KR20160016520A - Semiconductor device - Google Patents

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KR20160016520A
KR20160016520A KR1020150009896A KR20150009896A KR20160016520A KR 20160016520 A KR20160016520 A KR 20160016520A KR 1020150009896 A KR1020150009896 A KR 1020150009896A KR 20150009896 A KR20150009896 A KR 20150009896A KR 20160016520 A KR20160016520 A KR 20160016520A
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semiconductor
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KR1020150009896A
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쇼타로 오노
히데유키 우라
마사히로 시무라
히로아키 야마시타
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

A semiconductor device of an embodiment of the present invention comprises a first semiconductor area, a plurality of second semiconductor areas, a plurality of third semiconductor areas, a plurality of fourth semiconductor areas, a fifth semiconductor area and a gate electrode. The second semiconductor area has impurity density of a first conduction type higher than impurity density of the first conduction type of the first semiconductor area. The third semiconductor area includes a first part and a second part. The first part is formed between second semiconductor areas adjacent to each other. The amount of impurities of a second conduction type in the first part is greater than the amount of impurities of the first conduction type included in the adjacent second semiconductor area. The second part is formed in the first semiconductor area. The amount of impurities of the second conduction type in the second part is smaller than the amount of impurities of the first conduction type included in the adjacent first semiconductor area.

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}Technical Field [0001] The present invention relates to a semiconductor device,

본 출원은, 일본 특허 출원 제2014-156048호(출원일 : 2014년 7월 31일)를 기초 출원으로 하는 우선권을 향수한다. 본 출원은 이 기초 출원을 참조함으로써 기초 출원의 모든 내용을 포함한다.This application is filed under Japanese Patent Application No. 2014-156048 (filed on July 31, 2014) as a basic application. This application is intended to cover all aspects of the basic application by reference to this basic application.

후술하는 실시 형태는, 대략, 반도체 장치에 관한 것이다.The embodiment to be described later roughly relates to a semiconductor device.

MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)나 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 반도체 장치는, 가정용 전기 기기, 통신 기기, 차량 탑재용 모터 등을 위한 전력 변환 기기나 전력 제어 기기 등에 널리 사용되고 있다. 이들 반도체 장치에는, 고속 스위칭 특성이나, 수십 내지 수백볼트의 역방향 저지 특성(내압)이 요구되는 경우가 많다.BACKGROUND ART Semiconductor devices such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are widely used for power conversion devices and power control devices for household electric appliances, communication devices, motor vehicles and the like. These semiconductor devices often require high-speed switching characteristics and reverse blocking characteristics (withstand voltage) of several tens to several hundreds of volts.

이들 반도체 장치의 온 저항은 드리프트 영역의 전기 저항에 크게 의존한다. 드리프트 영역의 전기 저항은 드리프트 영역의 불순물 농도에 의존한다. 드리프트 영역의 불순물 농도의 한계는, 베이스 영역과 드리프트 영역이 형성하는 p-n 접합의 내압에 따라서 결정된다. 즉, 드리프트 영역의 불순물 농도를 높이면 내압이 저하되고, 내압을 높이면 드리프트 영역의 불순물 농도가 저하된다. 이 때문에, 내압과 온 저항 사이에는 상반된 관계가 존재한다.The on-resistance of these semiconductor devices largely depends on the electrical resistance of the drift region. The electrical resistance of the drift region depends on the impurity concentration in the drift region. The limit of the impurity concentration of the drift region is determined by the breakdown voltage of the p-n junction formed by the base region and the drift region. That is, when the impurity concentration in the drift region is increased, the breakdown voltage is lowered, and when the breakdown voltage is increased, the impurity concentration in the drift region is lowered. Therefore, there is an opposing relationship between the internal pressure and the on-resistance.

내압을 유지하면서, 온 저항을 저감하는 하나의 수단으로서, 드리프트 영역에 슈퍼 정션 구조를 사용하는 방법이 있다. 슈퍼 정션 구조에서는, 복수의 p형 필러 영역과, 복수의 n형 필러 영역이 기판 면내 방향으로 교대로 형성되어 있다. 이 슈퍼 정션 구조에 있어서는, p형 필러 영역에 포함되는 불순물량과 n형 필러 영역에 포함되는 불순물량을 동등하게 함으로써, 내압을 유지하면서, 드리프트 영역의 불순물 농도를 높이는 것이 가능해진다.As a means for reducing the on-resistance while maintaining the breakdown voltage, there is a method of using the super junction structure in the drift region. In the super junction structure, a plurality of p-type filler regions and a plurality of n-type filler regions are alternately formed in the substrate in-plane direction. In this super junction structure, by making the amount of impurity contained in the p-type filler region equal to the amount of impurity contained in the n-type filler region, it is possible to increase the impurity concentration in the drift region while maintaining the breakdown voltage.

그러나, 반도체 장치에 있어서는, 온 저항의 증가를 억제하면서, 내압을 더욱 향상시키는 기술이 요구되고 있다.However, in the semiconductor device, a technique for further increasing the breakdown voltage while suppressing an increase in on-resistance is required.

본 발명의 실시 형태는, 온 저항의 증가를 억제하면서, 내압을 더욱 향상시키는 것이 가능한 반도체 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a semiconductor device capable of further increasing the withstand voltage while suppressing an increase in on-resistance.

실시 형태의 반도체 장치는, 제1 반도체 영역과, 복수의 제2 반도체 영역과, 복수의 제3 반도체 영역과, 복수의 제4 반도체 영역과, 제5 반도체 영역과, 게이트 전극을 구비한다.A semiconductor device of an embodiment includes a first semiconductor region, a plurality of second semiconductor regions, a plurality of third semiconductor regions, a plurality of fourth semiconductor regions, a fifth semiconductor region, and a gate electrode.

제1 반도체 영역은 제1 도전형의 반도체 영역이다.The first semiconductor region is a semiconductor region of the first conductivity type.

제2 반도체 영역은, 제1 반도체 영역 위에 선택적으로 형성된 제1 도전형의 반도체 영역이다. 제2 반도체 영역은, 제1 반도체 영역의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높은 제1 도전형의 불순물 농도를 갖는다. 제2 반도체 영역은 제1 방향으로 연장되어 있다. 제2 반도체 영역은, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로, 서로 이격하여 형성되어 있다.The second semiconductor region is a first conductivity type semiconductor region selectively formed on the first semiconductor region. The second semiconductor region has an impurity concentration of the first conductivity type higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the first semiconductor region. The second semiconductor region extends in the first direction. And the second semiconductor region is formed to be spaced apart from each other in the second direction orthogonal to the first direction.

제3 반도체 영역은 제1 부분과, 제2 부분을 포함한다. 제3 반도체 영역은 제1 방향으로 연장되어 있다. 제3 반도체 영역은 제2 도전형의 반도체 영역이다.The third semiconductor region includes a first portion and a second portion. The third semiconductor region extends in the first direction. The third semiconductor region is a semiconductor region of the second conductivity type.

제1 부분은 인접하는 제2 반도체 영역간에 형성되어 있다. 제1 부분에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 인접하는 제2 반도체 영역에 포함되는 제1 도전형의 불순물량보다도 크다.The first portion is formed between the adjacent second semiconductor regions. The amount of the impurity of the second conductivity type in the first portion is larger than the amount of impurity of the first conductivity type contained in the adjacent second semiconductor region.

제2 부분은 제1 반도체 영역 중에 형성되어 있다. 제2 부분에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 인접하는 제1 반도체 영역에 포함되는 제1 도전형의 불순물량보다도 작다.And the second portion is formed in the first semiconductor region. The amount of impurity of the second conductivity type in the second portion is smaller than the amount of impurity of the first conductivity type included in the adjacent first semiconductor region.

제4 반도체 영역은 제3 반도체 영역 위에 형성되어 있다. 제4 반도체 영역은 제2 도전형의 반도체 영역이다.The fourth semiconductor region is formed on the third semiconductor region. The fourth semiconductor region is a semiconductor region of the second conductivity type.

제5 반도체 영역은 제4 반도체 영역 중에 형성되어 있다.The fifth semiconductor region is formed in the fourth semiconductor region.

