JP7334638B2 - semiconductor equipment - Google Patents

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Description

本明細書に開示の技術は、半導体装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a semiconductor device.

特許文献1に開示の半導体装置は、ソース電極と層間絶縁膜とゲート配線を有している。ソース電極は、半導体基板上に配置されており、トランジスタのソースに接続されている。層間絶縁膜は、半導体基板上に配置されている。ゲート配線は、層間絶縁膜上に配置されており、トランジスタのゲートに接続されている。半導体基板は、ゲート配線の下部で層間絶縁膜に接するp型領域を有している。p型領域は、ソース電極に接している。このため、p型領域は、ソース電極と略同電位を有している。ソース電極と略同電位のp型領域をゲート配線の下部に配置することで、ゲート配線の下部の層間絶縁膜に印加される電圧を低減し、層間絶縁膜の劣化を抑制することができる。 The semiconductor device disclosed in Patent Document 1 has a source electrode, an interlayer insulating film, and a gate wiring. A source electrode is disposed on the semiconductor substrate and connected to the source of the transistor. The interlayer insulating film is arranged on the semiconductor substrate. The gate wiring is arranged on the interlayer insulating film and connected to the gate of the transistor. The semiconductor substrate has a p-type region in contact with the interlayer insulating film under the gate wiring. The p-type region is in contact with the source electrode. Therefore, the p-type region has approximately the same potential as the source electrode. By arranging the p-type region having substantially the same potential as the source electrode under the gate wiring, the voltage applied to the interlayer insulating film under the gate wiring can be reduced, and deterioration of the interlayer insulating film can be suppressed.

特開2013-239554号公報JP 2013-239554 A

特許文献1の半導体装置では、ゲート配線の下部のp型領域に電流が流入する場合がある。p型領域に流入した電流は、ソース電極へ流れる。すると、ゲート配線の下部においてp型領域の電位が上昇する。このため、ゲート配線に高い電圧が印加され、層間絶縁膜の劣化が進行する。本明細書では、層間絶縁膜の劣化をより好適に抑制する技術を提案する。 In the semiconductor device of Patent Document 1, current may flow into the p-type region below the gate wiring. The current flowing into the p-type region flows to the source electrode. Then, the potential of the p-type region under the gate wiring rises. Therefore, a high voltage is applied to the gate wiring, and the deterioration of the interlayer insulating film progresses. This specification proposes a technique for more preferably suppressing deterioration of an interlayer insulating film.

本明細書が開示する半導体装置は、トランジスタを有する半導体基板と、前記半導体基板上に配置されているとともに前記トランジスタのソースに接続されているソース電極と、前記半導体基板上に配置されている層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に配置されているとともに前記トランジスタのゲートに接続されているゲート配線、を有する。前記半導体基板が、第1p型領域と、n型領域と、第2p型領域を有する。前記第1p型領域は、前記ゲート配線の下部で前記層間絶縁膜に接している。前記n型領域は、前記第1p型領域に接している。前記第2p型領域は、前記n型領域に接し、前記n型領域によって前記第1p型領域から分離されており、前記ソース電極に接している。 A semiconductor device disclosed in this specification includes a semiconductor substrate having a transistor, a source electrode arranged on the semiconductor substrate and connected to the source of the transistor, and an interlayer electrode arranged on the semiconductor substrate. It has an insulating film and a gate wiring arranged on the interlayer insulating film and connected to the gate of the transistor. The semiconductor substrate has a first p-type region, an n-type region and a second p-type region. The first p-type region is in contact with the interlayer insulating film under the gate wiring. The n-type region is in contact with the first p-type region. The second p-type region contacts the n-type region, is separated from the first p-type region by the n-type region, and contacts the source electrode.

