WO2020004437A1 - 半導体デバイス及び電気装置 - Google Patents
半導体デバイス及び電気装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020004437A1 WO2020004437A1 PCT/JP2019/025296 JP2019025296W WO2020004437A1 WO 2020004437 A1 WO2020004437 A1 WO 2020004437A1 JP 2019025296 W JP2019025296 W JP 2019025296W WO 2020004437 A1 WO2020004437 A1 WO 2020004437A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- trench
- electrode
- layer
- semiconductor
- internal
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 66
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 20
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
- H01L29/8725—Schottky diodes of the trench MOS barrier type [TMBS]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1608—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/2003—Nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/24—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only semiconductor materials not provided for in groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/47—Schottky barrier electrodes
Definitions
- the present disclosure relates to a semiconductor device and an electric device.
- Patent Document 1 discloses a trench-type Schottky rectifier in which a plurality of trenches are formed in a semiconductor layer as a semiconductor device.
- the plurality of trenches include a peripheral trench provided near the outer peripheral portion of the semiconductor layer, and an internal trench provided farther from the outer peripheral portion of the semiconductor layer than the peripheral trench.
- the semiconductor device of the present disclosure includes: A first layer having a first semiconductor containing an impurity of a first conductivity type; A second layer having a second semiconductor in contact with the first layer and containing a first conductivity type impurity at a lower concentration than the first semiconductor; A first electrode in contact with a first surface of the first layer opposite to the second layer; A second electrode in contact with a second surface of the second layer opposite to the first layer; With The second layer, A first trench having a third electrode connected to the second electrode therein; A second trench, which is located closer to the outer peripheral portion of the second layer than the first trench and has a fourth electrode connected to the second electrode therein; Have more, The entire outer peripheral end of the second electrode in contact with the second surface between the first trench and the second trench is in contact with the fourth electrode.
- An electric device includes a semiconductor device,
- the semiconductor device comprises: A first layer having a first semiconductor containing an impurity of a first conductivity type; A second layer having a second semiconductor in contact with the first layer and containing a first conductivity type impurity at a lower concentration than the first semiconductor; A first electrode in contact with a first surface of the first layer opposite to the second layer; A second electrode in contact with a second surface of the second layer opposite to the first layer; With The second layer, A first trench having a third electrode connected to the second electrode therein; A second trench, which is located closer to the outer peripheral portion of the second layer than the first trench and has a fourth electrode connected to the second electrode therein; Have more, The entire outer peripheral end of the second electrode in contact with the second surface between the first trench and the second trench is in contact with the fourth electrode.
- FIG. 1 is a perspective view illustrating a Schottky barrier diode according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a part of a cross section taken along line AA of FIG. 1.
- FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a modification of the Schottky barrier diode according to the embodiment of the present disclosure.
- FIG. 1 is a perspective view showing a Schottky barrier diode according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a diagram showing a part of a cross section taken along line AA of FIG.
- FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a modified example of the Schottky barrier diode according to the embodiment of the present disclosure.
- the Schottky barrier diode 1 has a plate shape. A portion of the Schottky barrier diode 1 around the edge of the plate surface is also referred to as an outer peripheral portion. In the vertical cross section of the Schottky barrier diode 1, the one closer to the outer periphery is also called the outer periphery, and the one closer to the center of the plate surface is also called the center. FIG. 2 shows the vicinity of the outer peripheral portion of the Schottky barrier diode 1.
- the Schottky barrier diode 1 corresponds to an example of a semiconductor device according to the present disclosure.
- the Schottky barrier diode 1 includes a withstand voltage portion 53 located on the outer peripheral portion, and rectifier portions 51a, 51b, 51c located on the center side with respect to the withstand voltage portion 53. .
- the rectifier portions 51a, 51b, 51c are covered with the second electrode 22 on the upper side and sandwiched between the outer surfaces of a pair of adjacent internal trenches 31a, 31b or the peripheral trench 33 on the sides.
- a Schottky barrier is generated at the interface between the second electrode 22 and the N ⁇ type semiconductor of the epitaxial layer 13.
- the breakdown voltage portion 53 is a portion from the peripheral trench 33 to the outer peripheral end of the semiconductor layer 11.
- the withstand voltage portion 53 reduces the concentration of a biased electric field applied to the semiconductor layer 11 from the outer peripheral end of the second electrode 22 when a reverse voltage is applied to the Schottky barrier diode 1, and improves the withstand voltage of the semiconductor layer 11. I do.
- the Schottky barrier diode 1 includes the semiconductor layer 11, the first electrode 21, and the second electrode 22.
- the semiconductor layer 11 includes a semiconductor substrate 12 and an epitaxial layer 13.
- the semiconductor substrate 12 corresponds to an example of a first layer according to the present disclosure.
- the epitaxial layer 13 corresponds to an example of the second layer according to the present disclosure.
- the semiconductor substrate 12 is a silicon substrate, and is an N-type semiconductor containing a small amount of impurities (corresponding to an example of a first semiconductor of the first conductivity type according to the present disclosure).
- the impurity may be any of arsenic (As), phosphorus (P), and antimony (Sb). Further, the semiconductor substrate 12 may be a P-type semiconductor.
- the N-type semiconductor in the following description may be replaced with a P-type semiconductor.
- the impurity may be any of boron (B) and aluminum (Al).
- the semiconductor substrate 12 may be a substrate containing various semiconductors such as silicon carbide (SiC), gallium nitride or gallium nitride (GaN), and gallium oxide (Ga 2 O 3 ).