게이트 전극은 게이트 절연막을 개재하여 제4 반도체 영역 위에 형성되어 있다.The gate electrode is formed on the fourth semiconductor region via the gate insulating film.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 일부를 도시하는 사시 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 공정 단면도.
도 3은 제2 실시 형태에 따른 반도체 장치의 일부를 도시하는 사시 단면도.
도 4는 제2 실시 형태의 변형예에 따른 반도체 장치의 일부를 도시하는 사시 단면도.
1 is a perspective sectional view showing a part of a semiconductor device according to a first embodiment;
2A to 2D are process cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment;
3 is a perspective sectional view showing a part of a semiconductor device according to a second embodiment;
4 is a perspective sectional view showing a part of a semiconductor device according to a modification of the second embodiment;

이하에, 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

또한, 도면은 모식적이면서 개념적인 것이고, 각 부분의 두께와 폭의 관계, 부분간의 크기의 비율 등은, 반드시 현실의 것과 동일하다고는 할 수 없다. 또한, 동일한 부분을 나타내는 경우라도, 도면에 따라 서로의 치수나 비율이 상이하게 도시되는 경우도 있다.Also, the drawings are schematic and conceptual, and the relationship between the thickness and the width of each portion, the ratio between the sizes of the portions, and the like are not necessarily the same as those in reality. Even in the case where the same portions are shown, there are cases in which the dimensions and the ratios are different from each other according to the drawings.

또한, 본원 명세서와 각 도면에 있어서, 이미 기술한 도면에 관하여 전술한 것과 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 적절히 생략한다.In the specification and drawings, elements similar to those described above with reference to the drawings already described are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be appropriately omitted.

(제1 실시 형태) (First Embodiment)

도 1은 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 일부를 도시하는 사시 단면도이다.1 is a perspective sectional view showing a part of a semiconductor device according to the first embodiment.

본 실시 형태에서는, 제1 도전형이 n형, 제2 도전형이 p형인 경우에 대하여 설명한다. 단, 제1 도전형을 p형이라 하고, 제2 도전형을 n형이라 해도 된다.In the present embodiment, the case where the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type will be described. However, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.

반도체 장치(100)는, 예를 들어 MOSFET이다.The semiconductor device 100 is, for example, a MOSFET.

반도체 장치(100)는, 제1 도전형의 제1 반도체 영역과, 복수의 제1 도전형의 제2 반도체 영역과, 복수의 제2 도전형의 제3 반도체 영역과, 제2 도전형의 제4 반도체 영역과, 제1 도전형의 제5 반도체 영역과, 게이트 전극을 구비한다.The semiconductor device 100 includes a first semiconductor region of a first conductivity type, a plurality of second semiconductor regions of a first conductivity type, a plurality of third semiconductor regions of a second conductivity type, 4 semiconductor region, a fifth semiconductor region of the first conductivity type, and a gate electrode.

제1 반도체 영역은, 예를 들어 n형 반도체 영역(2)이다. 제2 반도체 영역은, 예를 들어 n 필러 영역(3)이다. 제3 반도체 영역은, 예를 들어 p 필러 영역(4)이다. 제4 반도체 영역은, 예를 들어 p 베이스 영역(5)이다. 제5 반도체 영역은, 예를 들어 소스 영역(6)이다.The first semiconductor region is, for example, an n-type semiconductor region 2. The second semiconductor region is, for example, an n-filler region 3. The third semiconductor region is, for example, a p-filler region 4. The fourth semiconductor region is, for example, a p base region 5. The fifth semiconductor region is, for example, a source region 6.

n형 반도체 영역(2)은 드레인 영역(1) 위에 형성되어 있다. n형 반도체 영역(2)의 제1 도전형의 불순물 농도는, 드레인 영역(1)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 낮다.The n-type semiconductor region 2 is formed on the drain region 1. the impurity concentration of the first conductivity type in the n-type semiconductor region 2 is lower than the impurity concentration of the first conductivity type in the drain region 1.

n 필러 영역(3)은 n형 반도체 영역(2) 위에 선택적으로 형성되어 있다. n 필러 영역(3)의 제1 도전형의 불순물 농도는, n형 반도체 영역(2)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높다. n 필러 영역(3)의 제1 도전형의 불순물 농도는, 드레인 영역(1)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 낮다. n 필러 영역(3)은, Y 방향(제1 방향)으로 연장되어 있다. n 필러 영역(3)은, Y 방향에 직교하는 Z 방향(제2 방향)으로 서로 이격하여 복수 형성되어 있다.The n-type filler region 3 is selectively formed on the n-type semiconductor region 2. The impurity concentration of the first conductivity type in the n-type filler region 3 is higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the n-type semiconductor region 2. the impurity concentration of the first conductivity type in the n-type filler region 3 is lower than the impurity concentration of the first conductivity type in the drain region 1. The n filler region 3 extends in the Y direction (first direction). The n filler regions 3 are formed in plural in the Z direction (second direction) perpendicular to the Y direction.

p 필러 영역(4)은, 인접하는 n 필러 영역(3) 사이에 위치하도록, n형 반도체 영역(2) 위에 선택적으로 형성되어 있다. 즉, 복수의 n 필러 영역(3)과 복수의 p 필러 영역(4)은, Z 방향에 있어서 교대로 형성되어 있다. p 필러 영역(4)의 제2 도전형의 불순물 농도는, n형 반도체 영역(2)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높다. p 필러 영역(4)은 Y 방향으로 연장되어 있다. p 필러 영역(4)은, Z 방향으로 서로 이격하여 복수 형성되어 있다.The p-filler region 4 is selectively formed on the n-type semiconductor region 2 so as to be located between the adjacent n-type filler regions 3. That is, the plurality of n-filler regions 3 and the plurality of p-filler regions 4 are alternately formed in the Z-direction. the impurity concentration of the second conductivity type in the p-filler region 4 is higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the n-type semiconductor region 2. The p-pillar region 4 extends in the Y-direction. A plurality of p-filler regions 4 are formed spaced apart from each other in the Z direction.

n형 반도체 영역(2)은 부분(2a)을 포함한다.The n-type semiconductor region 2 includes a portion 2a.

n 필러 영역(3)은 부분(3a)을 포함한다.The n-filler region 3 includes a portion 3a.

p 필러 영역(4)은 부분(4a)(제1 부분)과, 부분(4b)(제2 부분)을 포함한다.The p-pillar region 4 includes a portion 4a (first portion) and a portion 4b (second portion).

p 필러 영역(4)의 부분(4a)은, 부분(4a)에 인접하는 n 필러 영역(3)의 사이에 형성되어 있다. 부분(4a)은, n 필러 영역(3)의 부분(3a)과 동일한 깊이로 형성되어 있다. 즉, 부분(4a)은 부분(3a)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되어 있다.The portion 4a of the p-filler region 4 is formed between the n-filler region 3 adjacent to the portion 4a. The portion 4a is formed at the same depth as the portion 3a of the n-filler region 3. That is, the portion 4a is arranged in parallel with the portion 3a in the Z direction.

p 필러 영역(4)의 부분(4b)은 n형 반도체 영역(2) 중에 형성되어 있다. 단, p 필러 영역(4)은 드레인 영역(1)에 도달하고 있지 않다. 즉, p 필러 영역(4)과 드레인 영역(1) 사이에는, n형 반도체 영역(2)이 존재한다. 부분(4b)은, n형 반도체 영역(2)의 부분(2a)과 동일한 깊이로 형성되어 있다. 즉, 부분(4b)은 부분(2a)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되어 있다.and the portion 4b of the p-filler region 4 is formed in the n-type semiconductor region 2. However, the p-filler region 4 does not reach the drain region 1. That is, between the p-type filler region 4 and the drain region 1, the n-type semiconductor region 2 is present. The portion 4b is formed at the same depth as that of the portion 2a of the n-type semiconductor region 2. That is, the portion 4b is arranged in parallel with the portion 2a in the Z direction.

n 필러 영역(3)의 Z 방향의 치수는, Y 방향 및 Z 방향에 직교하는 X 방향에 있어서 감소하고 있다. 따라서, n 필러 영역(3)의 상부에 있어서의 Z 방향의 치수는, n 필러 영역(3)의 하부에 있어서의 Z 방향의 치수보다도 짧다.the dimension of the n-filler region 3 in the Z direction decreases in the X direction orthogonal to the Y direction and the Z direction. Therefore, the dimension in the Z direction at the upper portion of the n-pillar region 3 is shorter than the dimension in the lower direction of the n-pillar region 3 in the Z direction.