この半導体装置では、ゲート配線の下部の第1p型領域の周囲に、n型領域と、第2p型領域が配置されている。第2p型領域に電流が流れていない状態では、n型領域と第1p型領域が第2p型領域と略同電位(すなわち、ソース電極と略同電位)となる。このため、層間絶縁膜に高い電圧は印加されない。また、第2p型領域に電流が流入する場合がある。第2p型領域に流入した電流は、ソース電極へ流れる。また、第2p型領域に流入した電流の一部は、n型領域を経由してソース電極へ流れる。このため、第2p型領域に電流が流れると、ゲート配線の下部の第2p型領域とn型領域の電位が上昇する。しかしながら、この場合でも、n型領域から第1p型領域へは電流が流入しないので、第1p型領域の電位はあまり変化しない。すなわち、第2p型領域に電流が流入する場合でも、ゲート配線の下部で層間絶縁膜に接する第1p型領域の電位はあまり変化せず、層間絶縁膜に高い電圧は印加されない。このように、この半導体装置では、層間絶縁膜に高い電圧が印加されることを抑制でき、層間絶縁膜の劣化を抑制できる。 In this semiconductor device, an n-type region and a second p-type region are arranged around the first p-type region under the gate wiring. When no current flows through the second p-type region, the n-type region and the first p-type region have approximately the same potential as the second p-type region (that is, approximately the same potential as the source electrode). Therefore, no high voltage is applied to the interlayer insulating film. Also, current may flow into the second p-type region. The current flowing into the second p-type region flows to the source electrode. Also, part of the current flowing into the second p-type region flows to the source electrode via the n-type region. Therefore, when a current flows through the second p-type region, the potentials of the second p-type region and the n-type region below the gate wiring rise. However, even in this case, current does not flow from the n-type region to the first p-type region, so the potential of the first p-type region does not change much. That is, even when a current flows into the second p-type region, the potential of the first p-type region in contact with the interlayer insulating film below the gate wiring does not change much, and a high voltage is not applied to the interlayer insulating film. Thus, in this semiconductor device, application of a high voltage to the interlayer insulating film can be suppressed, and deterioration of the interlayer insulating film can be suppressed.

実施例1の半導体装置の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device of Example 1; 比較例の半導体装置の断面図。Sectional drawing of the semiconductor device of a comparative example. 実施例1を変形した変形例1の半導体装置の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a semiconductor device of Modification 1, which is a modification of Embodiment 1; 実施例1を変形した変形例2の半導体装置の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a semiconductor device of Modification 2, which is a modification of Embodiment 1; 実施例2の半導体装置の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment;

図1に示す実施例1の半導体装置10は、半導体基板12を有している。半導体基板12は、炭化ケイ素(SiC)により構成されている。半導体基板12の上面に、ソース電極14が設けられている。半導体基板12の下面に、ドレイン電極16が設けられている。 A semiconductor device 10 of Example 1 shown in FIG. 1 has a semiconductor substrate 12 . The semiconductor substrate 12 is made of silicon carbide (SiC). A source electrode 14 is provided on the upper surface of the semiconductor substrate 12 . A drain electrode 16 is provided on the lower surface of the semiconductor substrate 12 .

ソース電極14の下部の半導体基板12の上面に、トレンチ18が設けられている。なお、図1では1つのトレンチ18が示されているが、半導体基板12の上面に複数のトレンチ18が設けられている。各トレンチ18内に、ゲート絶縁膜20とゲート電極22が配置されている。ゲート電極22は、ゲート絶縁膜20によって半導体基板12から絶縁されている。各ゲート電極22の上面は、層間絶縁膜24によって覆われている。層間絶縁膜24は、酸化シリコンによって構成されている。各ゲート電極22は、層間絶縁膜24によってソース電極14から絶縁されている。 A trench 18 is provided in the upper surface of the semiconductor substrate 12 below the source electrode 14 . Although one trench 18 is shown in FIG. 1 , a plurality of trenches 18 are provided in the upper surface of the semiconductor substrate 12 . A gate insulating film 20 and a gate electrode 22 are arranged in each trench 18 . Gate electrode 22 is insulated from semiconductor substrate 12 by gate insulating film 20 . An upper surface of each gate electrode 22 is covered with an interlayer insulating film 24 . The interlayer insulating film 24 is made of silicon oxide. Each gate electrode 22 is insulated from the source electrode 14 by an interlayer insulating film 24 .

