductor device of the present embodiment, an emitter pad EP is formed on the emitter potential electrode EE so as to be in contact with the emitter potential electrode EE.

トレンチT1およびT2の深さは、半導体基板SBの主面SBaから2~5μmであり、例えば、3μmである。ゲート電極G1およびG2は、例えばn型の不純物が導入された多結晶シリコン膜、ゲート絶縁膜GIおよび層間絶縁膜IL2は、例えば、酸化シリコン膜である。また、エミッタ電位電極EE他を構成する金属層ML1は、例えば、アルミニウム膜であるが、例えば窒化チタン膜からなるバリアメタル膜と、その上のアルミニウム膜との積層膜としてもよい。エミッタパッドEP他を構成する金属層ML2は、例えば、ニッケル膜とニッケル膜上に形成された金膜との積層膜である。 Trench T1 and T2 have a depth of 2 to 5 μm, eg, 3 μm, from main surface SBa of semiconductor substrate SB. The gate electrodes G1 and G2 are, for example, polycrystalline silicon films into which n-type impurities are introduced, and the gate insulating film GI and the interlayer insulating film IL2 are, for example, silicon oxide films. The metal layer ML1 forming the emitter potential electrode EE and others is, for example, an aluminum film, but may be a laminated film of a barrier metal film made of, for example, a titanium nitride film and an aluminum film thereon. The metal layer ML2 forming the emitter pad EP and others is, for example, a laminated film of a nickel film and a gold film formed on the nickel film.

図6に示すように、半導体基板SBは、ドリフト領域NVを含む。周辺領域において、ドリフト領域NV内には、ウェル領域PWと、ウェル領域PWの表面のボディ領域PBとが形成されている。また、セル領域CRにおいて、ドリフト領域NV内には、フローティング領域PFと、フローティング領域PFの表面のボディ領域PBとが形成が形成されている。周辺領域PERのドリフト領域NV内には、さらに、n型半導体領域NFが形成されており、n型半導体領域NFは、ウェル領域PWとフローティング領域PFとの間に形成されており、ウェル領域PWおよびフローティング領域PFと接する。n型半導体領域NFの不純物濃度は、ドリフト領域NVの不純物濃度よりも高く、ウェル領域PWおよびフローティング領域PF間のパンチスルーを抑制する。つまり、n型半導体領域NFを設けない場合に比べて、ウェル領域PWとフローティング領域PFとの間隔を狭くできる為、周辺領域PERの小型化が図れる。なお、n型半導体領域NFは、必ずしも設ける必要はないが、設ける場合には、図5のホールバリア領域NHBの形成工程で、ホールバリア領域NHBと等しい不純物濃度で形成してもよい。 As shown in FIG. 6, the semiconductor substrate SB includes a drift region NV. In the peripheral region, a well region PW and a body region PB on the surface of the well region PW are formed in the drift region NV. In the cell region CR, a floating region PF and a body region PB on the surface of the floating region PF are formed in the drift region NV. An n-type semiconductor region NF is further formed in the drift region NV of the peripheral region PER, and the n-type semiconductor region NF is formed between the well region PW and the floating region PF. and the floating region PF. The impurity concentration of the n-type semiconductor region NF is higher than that of the drift region NV, and punch-through between the well region PW and the floating region PF is suppressed. That is, compared to the case where the n-type semiconductor region NF is not provided, the distance between the well region PW and the floating region PF can be narrowed, so that the size of the peripheral region PER can be reduced. Note that the n-type semiconductor region NF does not necessarily have to be provided, but if provided, it may be formed with an impurity concentration equal to that of the hole barrier region NHB in the step of forming the hole barrier region NHB in FIG.

また、図6に示すように、半導体基板SBの主面SBa上には、層間絶縁膜IL1およびIL2を介して、金属層ML1で形成された配線であるゲートフィンガーGF1およびGF2、エミッタフィンガーEF、フローティングフィンガーFF、ならびに、エミッタ電位電極EEが互いに離間して形成されている。ただし、図1で説明したように、エミッタフィンガーEFとエミッタ電位電極EEとは、別の領域において電気的に接続されている。エミッタフィンガーEFは、層間絶縁膜IL1およびIL2に形成されたコンタクトホールCH1内にも形成されており、ウェル領域PWおよびボディ領域PB内に形成されたボディコンタクト領域(p型半導体領域)PRに電気的に接続されている。つまり、エミッタフィンガーEFは、ウェル領域PWにエミッタ電位を供給するために設けられている。また、フローティングフィンガーFFは、層間絶縁膜IL1およびIL2に形成されたコンタクトホールCH1内にも形成されており、フローティング領域PFおよびボディ領域PB内に形成されたボディコンタクト領域(p型半導体領域)PRに電気的に接続されている。つまり、フローティングフィンガーFFは、フローティング領域PFおよびボディ領域PBに所望の電位を供給するために設けられている。 Further, as shown in FIG. 6, over the main surface SBa of the semiconductor substrate SB, gate fingers GF1 and GF2, emitter fingers EF, and wirings formed of a metal layer ML1 are formed via interlayer insulating films IL1 and IL2. A floating finger FF and an emitter potential electrode EE are formed apart from each other. However, as described with reference to FIG. 1, emitter finger EF and emitter potential electrode EE are electrically connected in another region. Emitter fingers EF are also formed in contact holes CH1 formed in interlayer insulating films IL1 and IL2, and are electrically connected to body contact regions (p-type semiconductor regions) PR formed in well regions PW and body regions PB. properly connected. That is, the emitter finger EF is provided to supply the emitter potential to the well region PW. Floating fingers FF are also formed in contact holes CH1 formed in interlayer insulating films IL1 and IL2, and body contact regions (p-type semiconductor regions) PR formed in floating regions PF and body regions PB. is electrically connected to That is, the floating finger FF is provided to supply desired potentials to the floating region PF and the body region PB.

また、図6に示すように、金属層ML1の側面および上面を覆うように形成された保護膜PVは、開口OPを有しており、開口OP部には、金属層ML2で形成されたシャント配線SLおよびエミッタパッドEPが形成されている。シャント配線SLは、ゲートフィンガーGF2およびエミッタフィンガーEFに接触し、ゲートフィンガーGF2およびエミッタフィンガーEFを電気的に接続している。シャント配線SLは、ゲートフィンガーGF2およびエミッタフィンガーEFの側面、および、上面の一部を覆っている。また、エミッタパッドEPは、エミッタ電位電極EE上に形成され、エミッタ電位電極EEの上面に接触している。なお、層間絶縁膜IL1は、例えば、酸化シリコン膜、保護膜PVは、例えば、ポリイミド膜等の有機膜で構成することができる。 Further, as shown in FIG. 6, the protective film PV formed so as to cover the side surface and the upper surface of the metal layer ML1 has an opening OP. A wiring SL and an emitter pad EP are formed. The shunt wiring SL is in contact with the gate finger GF2 and the emitter finger EF and electrically connects the gate finger GF2 and the emitter finger EF. The shunt wiring SL covers the side surfaces and part of the upper surfaces of the gate finger GF2 and the emitter finger EF. Also, the emitter pad EP is formed on the emitter potential electrode EE and is in contact with the upper surface of the emitter potential electrode EE. Note that the interlayer insulating film IL1 can be made of, for example, a silicon oxide film, and the protective film PV can be made of, for example, an organic film such as a polyimide film.