한편, p 필러 영역(4)은, Z 방향에 있어서의 치수가, X 방향에 있어서 증가하고 있다. 따라서, 부분(4a)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(4b)의 Z 방향에 있어서의 치수보다도 길다.On the other hand, the dimension of the p-pillar region 4 in the Z-direction increases in the X-direction. Therefore, the dimension of the portion 4a in the Z direction is longer than the dimension of the portion 4b in the Z direction.

부분(4a)의 제2 도전형의 불순물 농도는, 부분(4a)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 부분(3a)의 제1 도전형의 불순물 농도와 동등하다. 그리고, 부분(4a)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(3a)의 Z 방향에 있어서의 치수보다도 길다. 이 때문에, 부분(4a)에 포함되는 제2 도전형의 불순물량은, 부분(3a)에 포함되는 제1 도전형의 불순물량보다도 크다.The impurity concentration of the second conductivity type in the portion 4a is equal to the impurity concentration of the first conductivity type in the portion 3a aligned in the Z direction with the portion 4a. The dimension of the portion 4a in the Z direction is longer than the dimension of the portion 3a in the Z direction. Therefore, the amount of the impurity of the second conductivity type included in the portion 4a is larger than the amount of impurities of the first conductivity type included in the portion 3a.

부분(4b)의 제2 도전형의 불순물 농도는, 부분(4b)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 부분(2a)의 제1 도전형의 불순물 농도보다 높다. 부분(4b)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(2a)의 Z 방향에 있어서의 치수보다도 짧다. 부분(4b)에 포함되는 제2 도전형의 불순물량은, 부분(2a)에 포함되는 제1 도전형의 불순물량보다도 작다.The impurity concentration of the second conductivity type in the portion 4b is higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the portion 2a aligned in the Z direction with the portion 4b. The dimension of the portion 4b in the Z direction is shorter than the dimension of the portion 2a in the Z direction. The amount of the impurity of the second conductivity type contained in the portion 4b is smaller than the amount of impurities of the first conductivity type included in the portion 2a.

각 영역에서의 불순물량은, 예를 들어 각 영역의 불순물 농도와, 각 영역의 체적의 곱에 의해 구할 수 있다.The amount of impurities in each region can be obtained, for example, by multiplying the impurity concentration of each region by the volume of each region.

각 반도체 영역에서의 캐리어 밀도는, 각 반도체 영역에서의 불순물 농도에 비례한다.The carrier density in each semiconductor region is proportional to the impurity concentration in each semiconductor region.

따라서, 도 1에 도시한 예에 대하여, 다른 표현에 의하면, 부분(3a)에 있어서 Z 방향의 중심에 위치하는 부분에 있어서의 제1 도전형의 캐리어 밀도는, 부분(4a)에 있어서 Z 방향의 중심에 위치하는 부분에 있어서의 제2 도전형의 캐리어 밀도와 동등하다. 부분(4a)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(3a)의 Z 방향에 있어서의 치수보다도 길다.1, according to another expression, the carrier density of the first conductivity type in the portion located at the center in the Z direction in the portion 3a is smaller than the carrier density in the Z direction in the portion 4a Is equal to the carrier density of the second conductivity type in the portion located at the center of the second conductivity type. The dimension of the portion 4a in the Z direction is longer than the dimension of the portion 3a in the Z direction.

또한, 부분(4b)에 있어서 Z 방향의 중심에 위치하는 부분에 있어서의 제2 도전형의 캐리어 밀도는, 부분(2a)에 있어서 Z 방향의 중심에 위치하는 부분에 있어서의 제1 도전형의 캐리어 밀도보다도 높다. 부분(4b)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(2a)의 Z 방향에 있어서의 치수보다도 짧다.The carrier density of the second conductivity type in the portion located at the center in the Z direction in the portion 4b is the same as the carrier density of the first conductivity type in the portion located at the center in the Z direction in the portion 2a Is higher than the carrier density. The dimension of the portion 4b in the Z direction is shorter than the dimension of the portion 2a in the Z direction.

또한, A-A'선은, n 필러 영역(3)의 Z 방향에 있어서의 중심을 통과하여, X 방향으로 연장되는 선이다. B-B'선은, p 필러 영역(4)의 Z 방향에 있어서의 중심을 통과하여, X 방향으로 연장되는 선이다.The line A-A 'is a line passing through the center of the n-filler region 3 in the Z direction and extending in the X direction. The line B-B 'is a line passing through the center of the p-pillar region 4 in the Z-direction and extending in the X-direction.

상술한 각 부분의 캐리어 밀도는 제조상의 변동을 포함하고 있어도 된다. The carrier density of each of the above-described portions may include manufacturing variations.

n 필러 영역(3)과 p 필러 영역(4)의 일부는 소위 슈퍼 정션 구조를 형성하고 있다.A portion of the n-filler region 3 and the p-filler region 4 form a so-called super junction structure.

이하의 설명에 있어서, n 필러 영역(3)과 부분(4a)을 포함하고, 슈퍼 정션 구조를 형성하는 영역을 드리프트 영역이라 칭한다.In the following description, the region including the n-filler region 3 and the portion 4a and forming the superjunction structure is referred to as a drift region.

p 베이스 영역(5)은 드리프트 영역 위에 선택적으로 형성되어 있다.The p base region 5 is selectively formed on the drift region.

소스 영역(6)은 p 베이스 영역(5) 중에 형성되어 있다. 소스 영역(6)의 제1 도전형의 불순물 농도는 n 필러 영역(3)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높다. p 베이스 영역(5) 및 소스 영역(6)은 Y 방향으로 연장되어 있다. p 베이스 영역(5) 및 소스 영역(6)은 Z 방향에 있어서 복수 형성되어 있다.The source region 6 is formed in the p base region 5. The impurity concentration of the first conductivity type in the source region 6 is higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the n-filler region 3. The p base region 5 and the source region 6 extend in the Y direction. A plurality of p-type base regions 5 and source regions 6 are formed in the Z direction.

콘택트 영역(7)은 p 베이스 영역(5) 중에 형성되어 있다. 또한, 콘택트 영역(7)은, 동일한 p 베이스 영역(5) 중에 형성된 소스 영역(6)끼리의 사이에 형성되어 있다. 콘택트 영역(7)의 제2 도전형의 불순물 농도는, p 베이스 영역(5)의 제2 도전형의 불순물 농도보다도 높다. 콘택트 영역(7)은, 후술하는 소스 전극(11)과 접속되어 있다. 콘택트 영역(7)은, 본 실시 형태에 필수적인 구성은 아니다. 그러나, n 필러 영역(3)에 있어서의 정공을 소스 전극(11)에 효율적으로 배출하기 위해서는, 콘택트 영역(7)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 콘택트 영역(7)은 Y 방향으로 연장되어 있다. 또한, 콘택트 영역(7)은 Z 방향에 있어서 복수 형성되어 있다.The contact region 7 is formed in the p base region 5. The contact regions 7 are formed between the source regions 6 formed in the same p base region 5. The impurity concentration of the second conductivity type in the contact region 7 is higher than the impurity concentration of the second conductivity type in the p base region 5. [ The contact region 7 is connected to a source electrode 11 to be described later. The contact region 7 is not essential for the present embodiment. However, in order to efficiently discharge the holes in the n-filler region 3 to the source electrode 11, it is preferable that the contact region 7 is formed. The contact region 7 extends in the Y direction. A plurality of contact regions 7 are formed in the Z direction.

게이트 전극(9)은, 게이트 절연막(8)을 개재하여, n 필러 영역(3) 위 및 p 베이스 영역(5) 위에 형성되어 있다. 게이트 전극(9)은, n 필러 영역(3)의 일부 및 p 베이스 영역(5)의 일부와 대향하고 있다. 게이트 전극(9)은 Y 방향으로 연장되어 있다. 또한, 게이트 전극(9)은 Z 방향에 있어서 복수 형성되어 있다.The gate electrode 9 is formed on the n-filler region 3 and the p base region 5 with the gate insulating film 8 interposed therebetween. The gate electrode 9 is opposed to a part of the n-filler region 3 and a part of the p base region 5. The gate electrode 9 extends in the Y direction. A plurality of gate electrodes 9 are formed in the Z direction.

게이트 전극(9)에 임계값 이상의 전압이 가해짐으로써, MOSFET가 온 상태로 되고, p 베이스 영역(5)의 표면에 채널(반전층)이 형성된다.By applying a voltage equal to or higher than the threshold value to the gate electrode 9, the MOSFET is turned on and a channel (inversion layer) is formed on the surface of the p base region 5.