- SiC silicon carbide
- GaN gallium nitride
- Ga 2 O 3 gallium oxide
- a configuration in which an N-type semiconductor of silicon (Si) is applied as the semiconductor substrate 12 will be described as an example.
- a semiconductor with a high impurity concentration may be represented using + (plus).
- a semiconductor having a low impurity concentration may be represented by using-(minus).
- the semiconductor substrate 12 includes an N + type semiconductor.
- the epitaxial layer 13 is formed by using various known techniques such as a vapor deposition method, a molecular beam epitaxy method, a sublimation method, a thermal decomposition method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and a mist CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Is also good.
- the epitaxial layer 13 has the same conductivity type as the semiconductor substrate 12 and contains impurities at a lower concentration than the semiconductor substrate 12. That is, the epitaxial layer 13 includes an N ⁇ type semiconductor (corresponding to an example of the second semiconductor according to the present disclosure). Note that the impurity contained in the semiconductor substrate 12 and the impurity contained in the epitaxial layer 13 may be different.
- the epitaxial layer 13 has a plurality of internal trenches 31a and 31b and one peripheral trench 33.
- One internal trench 31a corresponds to an example of a first trench according to the present disclosure.
- the peripheral trench 33 corresponds to an example of a second trench according to the present disclosure.
- the other internal trench 31b corresponds to an example of a third trench according to the present disclosure.
- the plurality of internal trenches including the two internal trenches 31a and 31b may be provided in a stripe shape in plan view of the semiconductor layer 11, or provided so as to surround the center side of the semiconductor layer 11. Is also good.
- the number of the internal trenches 31a and 31b may be three or more, or one internal trench 31b may be omitted and may be one.
- the internal trenches 31a and 31b extend in the front-rear direction in FIGS. 2 and 3.
- the peripheral trench 33 is located at the withstand voltage portion 53 and surrounds the rectifier portions 51a, 51b, 51c. In other words, the peripheral trench 33 extends over the entire periphery of the semiconductor layer 11 along the outer peripheral portion of the semiconductor layer 11. 2 and 3, the peripheral trench 33 extends in the front-rear direction of the drawing like the internal trenches 31a and 31b.
- the first electrode 21 is in contact with the surface of the semiconductor substrate 12 on the side opposite to the epitaxial layer 13. This surface is also called the first surface S1.
- the first surface S1 is located on the lower side of the paper surface in FIG.
- the first electrode 21 contains a metal.
- the metal may be various metals including alloys. Further, the first electrode 21 may be another conductor.
- the second electrode 22 is in contact with the surface of the epitaxial layer 13 on the side opposite to the semiconductor substrate 12. This surface is also called a second surface S2.
- the second surface S2 is located on the upper side of the paper in FIG.
- the second electrode 22 contains a metal.
- the metal may be various metals including alloys. Further, the second electrode 22 may be another conductor.
- the internal trenches 31a and 31b and the peripheral trench 33 extend in the vertical direction (that is, the thickness direction) of the epitaxial layer 13.
- the internal trenches 31a, 31b and the peripheral trench 33 have internal field electrodes 23, 25, 24 extending in the thickness direction of the epitaxial layer 13 inside.
- the internal field electrode 23 included in the internal trench 31a is also called a third electrode.
- the internal field electrode 24 included in the peripheral trench 33 is also called a fourth electrode.
- the internal field electrode 25 included in the internal trench 31b is also referred to as a fifth electrode.
- the internal field electrodes 23 to 25 may be polysilicon.
- the internal field electrodes 23 to 25 may be other conductors. One surface of the internal field electrodes 23 to 25 is exposed on the second surface S2.
- the internal trenches 31a and 31b and the peripheral trench 33 further have insulating films 41 to 43 interposed between the internal field electrodes 23 to 25 and the N ⁇ type semiconductor of the epitaxial layer 13, respectively.
- the insulating film 41 included in the internal trench 31a is also referred to as a first insulating film.
- the insulating film 42 included in the peripheral trench 33 is also referred to as a second insulating film.
- the insulating film 43 included in the internal trench 31b is also referred to as a third insulating film.
- the insulating films 41 to 43 may include a dielectric.
- the internal field electrodes 23 and 25 of the internal trenches 31a and 31b are capacitively coupled to the N ⁇ type semiconductor of the epitaxial layer 13 via the insulating films 41 and 43, respectively.
- the internal field electrode 24 of the peripheral trench 33 is capacitively coupled to the N ⁇ type semiconductor of the epitaxial layer 13 via the insulating film 42.
- the entire outer peripheral end 22 ⁇ / b> E of the second electrode 22 is located on the exposed surface of the internal field electrode 24 in the peripheral trench 33.
- the outer end (22E) of the second electrode 22 extends from the outer end 24E of the internal field electrode 24 to the center end 24I. Located in the range.
- the internal field electrode 24 and the insulating film 42 may protrude from the second surface S2.
- the internal field electrode 24 and the insulating film 42 may ride on and extend outside the peripheral trench 33 toward the outer peripheral side of the Schottky barrier diode 1.
- the outer peripheral end 22E of the second electrode 22 may extend so as to overlap the protruding portion of the internal field electrode 24.
- a portion of the insulating film 42 that rides outside the peripheral trench 33 may be formed simultaneously with the insulating film 42 inside the peripheral trench 33.
- the second electrode 22 is electrically connected to the internal field electrodes 23 and 25 of the internal trenches 31a and 31b.