図7に示すように、ゲート電極G1はゲートフィンガーGF1に電気的に接続され、ゲート電極G2はゲートフィンガーGF2に電気的に接続されている。図5に示すように、ゲート電極G1およびG2は、セル領域CRにおいては、半導体基板SB内のトレンチT1およびT2内に形成されているが、図7に示すように、周辺領域PERでは、半導体基板SB上に形成されている。ゲート電極G1およびG2は、半導体基板SBの主面SBa上に層間絶縁膜IL1を介して形成されており、層間絶縁膜IL2で覆われている。図3および図4に示すように、隣接する2つのゲート電極G1は、互いに平行にY方向に延在しており、周辺領域PERには、2つのゲート電極G1を接続するゲート接続部G1cが設けられている。同様に、隣接する2つのゲート電極G2は、互いに平行にY方向に延在しており、周辺領域PERには、2つのゲート電極G2を接続するゲート接続部G2cが設けられている。そして、図7に示すように、ゲートフィンガーGF1は、層間絶縁膜IL2上、および、層間絶縁膜IL2に設けられたコンタクトホールCH1内に形成されており、2つのゲート電極G1およびゲート接続部G1cに電気的に接続している。同様に、ゲートフィンガーGF2は、層間絶縁膜IL2上、および、層間絶縁膜IL2に設けられたコンタクトホールCH1内に形成されており、2つのゲート電極G2およびゲート接続部G2cに電気的に接続している。なお、ゲート接続部G1cおよびG2cは、必須ではなく、ゲートフィンガーGF1またはGF2が、2つのゲート電極G1またはG2に接続されていればよい。 As shown in FIG. 7, gate electrode G1 is electrically connected to gate finger GF1, and gate electrode G2 is electrically connected to gate finger GF2. As shown in FIG. 5, gate electrodes G1 and G2 are formed in trenches T1 and T2 in semiconductor substrate SB in cell region CR. It is formed on the substrate SB. Gate electrodes G1 and G2 are formed over main surface SBa of semiconductor substrate SB with interlayer insulating film IL1 interposed therebetween, and are covered with interlayer insulating film IL2. As shown in FIGS. 3 and 4, two adjacent gate electrodes G1 extend parallel to each other in the Y direction, and the peripheral region PER has a gate connection portion G1c connecting the two gate electrodes G1. is provided. Similarly, two adjacent gate electrodes G2 extend parallel to each other in the Y direction, and the peripheral region PER is provided with a gate connection portion G2c that connects the two gate electrodes G2. Then, as shown in FIG. 7, the gate finger GF1 is formed on the interlayer insulating film IL2 and in the contact hole CH1 provided in the interlayer insulating film IL2. is electrically connected to Similarly, the gate finger GF2 is formed on the interlayer insulating film IL2 and in the contact hole CH1 provided in the interlayer insulating film IL2, and is electrically connected to the two gate electrodes G2 and the gate connecting portion G2c. ing. Note that the gate connection portions G1c and G2c are not essential, and the gate fingers GF1 or GF2 need only be connected to the two gate electrodes G1 or G2.

次に、スクリーニングと呼ばれる検査工程を説明する。本実施の形態のスクリーニングは、アクティブセル領域ACおよびホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIの初期不良の検出・除去する工程であり、本実施の形態では、特に、ホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIの初期不良の検出に向けられている。図8は、本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程フロー図であり、図9は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す平面図であり、図8のスクリーニング工程S3を示している。図9では、図1と同様の領域にハッチングを付している。 Next, an inspection process called screening will be described. The screening of the present embodiment is a process of detecting and removing initial defects in the gate insulating films GI of the active cell region AC and the hole collector region HCC. It is directed to the detection of early GI failures. FIG. 8 is a process flow chart showing the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment, and FIG. 9 is a plan view showing the manufacturing process of the semiconductor device of this embodiment. showing. In FIG. 9, the same regions as in FIG. 1 are hatched.

図8に示すように、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、順に、中間構造体準備(S1)、保護膜PV形成(S2)、スクリーニング(S3)、金属層ML2形成(S4)、裏面研磨(S5)およびコレクタ電位電極CE形成(S6)の各工程を含む。 As shown in FIG. 8, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes, in order, preparation of an intermediate structure (S1), formation of a protective film PV (S2), screening (S3), formation of a metal layer ML2 (S4), It includes each step of polishing the back surface (S5) and forming the collector potential electrode CE (S6).

先ず、中間構造体準備(S1)の工程を実施する。ここで、中間構造体とは、金属層ML2および保護膜PVを形成する前の半導体装置であり、図1および図3に示す構造であり、図5~7において、金属層ML2および保護膜PVを除去した構造である。 First, the step of intermediate structure preparation (S1) is performed. Here, the intermediate structure is a semiconductor device before forming the metal layer ML2 and the protective film PV, and has the structure shown in FIGS. 1 and 3. In FIGS. is removed.

次に、保護膜PV形成(S2)の工程を実施する。図2、4、6および7で説明したように、半導体基板SB上に開口OPを有する保護膜PVを形成する。図6で説明したように、保護膜PVは、金属層ML1で構成された、ゲートフィンガーGF1およびGF2、エミッタフィンガーEF、フローティングフィンガーFFおよびエミッタ電位電極EEの全体または一部を覆うように形成する。 Next, the step of forming the protective film PV (S2) is performed. As described with reference to FIGS. 2, 4, 6 and 7, a protective film PV having an opening OP is formed over the semiconductor substrate SB. As described with reference to FIG. 6, the protective film PV is formed so as to entirely or partially cover the gate fingers GF1 and GF2, the emitter fingers EF, the floating fingers FF and the emitter potential electrode EE, which are made up of the metal layer ML1. .

次に、スクリーニング(S3)工程を実施する。図9は、図1の中間構造体にプローブ針(検査用端子)PNを当接した状態を示している。図示していないが、半導体チップCHPは、検査装置のステージ上に搭載されており、図9に示すように、ゲートフィンガーGF1およびGF2、エミッタフィンガーEF、フローティングフィンガーFF、エミッタ電位電極EEおよびゲート電位電極GEには、プローブ針(検査用端子)PNが当接されている。なお、ゲートフィンガーGF2およびフローティングフィンガーFFにおいては、ゲートフィンガーパッドGFPおよびフローティングフィンガーパッドFFPにプローブ針PNが当接されている。そして、中間構造体の各部に所望の電位を印加して、アクティブセル領域ACおよびホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニング(検査)を実施する。 Next, a screening (S3) step is performed. FIG. 9 shows a state in which probe needles (inspection terminals) PN are brought into contact with the intermediate structure of FIG. Although not shown, the semiconductor chip CHP is mounted on the stage of the inspection apparatus. As shown in FIG. 9, gate fingers GF1 and GF2, emitter fingers EF, floating fingers FF, emitter potential electrode EE and gate potential A probe needle (terminal for inspection) PN is in contact with the electrode GE. In the gate finger GF2 and the floating finger FF, the probe needle PN is in contact with the gate finger pad GFP and the floating finger pad FFP. Then, a desired potential is applied to each part of the intermediate structure to screen (inspect) the gate insulating films GI of the active cell region AC and the hole collector region HCC.

スクリーニングには、ゲートフィンガーGF2およびゲート電位電極GEに、正のスクリーニング電圧を印加する「Vg+スクリーニング」と、負のスクリーニング電圧を印加する「Vg-スクリーニング」とが有る。両者の場合において、フローティングフィンガーFF、エミッタフィンガーEFおよびエミッタに電極EE、ならびに、ステージには基準電位である0[V]が印加される。「Vg+スクリーニング」では、ゲートフィンガーGF2およびゲート電位電極GEに、+40~+60[V]、1秒以下のパルス電圧が印加され、「Vg-スクリーニング」では、ゲートフィンガーGF2およびゲート電位電極GEに、-40~-60[V]、1秒以下のパルス電圧が印加される。「Vg+スクリーニング」と「Vg-スクリーニング」とは、どちらか一方を実施してもよいし、両者を実施してもよい。また、アクティブセル領域ACおよびホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングは、両者を同時に実施してもよいし、別々に実施してもよい。 Screening includes “Vg+screening” in which a positive screening voltage is applied to the gate finger GF2 and the gate potential electrode GE, and “Vg−screening” in which a negative screening voltage is applied. In both cases, a reference potential of 0 [V] is applied to floating finger FF, emitter finger EF and emitter to electrode EE, and to the stage. In "Vg+ screening", a pulse voltage of +40 to +60 [V] for 1 second or less is applied to the gate finger GF2 and the gate potential electrode GE. A pulse voltage of -40 to -60 [V] for 1 second or less is applied. Either “Vg+ screening” or “Vg− screening” may be performed, or both may be performed. Screening of the gate insulating films GI of the active cell region AC and the hole collector region HCC may be performed simultaneously or separately.