ソース電極14の下部の半導体基板12内に、ソース領域30、ボディ領域32、ドリフト領域36、及び、ドレイン領域38が設けられている。ソース領域30は、高濃度のn型領域であり、ソース電極14にオーミック接触している。ソース領域30は、ゲート絶縁膜20に接している。ボディ領域32は、コンタクト領域32aと低濃度領域32bを有している。コンタクト領域32aは、高濃度のp型領域であり、ソース電極14にオーミック接触している。低濃度領域32bは、コンタクト領域32aよりも低いp型不純物濃度を有するp型領域である。低濃度領域32bは、ソース領域30とコンタクト領域32aに接している。低濃度領域32bは、ソース領域30の下側でゲート絶縁膜20に接している。ドリフト領域36は、低濃度のn型領域である。ドリフト領域36は、低濃度領域32bの下側に配置されている。ドリフト領域36は、低濃度領域32bの下側でゲート絶縁膜20に接している。ドレイン領域38は、高濃度のn型領域である。ドレイン領域38は、ドリフト領域36の下側に配置されている。ドレイン領域38は、ドレイン電極16にオーミック接触している。ソース領域30、ボディ領域32、ドリフト領域36、ドレイン領域38、及び、ゲート電極22等によって、FETが構成されている。 A source region 30 , a body region 32 , a drift region 36 and a drain region 38 are provided in the semiconductor substrate 12 under the source electrode 14 . The source region 30 is a high-concentration n-type region and is in ohmic contact with the source electrode 14 . Source region 30 is in contact with gate insulating film 20 . The body region 32 has a contact region 32a and a low concentration region 32b. The contact region 32 a is a high-concentration p-type region and is in ohmic contact with the source electrode 14 . The low concentration region 32b is a p-type region having a p-type impurity concentration lower than that of the contact region 32a. The low concentration region 32b is in contact with the source region 30 and the contact region 32a. The low concentration region 32 b is in contact with the gate insulating film 20 below the source region 30 . The drift region 36 is a low concentration n-type region. The drift region 36 is arranged below the low concentration region 32b. The drift region 36 is in contact with the gate insulating film 20 below the low concentration region 32b. The drain region 38 is a highly doped n-type region. Drain region 38 is located below drift region 36 . Drain region 38 is in ohmic contact with drain electrode 16 . An FET is configured by the source region 30, the body region 32, the drift region 36, the drain region 38, the gate electrode 22, and the like.

ソース電極14に覆われていない範囲の半導体基板12上に、層間絶縁膜40とゲート配線42が設けられている。層間絶縁膜40は、酸化シリコンによって構成されている。層間絶縁膜40は、半導体基板12の上面上に配置されている。ゲート配線42は、ポリシリコンによって構成されている。ゲート配線42は、層間絶縁膜40上に配置されている。ゲート配線42は、層間絶縁膜40によって半導体基板12から絶縁されている。ゲート配線42は、図示しない位置で、各ゲート電極22に接続されている。また、ゲート配線42は、図示しないゲートパッドに接続されている。ゲートパッドとゲート配線42を介して、各ゲート電極22の電位が制御される。ゲート配線42は、層間絶縁膜24によって覆われている。 An interlayer insulating film 40 and a gate wiring 42 are provided on a region of the semiconductor substrate 12 not covered with the source electrode 14 . The interlayer insulating film 40 is made of silicon oxide. The interlayer insulating film 40 is arranged on the upper surface of the semiconductor substrate 12 . The gate wiring 42 is made of polysilicon. The gate wiring 42 is arranged on the interlayer insulating film 40 . The gate wiring 42 is insulated from the semiconductor substrate 12 by the interlayer insulating film 40 . The gate wiring 42 is connected to each gate electrode 22 at a position not shown. Also, the gate wiring 42 is connected to a gate pad (not shown). The potential of each gate electrode 22 is controlled via the gate pad and gate wiring 42 . The gate wiring 42 is covered with the interlayer insulating film 24 .

ゲート配線42の下部の半導体基板12内に、第1p型領域51と、n型領域54と、第2p型領域52が配置されている。第1p型領域51は、ゲート配線42の下部の層間絶縁膜40に接している。n型領域54は、第1p型領域51の周囲に配置されており、第1p型領域51に接している。第2p型領域52は、ボディ領域32と連続する領域である。第2p型領域52は、n型領域54の周囲に配置されており、n型領域54に接している。第2p型領域52は、n型領域54によって第1p型領域51から分離されている。第2p型領域52は、コンタクト領域52aと低濃度領域52bを有している。コンタクト領域52aは、低濃度領域52bよりも高いp型不純物濃度を有している。コンタクト領域52aは、ソース電極14にオーミック接触している。低濃度領域52bは、n型領域54及びコンタクト領域52aと接している。低濃度領域52bに対して下側からドリフト領域36が接している。 A first p-type region 51 , an n-type region 54 and a second p-type region 52 are arranged in the semiconductor substrate 12 under the gate wiring 42 . The first p-type region 51 is in contact with the interlayer insulating film 40 below the gate wiring 42 . N-type region 54 is arranged around first p-type region 51 and is in contact with first p-type region 51 . The second p-type region 52 is a region continuous with the body region 32 . The second p-type region 52 is arranged around the n-type region 54 and is in contact with the n-type region 54 . The second p-type region 52 is separated from the first p-type region 51 by an n-type region 54 . The second p-type region 52 has a contact region 52a and a low concentration region 52b. The contact region 52a has a p-type impurity concentration higher than that of the low concentration region 52b. Contact region 52 a is in ohmic contact with source electrode 14 . The low concentration region 52b is in contact with the n-type region 54 and the contact region 52a. The drift region 36 is in contact with the low concentration region 52b from below.