MOSFET가 오프 상태일 때는, n 필러 영역(3)과 p 필러 영역(4)의 pn 접합면으로부터 n 필러 영역(3) 및 p 필러 영역(4)으로 공핍층이 확대된다. n 필러 영역(3) 및 p 필러 영역(4)으로 확대되는 공핍층에 의해, 내압을 향상시킬 수 있다.The depletion layer expands from the pn junction plane of the n-filler region 3 and the p-filler region 4 to the n-filler region 3 and the p-filler region 4 when the MOSFET is in the OFF state. the breakdown voltage can be improved by the depletion layer extending to the n-filler region 3 and the p-filler region 4. [

드레인 영역(1)의, n형 반도체 영역(2)과 반대측 면에는 드레인 전극(10)이 형성되어 있다. 드레인 전극(10)은 드레인 영역(1)에 접속되어 있다.A drain electrode 10 is formed on the surface of the drain region 1 opposite to the n-type semiconductor region 2. The drain electrode 10 is connected to the drain region 1.

소스 전극(11)은, 소스 영역(6) 위 및 콘택트 영역(7) 위에 형성되며, 이들 영역과 접속되어 있다.The source electrode 11 is formed on the source region 6 and on the contact region 7 and is connected to these regions.

여기서, 반도체 장치(100)의 제조 방법의 일례에 대하여, 도 2를 사용하여 설명한다.Here, an example of a manufacturing method of the semiconductor device 100 will be described with reference to FIG.

도 2는 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치(100)의 제조 공정을 도시하는 공정 단면도이다.2 is a process sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device 100 according to the first embodiment.

먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 도전형의 반도체 기판(21)을 준비한다.First, as shown in Fig. 2A, a semiconductor substrate 21 of a first conductivity type is prepared.

다음에, 도 2b에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(21) 위에 제1 도전형의 반도체층(31)을 에피택셜 성장시킨다.Next, as shown in FIG. 2B, the first conductive semiconductor layer 31 is epitaxially grown on the semiconductor substrate 21.

다음에, 도 2c에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(21)과, 에피택셜 성장된 반도체층(31)에 트렌치 T를 형성한다. 트렌치 T는, 예를 들어 RIE(Reactive Ion Etching)법에 의해 형성된다. 트렌치 T는, 트렌치 T의 상부에 있어서의 폭이, 하부에 있어서의 폭보다도 넓어지도록, 형성된다. RIE법에 의해 트렌치를 형성할 때의, 반응성 가스의 종류, 반응성 가스의 압력, 혹은 투입 전력 등을 조정함으로써, 트렌치 T의 상부에 있어서의 폭 및 트렌치 T의 하부에 있어서의 폭을 제어할 수 있다. 트렌치 T를 형성한 후의 반도체 기판(21)은, n형 반도체 영역(2)에 상당한다. 또한, 트렌치 T를 형성한 후의 반도체층(31)은 n 필러 영역(3)에 상당한다.Next, as shown in FIG. 2C, a trench T is formed in the semiconductor substrate 21 and the semiconductor layer 31 which is epitaxially grown. The trench T is formed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching). The trench T is formed such that the width at the top of the trench T is wider than the width at the bottom. The width of the upper portion of the trench T and the width of the lower portion of the trench T can be controlled by adjusting the kind of the reactive gas, the pressure of the reactive gas, the applied electric power, or the like when the trench is formed by the RIE method have. The semiconductor substrate 21 after forming the trench T corresponds to the n-type semiconductor region 2. The semiconductor layer 31 after forming the trench T corresponds to the n-filler region 3.

다음에, 도 2의 d에 도시한 바와 같이, 형성된 트렌치 T 내에, 제2 도전형의 반도체층을 에피택셜 성장시켜, p 필러 영역(4)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 2D, the p-type pillar region 4 is formed by epitaxially growing the second conductive semiconductor layer in the trench T formed.

다음에, 드리프트 영역 위에, 소스 영역(6), 콘택트 영역(7), 게이트 절연막(8), 게이트 전극(9) 및 소스 전극(11)을 형성한다. 그리고, n형 반도체 영역(2)의, 드리프트 영역과 반대측 영역에 드레인 영역(1)을 형성하고, 드레인 영역(1) 위에 드레인 전극(10)을 형성함으로써, 도 1에 도시한 반도체 장치(100)가 얻어진다.Next, a source region 6, a contact region 7, a gate insulating film 8, a gate electrode 9, and a source electrode 11 are formed on the drift region. 1 is formed by forming the drain region 1 in the region opposite to the drift region of the n-type semiconductor region 2 and forming the drain electrode 10 on the drain region 1, ) Is obtained.

도 2에서는, RIE법에 의해 트렌치를 형성하고, 트렌치에 반도체층을 에피택셜 성장시키는 예를 도시하였다. 이에 한하지 않고, 상부에 있어서의 Z 방향의 치수가, 하부에 있어서의 Z 방향의 치수보다도 긴 p 필러 영역(4)을, 이온 주입에 의해 형성해도 된다. 단, 제조의 용이성 및 p 필러 영역(4)에 있어서의 불순물 농도의 변동 저감을 위해서, 트렌치를 형성하여, p 필러 영역(4)을 형성하는 방법이 바람직하다.2 shows an example in which a trench is formed by RIE and a semiconductor layer is epitaxially grown on the trench. Alternatively, the p-filler region 4 whose upper dimension in the Z-direction is larger than the dimension in the lower direction in the Z-direction may be formed by ion implantation. However, a method of forming a pillar region 4 by forming a trench is preferable for ease of manufacturing and reduction of fluctuation of impurity concentration in the p-pillar region 4.

본 실시 형태의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.The operation and effect of this embodiment will be described.

먼저, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량을, 부분(4a)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 n 필러 영역(3)의 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 크게 함으로써, 드리프트 영역에서의 전계를 강하게 할 수 있다.First, the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4a is set to be larger than the amount of the impurity of the first conductivity type in the portion 3a of the n-filler region 3 arranged in the Z- By making the amount larger than the amount of water, the electric field in the drift region can be made strong.

다음에, n형 반도체 영역(2) 중에 부분(4b)을 형성함으로써, n형 반도체 영역(2)에 있어서의 전계를 강하게 할 수 있다. 이때, n형 반도체 영역(2)에 있어서의 전계 강도는, 드리프트 영역에서의 전계 강도에 영향을 받는다. 이 때문에, 상술한, 부분(4a)에 있어서의 불순물량을 부분(3a)에 있어서의 불순물량보다도 크게 하는 것 외에, n형 반도체 영역(2) 중에 부분(4b)을 형성함으로써, n형 반도체 영역(2)에 있어서 강한 전계가 발생한다. 이 결과, 내압을 크게 향상시킬 수 있다.Next, by forming the portion 4b in the n-type semiconductor region 2, the electric field in the n-type semiconductor region 2 can be strengthened. At this time, the electric field intensity in the n-type semiconductor region 2 is influenced by the electric field intensity in the drift region. Therefore, by forming the portion 4b in the n-type semiconductor region 2 in addition to making the amount of the impurity in the portion 4a larger than the amount of impurities in the portion 3a as described above, A strong electric field is generated in the region 2. As a result, the breakdown voltage can be greatly improved.

한편, 부분(4b)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량을, 부분(4b)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 버퍼 영역의 부분(2a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 작게 함으로써, 온 저항의 증가를 억제할 수 있다. 즉, n형 반도체 영역(2)에 부분(4b)을 형성한 경우라도, 부분(4b)으로부터 Z 방향 및 Z 방향과 반대의 방향을 향하여 연장되는 공핍층의 확대를 억제하여, 온 저항의 증가를 억제하는 것이 가능해진다.On the other hand, by making the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4b smaller than the amount of impurity of the first conductivity type in the portion 4b and the portion 2a of the buffer region arranged in the Z direction , An increase in on-resistance can be suppressed. That is, even when the portion 4b is formed in the n-type semiconductor region 2, the depletion layer extending from the portion 4b toward the direction opposite to the Z direction and the Z direction is suppressed, Can be suppressed.

그리고, 드리프트 영역 및 n형 반도체 영역(2)에서 강해진 전계는, n형 반도체 영역(2)의 제1 도전형의 불순물 농도가 낮기 때문에, n형 반도체 영역(2)에 있어서의 전계의 감쇠를 억제하고, 전계를 보다 더 n형 반도체 영역(2)의 하부까지 연장시키는 것이 가능해진다.Since the impurity concentration of the first conductivity type of the n-type semiconductor region 2 is low, the electric field intensified in the drift region and the n-type semiconductor region 2 can be suppressed by decreasing the attenuation of the electric field in the n- It becomes possible to extend the electric field to the lower portion of the n-type semiconductor region 2 more.