また、図9では、ホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングを、ブロックBK1~BK4で同時に実施する例を示している。つまり、各ブロックBK1~BK4のゲートフィンガーパッドGFP、フローティングフィンガーパッドFFPおよびエミッタ電位電極EEにプローブ針PNが当接され、前述の電圧が印加されている。 Further, FIG. 9 shows an example in which the screening of the gate insulating films GI of the hole collector regions HCC is performed simultaneously in the blocks BK1 to BK4. That is, the probe needles PN are brought into contact with the gate finger pads GFP, the floating finger pads FFP, and the emitter potential electrodes EE of the respective blocks BK1 to BK4, and the aforementioned voltages are applied.

次に、金属層ML2形成(S4)工程を実施する。スクリーニング(S3)工程が終了した後に、保護膜PVから露出した領域に選択的に金属膜ML2を形成して、図2および図4に示すように、シャント配線SL、エミッタパッドEPおよびゲートパッドGPを形成する。金属膜ML2は、無電解メッキ法を用いて、保護膜PVから露出したゲートフィンガーGF2、エミッタフィンガーEF、エミッタ電位電極EEおよびゲート電位電極GEの上面および側面に形成される。従って、図6に示すように、シャント配線SLは、保護膜PVから露出したゲートフィンガーGF2およびエミッタフィンガーEFの上面および側面に形成され、ゲートフィンガーGF2とエミッタフィンガーEFとがシャント配線SLで電気的に接続される。 Next, a metal layer ML2 formation (S4) step is performed. After the screening (S3) step is completed, a metal film ML2 is selectively formed on the regions exposed from the protective film PV, and as shown in FIGS. to form The metal film ML2 is formed on the upper and side surfaces of the gate finger GF2, the emitter finger EF, the emitter potential electrode EE and the gate potential electrode GE exposed from the protective film PV using an electroless plating method. Therefore, as shown in FIG. 6, the shunt wiring SL is formed on the upper and side surfaces of the gate finger GF2 and the emitter finger EF exposed from the protective film PV, and the gate finger GF2 and the emitter finger EF are electrically connected by the shunt wiring SL. connected to

次に、裏面研磨(S5)工程およびコレクタ電位電極CE形成(S6)工程を順に実施する。半導体基板SBの裏面SBb側を研磨して半導体基板SBの厚さを薄くする。次に、半導体基板SBの裏面SBb側からイオン注入を行う。このイオン注入により、n型のフィールドストップ領域NSおよびp型のコレクタ領域PCが形成される。フィールドストップ領域NSは、ドリフト領域NVよりも高い不純物濃度を有する不純物領域である。次に、半導体基板SBの裏面SBb側で露出しているコレクタ領域PCの表面に、例えばスパッタリング法によりコレクタ電位電極CEを形成する。 Next, the rear surface polishing (S5) step and the collector potential electrode CE formation (S6) step are performed in order. The thickness of the semiconductor substrate SB is reduced by polishing the back surface SBb side of the semiconductor substrate SB. Next, ion implantation is performed from the back surface SBb side of the semiconductor substrate SB. This ion implantation forms an n-type field stop region NS and a p-type collector region PC. Field stop region NS is an impurity region having a higher impurity concentration than drift region NV. Next, a collector potential electrode CE is formed on the surface of the collector region PC exposed on the back surface SBb side of the semiconductor substrate SB by, for example, sputtering.

以上により、本実施の形態の半導体装置が製造される。 As described above, the semiconductor device of the present embodiment is manufactured.

上述のように、中間構造体では、平面視において、ゲート電極G2に接続されたゲートフィンガーGF2とエミッタ電位電極EEとが互いに離間していて、互いに電気的に独立である。従って、L負荷回路等を用いることなく、ホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングを実施することができ、スクリーニング検査工程の簡素化、低コスト化を実現でき、半導体装置の信頼性を向上できる。また、スクリーニング後に形成されたシャント配線SLによって、ゲートフィンガーGF2がエミッタ電位電極EEに接続されたエミッタフィンガーEFに電気的に接続されているため、IGBTの動作時に、ホールコレクタ領域HCCに形成される寄生p型MOSFETによってホールを排出することができるため、フローティング領域PFの電位変動を抑制することができる。 As described above, in the intermediate structure, in plan view, the gate finger GF2 connected to the gate electrode G2 and the emitter potential electrode EE are separated from each other and electrically independent of each other. Therefore, the gate insulating film GI of the hole collector region HCC can be screened without using an L-load circuit or the like, the screening inspection process can be simplified, the cost can be reduced, and the reliability of the semiconductor device can be improved. can. Further, since the gate finger GF2 is electrically connected to the emitter finger EF connected to the emitter potential electrode EE by the shunt wiring SL formed after the screening, the hole collector region HCC is formed during the operation of the IGBT. Since holes can be discharged by the parasitic p-type MOSFET, the potential fluctuation of the floating region PF can be suppressed.

さらに、中間構造体では、平面視において、フローティング領域PFに接続されたフローティングフィンガーFFとエミッタ電位電極EEとが互いに離間していて、互いに電気的に独立である。従って、ホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングでは、ゲート電極G2とフローティング領域PFとの間に位置するゲート絶縁膜GIのスクリーニングが可能となり、半導体装置の信頼性がより向上する。さらに、アクティブセル領域ACのゲート絶縁膜GIのスクリーニングにおいても、ゲート電極G1とフローティング領域PFとの間のゲート絶縁膜GIのスクリーニングが可能となり、半導体装置の信頼性がより向上する。 Furthermore, in the intermediate structure, the floating finger FF connected to the floating region PF and the emitter potential electrode EE are separated from each other and electrically independent from each other in plan view. Therefore, in screening the gate insulating film GI of the hole collector region HCC, it becomes possible to screen the gate insulating film GI positioned between the gate electrode G2 and the floating region PF, thereby further improving the reliability of the semiconductor device. Furthermore, screening of the gate insulating film GI in the active cell region AC also enables screening of the gate insulating film GI between the gate electrode G1 and the floating region PF, thereby further improving the reliability of the semiconductor device.

周辺領域PERに、エミッタ電位電極EEと接続されたエミッタフィンガーEF設け、ウェル領域PWに接続しているため、周辺領域PERのホールを引き抜くことができ、IGBTの熱破壊を抑制できる。例えば、検討例では、セル領域CRから周辺領域PERにエミッタ電位電極EEを延在させて、ウェル領域PWに接続していた。しかしながら、本実施の形態では、セル領域CRの端部にフローティングフィンガーFFを設けたため、検討例のように、エミッタ電位電極EEを周辺領域PERにまで延在させることが困難となった。そこで、図1に示すように、フローティングフィンガーFFを迂回して、エミッタ電位電極EEに接続され、かつ、X方向に延在するエミッタフィンガーEFを周辺領域PERに形成し、ウェル領域PWに接続することで、IE型IGBTの熱破壊を抑制できる。 Since emitter fingers EF connected to the emitter potential electrode EE are provided in the peripheral region PER and connected to the well region PW, holes in the peripheral region PER can be drawn out and thermal destruction of the IGBT can be suppressed. For example, in the study example, the emitter potential electrode EE was extended from the cell region CR to the peripheral region PER and connected to the well region PW. However, in the present embodiment, since the floating finger FF is provided at the end of the cell region CR, it becomes difficult to extend the emitter potential electrode EE to the peripheral region PER as in the study example. Therefore, as shown in FIG. 1, an emitter finger EF connected to the emitter potential electrode EE and extending in the X direction is formed in the peripheral region PER, bypassing the floating finger FF, and connected to the well region PW. Thus, thermal destruction of the IE type IGBT can be suppressed.