第1p型領域51のp型不純物濃度は、n型領域54のn型不純物濃度よりも高い。n型領域54のn型不純物濃度は、低濃度領域52bのp型不純物濃度よりも高い。一例では、第1p型領域51のp型不純物濃度を1×1019~1×1020/cmとし、n型領域54のn型不純物濃度を1×1019~1×1020/cmとし、低濃度領域52bのp型不純物濃度を1×1016~1×1017/cmとすることができる。 The p-type impurity concentration of the first p-type region 51 is higher than the n-type impurity concentration of the n-type region 54 . The n-type impurity concentration of the n-type region 54 is higher than the p-type impurity concentration of the low concentration region 52b. In one example, the p-type impurity concentration of the first p-type region 51 is 1×10 19 to 1×10 20 /cm 3 and the n-type impurity concentration of the n-type region 54 is 1×10 19 to 1×10 20 /cm 3 . , the p-type impurity concentration of the low concentration region 52b can be set to 1×10 16 to 1×10 17 /cm 3 .

第1p型領域51、n型領域54、及び、第2p型領域52は、イオン注入により形成することができる。この場合、第1p型領域51、コンタクト領域52a、及び、コンタクト領域32aを共通のイオン注入工程で形成することができる。また、n型領域54とソース領域30を共通のイオン注入工程で形成することができる。また、低濃度領域52bと低濃度領域32bを共通のイオン注入工程で形成することができる。 The first p-type region 51, the n-type region 54, and the second p-type region 52 can be formed by ion implantation. In this case, the first p-type region 51, the contact region 52a, and the contact region 32a can be formed by a common ion implantation process. Also, the n-type region 54 and the source region 30 can be formed by a common ion implantation process. Also, the low concentration region 52b and the low concentration region 32b can be formed by a common ion implantation process.

FETをターンオフするときには、ドリフト領域36から第2p型領域52に電流が流入する。それ以外の場合には、ゲート配線42の下部の第2p型領域52には電流が流れない。第2p型領域52に電流が流れていない状態では、第2p型領域52の電位はソース電極14の電位と略等しい。このため、n型領域54と第1p型領域51の電位も、ソース電極14の電位と略等しい。ゲート配線42の電位は、図示しないゲートパッドによって制御される。ゲート配線42の電位は、ソース電極14の電位に近い範囲(例えば、0~10Vの範囲)で変動する。このため、第2p型領域52に電流が流れていない状態では、ゲート配線42と第1p型領域51の間にそれほど高い電位差は生じず、層間絶縁膜40に高い電圧は印加されない。 Current flows from the drift region 36 into the second p-type region 52 when the FET is turned off. Otherwise, no current flows through the second p-type region 52 under the gate wiring 42 . The potential of the second p-type region 52 is substantially equal to the potential of the source electrode 14 when no current flows through the second p-type region 52 . Therefore, the potentials of the n-type region 54 and the first p-type region 51 are also substantially equal to the potential of the source electrode 14 . The potential of the gate wiring 42 is controlled by a gate pad (not shown). The potential of the gate wiring 42 fluctuates in a range close to the potential of the source electrode 14 (for example, in the range of 0 to 10 V). Therefore, when no current flows through the second p-type region 52 , a large potential difference does not occur between the gate wiring 42 and the first p-type region 51 , and a high voltage is not applied to the interlayer insulating film 40 .