이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 온 저항의 증가를 억제하면서, 드리프트 영역 및 n형 반도체 영역(2)에 있어서의 전계를 강하게 함으로써 내압을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the breakdown voltage can be improved by increasing the electric field in the drift region and the n-type semiconductor region 2 while suppressing the increase in on-resistance.

또한, n형 반도체 영역(2)에 있어서의 전계를 보다 강하게 하기 위해서는, 부분(4b)의, X 방향에 있어서의 치수는 4㎛ 이상인 것이 바람직하다.In order to make the electric field in the n-type semiconductor region 2 stronger, the dimension of the portion 4b in the X direction is preferably 4 m or more.

반도체 장치에 있어서의 온 저항의 증가를 억제하면서, 내압을 보다 높이기 위해서는, 이하의 2개의 조건을 만족시키고 있는 것이 바람직하다.In order to increase the breakdown voltage while suppressing the increase of the on-resistance in the semiconductor device, it is preferable that the following two conditions are satisfied.

첫번째 조건은, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 부분(4a)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 n 필러 영역(3)의 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량의 1.1배 이하로 하는 것이다.The first condition is that the amount of impurities of the second conductivity type in the portion 4a is larger than the amount of impurities in the portion 4a in the portion 3a of the n-filler region 3 arranged in the Z- Of the amount of impurities in the water.

이것은, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량이, 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량의 1.1배를 초과하는 경우, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량과, 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량의 차가 커져, 드리프트 영역에서의 내압이 개선되기 어려워지기 때문이다.This is because when the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4a exceeds 1.1 times the amount of impurity of the first conductivity type in the portion 3a, And the amount of the impurity of the first conductivity type in the portion 3a becomes large, and it becomes difficult to improve the breakdown voltage in the drift region.

두번째 조건은, 부분(4b)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 부분(4b)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 n형 반도체 영역(2)의 부분(2a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량의 0.9배 이하로 하는 것이다.The second condition is that the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4b is larger than the amount of impurity in the portion 4b in the portion 2a of the n-type semiconductor region 2 arranged in the Z- Of the impurity quantity of the mold.

이것은, 부분(4b)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량이, 부분(2a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량의 0.9배를 초과하는 경우, n형 반도체 영역(2)에 있어서의 온 저항이 증가할 수 있기 때문이다.This is because when the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4b exceeds 0.9 times the amount of the impurity of the first conductivity type in the portion 2a, This is because the resistance may increase.

또한, n 필러 영역(3)의 Z 방향의 치수는 X 방향에 있어서 감소하고, p 필러 영역(4)의 Z 방향의 치수는 X 방향에 있어서 증가하고 있는 것이 바람직하다. 이 구성을 채용함으로써, 반도체 장치(100)가 온 상태일 때, 보다 많은 전류를 흘리는 것이 가능해진다.It is also preferable that the dimension of the n-filler region 3 in the Z-direction decreases in the X-direction and the dimension of the p-filler region 4 in the Z-direction increases in the X-direction. By employing this configuration, it becomes possible to flow more current when the semiconductor device 100 is in the ON state.

이 이유는 이하와 같다.The reason for this is as follows.

게이트 전극(9)에 역치 이상의 전압이 가해져, 반도체 장치(100)가 온 상태로 되었을 때, 드레인 전극(10)과 소스 전극(11) 사이에 전류가 흐른다. 이에 수반하여, 드레인 전극(10)과 소스 전극(11) 사이의 전압이 증대된다. 그리고, 드레인 전극(10)과 소스 전극(11) 사이의 전압에 의해, n형 반도체 영역(2) 및 n 필러 영역(3)과, p 필러 영역(4) 사이의 pn 접합면으로부터 공핍층이 확대된다. 공핍층이 확대됨으로써, n형 반도체 영역(2) 및 n 필러 영역(3)에 있어서의 전류 경로가 좁아진다. 이때, 공핍층이 확대될수록, n 필러 영역(3)에 있어서의 전류 경로가 좁아져, 포화 전류가 작아져 버린다. 공핍층은, 소스 전극(11)측보다도, 드레인 전극(10)측에 있어서 확대되기 쉽다. 특히, 본 실시 형태에서는, p 필러 영역(4)의 일부는, 제1 도전형의 불순물 농도가 낮은 n형 반도체 영역(2)에 형성되어 있기 때문에, n형 반도체 영역(2)에 있어서의 공핍층이 확대되기 쉽다.A current flows between the drain electrode 10 and the source electrode 11 when a voltage equal to or higher than a threshold value is applied to the gate electrode 9 and the semiconductor device 100 is turned on. Accordingly, the voltage between the drain electrode 10 and the source electrode 11 is increased. The voltage between the drain electrode 10 and the source electrode 11 causes a depletion layer from the pn junction between the n-type semiconductor region 2 and the n-filler region 3 and the p-filler region 4 . As the depletion layer expands, the current path in the n-type semiconductor region 2 and the n-pillar region 3 becomes narrow. At this time, the larger the depletion layer, the narrower the current path in the n-filler region 3, and the saturation current becomes smaller. The depletion layer is more likely to expand on the side of the drain electrode 10 than on the side of the source electrode 11. Particularly, in the present embodiment, part of the p-type pillar region 4 is formed in the n-type semiconductor region 2 having a low impurity concentration of the first conductivity type. Therefore, It is easy to expand the pit layer.

그러나, 본 실시 형태와 같이, 부분(4b)의 Z 방향에 있어서의 치수를 짧게 함으로써, 부분(2a)에 있어서의 Z 방향의 치수를 길게 할 수 있다. 이 결과, 부분(4a)의 Z 방향에 있어서의 치수가, 부분(4b)의 Z 방향에 있어서의 치수와 동등한 경우에 비해, 반도체 장치(100)가 온 상태일 때의, n형 반도체 영역(2)에 있어서의 전류 경로의 폭을 넓게 할 수 있어, 포화 전류를 크게 하는 것이 가능해진다.However, as in the present embodiment, by shortening the dimension of the portion 4b in the Z direction, the dimension in the Z direction in the portion 2a can be made longer. As a result, as compared with the case where the dimension in the Z direction of the portion 4a is equal to the dimension in the Z direction of the portion 4b, the n-type semiconductor region 2) can be made wider, and the saturation current can be increased.

또한, 각 반도체 영역에서의 캐리어 밀도 및 치수는, 예를 들어 SCM(주사형 정전 용량 현미경)을 사용하여 확인할 수 있다.Further, the carrier density and dimensions in each semiconductor region can be confirmed by using, for example, SCM (scanning type capacitance microscope).

SCM을 사용하여, 예를 들어 도 1에 도시한 A-A'선 상에 있어서의 캐리어 분포를 조사함으로써, A-A'선 상에 있어서의, 부분(4a)의 Z 방향의 중심 부분의 캐리어 밀도, 부분(3a)의 Z 방향의 중심 부분의 캐리어 밀도, 부분(4a)의 Z 방향의 치수 및 부분(3a)의 Z 방향의 치수를 조사할 수 있다.The carrier distribution on the line A-A 'shown in Fig. 1 is examined using the SCM to determine the carrier on the line A-A' The density of the portion 3a, the carrier density of the center portion in the Z direction, the dimension of the portion 4a in the Z direction, and the dimension of the portion 3a in the Z direction.

마찬가지로, SCM을 사용하여, 예를 들어 도 1에 도시한 B-B'선 상에 있어서의 캐리어 분포를 조사함으로써, B-B'선 상에 있어서의, 부분(4b)의 Z 방향의 중심 부분의 캐리어 밀도, 부분(2a)의 Z 방향의 중심 부분의 캐리어 밀도, 부분(4b)의 Z 방향의 치수 및 부분(2a)의 Z 방향의 치수를 조사할 수 있다.Likewise, by using the SCM, the carrier distribution on the line B-B 'shown in FIG. 1 is examined, and the distribution of the center portion in the Z direction of the portion 4b on the line B-B' The carrier density of the center portion of the portion 2a in the Z direction, the dimension of the portion 4b in the Z direction, and the dimension of the portion 2a in the Z direction.

(제2 실시 형태) (Second Embodiment)

본 발명의 제2 실시 형태에 대하여, 도 3을 사용하여 설명한다.A second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig.