また、図1に示すように、エミッタフィンガーEFの端部に設けられたエミッタフィンガーパッドEFPおよびフローティングフィンガーFFの端部に設けられたフローティングフィンガーパッドFFPを、X方向において、エミッタ電位電極EEに対して、ゲート電位電極GEと等しい側の空きスペースに配置したことで、半導体チップCHPの大面積化を抑制している。 Further, as shown in FIG. 1, the emitter finger pad EFP provided at the end of the emitter finger EF and the floating finger pad FFP provided at the end of the floating finger FF are arranged with respect to the emitter potential electrode EE in the X direction. By arranging it in the empty space on the same side as the gate potential electrode GE, an increase in the area of the semiconductor chip CHP is suppressed.

また、図6に示すように、ウェル領域PWとフローティング領域PFとの間に、ドリフト領域NVの不純物濃度よりも高い不純物濃度を有するn型半導体領域NFを設けたことで、ウェル領域PWおよびフローティング領域PF間のパンチスルーを抑制でき、ウェル領域PWとフローティング領域PFとの間隔を狭くできる為、周辺領域PERの小型化が図れる。 Further, as shown in FIG. 6, by providing an n-type semiconductor region NF having an impurity concentration higher than that of the drift region NV between the well region PW and the floating region PF, the well region PW and the floating region PF Since punch-through between the regions PF can be suppressed and the gap between the well region PW and the floating region PF can be narrowed, the size of the peripheral region PER can be reduced.

また、図8の金属層ML2形成(S4)工程で説明したように、シャント配線SLは、エミッタパッドEPおよびゲートパッドGPの形成工程を用いて形成されるため、工程数を増加させることなく、簡素で低コストのスクリーニングが実現出来る。 Further, as described in the step of forming the metal layer ML2 (S4) in FIG. 8, the shunt wiring SL is formed using the step of forming the emitter pad EP and the gate pad GP. A simple and low-cost screening can be realized.

また、図8に示すように、スクリーニング(S3)工程および金属膜ML2形成(S4)工程の後に裏面研磨(S5)を行うため、スクリーニング(S3)工程および金属膜ML2形成(S4)工程において、半導体基板SBの裏面SBbの保護膜を形成する必要がなく、製造工程の増加を抑制できる。 Further, as shown in FIG. 8, since the back surface polishing (S5) is performed after the screening (S3) step and the metal film ML2 forming (S4) step, in the screening (S3) step and the metal film ML2 forming (S4) step, Since it is not necessary to form a protective film on the back surface SBb of the semiconductor substrate SB, an increase in manufacturing steps can be suppressed.

図10は、図8の変形例を示す工程フロー図である。図10に示すように、裏面研磨(S5)およびコレクタ電位電極CE(S6)工程を実施した後に、スクリーニング(S3)工程および金属膜ML2形成(S4)工程を実施してもよい。このような順序にすることで、裏面研磨(S5)およびコレクタ電位電極CE(S6)工程に起因して発生するゲート絶縁膜GIの不良をスクリーニングで検出することができる。 FIG. 10 is a process flow diagram showing a modification of FIG. As shown in FIG. 10, the screening (S3) step and the metal film ML2 formation (S4) step may be performed after performing the back surface polishing (S5) and the collector potential electrode CE (S6) step. With such an order, defects in the gate insulating film GI caused by the back surface polishing (S5) and collector potential electrode CE (S6) steps can be detected by screening.

図11は、図1の変形例である半導体装置の平面図である。図11では、図1と同様の領域にハッチングを付している。エミッタフィンガーパッドEFPおよびフローティングフィンガーパッドFFPを、X方向において、エミッタ電位電極EEに対して、ゲート電位電極GEと反対側に配置している。ブロックBK1およびBK2に設けられたフローティングフィンガーFFに接続されたフローティングフィンガーパッドFFPを共通にすることができる。ブロックBK1およびBK2についても同様である。 11 is a plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 1. FIG. In FIG. 11, the same regions as in FIG. 1 are hatched. The emitter finger pad EFP and the floating finger pad FFP are arranged on the side opposite to the gate potential electrode GE with respect to the emitter potential electrode EE in the X direction. Floating finger pads FFP connected to floating fingers FF provided in blocks BK1 and BK2 can be shared. The same is true for blocks BK1 and BK2.

図12は、図3の変形例である半導体装置の平面図である。図12では、ゲート電極G1およびG2にハッチングを付している。図3では、2つのゲート電極G2は、ブロックBK1~BK4において連続的に延在していたが、図12では、2つのゲート電極G2は、各ブロックBK1~BK4において独立している。図12に示すように、ブロックBK2に設けられた2つのゲート電極G2は、ブロックBK1に設けられた2つのゲート電極G2と分離されている。ブロックBK2に設けられた2つのゲート電極G2は、ブロックBK2に設けられたゲートフィンガーGF2に接続されている。他のブロックBK1、BK3およびBK4でも同様である。 12 is a plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 3. FIG. In FIG. 12, the gate electrodes G1 and G2 are hatched. Although the two gate electrodes G2 extend continuously in the blocks BK1 to BK4 in FIG. 3, the two gate electrodes G2 are independent in each of the blocks BK1 to BK4 in FIG. As shown in FIG. 12, the two gate electrodes G2 provided in the block BK2 are separated from the two gate electrodes G2 provided in the block BK1. Two gate electrodes G2 provided in the block BK2 are connected to gate fingers GF2 provided in the block BK2. The same applies to other blocks BK1, BK3 and BK4.

上記実施の形態とは異なり、ブルック毎にホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングを行う場合に有効である。例えば、図12に示すブロックBK2のホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングを行う場合、ブロックBK2のゲートフィンガーGF2にのみスクリーニング電位を印加し、他のブロックBK1、BK3およびBK4のゲートフィンガーGF2にはスクリーニング電位を印加しない。なぜなら、他のブロックBK1、BK3およびBK4のゲートフィンガーGF2にはスクリーニング電位を印加してしまうと、それによって、ブロックBK1、BK3およびBK4に設けられたホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIが劣化するためである。 Unlike the above embodiment, this is effective when screening the gate insulating film GI of the hole collector region HCC for each block. For example, when screening the gate insulating film GI of the hole collector region HCC of the block BK2 shown in FIG. 12, the screening potential is applied only to the gate finger GF2 of the block BK2, and the gate fingers GF2 of the other blocks BK1, BK3 and BK4 are applied. No screening potential is applied to This is because if the screening potential is applied to the gate fingers GF2 of the other blocks BK1, BK3 and BK4, the gate insulating films GI of the hole collector regions HCC provided in the blocks BK1, BK3 and BK4 are deteriorated. It's for.

そして、ブロックBK2のスクリーニングが完了したら、次のブロックのスクリーニングを実施するといった具合に、ブロック毎にスクリーニングを順に実施する。 Then, when the screening of block BK2 is completed, the screening of the next block is performed, and so on.

なお、ブロックBK2のホールコレクタ領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングを行う場合には、プローブ針PNは、ブロックBK2のゲートフィンガーパッドGFP、フローティングフィンガーパッドFFPおよびエミッタ電位電極EEに当接されていればよい(図9参照)。ブロックBK1、BK3およびBK4のスクリーニングを行う場合も同様である。ただし、スクリーニング対象のブロックのゲートフィンガーパッドGF2にのみスクリーニングのパルス電圧が印加されればよく、図9に示すように、プローブ針PNは、スクリーニング対象以外のブロックのゲートフィンガーパッドGFPに当接されていてもうよい。 When screening the gate insulating film GI of the hole collector region HCC of the block BK2, the probe needle PN should be in contact with the gate finger pad GFP, the floating finger pad FFP and the emitter potential electrode EE of the block BK2. (See FIG. 9). The same is true when screening blocks BK1, BK3 and BK4. However, it suffices if the screening pulse voltage is applied only to the gate finger pads GF2 of the blocks to be screened, and as shown in FIG. It's okay to be there.