FETをターンオフするときには、破線矢印100に示すように、ドリフト領域36からボディ領域32と第2p型領域52にホール(すなわち、電流)が流入する。第2p型領域52に流入した電流は、矢印102に示すように、第2p型領域52内を流れてソース電極14に排出される。このように第2p型領域52内に電流が流れるので、ゲート配線42の下部(すなわち、位置A)において第2p型領域52の電位が上昇する。位置Aにおいて第2p型領域52の電位が上昇すると、第2p型領域52とn型領域54の界面のpn接合56に順方向に電圧が印加される。このため、pn接合56がオンし、矢印104に示すように、電流がn型領域54に流入する。n型領域54に流入した電流は、矢印104に示すようにソース電極14に排出される。このようにn型領域54内に電流が流れるので、ゲート配線42の下部(すなわち、位置B)においてn型領域54の電位が上昇する。位置Bにおいてn型領域54の電位が上昇すると、n型領域54と第1p型領域51の界面のpn接合58に逆方向に電圧が印加される。このため、pn接合58はオンせず、第1p型領域51には電流が流入しない。したがって、第1p型領域51の電位はフローティングとなる。したがって、位置Bにおいてn型領域54の電位が上昇しても、第1p型領域51の電位はあまり上昇しない。このため、層間絶縁膜40に高い電圧が印加されない。 When the FET is turned off, holes (that is, current) flow from drift region 36 into body region 32 and second p-type region 52 as indicated by dashed arrow 100 . The current flowing into the second p-type region 52 flows through the second p-type region 52 and is discharged to the source electrode 14 as indicated by arrow 102 . Since the current flows in the second p-type region 52 in this way, the potential of the second p-type region 52 rises below the gate line 42 (that is, at the position A). When the potential of the second p-type region 52 rises at position A, a forward voltage is applied to the pn junction 56 at the interface between the second p-type region 52 and the n-type region 54 . This turns on pn junction 56 and allows current to flow into n-type region 54 as indicated by arrow 104 . The current flowing into n-type region 54 is discharged to source electrode 14 as indicated by arrow 104 . Since the current flows in the n-type region 54 in this way, the potential of the n-type region 54 rises below the gate wiring 42 (that is, at the position B). When the potential of n-type region 54 rises at position B, a voltage is applied in the opposite direction to pn junction 58 at the interface between n-type region 54 and first p-type region 51 . Therefore, the pn junction 58 is not turned on, and no current flows into the first p-type region 51 . Therefore, the potential of the first p-type region 51 becomes floating. Therefore, even if the potential of n-type region 54 rises at position B, the potential of first p-type region 51 does not rise much. Therefore, no high voltage is applied to the interlayer insulating film 40 .

以上に説明したように、実施例1の半導体装置10では、第2p型領域52に電流が流れている状態でも、第2p型領域52に電流が流れていない状態でも、層間絶縁膜40に高い電圧が印加されない。したがって、層間絶縁膜40の劣化を抑制することができる。 As described above, in the semiconductor device 10 of the first embodiment, the inter-layer insulating film 40 has a high voltage in both the state where the current flows through the second p-type region 52 and the state where the current does not flow through the second p-type region 52 . No voltage applied. Therefore, deterioration of the interlayer insulating film 40 can be suppressed.

また、ゲート配線42と第2p型領域52が層間絶縁膜40を介して対向しているので、この部分にコンデンサが形成されている。図2に示すように、ゲート配線42の直下の位置で第2p型領域52が層間絶縁膜40に接していると、ゲート配線42と第2p型領域52の間の静電容量は極めて大きい。これに対し、図1に示すように、ゲート配線42と第2p型領域52の間に電位がフローティングしている第1p型領域51が存在すると、ゲート配線42と第2p型領域52の間の静電容量は、ゲート配線42と第1p型領域51の間の静電容量と第1p型領域51と第2p型領域52の間の静電容量の合成容量(直列接続されたコンデンサの合成容量)となる。このため、図1では、ゲート配線42と第2p型領域52の間の静電容量が小さい。このように、第1p型領域51が設けられていることで、ゲート配線42と第2p型領域52の間の静電容量が小さくなり、これによって、FETのゲート-ソース間容量が低減される。 Also, since the gate wiring 42 and the second p-type region 52 face each other with the interlayer insulating film 40 interposed therebetween, a capacitor is formed in this portion. As shown in FIG. 2, when the second p-type region 52 is in contact with the interlayer insulating film 40 at a position directly below the gate wiring 42, the capacitance between the gate wiring 42 and the second p-type region 52 is extremely large. On the other hand, if there is a first p-type region 51 whose potential is floating between the gate wiring 42 and the second p-type region 52 as shown in FIG. The capacitance is the combined capacitance of the capacitance between the gate wiring 42 and the first p-type region 51 and the capacitance between the first p-type region 51 and the second p-type region 52 (the combined capacitance of the capacitors connected in series). ). Therefore, in FIG. 1, the capacitance between the gate wiring 42 and the second p-type region 52 is small. By providing the first p-type region 51 in this manner, the capacitance between the gate wiring 42 and the second p-type region 52 is reduced, thereby reducing the gate-source capacitance of the FET. .