- an electric field relaxation region is formed in a portion of the N ⁇ type semiconductor sandwiched between the pair of internal trenches 31a and 31b.
- the second electrode 22 is further electrically connected to the internal field electrode 24 of the peripheral trench 33.
- This electrical connection has a field plate effect, and alleviates the concentration of the biased electric field on the outer peripheral portion of the semiconductor layer 11.
- Internal field electrode 24 of peripheral trench 33 extends in the thickness direction of epitaxial layer 13. Therefore, the field plate effect of the peripheral trench 33 acts in the thickness direction of the epitaxial layer 13, and the peak of the electric field moves to the bottom side of the peripheral trench 33 as compared with the case where the internal field electrode 24 is not provided.
- the end of the peripheral trench 33 on the breakdown voltage side of the internal field electrode 24 is located in a direction from the end of the second electrode 22 toward the breakdown voltage portion 53 from the rectifier portions 51a, 51b, 51c.
- the peak of the electric field moves in the direction from the rectifier portions 51a, 51b, and 51c toward the breakdown voltage portion 53.
- concentration of the electric field is eased, so that a desired withstand voltage performance can be obtained even if the width of the withstand voltage portion 53 is reduced.
- one surface of the internal field electrodes 23 and 24 exposed on the second surface S2 may be substantially flush with the second surface S2 of the N ⁇ type semiconductor of the epitaxial layer 13.
- One surface of the insulating films 41 and 42 exposed on the second surface S2 may be substantially flush with the second surface S2 of the N ⁇ type semiconductor of the epitaxial layer 13.
- at least a range E1 extending from the center end of the internal trench 31a to the outer end of the internal field electrode 24 is flat.
- the second surface S2 may be flat in a range E2 including all the internal trenches 31a and 31b. Therefore, in the ranges E1 and E2 of the second surface S2, a part of the second surface S2 does not protrude upward and no step is generated. Thereby, step coverage when forming the second electrode 22 in the ranges E1 and E2 is improved.
- the electrode in order for the electrode to be formed from the inner side surface to the bottom of the peripheral trench, it is necessary to form the resist into a predetermined shape at the bottom of the peripheral trench. However, the molding accuracy of the resist is reduced at the bottom. For this reason, the yield of the Schottky barrier diode decreases. In the present embodiment, the processing accuracy of the second electrode 22 does not decrease, and the yield can be improved.
- Trench 31a, the depth TRE D of 31b, the depth TRE D 2 of the surrounding trench 33 may be substantially the same.
- trench 31a, the depth TRE D of 31b, the difference in depth TRE D 2 of the surrounding trench 33, the trench 31a may be less than 10% of the depth TRE D of 31b.
- the direction of the depth is the thickness direction of the epitaxial layer 13.
- Depth TRE D 2 of the surrounding trench 33 Similarly, the second surface S2 of the epitaxial layer 13, of the bottom portion around the trench 33, a straight line distance to most point close to the semiconductor substrate 12.
- the depth TRE D around the trench 33, the trench 31a by substantially the same as the depth TRE D 2 of 31b, in the step of forming the trench 31a, 31b, to form together a peripheral trench 33 it can.
- the depth of the peripheral trench is different from the depth of the internal trench by 10% or more, the number of steps increases, such as a separate step of forming these.
- the internal trenches 31a and 31b and the peripheral trench 33 can be formed in the same process.
- the depth of the internal trenches 31a and 31b and the depth of the peripheral trench 33 may differ by 10% or more.
- the withstand voltage performance of the Schottky barrier diode 1A with respect to the reverse voltage can be improved.
- the thickness of the epitaxial layer 13 and E pit when the inside of the trench 31a, the depth of 31b and TRE D, the relationship of E pit and TRE D is, 0.30 ⁇ E pit ⁇ TRE D ⁇ 0.80 ⁇ E pit It may be. Due to this relationship, the Schottky barrier diode 1 obtains a desired breakdown voltage.
- the thickness of the epitaxial layer 13 and E pit when the depth of the surrounding trench 33 and TRE D 2, the relationship of E pit and TRE D 2 is, 0.30 ⁇ E pit ⁇ TRE D 2 ⁇ 0.80 ⁇ E pit .
- the two internal trenches 31a and 31b are referred to as a first internal trench 31a and a second internal trench 31b.
- the second internal trench 31b is located next to the first internal trench 31a, and is located on the opposite side of the peripheral trench 33. That is, the second internal trench 31b, the first internal trench 31a, and the peripheral trench 33 are arranged in this order from the center to the outer peripheral side of the second surface S2.
- the second internal trench 31b extends parallel to the first internal trench 31a.
- the insulating film 41 of the first internal trench 31a and the insulating film 43 of the second internal trench 31b may have the same thickness.
- the distance between the first trench 31a and a second trench 31b and W SBD, when the thickness of the insulating film 41 and the T OXI 1, may be a W SBD / T OXI 1 ⁇ 5.5 .
- WSBD may be referred to as the width of the N ⁇ type semiconductor between the first internal trench 31a and the second internal trench 31b.
- W SBD / T OXI 3 ⁇ 5.5 may be satisfied . Due to these relationships, the Schottky barrier diode 1 obtains a desired breakdown voltage.
- the peripheral trench 33 and the first internal trench 31a extend in parallel with each other. Assuming that the distance between the peripheral trench 33 and the internal trench 31a is WE -SBD, WE -SBD ⁇ WSBD may be satisfied . WE-SBD may be referred to as the width of the N-type semiconductor between the peripheral trench 33 and the internal trench 31a. Due to this relationship, the Schottky barrier diode 1 obtains a desired breakdown voltage.