図13は、図5の変形例である半導体装置の平面図である。図13では、ホールコレクタセル領域HCCを示しているが、その他の領域は図5と同様であり、図5も参照しながら説明する。図13は、ホールコレクタセル領域HCCにおいて、2つのトレンチT2aおよびT2bの間隔を狭くした例を示している。つまり、隣接する2つのトレンチT2aおよびT2bの間隔は、アクティブセル領域ACにおいて隣接する2つのトレンチT1の間隔よりも狭い。そして、層間絶縁膜IL2および半導体基板SBに設けられたコンタクトホールCH2は、ボディ領域PBとトレンチT2aに跨って形成されており、コンタクトホールCH2内には、エミッタ電位電極EEが形成されている。 13 is a plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 5. FIG. Although FIG. 13 shows the hole collector cell region HCC, the other regions are the same as in FIG. 5 and will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows an example in which the distance between two trenches T2a and T2b is narrowed in the hole collector cell region HCC. That is, the interval between two adjacent trenches T2a and T2b is narrower than the interval between two adjacent trenches T1 in the active cell area AC. A contact hole CH2 provided in the interlayer insulating film IL2 and the semiconductor substrate SB is formed across the body region PB and the trench T2a, and an emitter potential electrode EE is formed in the contact hole CH2.

本実施の形態においては、ホールコレクタセル領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングをする為に、中間構造体では、ゲート電極G2aとエミッタ電位電極EEとを電気的に分離しておく必要がある。その為、トレンチT2a内に形成されたゲート電極G2aの高さは、隣接するトレンチT2b内に形成されたゲート電極G2bの高さよりも低く、ゲート電極G2a上には絶縁膜IFが形成されている。また、言い換えると、ゲート電極G2aの高さは、アクティブセル領域ACにおいて隣接する2つのトレンチT1の高さよりも低い。ここで、ゲート電極の高さとは、トレンチ底部に位置するゲート電極の下端から、トレンチ上部に位置するゲート電極の上端までの長さとする。 In this embodiment, in order to screen the gate insulating film GI of the hole collector cell region HCC, it is necessary to electrically separate the gate electrode G2a and the emitter potential electrode EE in the intermediate structure. Therefore, the height of the gate electrode G2a formed in the trench T2a is lower than the height of the gate electrode G2b formed in the adjacent trench T2b, and the insulating film IF is formed on the gate electrode G2a. . Also, in other words, the height of the gate electrode G2a is lower than the height of two adjacent trenches T1 in the active cell area AC. Here, the height of the gate electrode is the length from the lower end of the gate electrode positioned at the bottom of the trench to the upper end of the gate electrode positioned above the trench.

(実施の形態2)
本実施の形態2の半導体装置は、EGE(エミッタ‐ゲート‐エミッタ)構造のIE型IGBTを備えた半導体装置である。ここでは、上記実施の形態1と異なる部分のみ説明する。図14は、本実施の形態2の半導体装置である半導体チップの要部平面図、図15は、図14のD‐D線に沿う断面図である。図14および図15は、上記実施の形態1の図3および図5に対応しており、金属層ML2および保護膜PVの形成前の中間構造体を示している。なお、図14では、ゲート電極G1およびG2にハッチングを付している。本実施の形態2においても、金属層ML2および保護膜PVの形成後の状態は、図4および図6と同様となる。
(Embodiment 2)
The semiconductor device of the second embodiment is a semiconductor device having an IE-type IGBT with an EGE (emitter-gate-emitter) structure. Here, only parts different from the first embodiment will be described. 14 is a fragmentary plan view of a semiconductor chip, which is the semiconductor device of the second embodiment, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 14 and 15 correspond to FIGS. 3 and 5 of the first embodiment, and show the intermediate structure before the formation of the metal layer ML2 and the protective film PV. Incidentally, in FIG. 14, the gate electrodes G1 and G2 are hatched. Also in the second embodiment, the state after the formation of the metal layer ML2 and the protective film PV is the same as in FIGS.

図14に示すように、EGE構造は、アクティブセル領域ACと、その両側に配置された2つのホールコレクタセル領域HCCとで構成されている。アクティブセル領域ACには、Y方向に延在するゲート電極G1が配置され、ホールコレクタセル領域HCCには、Y方向に延在するゲート電極G2が配置されている。つまり、EGE構造は、1本のゲート電極G1と、2本のゲート電極G2とを含む。 As shown in FIG. 14, the EGE structure consists of an active cell region AC and two hole collector cell regions HCC arranged on both sides thereof. A gate electrode G1 extending in the Y direction is arranged in the active cell region AC, and a gate electrode G2 extending in the Y direction is arranged in the hole collector cell region HCC. That is, the EGE structure includes one gate electrode G1 and two gate electrodes G2.

ゲート電極G1は、セル領域CRから周辺領域PERに連続して延在し、周辺領域PERでゲートフィンガーFG1に接続している。また、ゲート電極G1は、4つのブロックBK1~BK4にわたって連続的に延在している。ゲート電極G2は、セル領域CRから周辺領域PERに連続して延在し、周辺領域PERでゲートフィンガーFG2に接続している。また、ゲート電極G2は、4つのブロックBK1~BK4にわたって連続的に延在している。 The gate electrode G1 continuously extends from the cell region CR to the peripheral region PER and is connected to the gate finger FG1 in the peripheral region PER. Also, the gate electrode G1 continuously extends over the four blocks BK1 to BK4. The gate electrode G2 continuously extends from the cell region CR to the peripheral region PER and is connected to the gate finger FG2 in the peripheral region PER. Also, the gate electrode G2 continuously extends over the four blocks BK1 to BK4.

上記実施の形態1で説明したように、中間構造体に金属層ML2および保護膜PVを形成した後には、ゲートフィンガーFG1は、ゲート電位電極GEに接続されており、ゲートフィンガーFG2は、エミッタ電位電極EEに接続されている。従って、ゲート電極G1は、ゲート電位電極GEに接続されており、ゲート電極G2は、エミッタ電位電極EEに接続されている。 As described in the first embodiment, after forming the metal layer ML2 and the protective film PV on the intermediate structure, the gate finger FG1 is connected to the gate potential electrode GE, and the gate finger FG2 is connected to the emitter potential. It is connected to electrode EE. Therefore, the gate electrode G1 is connected to the gate potential electrode GE, and the gate electrode G2 is connected to the emitter potential electrode EE.

図15に示すように、セル領域CRには、X方向において、アクティブセル領域ACとインアクティブセル領域IACとが、交互に配置されている。インアクティブセル領域IACは、ホールコレクタセル領域HCCとフローティング領域PFとを含み、アクティブセル領域ACと、その両側に配置された2つのホールコレクタセル領域HCCとでEGE構造を構成し、EGE構造の両側にフローティング領域PFが形成されている。 As shown in FIG. 15, active cell areas AC and inactive cell areas IAC are alternately arranged in the X direction in the cell area CR. The inactive cell region IAC includes a hole collector cell region HCC and a floating region PF. Floating regions PF are formed on both sides.

アクティブセル領域ACは、トレンチT1内にゲート絶縁膜GIを介して形成され、ゲート電位電極GEに接続されたゲート電極G1を含み、ホールコレクタセル領域HCCは、トレンチT2内にゲート絶縁膜GIを介して形成されたゲート電極G2を含む。トレンチT1とトレンチT2に挟まれた領域において、半導体基板SBには、ドリフト領域NVよりも高濃度のn型半導体領域であるホールバリア領域NHBが形成されており、ホールバリア領域NHBの表面には、p型半導体領域であるボディ領域PBが形成されている。 The active cell region AC includes a gate electrode G1 formed in the trench T1 via the gate insulating film GI and connected to the gate potential electrode GE, and the hole collector cell region HCC includes the gate insulating film GI in the trench T2. It includes a gate electrode G2 formed through. A hole barrier region NHB, which is an n-type semiconductor region having a higher concentration than the drift region NV, is formed in the semiconductor substrate SB in a region sandwiched between the trenches T1 and T2. , a body region PB, which is a p-type semiconductor region, is formed.