도 3은 제2 실시 형태에 따른 반도체 장치(200)의 일부를 도시하는 사시 단면도이다.3 is a perspective sectional view showing a part of the semiconductor device 200 according to the second embodiment.

이하의 각 실시 형태의 설명에 있어서, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구조 혹은 기능을 갖는 부분에 대한 설명은 생략하고, 주로 제1 실시 형태와 상이한 부분에 대하여 설명한다.In the following description of each embodiment, description of parts having the same structure or function as those of the first embodiment will be omitted, and a part mainly different from the first embodiment will be described.

제1 실시 형태에서는, n 필러 영역(3)의 Z 방향에 있어서의 치수 및 p 필러 영역(4)의 Z 방향에 있어서의 치수를 X 방향에 있어서 변화시킴으로써, 각 영역의 불순물량을 X 방향에 있어서 변화시켰다.In the first embodiment, by changing the dimension in the Z direction of the n-pillar region 3 and the dimension in the Z direction of the p-pillar region 4 in the X direction, the amount of impurity in each region is changed in the X direction Respectively.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, n 필러 영역(3)의 불순물 농도 및 p 필러 영역(4)의 불순물 농도를, X 방향에 있어서 변화시킴으로써, 각 영역의 불순물량을 X 방향에 있어서 변화시키고 있다.In contrast, in the present embodiment, the impurity concentration in the n-filler region 3 and the impurity concentration in the p-filler region 4 are changed in the X-direction, thereby changing the amount of impurities in each region in the X-direction.

n 필러 영역(3)은, Z 방향의 치수가 X 방향에 있어서 일정하다. 즉, n 필러 영역(3)의 하부에 있어서의 Z 방향의 치수는, n 필러 영역(3)의 상부에 있어서의 Z 방향의 치수와 동등하다.The n filler region 3 has a constant dimension in the Z direction in the X direction. That is, the dimension in the Z direction in the lower portion of the n-filler region 3 is equal to the dimension in the Z direction in the upper portion of the n-filler region 3. [

마찬가지로, p 필러 영역(4)도, Z 방향의 치수가 X 방향에 있어서 일정하다. 따라서, 부분(4a)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(4b)의 Z 방향에 있어서의 치수와 동등하다.Similarly, the p-filler region 4 is also constant in dimension in the Z-direction in the X-direction. Therefore, the dimension of the portion 4a in the Z direction is equal to the dimension of the portion 4b in the Z direction.

부분(4a)의 제2 도전형의 불순물 농도는, 부분(4b)의 제2 도전형의 불순물 농도보다도 높다.The impurity concentration of the second conductivity type of the portion 4a is higher than the impurity concentration of the second conductivity type of the portion 4b.

부분(4a)의 제2 도전형의 불순물 농도는, 부분(3a)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높다. 그리고, 부분(4a)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(3a)의 Z 방향에 있어서의 치수와 동등하다. 이 때문에, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 부분(4a)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 n 필러 영역(3)의 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 크다.The impurity concentration of the second conductivity type of the portion 4a is higher than the impurity concentration of the first conductivity type of the portion 3a. The dimension of the portion 4a in the Z direction is equal to the dimension of the portion 3a in the Z direction. Therefore, the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4a is equal to the amount of the impurity of the first conductivity type in the portion 3a of the n-filler region 3 which is arranged in parallel with the portion 4a in the Z- Is greater than the amount of impurities.

부분(4b)의 제2 도전형의 불순물 농도는, 부분(2a)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 낮다. 그리고, 부분(4b)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 부분(4b)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 버퍼 영역의 부분(2a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 작다.The impurity concentration of the second conductivity type of the portion 4b is lower than the impurity concentration of the first conductivity type of the portion 2a. The amount of impurity of the second conductivity type in the portion 4b is smaller than the amount of impurity of the first conductivity type in the portion 2a of the buffer region which is arranged in parallel with the portion 4b in the Z direction.

도 3에 도시한 예에 대하여, 다른 표현에 의하면, 부분(4a)에 있어서 Z 방향의 중심에 위치하는 부분에 있어서의 제2 도전형의 캐리어 밀도는, 부분(3a)에 있어서 Z 방향의 중심에 위치하는 부분에 있어서의 제1 도전형의 캐리어 밀도보다도 높다. 부분(4a)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(3a)의 Z 방향에 있어서의 치수와 동등하다.3, the carrier density of the second conductivity type in the portion located at the center in the Z direction in the portion 4a is larger than the carrier density in the Z direction in the portion 3a Is higher than the carrier density of the first conductivity type in the portion located in the second conductivity type. The dimension of the portion 4a in the Z direction is equal to the dimension of the portion 3a in the Z direction.

또한, 부분(4b)에 있어서 Z 방향의 중심에 위치하는 부분에 있어서의 제2 도전형의 캐리어 밀도는, 부분(2a)에 있어서 Z 방향의 중심에 위치하는 부분에 있어서의 제1 도전형의 캐리어 밀도보다도 낮다. 부분(4b)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(2a)의 Z 방향에 있어서의 치수와 동등하다.The carrier density of the second conductivity type in the portion located at the center in the Z direction in the portion 4b is the same as the carrier density of the first conductivity type in the portion located at the center in the Z direction in the portion 2a Is lower than the carrier density. The dimension of the portion 4b in the Z direction is equal to the dimension of the portion 2a in the Z direction.

A-A'는 n 필러 영역(3)의 Z 방향에 있어서의 중심을 통과하는 선이다. B-B'는 p 필러 영역(4)의 Z 방향에 있어서의 중심을 통과하는 선이다.A-A 'is a line passing through the center of the n-filler region 3 in the Z direction. B-B 'is a line passing through the center of the p-pillar region 4 in the Z direction.

상술한 각 부분의 Z 방향에 있어서의 치수는 제조상의 변동을 포함하고 있어도 된다.The dimensions of each of the above-described portions in the Z direction may include manufacturing variations.

상술한 구성에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 반도체 장치에 있어서, 온 저항의 증가를 억제하면서, 내압을 향상시킬 수 있다.With the above-described structure, as in the first embodiment, in the semiconductor device, it is possible to improve the breakdown voltage while suppressing an increase in on-resistance.

각 반도체 영역에서의 캐리어 밀도 및 치수는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 예를 들어 SCM(주사형 정전 용량 현미경)을 사용하여 확인할 수 있다.The carrier density and dimensions in each semiconductor region can be confirmed by using, for example, SCM (scanning-type capacitance microscope) as in the first embodiment.

예를 들어, 도 3에 도시한 반도체 장치(200)에 대하여, SCM을 사용하여 A-A'선 상에 있어서의 캐리어 분포 및 B-B'선 상에 있어서의 캐리어 분포를 조사함으로써, 각각의 선분 상에 있어서의 각 반도체 영역의 캐리어 밀도 및 치수를 조사할 수 있다.For example, with respect to the semiconductor device 200 shown in Fig. 3, the carrier distribution on the line A-A 'and the carrier distribution on the line B-B' are examined using the SCM, The carrier density and dimensions of each semiconductor region on the line segment can be examined.

(변형예) (Modified example)

다음에, 제2 실시 형태의 변형예에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다.Next, a modified example of the second embodiment will be described with reference to Fig.

도 4는 제2 실시 형태의 변형예에 따른 반도체 장치(250)의 일부를 도시하는 사시 단면도이다.4 is a perspective sectional view showing a part of a semiconductor device 250 according to a modification of the second embodiment.

본 변형예에 있어서, n 필러 영역(3)은 부분(3a)과 부분(3b)을 포함한다. 부분(3a)은, 부분(3b)보다도, X 방향측에 형성되어 있다. 즉, 부분(3b)은, 부분(3a)과 n형 반도체 영역(2) 사이에 형성되어 있다. 부분(3a)의 제1 도전형의 불순물 농도는, 부분(3b)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높다.In this modification, the n-filler region 3 includes a portion 3a and a portion 3b. The portion 3a is formed on the X direction side rather than the portion 3b. That is, the portion 3b is formed between the portion 3a and the n-type semiconductor region 2. The impurity concentration of the first conductivity type of the portion 3a is higher than the impurity concentration of the first conductivity type of the portion 3b.

p 필러 영역(4)은, 부분(4a)과, 부분(4b)과, 부분(4c)을 포함한다. 부분(4a)은, 부분(3a)과, Z 방향에 있어서 나란히 배열되어 있다. 부분(4c)은, 부분(3b)과, Z 방향에 있어서 나란히 배열되어 있다. 부분(4b)은, n형 반도체 영역(2) 중의 부분(2a)과, Z 방향에 있어서 나란히 배열되어 있다. 부분(4a)의 제2 도전형의 불순물 농도는, 부분(4c)의 제2 도전형의 불순물 농도보다도 높다.The p-pillar region 4 includes a portion 4a, a portion 4b, and a portion 4c. The portion 4a is arranged in parallel with the portion 3a in the Z direction. The portion 4c is arranged in parallel with the portion 3b in the Z direction. The portion 4b is arranged in parallel with the portion 2a of the n-type semiconductor region 2 in the Z direction. The impurity concentration of the second conductivity type of the portion 4a is higher than the impurity concentration of the second conductivity type of the portion 4c.