なお、図3に示すように、n型領域54がソース電極14にオーミック接触していてもよい。この構成によれば、n型領域54の電位がより安定するので、層間絶縁膜40に印加される電圧をより効果的に抑制することができる。 Note that the n-type region 54 may be in ohmic contact with the source electrode 14 as shown in FIG. With this configuration, the potential of n-type region 54 is more stable, so that the voltage applied to interlayer insulating film 40 can be more effectively suppressed.

また、図4に示すように、半導体基板12上に2つのソース電極14を配置し、第2p型領域52を第1コンタクト部52xと第2コンタクト部52yでソース電極14に接触させてもよい。この場合、第1コンタクト部52xと第2コンタクト部52yの間にゲート配線42を配置してもよい。この構成によれば、第2p型領域52に電流が流れるときに、第1コンタクト部52xと第2コンタクト部52yのそれぞれから電流がソース電極14に排出される。このため、第2p型領域52内の電流経路の電気抵抗が低減され、ゲート配線42の下部の位置で第2p型領域52の電位がより上昇し難い。これによって、層間絶縁膜40に印加される電圧をより効果的に抑制することができる。 Alternatively, as shown in FIG. 4, two source electrodes 14 may be arranged on the semiconductor substrate 12, and the second p-type region 52 may be brought into contact with the source electrodes 14 at a first contact portion 52x and a second contact portion 52y. . In this case, the gate wiring 42 may be arranged between the first contact portion 52x and the second contact portion 52y. According to this configuration, when a current flows through the second p-type region 52, the current is discharged to the source electrode 14 from each of the first contact portion 52x and the second contact portion 52y. Therefore, the electric resistance of the current path in the second p-type region 52 is reduced, and the potential of the second p-type region 52 is less likely to rise at the position below the gate line 42 . Thereby, the voltage applied to the interlayer insulating film 40 can be suppressed more effectively.

図5に示す実施例2の半導体装置200では、ドリフト領域36が、高濃度領域36aと低濃度領域36bを有している。高濃度領域36aは、トレンチ18の下端を含む深さに配置されている。低濃度領域36bは、高濃度領域36aの下側に配置されている。また、半導体基板12は、トレンチ18の下部のドリフト領域36内に配置された底部p型領域202を有している。また、半導体基板12は、半導体基板12の上面から底部p型領域202に達する位置まで伸びる接続p型領域204を有している。接続p型領域204の上端は、ソース電極14にオーミック接触している。 In the semiconductor device 200 of Example 2 shown in FIG. 5, the drift region 36 has a high concentration region 36a and a low concentration region 36b. The high-concentration region 36 a is arranged at a depth that includes the lower end of the trench 18 . The low concentration region 36b is arranged below the high concentration region 36a. Semiconductor substrate 12 also includes a bottom p-type region 202 located within drift region 36 below trench 18 . The semiconductor substrate 12 also has a connecting p-type region 204 extending from the top surface of the semiconductor substrate 12 to a position reaching the bottom p-type region 202 . The upper end of the connection p-type region 204 is in ohmic contact with the source electrode 14 .

また、実施例2の半導体装置200では、第2p型領域52の低濃度領域52bが、底部p型領域202と同じ深さに配置されている。また、第2p型領域52のコンタクト領域52aが、接続p型領域204と同じ深さに配置されている。また、n型領域54が、ドリフト領域36の高濃度領域36aと同じ深さに配置されている。また、第1p型領域51が、ボディ領域32の低濃度領域32bと同じ深さに配置されている。 Further, in the semiconductor device 200 of Example 2, the low-concentration region 52 b of the second p-type region 52 is arranged at the same depth as the bottom p-type region 202 . Also, the contact region 52 a of the second p-type region 52 is arranged at the same depth as the connection p-type region 204 . Also, the n-type region 54 is arranged at the same depth as the high-concentration region 36 a of the drift region 36 . Also, the first p-type region 51 is arranged at the same depth as the low-concentration region 32 b of the body region 32 .

以上を除いて、実施例2の半導体装置200の構成は、実施例1の半導体装置10の構成と等しい。 Except for the above, the configuration of the semiconductor device 200 of the second embodiment is the same as the configuration of the semiconductor device 10 of the first embodiment.

実施例2のように、底部p型領域202と接続p型領域204が設けられていると、FETの耐圧を向上させることができる。また、実施例2でも、実施例1と同様に、ゲート配線42の下部に第1p型領域51、n型領域54、及び、第2p型領域52が設けられているので、ゲート配線42の下部の層間絶縁膜40に印加される電圧を低減することができる。 When the bottom p-type region 202 and the connection p-type region 204 are provided as in the second embodiment, the withstand voltage of the FET can be improved. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the first p-type region 51, the n-type region 54, and the second p-type region 52 are provided under the gate wiring 42. voltage applied to the interlayer insulating film 40 can be reduced.