- W trench 1 ⁇ WE -trench may be satisfied .
- Wtrench2 ⁇ WE -trench may be satisfied . Due to this relationship, the Schottky barrier diode 1 obtains a desired breakdown voltage.
- ⁇ ⁇ dimensions such as depth and width of various trenches are shown.
- the trench shown here includes an internal field electrode and an insulating film. That is, the depth is a linear distance from the second surface S2 to a point closest to the semiconductor substrate 12 in the insulating film in the trench.
- the width is determined based on the outer edge of the insulating film.
- the peripheral trench is shown as the outermost peripheral trench in the drawing, another trench may be provided on the outer peripheral side of the semiconductor layer with respect to the peripheral trench.
- the Schottky barrier diode 1 has been described as an example of the semiconductor device according to the present disclosure.
- the semiconductor device according to the present disclosure may be a diode, a transistor, or the like having a trench structure around the semiconductor layer.
- the Schottky barrier diode 1 of the embodiment or the semiconductor device according to the present disclosure may be provided in various electric devices.
- the electric device may be, for example, a power module having a power supply circuit for performing power conversion.
- the electric device may be various electronic devices, a train, a car, and the like.
- the present invention can be used for semiconductor devices and electric devices.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
半導体層に複数のトレンチを有する半導体デバイスの改善を図る。第1導電型の不純物を含んだ第1半導体を有する第1層(12)と、第1層と接し、第1半導体よりも低濃度の第1導電型の不純物を含んだ第2半導体を有する第2層(13)と、第1層の第1面に接する第1電極(21)と、第2層の第2面に接する第2電極(22)とを備える半導体デバイス(1)である。第2層(13)は、第2電極と接続された第3電極(23)を内部に有する第1トレンチ(31a)と、第1トレンチよりも第2層の外周部の近くに位置し、第2電極と接続された第4電極(24)を内部に有する第2トレンチ(33)とを更に有し、第2電極(22)の全外周端(22E)が第4電極(24)に接している。
Description
本開示は、半導体デバイス及び電気装置に関する。
特許文献1には、半導体デバイスとして、半導体層に複数のトレンチが形成されたトレンチ形ショットキー整流器が開示されている。これら複数のトレンチは、半導体層の外周部の近くに設けられた周囲トレンチと、周囲トレンチよりも半導体層の外周部から遠い方に設けられた内部トレンチとを含む。
本開示の半導体デバイスは、
第1導電型の不純物を含んだ第1半導体を有する第1層と、
前記第1層と接し、前記第1半導体よりも低濃度の第1導電型の不純物を含んだ第2半導体を有する第2層と、
前記第1層の前記第2層とは反対側の第1面に接する第1電極と、
前記第2層の前記第1層とは反対側の第2面に接する第2電極と、
を備え、
前記第2層は、
前記第2電極と接続された第3電極を内部に有する第1トレンチと、
前記第1トレンチよりも前記第2層の外周部の近くに位置し、前記第2電極と接続された第4電極を内部に有する第2トレンチとを、
更に有し、
前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間の前記第2面に接した前記第2電極の全外周端が前記第4電極に接している。
第1導電型の不純物を含んだ第1半導体を有する第1層と、
前記第1層と接し、前記第1半導体よりも低濃度の第1導電型の不純物を含んだ第2半導体を有する第2層と、
前記第1層の前記第2層とは反対側の第1面に接する第1電極と、
前記第2層の前記第1層とは反対側の第2面に接する第2電極と、
を備え、
前記第2層は、
前記第2電極と接続された第3電極を内部に有する第1トレンチと、
前記第1トレンチよりも前記第2層の外周部の近くに位置し、前記第2電極と接続された第4電極を内部に有する第2トレンチとを、
更に有し、
前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間の前記第2面に接した前記第2電極の全外周端が前記第4電極に接している。