부분(4a)의 제2 도전형의 불순물 농도는, 부분(3a)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높다. 그리고, 부분(4a)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(3a)의 Z 방향에 있어서의 치수와 동등하다. 이 때문에, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 부분(4a)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 n 필러 영역(3)의 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 크다.The impurity concentration of the second conductivity type of the portion 4a is higher than the impurity concentration of the first conductivity type of the portion 3a. The dimension of the portion 4a in the Z direction is equal to the dimension of the portion 3a in the Z direction. Therefore, the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4a is equal to the amount of the impurity of the first conductivity type in the portion 3a of the n-filler region 3 which is arranged in parallel with the portion 4a in the Z- Is greater than the amount of impurities.

부분(4c)의 제2 도전형의 불순물 농도는, 부분(3b)의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높다. 그리고, 부분(4c)의 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(3b)의 Z 방향에 있어서의 치수와 동등하다. 이 때문에, 부분(4c)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 부분(4c)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 n 필러 영역(3)의 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 크다. 단, 부분(4c)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량과, 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량의 차는, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량과, 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량의 차보다도 작다.The impurity concentration of the second conductivity type in the portion 4c is higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the portion 3b. The dimension of the portion 4c in the Z direction is equal to the dimension of the portion 3b in the Z direction. Therefore, the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4c is larger than the amount of the impurity of the first conductivity type in the portion 3a of the n-filler region 3 which is arranged in parallel with the portion 4c in the Z- Is greater than the amount of impurities. However, the difference between the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4c and the amount of impurity of the first conductivity type in the portion 3a is larger than the amount of impurity of the second conductivity type in the portion 4a , And the amount of the impurity of the first conductivity type in the portion (3a).

한편, 부분(4b)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 부분(4b)과 Z 방향에 있어서 나란히 배열되는 버퍼 영역의 부분(2a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 작다.On the other hand, the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 4b is smaller than the amount of impurity of the first conductivity type in the portion 2a of the buffer region which is arranged in parallel with the portion 4b in the Z direction.

본 변형예에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 반도체 장치에 있어서, 온 저항의 증가를 억제하면서, 내압을 향상시킬 수 있다.In this modification, as in the first embodiment, the breakdown voltage can be improved in the semiconductor device while suppressing an increase in on-resistance.

또한, 반도체 장치(200)는, X 방향에 있어서, n 필러 영역(3) 중에, 서로 불순물 농도가 상이한 부분을 더 가져도 된다. 마찬가지로, 반도체 장치(200)는, X 방향에 있어서, p 필러 영역(4) 중에, 서로 불순물 농도가 상이한 부분을 더 가져도 된다.In addition, the semiconductor device 200 may further include portions where the impurity concentrations are different from each other in the n-filler region 3 in the X direction. Likewise, the semiconductor device 200 may further include, in the p-filler region 4 in the X direction, portions different in impurity concentration from each other.

혹은, n 필러 영역(3)의 불순물 농도는, 부분(3a) 및 부분(3b)을 포함하도록, X 방향에 있어서, 연속적으로 변화되어 있어도 된다. 마찬가지로, p 필러 영역(4)의 불순물 농도는, 부분(4a)과, 부분(4b)과, 부분(4c)을 포함하도록, X 방향에 있어서, 연속적으로 변화되어 있어도 된다.Alternatively, the impurity concentration of the n-filler region 3 may be continuously changed in the X direction so as to include the portion 3a and the portion 3b. Similarly, the impurity concentration of the p-pillar region 4 may be continuously changed in the X direction so as to include the portion 4a, the portion 4b, and the portion 4c.

이상, 각 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명하였다.The embodiments have been described above in detail.

단, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물 농도 및 Z 방향에 있어서의 치수와, 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물 농도 및 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(4a)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량이, 부분(3a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 커지는 범위에서, 적절히 변경 가능하다.Note that the impurity concentration of the second conductivity type and the dimension in the Z direction in the portion 4a and the impurity concentration of the first conductivity type in the portion 3a and the dimension in the Z direction are the same The amount of the impurity of the second conductivity type in the portion (4a) is larger than the amount of the impurity of the first conductivity type in the portion (3a).

마찬가지로, 부분(4b)에 있어서의 제2 도전형의 불순물 농도 및 Z 방향에 있어서의 치수와, 부분(2a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물 농도 및 Z 방향에 있어서의 치수는, 부분(4b)에 있어서의 제2 도전형의 불순물량이, 부분(2a)에 있어서의 제1 도전형의 불순물량보다도 작아지는 범위에서, 적절히 변경 가능하다.Similarly, the impurity concentration of the second conductivity type and the dimension in the Z direction in the portion 4b, the impurity concentration of the first conductivity type in the portion 2a, and the dimension in the Z direction are the same 4b can be appropriately changed in such a range that the amount of the impurity of the second conductivity type in the portion 2a becomes smaller than the amount of impurity of the first conductivity type in the portion 2a.

본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.While several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and alterations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications fall within the scope and spirit of the invention, and are included in the scope of the invention as defined in the claims and their equivalents.

Claims (14)