ボディ領域PBの表面には、n型半導体領域であるエミッタ領域NEが形成されているが、エミッタ領域NEは、トレンチT1(言い換えると、トレンチT1内のゲート絶縁膜GI)に接しているが、トレンチT2からは離間しており、トレンチT2(言い換えると、トレンチT2内のゲート絶縁膜GI)には接触していない。エミッタ領域NEおよびボディ領域PBは、Y方向に延在するコンタクトホールCH1に接しており、コンタクトホールCH1内にはエミッタ電位電極EEが埋め込まれている。なお、コンタクトホールCH1下の半導体基板SBには、ボディ領域PBよりも高い不純物濃度を有するp型半導体領域であるボディコンタクト領域PRが形成されている。 An emitter region NE, which is an n-type semiconductor region, is formed on the surface of the body region PB. The emitter region NE is in contact with the trench T1 (in other words, the gate insulating film GI in the trench T1) It is separated from the trench T2 and does not contact the trench T2 (in other words, the gate insulating film GI in the trench T2). Emitter region NE and body region PB are in contact with contact hole CH1 extending in the Y direction, and emitter potential electrode EE is embedded in contact hole CH1. A body contact region PR, which is a p-type semiconductor region having an impurity concentration higher than that of the body region PB, is formed in the semiconductor substrate SB under the contact hole CH1.

図14および図15に示す中間構造体に対して、上記実施の形態1と同様にスクリーニングを実施することで、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 By screening the intermediate structures shown in FIGS. 14 and 15 in the same manner as in the first embodiment, the reliability of the semiconductor device can be improved.

図16は、図14の変形例である半導体装置の平面図であり、上記実施の形態1の図12に対応している。なお、図16では、ゲート電極G1およびG2にハッチングを付している。図14では、ゲート電極G2は、ブロックBK1~BK4において連続的に延在していたが、図16では、ゲート電極G2は、各ブロックBK1~BK4において独立している。図16に示すように、ブロックBK2に設けられたゲート電極G2は、ブロックBK1に設けられたゲート電極G2と分離されている。ブロックBK2に設けられたゲート電極G2は、ブロックBK2に設けられたゲートフィンガーGF2に接続されている。他のブロックBK1、BK3およびBK4でも同様である。また、スクリーニングは、ブロックBK1~BK4毎に順に実施するが、その方法は、上記実施の形態1の図12で説明したとおりである。 FIG. 16 is a plan view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 14, and corresponds to FIG. 12 of the first embodiment. In FIG. 16, the gate electrodes G1 and G2 are hatched. In FIG. 14, the gate electrode G2 extends continuously in the blocks BK1-BK4, but in FIG. 16 the gate electrode G2 is independent in each of the blocks BK1-BK4. As shown in FIG. 16, the gate electrode G2 provided in the block BK2 is separated from the gate electrode G2 provided in the block BK1. A gate electrode G2 provided in the block BK2 is connected to a gate finger GF2 provided in the block BK2. The same applies to other blocks BK1, BK3 and BK4. Screening is performed for each of the blocks BK1 to BK4 in order, and the method is as described with reference to FIG. 12 of the first embodiment.

図17は、図15の変形例である半導体装置の断面図であり、上記実施の形態1の図13に対応しているが、中間構造体の断面図である。隣接するトレンチT1とトレンチT2の間隔が狭い場合に有効である。層間絶縁膜IL2および半導体基板SBに設けられたコンタクトホールCH3は、ボディ領域PBとトレンチT2に跨って形成されており、コンタクトホールCH3内には、エミッタ電位電極EEが形成されている。 FIG. 17 is a cross-sectional view of a semiconductor device that is a modification of FIG. 15, and corresponds to FIG. 13 of the first embodiment, but is a cross-sectional view of an intermediate structure. This is effective when the distance between adjacent trenches T1 and T2 is narrow. A contact hole CH3 provided in the interlayer insulating film IL2 and the semiconductor substrate SB is formed across the body region PB and the trench T2, and an emitter potential electrode EE is formed in the contact hole CH3.

本実施の形態においては、ホールコレクタセル領域HCCのゲート絶縁膜GIのスクリーニングをする為に、中間構造体では、ゲート電極G2とエミッタ電位電極EEとを電気的に分離しておく必要がある。その為、トレンチT2内に形成されたゲート電極G2の高さは、隣接するトレンチT1内に形成されたゲート電極G1の高さよりも低く、ゲート電極G2上には絶縁膜IFが形成されている。 In this embodiment, in order to screen the gate insulating film GI of the hole collector cell region HCC, it is necessary to electrically separate the gate electrode G2 and the emitter potential electrode EE in the intermediate structure. Therefore, the height of the gate electrode G2 formed in the trench T2 is lower than the height of the gate electrode G1 formed in the adjacent trench T1, and the insulating film IF is formed on the gate electrode G2. .

以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能である。上記実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載する。
Although the invention made by the inventor of the present application has been specifically described above based on the embodiment, the invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified without departing from the scope of the invention. A part of the content described in the above embodiment will be described below.

[付記1]
(a)中間構造体を準備する工程、
前記中間構造体は、第1ブロックおよび第2ブロックを含み、
前記第1ブロックおよび前記第2ブロックの各々は、
半導体基板内に形成され、平面視において第1方向に延在し、前記第1方向と交差する第2方向において所定の間隔をもって形成された第1トレンチおよび第2トレンチと、
前記第1トレンチ内に第1ゲート絶縁膜を介して形成された第1ゲート電極と、
前記第2トレンチ内に第2ゲート絶縁膜を介して形成された第2ゲート電極と、
前記第1トレンチに接し、前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1ボディ領域と、
前記第2トレンチに接し、前記半導体基板内に形成された前記第1導電型の第2ボディ領域と、
前記第1トレンチに接して前記第1ボディ領域上に形成され、前記第1導電型と反対の第2導電型のエミッタ領域と、
前記エミッタ領域および前記第1ボディ領域に接するように形成された第1コンタクトホールと、
前記第2ボディ領域に接するように形成された第2コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホール内において、前記エミッタ領域および前記第1ボディ領域に接し、前記第2コンタクトホール内において、前記第2ボディ領域に接するエミッタ電位電極と、
前記半導体基板上において、前記第2方向に延在し、前記第2ゲート電極に接続された第1配線と、
を備え、
(b)前記第1ブロックにおいて、前記エミッタ電位電極に第1端子を当接し、前記第1配線に第2端子を当接した後、前記第1端子および前記第2端子間に所望の電圧を印加する第1検査工程、
(c)前記第2ブロックにおいて、前記エミッタ電位電極に第3端子を当接し、前記第1配線に第4端子を当接した後、前記第3端子および前記第4端子間に所望の電圧を印加する第2検査工程、
(d)前記(b)工程および(c)工程の後に、前記第1ブロックおよび前記第2ブロックにおいて、前記第1配線と前記エミッタ電位電極とを電気的に接続するシャント配線を形成する工程、
を有し、
前記第1ブロックと前記第2ブロックの前記第2ゲート電極は、互いに分離されている、半導体装置の製造方法。
[Appendix 1]
(a) providing an intermediate structure;
the intermediate structure includes a first block and a second block;
each of the first block and the second block,
a first trench and a second trench which are formed in a semiconductor substrate, extend in a first direction in plan view, and are formed with a predetermined spacing in a second direction intersecting the first direction;
a first gate electrode formed in the first trench via a first gate insulating film;
a second gate electrode formed in the second trench via a second gate insulating film;
a first body region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate and in contact with the first trench;
a second body region of the first conductivity type formed in the semiconductor substrate in contact with the second trench;
an emitter region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed on the first body region in contact with the first trench;
a first contact hole formed in contact with the emitter region and the first body region;
a second contact hole formed in contact with the second body region;
an emitter potential electrode in contact with the emitter region and the first body region in the first contact hole, and in contact with the second body region in the second contact hole;
a first wiring extending in the second direction on the semiconductor substrate and connected to the second gate electrode;
with
(b) in the first block, after a first terminal is brought into contact with the emitter potential electrode and a second terminal is brought into contact with the first wiring, a desired voltage is applied between the first terminal and the second terminal; a first inspection step of applying;
(c) in the second block, after a third terminal is brought into contact with the emitter potential electrode and a fourth terminal is brought into contact with the first wiring, a desired voltage is applied between the third terminal and the fourth terminal; a second inspection step of applying;
(d) forming a shunt wiring electrically connecting the first wiring and the emitter potential electrode in the first block and the second block after the steps (b) and (c);
has
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second gate electrodes of the first block and the second block are separated from each other.