なお、実施例2では、ドリフト領域36の低濃度領域36bによって構成されている半導体基板にp型不純物をイオン注入することで、底部p型領域202と第2p型領域52低濃度領域52bを同時に形成することができる。また、その半導体基板上にエピタキシャル成長によって、ドリフト領域36の高濃度領域36aとn型領域54を同時に形成することができる。また、その上にエピタキシャル成長によってボディ領域32の低濃度領域32bと第1p型領域51を同時に形成することができる。その後、イオン注入によって、接続p型領域204とコンタクト領域52aを同時に形成することができ、これによって、n型領域54をドリフト領域36の高濃度領域36aから分離することができる。 In Example 2, the bottom p-type region 202 and the second p-type region 52 and the low-concentration region 52b are formed at the same time by ion-implanting p-type impurities into the semiconductor substrate formed by the low-concentration region 36b of the drift region 36. can be formed. Further, the high-concentration region 36a of the drift region 36 and the n-type region 54 can be simultaneously formed by epitaxial growth on the semiconductor substrate. Moreover, the low-concentration region 32b of the body region 32 and the first p-type region 51 can be simultaneously formed thereon by epitaxial growth. Thereafter, by ion implantation, connecting p-type region 204 and contact region 52a can be formed simultaneously, thereby isolating n-type region 54 from heavily doped region 36a of drift region 36. FIG.

また、実施例2では、第1p型領域51のp型不純物濃度が低濃度領域52bのp型不純物濃度よりも高く、低濃度領域52bのp型不純物濃度がn型領域54のn型不純物濃度よりも高い。一例では、第1p型領域51のp型不純物濃度を1×1017~1×1020/cmとし、低濃度領域52bのp型不純物濃度を1×1017~1×1018/cmとし、n型領域54のn型不純物濃度を1×1015~1×1017/cmとすることができる。また、コンタクト領域52aと接続p型領域204のp型不純物濃度を、1×1018~1×1020/cmとすることができる。 Further, in Example 2, the p-type impurity concentration of the first p-type region 51 is higher than the p-type impurity concentration of the low concentration region 52b, and the p-type impurity concentration of the low concentration region 52b is equal to the n-type impurity concentration of the n-type region 54. higher than In one example, the p-type impurity concentration of the first p-type region 51 is 1×10 17 to 1×10 20 /cm 3 and the p-type impurity concentration of the low concentration region 52b is 1×10 17 to 1×10 18 /cm 3 . , the n-type impurity concentration of the n-type region 54 can be set to 1×10 15 to 1×10 17 /cm 3 . Also, the p-type impurity concentration of the contact region 52a and the connection p-type region 204 can be set to 1×10 18 to 1×10 20 /cm 3 .

また、実施例2において、n型領域54をソース電極14にオーミック接触させてもよい。また、実施例2において、ゲート配線42の両側にソース電極14を設け、それらのソース電極14に第2p型領域52をオーミック接触させてもよい。 Also, in the second embodiment, the n-type region 54 may be brought into ohmic contact with the source electrode 14 . In the second embodiment, the source electrodes 14 may be provided on both sides of the gate wiring 42 and the second p-type region 52 may be in ohmic contact with the source electrodes 14 .

なお、上述した実施例1、2では、半導体基板12が炭化ケイ素により構成されていた。しかしながら、半導体基板12が、ケイ素、窒化ガリウム等の他の材料により構成されていてもよい。但し、半導体基板12が炭化ケイ素や窒化ガリウム等の化合物半導体により構成されている場合には、半導体基板12の内部に低抵抗のp型領域を形成することが難しく、ゲート配線の下部のp型領域の電位が上昇し易い。したがって、本明細書に開示の技術を化合物半導体基板に適用することで、より高い効果を得ることができる。 In addition, in Examples 1 and 2 described above, the semiconductor substrate 12 is made of silicon carbide. However, semiconductor substrate 12 may be made of other materials such as silicon and gallium nitride. However, when the semiconductor substrate 12 is composed of a compound semiconductor such as silicon carbide or gallium nitride, it is difficult to form a low-resistance p-type region inside the semiconductor substrate 12. The potential in the area is likely to rise. Therefore, by applying the technology disclosed in this specification to a compound semiconductor substrate, higher effects can be obtained.