제1 도전형의 제1 반도체 영역과,
상기 제1 반도체 영역 위에 선택적으로 형성되며, 상기 제1 반도체 영역의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높은 제1 도전형의 불순물 농도를 갖고, 제1 방향으로 연장되며, 또한 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 서로 이격하여 형성된 복수의 제2 반도체 영역과,
인접하는 상기 제2 반도체 영역간에 형성되며, 인접하는 상기 제2 반도체 영역에 포함되는 제1 도전형의 불순물량보다도 큰 제2 도전형의 불순물량을 갖는 제1 부분과,
상기 제1 반도체 영역 중에 형성되며, 상기 제2 방향에 있어서 인접하는 상기 제1 반도체 영역에 포함되는 제1 도전형의 불순물량보다도 작은 제2 도전형의 불순물량을 갖는 제2 부분
을 포함하고, 상기 제1 방향으로 연장된 복수의 제2 도전형의 제3 반도체 영역과,
상기 제3 반도체 영역 위에 형성된 제2 도전형의 제4 반도체 영역과,
상기 제4 반도체 영역 중에 형성된 제5 반도체 영역과,
게이트 절연막을 개재하여, 상기 제4 반도체 영역 위에 형성된 게이트 전극
을 구비한 반도체 장치.
A first semiconductor region of a first conductivity type,
And an impurity concentration of the first conductivity type higher than an impurity concentration of the first conductivity type in the first semiconductor region, the impurity concentration of the first conductivity type being higher than that of the first conductivity type in the first direction, A plurality of second semiconductor regions formed apart from each other in a second direction,
A first portion formed between the adjacent second semiconductor regions and having an impurity amount of a second conductivity type larger than that of the first conductivity type included in the adjacent second semiconductor region,
And a second portion having an impurity amount of the second conductivity type smaller than that of the first conductivity type included in the first semiconductor region which is adjacent to the first semiconductor region in the second direction,
A plurality of third semiconductor regions of a second conductivity type extending in the first direction,
A fourth semiconductor region of a second conductivity type formed on the third semiconductor region,
A fifth semiconductor region formed in the fourth semiconductor region,
A gate electrode formed on the fourth semiconductor region,
And the semiconductor device.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분의 상기 제2 방향에 있어서의 치수는, 상기 제2 부분의 상기 제2 방향에 있어서의 치수보다도 긴 반도체 장치.
The method according to claim 1,
And the dimension of the first portion in the second direction is longer than the dimension of the second portion in the second direction.
제2항에 있어서,
상기 제1 부분의 제2 도전형의 불순물 농도는, 상기 제2 부분의 제2 도전형의 불순물 농도와 동등한 반도체 장치.
3. The method of claim 2,
And the impurity concentration of the second conductivity type of the first portion is equal to the impurity concentration of the second conductivity type of the second portion.
제2항에 있어서,
상기 제1 부분의 제2 도전형의 불순물 농도는, 상기 제2 부분의 제2 도전형의 불순물 농도보다도 높은 반도체 장치.
3. The method of claim 2,
And the impurity concentration of the second conductivity type of the first portion is higher than the impurity concentration of the second conductivity type of the second portion.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분의 상기 제2 방향에 있어서의 치수는, 상기 제2 부분의 상기 제2 방향에 있어서의 치수와 동등한 반도체 장치.
The method according to claim 1,
And the dimension of the first portion in the second direction is equal to the dimension of the second portion in the second direction.
제5항에 있어서,
상기 제1 부분의 제2 도전형의 불순물 농도는, 상기 제2 부분의 제2 도전형의 불순물 농도보다도 높은 반도체 장치.
6. The method of claim 5,
And the impurity concentration of the second conductivity type of the first portion is higher than the impurity concentration of the second conductivity type of the second portion.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분의 제2 도전형의 불순물 농도는, 상기 제2 반도체 영역의 제1 도전형의 불순물 농도보다도 높은 반도체 장치.
The method according to claim 1,
And the impurity concentration of the second conductivity type of the first portion is higher than the impurity concentration of the first conductivity type of the second semiconductor region.
제7항에 있어서,
상기 제1 부분의 상기 제2 방향에 있어서의 치수는, 상기 제2 반도체 영역의 상기 제2 방향에 있어서의 치수와 동등한 반도체 장치.
8. The method of claim 7,
And the dimension of the first portion in the second direction is equal to the dimension of the second semiconductor region in the second direction.
제7항에 있어서,
상기 제1 부분의 상기 제2 방향에 있어서의 치수는, 상기 제2 반도체 영역의 상기 제2 방향에 있어서의 치수보다도 긴 반도체 장치.
8. The method of claim 7,
And the dimension of the first portion in the second direction is longer than the dimension of the second semiconductor region in the second direction.
제1항에 있어서,
상기 제2 부분의, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향에 있어서의 치수는 4㎛ 이상인 반도체 장치.
The method according to claim 1,
And the dimension of the second portion in the first direction and the third direction orthogonal to the second direction is 4 占 퐉 or more.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 인접하는 상기 제2 반도체 영역에 포함되는 제1 도전형의 불순물량의 1.1배 이하이고,
상기 제2 부분에 있어서의 제2 도전형의 불순물량은, 인접하는 상기 제1 반도체 영역에 포함되는 제1 도전형의 불순물량의 0.9배 이하인 반도체 장치.
The method according to claim 1,
The amount of the impurity of the second conductivity type in the first portion is 1.1 times or less the amount of the impurity of the first conductivity type contained in the adjacent second semiconductor region,
And the amount of impurities of the second conductivity type in the second portion is 0.9 times or less the amount of impurities of the first conductivity type contained in the adjacent first semiconductor region.
제1항에 있어서,
상기 제4 반도체 영역 위에 형성된, 제2 도전형의 제6 반도체 영역을 더 구비하고,
상기 제6 반도체 영역의 제2 도전형의 불순물 농도는, 상기 제4 반도체 영역의 제2 도전형의 불순물 농도보다도 높은 반도체 장치.
The method according to claim 1,
And a sixth semiconductor region of a second conductivity type formed over the fourth semiconductor region,
And the impurity concentration of the second conductivity type of the sixth semiconductor region is higher than the impurity concentration of the second conductivity type of the fourth semiconductor region.
제1 도전형의 제1 반도체 영역과,
상기 제1 반도체 영역 위에 선택적으로 형성되며, 제1 방향으로 연장되고, 또한 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 서로 이격하여 형성된 복수의 제2 반도체 영역과,
인접하는 상기 제2 반도체 영역의 사이에 형성되며, 상기 제2 방향에 있어서, 중심 부분에 포함되는 제2 도전형의 캐리어 밀도가, 상기 제2 반도체 영역의 중심 부분에 포함되는 제1 도전형의 캐리어 밀도와 동등하고, 상기 제2 반도체 영역의 치수보다도 긴 치수를 갖는 제1 부분과,
상기 제1 반도체 영역 중에 형성되며, 상기 제2 방향에 있어서, 중심 부분에 포함되는 제2 도전형의 캐리어 밀도가, 상기 제1 반도체 영역의 중심 부분에 포함되는 제1 도전형의 캐리어 밀도보다도 높고, 상기 제1 반도체 영역의 치수보다도 짧은 치수를 갖는 제2 부분
을 포함하고, 상기 제1 방향으로 연장된 복수의 제2 도전형의 제3 반도체 영역과,
상기 제3 반도체 영역 위에 형성된 제2 도전형의 제4 반도체 영역과,
상기 제4 반도체 영역 중에 형성된 제5 반도체 영역과,
게이트 절연막을 개재하여, 상기 제4 반도체 영역 위에 형성된 게이트 전극
을 구비한 반도체 장치.
A first semiconductor region of a first conductivity type,
A plurality of second semiconductor regions selectively formed on the first semiconductor region and extending in a first direction and spaced apart from each other in a second direction orthogonal to the first direction;
A carrier density of a second conductivity type included in the central portion in the second direction is formed between the adjacent second semiconductor regions and the carrier density of the first conductivity type included in the central portion of the second semiconductor region A first portion that is equal to the carrier density and has a dimension longer than the dimension of the second semiconductor region,
The carrier density of the second conductivity type included in the central portion in the second direction is higher than the carrier density of the first conductivity type included in the central portion of the first semiconductor region, A second portion having a dimension smaller than the dimension of the first semiconductor region,
A plurality of third semiconductor regions of a second conductivity type extending in the first direction,
A fourth semiconductor region of a second conductivity type formed on the third semiconductor region,
A fifth semiconductor region formed in the fourth semiconductor region,
A gate electrode formed on the fourth semiconductor region,
And the semiconductor device.
제1 도전형의 제1 반도체 영역과,
상기 제1 반도체 영역 위에 선택적으로 형성되며, 제1 방향으로 연장되고, 또한 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 서로 이격하여 형성된 복수의 제2 반도체 영역과,
인접하는 상기 제2 반도체 영역의 사이에 형성되며, 상기 제2 방향에 있어서, 중심 부분에 포함되는 제2 도전형의 캐리어 밀도가, 상기 제2 반도체 영역의 중심 부분에 포함되는 제1 도전형의 캐리어 밀도보다도 높고, 상기 제2 반도체 영역의 치수와 동등한 치수를 갖는 제1 부분과,
상기 제1 반도체 영역 중에 형성되며, 상기 제2 방향에 있어서, 중심 부분에 포함되는 제2 도전형의 캐리어 밀도가, 상기 제1 반도체 영역의 중심 부분에 포함되는 제1 도전형의 캐리어 밀도보다도 낮고, 상기 제1 반도체 영역의 치수와 동등한 치수를 갖는 제2 부분
을 포함하고, 상기 제1 방향으로 연장된 복수의 제2 도전형의 제3 반도체 영역과,
상기 제3 반도체 영역 위에 형성된 제2 도전형의 제4 반도체 영역과,
상기 제4 반도체 영역 중에 형성된 제5 반도체 영역과,
게이트 절연막을 개재하여, 상기 제4 반도체 영역 위에 형성된 게이트 전극
을 구비한 반도체 장치.
A first semiconductor region of a first conductivity type,
A plurality of second semiconductor regions selectively formed on the first semiconductor region and extending in a first direction and spaced apart from each other in a second direction orthogonal to the first direction;
A carrier density of a second conductivity type included in the central portion in the second direction is formed between the adjacent second semiconductor regions and the carrier density of the first conductivity type included in the central portion of the second semiconductor region A first portion having a height higher than the carrier density and having a dimension equivalent to that of the second semiconductor region,
The carrier density of the second conductivity type included in the central portion in the second direction is lower than the carrier density of the first conductivity type included in the central portion of the first semiconductor region, A second portion having a dimension equivalent to that of the first semiconductor region,
A plurality of third semiconductor regions of a second conductivity type extending in the first direction,
A fourth semiconductor region of a second conductivity type formed on the third semiconductor region,
A fifth semiconductor region formed in the fourth semiconductor region,
A gate electrode formed on the fourth semiconductor region,
And the semiconductor device.
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