[付記2]
付記1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1ブロックと前記第2ブロックの前記第1ゲート電極は、互いに分離されている、半導体装置の製造方法。
[Appendix 2]
In the method for manufacturing a semiconductor device according to Supplementary Note 1,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first gate electrodes of the first block and the second block are separated from each other.

AC アクティブセル領域
BK1~BK4 ブロック
CE コレクタ電位電極
CH1、CH2、CH3 コンタクトホール
CHP、CHP1 半導体チップ
CR セル領域
Di 感温ダイオード
EE エミッタ電位電極
EF エミッタフィンガー(金属配線、配線)
EP エミッタパッド
FF フローティングフィンガー(金属配線、配線)
FLP フローティングパッド
G1、G2 ゲート電極
G1c、G2c ゲート接続部
GE ゲート電位電極
GF1、GF2 ゲートフィンガー(金属配線、配線)
GFP ゲートフィンガーパッド
GI ゲート絶縁膜
GP ゲートパッド
GR ガードリング
HCC ホールコレクタセル領域
IAC インアクティブセル領域
IF 絶縁膜
IL1、IL2 層間絶縁膜
ML1、ML2 金属層
NE エミッタ領域(n型半導体領域)
NF n型半導体領域
NHB ホールバリア領域(n型半導体領域)
NS フィールドストップ領域(n型半導体領域)
NV ドリフト領域(n型半導体領域)
OP 開口
PB ボディ領域(p型半導体領域)
PC コレクタ領域(p型半導体領域)
PER 周辺領域
PF フローティング領域
PN プローブ針(検査用端子)
PR ボディコンタクト領域(p型半導体領域)
PV 保護膜
PW ウェル領域(p型半導体領域)
SB 半導体基板
SBa 主面(第1面)
SBb 裏面(第2面)
SE センスIGBT
SL シャント配線(シャント層)
T1、T2、T2a、T2b トレンチ
AC active cell regions BK1 to BK4 block CE collector potential electrodes CH1, CH2, CH3 contact holes CHP, CHP1 semiconductor chip CR cell region Di temperature sensitive diode EE emitter potential electrode EF emitter finger (metal wiring, wiring)
EP Emitter pad FF Floating finger (metal wiring, wiring)
FLP floating pads G1, G2 gate electrodes G1c, G2c gate connecting portion GE gate potential electrodes GF1, GF2 gate fingers (metal wiring, wiring)
GFP gate finger pad GI gate insulating film GP gate pad GR guard ring HCC hole collector cell region IAC inactive cell region IF insulating films IL1, IL2 interlayer insulating films ML1, ML2 metal layer NE emitter region (n-type semiconductor region)
NF n-type semiconductor region NHB hole barrier region (n-type semiconductor region)
NS field stop region (n-type semiconductor region)
NV drift region (n-type semiconductor region)
OP opening PB body region (p-type semiconductor region)
PC collector region (p-type semiconductor region)
PER Peripheral area PF Floating area PN Probe needle (inspection terminal)
PR body contact region (p-type semiconductor region)
PV protective film PW well region (p-type semiconductor region)
SB Semiconductor substrate SBa main surface (first surface)
SBb back side (second side)
SE Sense IGBT
SL Shunt wiring (shunt layer)
T1, T2, T2a, T2b Trench

Claims (15)