本開示の電気装置は、半導体デバイスを備え、
前記半導体デバイスは、
第1導電型の不純物を含んだ第1半導体を有する第1層と、
前記第1層と接し、前記第1半導体よりも低濃度の第1導電型の不純物を含んだ第2半導体を有する第2層と、
前記第1層の前記第2層とは反対側の第1面に接する第1電極と、
前記第2層の前記第1層とは反対側の第2面に接する第2電極と、
を備え、
前記第2層は、
前記第2電極と接続された第3電極を内部に有する第1トレンチと、
前記第1トレンチよりも前記第2層の外周部の近くに位置し、前記第2電極と接続された第4電極を内部に有する第2トレンチとを、
更に有し、
前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間の前記第2面に接した前記第2電極の全外周端が前記第4電極に接している。
前記半導体デバイスは、
第1導電型の不純物を含んだ第1半導体を有する第1層と、
前記第1層と接し、前記第1半導体よりも低濃度の第1導電型の不純物を含んだ第2半導体を有する第2層と、
前記第1層の前記第2層とは反対側の第1面に接する第1電極と、
前記第2層の前記第1層とは反対側の第2面に接する第2電極と、
を備え、
前記第2層は、
前記第2電極と接続された第3電極を内部に有する第1トレンチと、
前記第1トレンチよりも前記第2層の外周部の近くに位置し、前記第2電極と接続された第4電極を内部に有する第2トレンチとを、
更に有し、
前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間の前記第2面に接した前記第2電極の全外周端が前記第4電極に接している。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、既によく知られた事項及び重複する事項等については詳細な説明が省略される場合がある。図面及び以下の説明は当業者が本開示を十分に理解するためのものである。したがって図面及び以下の説明は請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。全ての図面は概略図である。図面の各部の相対的な寸法は、適宜大きく、又は小さく変更されうる。
図1は、本開示の実施形態に係るショットキーバリアダイオードを示す斜視図である。図2は、図1のA-A線断面の一部を示す図である。図3は、本開示の実施形態に係るショットキーバリアダイオードの変形例を示す断面図である。
本実施形態において、第1電極21から第2電極22に向かう方向を上方、その逆を下方とも呼ぶ。本実施形態に係るショットキーバリアダイオード1は、板形状を有する。ショットキーバリアダイオード1の板面の縁に沿った一回りの部分を外周部とも呼ぶ。ショットキーバリアダイオード1の縦断面において、外周部に近い方を外周側、板面の中央に近い方を中央側とも呼ぶ。図2は、ショットキーバリアダイオード1の外周部の近傍を示している。ショットキーバリアダイオード1は、本開示に係る半導体デバイスの一例に相当する。
本実施形態に係るショットキーバリアダイオード1は、図2に示すように、外周部に位置する耐圧部分53と、耐圧部分53よりも中央側に位置する整流器部分51a、51b、51cと、を備える。
整流器部分51a、51b、51cは、上方が第2電極22に覆われ、側方を隣接する一対の内部トレンチ31a、31b又は周囲トレンチ33の外面に挟まれる。整流器部分51a、51b、51cにおいて、第2電極22とエピタキシャル層13のN-型半導体との境界面にショットキー障壁が生成される。
耐圧部分53は、周囲トレンチ33から半導体層11の外周端までの部分である。耐圧部分53は、ショットキーバリアダイオード1に逆方向電圧が加わったときに、第2電極22の外周端から半導体層11に加えられる偏った電界の集中を緩和し、半導体層11の耐圧を向上する。
ショットキーバリアダイオード1は、半導体層11と、第1電極21と、第2電極22と、を備える。半導体層11は、半導体基板12と、エピタキシャル層13とを含む。半導体基板12は、本開示に係る第1層の一例に相当する。エピタキシャル層13は、本開示に係る第2層の一例に相当する。
半導体基板12は、シリコン基板であり、微量の不純物を含むN型半導体(本開示に係る第1導電型の第1半導体の一例に相当)である。不純物はヒ素(As)、りん(P)、アンチモン(Sb)のいずれかであってもよい。また半導体基板12は、P型半導体であってもよい。半導体基板12がP型半導体である場合、以降の説明におけるN型半導体は、P型半導体として置き替えてもよい。半導体基板12がP型であるとき、不純物はホウ素(B)、アルミニウム(Al)のいずれかであってもよい。また、半導体基板12は、シリコンカーバイド(SiC)、ガリウムナイトライド又は窒化ガリウム(GaN)、酸化ガリウム(Ga2O3)等の種々の半導体を含む基板であってもよい。なお、本実施形態では、半導体基板12としてシリコン(Si)のN型半導体を適用した構成を一例に説明する。不純物濃度が高い半導体は、+(プラス)を用いて表すことがある。不純物濃度が低い半導体は、-(マイナス)を用いて表すことがある。半導体基板12は、N+型半導体を含む。
エピタキシャル層13は、蒸着法、分子線エピタクシー法、昇華法、熱分解法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、ミストCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の種々の公知技術が用いられて形成されてもよい。エピタキシャル層13は、半導体基板12と同じ導電型であり、半導体基板12より、低濃度の不純物を含む。すなわち、エピタキシャル層13は、N-型半導体(本開示に係る第2半導体の一例に相当)を含む。なお、半導体基板12が含む不純物とエピタキシャル層13が含む不純物とは異なってもよい。
エピタキシャル層13は、複数の内部トレンチ31a、31bと、1つの周囲トレンチ33と、を有する。一方の内部トレンチ31aは、本開示に係る第1トレンチの一例に相当する。周囲トレンチ33は、本開示に係る第2トレンチの一例に相当する。もう一方の内部トレンチ31bは、本開示に係る第3トレンチの一例に相当する。