本明細書が開示する技術要素について、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。 The technical elements disclosed in this specification are listed below. Each of the following technical elements is independently useful.

本明細書が開示する一例の半導体装置では、ゲート配線の下部のn型領域が、ソース電極に接していてもよい。 In one example of the semiconductor device disclosed in this specification, the n-type region under the gate wiring may be in contact with the source electrode.

この構成によれば、n型領域の電位がより安定し、その結果、第1p型領域の電位がより安定する。 With this configuration, the potential of the n-type region is more stable, and as a result, the potential of the first p-type region is more stable.

本明細書が開示する一例の半導体装置では、前記第2p型領域が、第1コンタクト部と第2コンタクト部で前記ソース電極に接していてもよい。前記ゲート配線が、前記第1コンタクト部と前記第2コンタクト部の間に配置されていてもよい。 In one example of the semiconductor device disclosed in this specification, the second p-type region may be in contact with the source electrode at a first contact portion and a second contact portion. The gate wiring may be arranged between the first contact portion and the second contact portion.

この構成によれば、第2p型領域の電位がより安定し、その結果、第1p型領域の電位がより安定する。 With this configuration, the potential of the second p-type region is more stable, and as a result, the potential of the first p-type region is more stable.

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わ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するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, they are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness either singly or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

10 :半導体装置
12 :半導体基板
14 :ソース電極
16 :ドレイン電極
18 :トレンチ
20 :ゲート絶縁膜
22 :ゲート電極
24 :層間絶縁膜
30 :ソース領域
32 :ボディ領域
32a :コンタクト領域
32b :低濃度領域
36 :ドリフト領域
36a :高濃度領域
36b :低濃度領域
38 :ドレイン領域
40 :層間絶縁膜
42 :ゲート配線
51 :第1p型領域
52 :第2p型領域
52a :コンタクト領域
52b :低濃度領域
52x :第1コンタクト部
52y :第2コンタクト部
54 :n型領域
56 :pn接合
58 :pn接合
100 :矢印
102 :矢印
200 :半導体装置
202 :底部p型領域
204 :接続p型領域
10: semiconductor device 12: semiconductor substrate 14: source electrode 16: drain electrode 18: trench 20: gate insulating film 22: gate electrode 24: interlayer insulating film 30: source region 32: body region 32a: contact region 32b: low concentration region 36: drift region 36a: high-concentration region 36b: low-concentration region 38: drain region 40: interlayer insulating film 42: gate wiring 51: first p-type region 52: second p-type region 52a: contact region 52b: low-concentration region 52x: First contact portion 52y : Second contact portion 54 : N-type region 56 : pn junction 58 : pn junction 100 : Arrow 102 : Arrow 200 : Semiconductor device 202 : Bottom p-type region 204 : Connection p-type region

Claims (3)

半導体装置であって、
トランジスタを有する半導体基板と、
前記半導体基板上に配置されており、前記トランジスタのソースに接続されているソース電極と、
前記半導体基板上に配置されている層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に配置されており、前記トランジスタのゲートに接続されているゲート配線、
を有し、
前記半導体基板が、
前記ゲート配線の下部で前記層間絶縁膜に接する第1p型領域と、
前記第1p型領域に接するn型領域と、
前記n型領域に接し、前記n型領域によって前記第1p型領域から分離されており、前記ソース電極に接する第2p型領域、
を有する半導体装置。
A semiconductor device,
a semiconductor substrate having transistors;
a source electrode disposed on the semiconductor substrate and connected to the source of the transistor;
an interlayer insulating film disposed on the semiconductor substrate;
a gate wiring disposed on the interlayer insulating film and connected to the gate of the transistor;
has
The semiconductor substrate is
a first p-type region in contact with the interlayer insulating film under the gate wiring;
an n-type region in contact with the first p-type region;
a second p-type region in contact with the n-type region and separated from the first p-type region by the n-type region and in contact with the source electrode;
A semiconductor device having
前記n型領域が、前記ソース電極に接している請求項1の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said n-type region is in contact with said source electrode. 前記第2p型領域が、第1コンタクト部と第2コンタクト部で前記ソース電極に接しており、
前記ゲート配線が、前記第1コンタクト部と前記第2コンタクト部の間に配置されている、
請求項1または2の半導体装置。
the second p-type region is in contact with the source electrode at a first contact portion and a second contact portion;
The gate wiring is arranged between the first contact portion and the second contact portion,
3. The semiconductor device according to claim 1 or 2.
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