半導体基板内に形成され、平面視において第1方向に延在し、前記第1方向と交差する第2方向において所定の間隔をもって形成された第1トレンチおよび第2トレンチと、
前記第1トレンチ内に第1ゲート絶縁膜を介して形成された第1ゲート電極と、
前記第2トレンチ内に第2ゲート絶縁膜を介して形成された第2ゲート電極と、
前記第1トレンチに接し、前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1ボディ領域と、
前記第2トレンチに接し、前記半導体基板内に形成された前記第1導電型の第2ボディ領域と、
前記第1トレンチに接して前記第1ボディ領域上に形成され、前記第1導電型と反対の第2導電型の第1エミッタ領域と、
前記第2方向において、前記第2トレンチに対して、前記第2ボディ領域とは反対側に形成され、前記第2トレンチに接する前記第1導電型のフローティング領域と、
前記第1エミッタ領域および前記第1ボディ領域に接するように形成された第1コンタクトホールと、
前記第2ボディ領域に接するように形成された第2コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホール内において、前記第1エミッタ領域および前記第1ボディ領域に接触し、前記第2コンタクトホール内において、前記第2ボディ領域に接触するエミッタ電位電極と、
前記半導体基板上において、前記第2方向に延在し、前記第2ゲート電極に接続された第1配線と、
前記半導体基板上において、前記第2方向に延在し、前記フローティング領域に接続された第2配線と、
を有し、
前記第1配線と前記エミッタ電位電極とは、平面視にて、互いに離間しており、
前記第1配線と前記エミッタ電位電極とは、シャント配線を介して電気的に接続されており、
前記第2配線は、平面視において、前記エミッタ電位電極および前記第1配線から離間している、半導体装置。
a first trench and a second trench which are formed in a semiconductor substrate, extend in a first direction in plan view, and are formed with a predetermined spacing in a second direction intersecting the first direction;
a first gate electrode formed in the first trench via a first gate insulating film;
a second gate electrode formed in the second trench via a second gate insulating film;
a first body region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate and in contact with the first trench;
a second body region of the first conductivity type formed in the semiconductor substrate in contact with the second trench;
a first emitter region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed on the first body region in contact with the first trench;
a floating region of the first conductivity type formed on a side opposite to the second body region with respect to the second trench in the second direction and in contact with the second trench;
a first contact hole formed in contact with the first emitter region and the first body region;
a second contact hole formed in contact with the second body region;
an emitter potential electrode in contact with the first emitter region and the first body region in the first contact hole, and in contact with the second body region in the second contact hole;
a first wiring extending in the second direction on the semiconductor substrate and connected to the second gate electrode;
a second wiring extending in the second direction on the semiconductor substrate and connected to the floating region;
has
the first wiring and the emitter potential electrode are separated from each other in plan view,
the first wiring and the emitter potential electrode are electrically connected via a shunt wiring ,
The semiconductor device , wherein the second wiring is separated from the emitter potential electrode and the first wiring in plan view .
請求項記載の半導体装置において、
さらに、
前記第1方向において、前記フローティング領域から離間して前記半導体基板内に形成された前記第1導電型のウェル領域と、
前記半導体基板上において、前記第2方向に延在し、前記ウェル領域に接続された第3配線と、
を有し、
前記第3配線は、前記エミッタ電位電極に接続されている、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 ,
moreover,
a well region of the first conductivity type formed in the semiconductor substrate spaced apart from the floating region in the first direction;
a third wiring extending in the second direction on the semiconductor substrate and connected to the well region;
has
The semiconductor device, wherein the third wiring is connected to the emitter potential electrode.
請求項記載の半導体装置において、
さらに、
前記第1方向において、前記フローティング領域と前記ウェル領域との間に形成された前記第2導電型の第1半導体領域、
を有し、
前記半導体基板は、前記第2導電型であり、
前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記半導体基板の不純物濃度よりも高い、半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2 ,
moreover,
a first semiconductor region of the second conductivity type formed between the floating region and the well region in the first direction;
has
the semiconductor substrate is of the second conductivity type;
The semiconductor device, wherein the impurity concentration of the first semiconductor region is higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate.
請求項記載の半導体装置において、
さらに、
前記半導体基板上において、前記第2方向に延在し、前記第1ゲート電極に接続された第4配線と、
前記半導体基板上に形成され、前記第4配線に接続されたゲート電位電極と、
を有する、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 ,
moreover,
a fourth wiring extending in the second direction on the semiconductor substrate and connected to the first gate electrode;
a gate potential electrode formed on the semiconductor substrate and connected to the fourth wiring;
A semiconductor device having
請求項記載の半導体装置において、
前記第1配線、前記第2配線、前記第4配線、前記ゲート電位電極および前記エミッタ電位電極は、第1金属層からなり、
前記シャント配線は、前記第1金属層よりも上層の第2金属層からなる、半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4 ,
the first wiring, the second wiring, the fourth wiring, the gate potential electrode and the emitter potential electrode are made of a first metal layer;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the shunt wiring is formed of a second metal layer above the first metal layer.
請求項記載の半導体装置において、
さらに、
前記半導体基板に形成され、平面視において前記第1方向に延在し、前記第1ボディ領域に接する第3トレンチと、
前記第3トレンチに接して前記第1ボディ領域上に形成された前記第2導電型の第2エミッタ領域と、
前記半導体基板に形成され、平面視において前記第1方向に延在し、前記第2ボディ領域に接する第4トレンチと、
前記第3トレンチ内に第3ゲート絶縁膜を介して形成された第3ゲート電極と、
前記第4トレンチ内に第4ゲート絶縁膜を介して形成された第4ゲート電極と、
を有し、
前記第3ゲート電極は、前記第4配線に接続されており、
前記第4ゲート電極は、前記第1配線に接続されている、半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4 ,
moreover,
a third trench formed in the semiconductor substrate, extending in the first direction in plan view, and in contact with the first body region;
a second emitter region of the second conductivity type formed on the first body region in contact with the third trench;
a fourth trench formed in the semiconductor substrate, extending in the first direction in plan view, and in contact with the second body region;
a third gate electrode formed in the third trench via a third gate insulating film;
a fourth gate electrode formed in the fourth trench via a fourth gate insulating film;
has
the third gate electrode is connected to the fourth wiring,
The semiconductor device, wherein the fourth gate electrode is connected to the first wiring.
請求項1記載の半導体装置において、
さらに、
前記第2トレンチ内において、前記第2ゲート電極上に形成された絶縁膜、
を有し、
前記第2コンタクトホールの一部は、前記第2トレンチに重なっており、
前記第2コンタクトホール内に形成された前記エミッタ電位電極は、前記絶縁膜によって、前記第2ゲート電極から電気的に分離されている、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
moreover,
an insulating film formed on the second gate electrode in the second trench;
has
a portion of the second contact hole overlaps the second trench;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the emitter potential electrode formed in the second contact hole is electrically separated from the second gate electrode by the insulating film.
請求項記載の半導体装置において、
前記第1トレンチの深さは、前記第2トレンチの深さと等しく、
前記第2ゲート電極の高さは、前記第1ゲート電極の高さよりも低い、半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7 ,
the depth of the first trench is equal to the depth of the second trench;
The semiconductor device, wherein the height of the second gate electrode is lower than the height of the first gate electrode.
(a)中間構造体を準備する工程、
前記中間構造体は、
半導体基板内に形成され、平面視において第1方向に延在し、前記第1方向と交差する第2方向において所定の間隔をもって形成された第1トレンチおよび第2トレンチと、
前記第1トレンチ内に第1ゲート絶縁膜を介して形成された第1ゲート電極と、
前記第2トレンチ内に第2ゲート絶縁膜を介して形成された第2ゲート電極と、
前記第1トレンチに接し、前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1ボディ領域と、
前記第2トレンチに接し、前記半導体基板内に形成された前記第1導電型の第2ボディ領域と、
前記第1トレンチに接して前記第1ボディ領域上に形成され、前記第1導電型と反対の第2導電型のエミッタ領域と、
前記第2方向において、前記第2トレンチに対して、前記第2ボディ領域とは反対側に形成され、前記第2トレンチに接する前記第1導電型のフローティング領域と、
前記エミッタ領域および前記第1ボディ領域に接するように形成された第1コンタクトホールと、
前記第2ボディ領域に接するように形成された第2コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホール内において、前記エミッタ領域および前記第1ボディ領域に接触し、前記第2コンタクトホール内において、前記第2ボディ領域に接触するエミッタ電位電極と、
前記半導体基板上において、前記第2方向に延在し、前記第2ゲート電極に接続された第1配線と、
前記半導体基板上において、前記第2方向に延在し、前記フローティング領域に接続された第2配線と、
を備え、
(b)前記エミッタ電位電極に第1端子を当接し、前記第1配線に第2端子を当接した後、前記第1端子および前記第2端子間に所望の電圧を印加する検査工程、
(c)前記(b)工程の後に、前記第1配線と前記エミッタ電位電極とを電気的に接続するシャント配線を形成する工程、
を有し、
前記(b)工程では、
前記第2配線に第3端子を当接し、
前記第1端子および前記第3端子に基準電位を印加し、前記第2端子に正または負の電位を印加する、半導体装置の製造方法。
(a) providing an intermediate structure;
The intermediate structure is
a first trench and a second trench which are formed in a semiconductor substrate, extend in a first direction in plan view, and are formed with a predetermined spacing in a second direction intersecting the first direction;
a first gate electrode formed in the first trench via a first gate insulating film;
a second gate electrode formed in the second trench via a second gate insulating film;
a first body region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate and in contact with the first trench;
a second body region of the first conductivity type formed in the semiconductor substrate in contact with the second trench;
an emitter region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed on the first body region in contact with the first trench;
a floating region of the first conductivity type formed on a side opposite to the second body region with respect to the second trench in the second direction and in contact with the second trench;
a first contact hole formed in contact with the emitter region and the first body region;
a second contact hole formed in contact with the second body region;
an emitter potential electrode in contact with the emitter region and the first body region in the first contact hole, and in contact with the second body region in the second contact hole;
a first wiring extending in the second direction on the semiconductor substrate and connected to the second gate electrode;
a second wiring extending in the second direction on the semiconductor substrate and connected to the floating region;
with
(b) an inspection step of applying a desired voltage between the first terminal and the second terminal after the first terminal is brought into contact with the emitter potential electrode and the second terminal is brought into contact with the first wiring;
(c) forming a shunt wiring electrically connecting the first wiring and the emitter potential electrode after the step (b);
has
In the step (b),
A third terminal is brought into contact with the second wiring,
A method of manufacturing a semiconductor device , wherein a reference potential is applied to the first terminal and the third terminal, and a positive or negative potential is applied to the second terminal .
請求項記載の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程では、前記半導体基板に基準電位を印加する、半導体装置の製造方法。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9 ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein in the step (b), a reference potential is applied to the semiconductor substrate.
請求項記載の半導体装置の製造方法において、
前記中間構造体は、さらに、
前記半導体基板上において、前記第2方向に延在し、前記第1ゲート電極に接続された第4配線と、
前記半導体基板上に形成され、前記第4配線に接続されたゲート電位電極と、
を備え、
前記(b)工程では、
前記第2配線に第4端子を当接し、
前記第4端子に前記正又は負の電位を印加する、半導体装置の製造方法。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9 ,
The intermediate structure further comprises:
a fourth wiring extending in the second direction on the semiconductor substrate and connected to the first gate electrode;
a gate potential electrode formed on the semiconductor substrate and connected to the fourth wiring;
with
In the step (b),
affixing a fourth terminal to the second wiring;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the positive or negative potential is applied to the fourth terminal.
請求項記載の半導体装置の製造方法において、
前記シャント配線は、無電解メッキ法により形成される、半導体装置の製造方法。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9 ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the shunt wiring is formed by an electroless plating method.
請求項記載の半導体装置の製造方法において、
さらに、
(d)前記半導体基板の裏面を研磨する工程、
(e)前記半導体基板の裏面上にコレクタ電位電極を形成する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9 ,
moreover,
(d) polishing the back surface of the semiconductor substrate;
(e) forming a collector potential electrode on the back surface of the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項13記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程および前記(e)工程を、前記(c)工程の後に行う、半導体装置の製造方法。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13 ,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the steps (d) and (e) are performed after the step (c).
請求項13記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程および前記(e)工程を、前記(a)工程と前記(b)工程の間に行う、半導体装置の製造方法。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13 ,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the steps (d) and (e) are performed between the steps (a) and (b).
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