2つの内部トレンチ31a、31bを含めて、複数の内部トレンチは、半導体層11の平面視で、ストライプ状に設けられていてもよいし、半導体層11の中央側を取り囲むように設けられていてもよい。内部トレンチ31a、31bの数は3個以上であっても良いし、一方の内部トレンチ31bを省略して、1個としてもよい。内部トレンチ31a、31bは、図2及び図3において紙面前後方向に延在する。
周囲トレンチ33は、耐圧部分53に位置し、整流器部分51a、51b、51cを取り囲む。言い換えれば、周囲トレンチ33は、半導体層11の外周部に沿って半導体層11の全周にわたって延在する。周囲トレンチ33は、図2及び図3において、内部トレンチ31a、31bと同様に紙面前後方向に延在する。
第1電極21は、半導体基板12のエピタキシャル層13とは反対側の面に接する。この面は第1面S1ともいう。第1面S1は、図2において、紙面下側に位置する。第1電極21は、金属を含む。金属は、合金を含む種々の金属であってもよい。また、第1電極21は、その他の導体であってもよい。
第2電極22は、エピタキシャル層13の半導体基板12とは反対側の面に接する。この面は第2面S2ともいう。第2面S2は、図2において、紙面上側に位置する。第2電極22は、金属を含む。金属は、合金を含む種々の金属であってもよい。また、第2電極22は、その他の導体であってもよい。
内部トレンチ31a、31b及び周囲トレンチ33は、エピタキシャル層13の上下方向(すなわち厚み方向)に延在する。また、内部トレンチ31a、31b及び周囲トレンチ33は、内側に、エピタキシャル層13の厚み方向に延在する内部フィールド電極23、25、24をそれぞれ有する。内部トレンチ31aが含む内部フィールド電極23は、第3電極ともいう。周囲トレンチ33が含む内部フィールド電極24は、第4電極ともいう。内部トレンチ31bが含む内部フィールド電極25は、第5電極ともいう。内部フィールド電極23~25は、ポリシリコンであってもよい。内部フィールド電極23~25は、その他の導体であってもよい。内部フィールド電極23~25の一面は、第2面S2において露出する。
内部トレンチ31a、31b及び周囲トレンチ33は、内部フィールド電極23~25とエピタキシャル層13のN-型半導体との間にそれぞれ介在する絶縁膜41~43を更に有する。内部トレンチ31aが有する絶縁膜41は、第1絶縁膜ともいう。周囲トレンチ33が有する絶縁膜42は、第2絶縁膜ともいう。内部トレンチ31bが有する絶縁膜43は、第3絶縁膜ともいう。絶縁膜41~43は、誘電体を含んでもよい。内部トレンチ31a、31bの内部フィールド電極23、25は、それぞれ絶縁膜41、43を介して、エピタキシャル層13のN-型半導体と容量的に結合する。周囲トレンチ33の内部フィールド電極24は、絶縁膜42を介して、エピタキシャル層13のN-型半導体と容量的に結合する。
第2電極22の全外周端22Eは、周囲トレンチ33の内部フィールド電極24の露出した面上に位置する。言い換えれば、ショットキーバリアダイオード1の全周において、上方から見たとき、第2電極22の外周側の端(22E)は、内部フィールド電極24の外周側の端24Eから中央側の端24Iまでの範囲に位置する。
内部フィールド電極24及び絶縁膜42は、第2面S2から突出してもよい。内部フィールド電極24及び絶縁膜42は、ショットキーバリアダイオード1の外周側に向かって、周囲トレンチ33の外側に乗り上げ、延在してもよい。内部フィールド電極24及び絶縁膜42が、周囲トレンチ33の外側に延在するとき、第2電極22の外周端22Eは、内部フィールド電極24の突出した部分に重なるように延在してもよい。絶縁膜42のうち、周囲トレンチ33の外側に乗り上げる部分は、周囲トレンチ33の内部の絶縁膜42と同時に形成されてもよい。
第2電極22は、内部トレンチ31a、31bの内部フィールド電極23、25と電気的に接続する。内部フィールド電極23、25により、一対の内部トレンチ31a、31bに挟まれるN-型半導体の部分に電界緩和領域が形成される。そして、ショットキーバリアダイオード1の阻止状態で、第1電極21と第2電極22の間に降伏電圧よりも小さな電圧が加えられたとき、整流器部分51a、51b、51cのショットキー障壁と電界緩和領域とを空乏にできる。これにより、ショットキーバリアダイオード1の逆方向リーク電流が低減される。
第2電極22は、さらに、周囲トレンチ33の内部フィールド電極24に電気的に接続する。この電気的な接続は、フィールドプレート効果を奏し、半導体層11の外周部に偏った電界が集中することを緩和する。周囲トレンチ33の内部フィールド電極24は、エピタキシャル層13の厚み方向に延在する。したがって、周囲トレンチ33によるフィールドプレート効果は、エピタキシャル層13の厚み方向に作用し、電界のピークは、内部フィールド電極24を備えない場合に比べ、周囲トレンチ33の底面側に移動する。また、周囲トレンチ33の内部フィールド電極24の耐圧側の端部は、第2電極22の端部より、整流器部分51a、51b、51cから耐圧部分53へ向かう方向に位置する。したがって、電界のピークは、整流器部分51a、51b、51cから耐圧部分53へ向かう方向に移動する。電界のピーク位置が移動することで、電界が集中することが緩和されるため、耐圧部分53の幅を短くしても、所望の耐圧性能を得ることができる。
ショットキーバリアダイオード1の順方向特性(順方向電圧VF等)を所定の値に維持するためには、整流器部分51a~51cの面積を小さくできない。しかし、耐圧部分53の幅を短くできるので、その分、ショットキーバリアダイオード1のチップサイズを低減できる。
本実施形態において、第2面S2において露出する内部フィールド電極23、24の一面は、エピタキシャル層13のN-型半導体の第2面S2とほぼ面一であってもよい。第2面S2において露出する絶縁膜41、42の一面は、エピタキシャル層13のN-型半導体の第2面S2とほぼ面一であってもよい。言い換えれば、第2面S2のうち、少なくとも、内部トレンチ31aの中央側の端部から、内部フィールド電極24の外周側の端部にかけた範囲E1が、平坦である。なお、全ての内部トレンチ31a、31bを含めた範囲E2で、第2面S2が平坦であってもよい。したがって、第2面S2の範囲E1、E2において、その一部が上方に突出したり、段差が生じたりすることがない。これにより、この範囲E1、E2に第2電極22を形成する際のステップカバレッジが向上する。
例えば、電極が周囲トレンチの内側面から底部まで形成されるには、レジストを周囲トレンチの底部で所定の形状に成形する必要がある。しかし、底部ではレジストの成形精度が低下する。このため、ショットキーバリアダイオードの歩留まりが低下する。本実施形態では、第2電極22の加工精度が低下せず、歩留まりを向上できる。
内部トレンチ31a、31bの深さTREDと、周囲トレンチ33の深さTRED2は、ほぼ同一であってもよい。例えば内部トレンチ31a、31bの深さTREDと、周囲トレンチ33の深さTRED2の差は、内部トレンチ31a、31bの深さTREDの10%未満であってもよい。深さの方向は、エピタキシャル層13の厚み方向である。内部トレンチ31a、31bの深さTREDは、エピタキシャル層13の第2面S2から、内部トレンチ31a、31bの底部のうち、最も半導体基板12に近い点までの直線距離である。同様に周囲トレンチ33の深さTRED2は、エピタキシャル層13の第2面S2から、周囲トレンチ33の底部のうち、最も半導体基板12に近い点までの直線距離である。周囲トレンチ33の深さTREDを、内部トレンチ31a、31bの深さTRED2とほぼ同一にすることで、内部トレンチ31a、31bを形成する工程において、周囲トレンチ33を併せて形成することができる。
例えば、内部トレンチの深さよりも周囲トレンチの深さが10%以上異なると、これらを形成する工程を別にするなど、工程数が増加する。本実施形態では、同じ工程で、内部トレンチ31a、31bと周囲トレンチ33とを形成できる。
なお、図3に示す変形例のショットキーバリアダイオード1Aのように、内部トレンチ31a、31bの深さと、周囲トレンチ33の深さは、10%以上異なってもよい。周囲トレンチ33の深さを、内部トレンチ31a、31bより深くした場合、ショットキーバリアダイオード1Aの逆方向電圧に対する耐圧性能を向上できる。
エピタキシャル層13の厚みをEpitとし、内部トレンチ31a、31bの深さをTREDとしたとき、EpitとTREDの関係は、0.30×Epit≦TRED≦0.80×Epitであってもよい。この関係により、ショットキーバリアダイオード1は、所望の耐圧を得る。
エピタキシャル層13の厚みをEpitとし、周囲トレンチ33の深さをTRED2としたとき、EpitとTRED2の関係は、0.30×Epit≦TRED2≦0.80×Epitであってもよい。内部トレンチ31a、31bの深さと周囲トレンチ33の深さが同一であれば、TRED=TRED2である。この関係により、ショットキーバリアダイオード1は、所望の耐圧を得る。
次に、説明を容易にするため、2つの内部トレンチ31a、31bを、第1内部トレンチ31aと第2内部トレンチ31bと呼ぶ。第2内部トレンチ31bは、第1内部トレンチ31aの隣に位置し、周囲トレンチ33とは反対側に位置する。つまり第2面S2の中央側から外周側にかけて、第2内部トレンチ31b、第1内部トレンチ31a及び周囲トレンチ33が、この順番で並ぶ。第2内部トレンチ31bは、第1内部トレンチ31aに対して平行に延在する。第1内部トレンチ31aの絶縁膜41と第2内部トレンチ31bの絶縁膜43とは、同じ厚みを有していてもよい。第1内部トレンチ31aと第2内部トレンチ31bとの間の距離をWSBDとし、絶縁膜41の厚みをTOXI1としたとき、WSBD/TOXI1≦5.5であってもよい。WSBDは、第1内部トレンチ31aと第2内部トレンチ31bとの間のN-型半導体の幅と言ってもよい。絶縁膜43の厚みをTOXI3としたとき、WSBD/TOXI3≦5.5であってもよい。これらの関係により、ショットキーバリアダイオード1は、所望の耐圧を得る。
周囲トレンチ33と第1内部トレンチ31aとは、互いに平行に延在する。周囲トレンチ33と内部トレンチ31aとの距離がWE-SBDとしたとき、WE-SBD≦WSBDであってもよい。WE-SBDは、周囲トレンチ33と内部トレンチ31aとの間のN-型半導体の幅と言ってもよい。この関係により、ショットキーバリアダイオード1は、所望の耐圧を得る。
第1内部トレンチ31aの幅をWtrench1とし、周囲トレンチ33の幅をWE-trenchとしたとき、Wtrench1≦WE-trenchであってもよい。第2内部トレンチ31bの幅をWtrench2とし、周囲トレンチ33の幅をWE-trenchとしたとき、Wtrench2≦WE-trenchであってもよい。この関係により、ショットキーバリアダイオード1は、所望の耐圧を得る。
なお、実施形態において、種々のトレンチの深さ、幅等の寸法を示した。ここで示すトレンチは、内部フィールド電極及び絶縁膜を含む。すなわち深さとは第2面S2から、トレンチ内の絶縁膜のうち最も半導体基板12に近い点までの直線距離である。また幅とは、絶縁膜の外縁を基準に決定される。図では、周囲トレンチを最外周のトレンチとして示したが、周囲トレンチよりも半導体層の外周側に別のトレンチが設けられていてもよい。
実施形態では、本開示に係る半導体デバイスとして、ショットキーバリアダイオード1を一例に説明した。しかし、本開示に係る半導体デバイスは、半導体層の周辺部にトレンチ構造を有するダイオード、トランジスタ等であってもよい。実施形態のショットキーバリアダイオード1又は本開示に係る半導体デバイスは、種々の電気装置に備えられてもよい。電気装置は、例えば電力変換を行う電源回路を有するパワーモジュール等であってもよい。又は電気装置は、種々の電子機器、電車、自動車等であってもよい。
本実施形態の説明は、全ての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。本開示は、相互に矛盾しない限り、適宜、組み合わせ、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。そして、例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
本発明は、半導体デバイス及び電気装置に利用できる。
1 ショットキーバリアダイオード(半導体デバイス)
11 半導体層
12 半導体基板
13 エピタキシャル層
21 第1電極
22 第2電極
22E 第2電極の外周端
31a 内部トレンチ(第1トレンチ)
31b 内部トレンチ(第3トレンチ)
33 周囲トレンチ(第2トレンチ)
51a、51b、51c 整流器部分
53 耐圧部分
S1 第1面
S2 第2面
23 内部フィールド電極(第3電極)
24 内部フィールド電極(第4電極)
25 内部フィールド電極(第5電極)
41 絶縁膜(第1絶縁膜)
42 絶縁膜(第2絶縁膜)
43 絶縁膜(第3絶縁膜)
11 半導体層
12 半導体基板
13 エピタキシャル層
21 第1電極
22 第2電極
22E 第2電極の外周端
31a 内部トレンチ(第1トレンチ)
31b 内部トレンチ(第3トレンチ)
33 周囲トレンチ(第2トレンチ)
51a、51b、51c 整流器部分
53 耐圧部分
S1 第1面
S2 第2面
23 内部フィールド電極(第3電極)
24 内部フィールド電極(第4電極)
25 内部フィールド電極(第5電極)
41 絶縁膜(第1絶縁膜)
42 絶縁膜(第2絶縁膜)
43 絶縁膜(第3絶縁膜)
Claims (11)
- 第1導電型の不純物を含んだ第1半導体を有する第1層と、
前記第1層と接し、前記第1半導体よりも低濃度の第1導電型の不純物を含んだ第2半導体を有する第2層と、
前記第1層の前記第2層とは反対側の第1面に接する第1電極と、
前記第2層の前記第1層とは反対側の第2面に接する第2電極と、
を備え、
前記第2層は、
前記第2電極と接続された第3電極を内部に有する第1トレンチと、
前記第1トレンチよりも前記第2層の外周部の近くに位置し、前記第2電極と接続された第4電極を内部に有する第2トレンチとを、
更に有し、
前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間の前記第2面に接した前記第2電極の全外周端が前記第4電極に接している半導体デバイス。 - 前記第1導電型は、P型である請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記第1導電型は、N型である請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記第1トレンチの深さと、前記第2トレンチの深さとの差は、前記第1トレンチの深さの10%未満である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
- 前記第2層の厚みEpitと、前記第1トレンチ又は前記第2トレンチの深さTREDとの関係が、
0.30×Epit ≦ TRED ≦ 0.80×Epit
である請求項4に記載の半導体デバイス。 - 前記第2層は、
前記第1トレンチよりも前記第2層の外周部から遠い方に位置し、前記第2電極と接続された第5電極を内部に有する第3トレンチを更に有し、
前記第1トレンチは、内側に、前記第2半導体と前記第3電極との間に介在する第1絶縁膜を、更に有し、
前記第2トレンチは、内側に、前記第2半導体と前記第4電極との間に介在する第2絶縁膜を、更に有し、
前記第3トレンチは、内側に、前記第2半導体と前記第5電極との間に介在する第3絶縁膜を、更に有し、
前記第1絶縁膜の厚みTOXI1と、前記第1トレンチと前記第3トレンチとの間に介在する前記第2半導体の幅WSBDとの関係が、WSBD/TOXI1 ≦ 5.5であり、
前記第3絶縁膜の厚みTOXI3と、前記幅WSBDとの関係が、WSBD/TOXI3 ≦ 5.5である請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体デバイス。 - 前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間に介在する前記第2半導体の幅WE-SBDと、前記幅WSBDとの関係が、
WE-SBD ≦ WSBDである請求項6に記載の半導体デバイス。 - 前記第1トレンチの幅Wtrench1と前記第2トレンチの幅WE-trenchとの関係が、
Wtrench1 ≦ WE-trenchであり、
前記第3トレンチの幅Wtrench3と前記第2トレンチの幅WE-trenchとの関係が、
Wtrench3 ≦ WE-trenchである請求項7に記載の半導体デバイス。 - 前記第2面は、少なくとも、前記第1トレンチの前記第2トレンチから遠い側における端から、前記第4電極の前記第2層の外周部に近い側における端にかけて、平坦である請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
- 第1導電型の不純物を含んだ第1半導体を有する第1層と、
前記第1層と接し、前記第1半導体よりも低濃度の第1導電型の不純物を含んだ第2半導体を有する第2層と、
前記第1層の前記第2層とは反対側の第1面に接する第1電極と、
前記第2層の前記第1層とは反対側の第2面に接する第2電極と、
を備え、
前記第2層は、
前記第2電極と接続された第3電極を内部に有する第1トレンチと、
前記第1トレンチよりも前記第2層の外周部の近くに位置し、前記第2電極と接続された第4電極を内部に有する第2トレンチとを、
更に有し、
前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間の前記第2面に接した前記第2電極の全外周端が前記第4電極に接している半導体デバイスを備える電気装置。 - 前記第2トレンチの深さが、前記第1トレンチの深さより深い、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020207037002A KR20210011445A (ko) | 2018-06-29 | 2019-06-26 | 반도체 디바이스 및 전기 장치 |
CN201980041794.7A CN112352319B (zh) | 2018-06-29 | 2019-06-26 | 半导体器件以及电子装置 |
EP19826828.6A EP3817069A4 (en) | 2018-06-29 | 2019-06-26 | SEMICONDUCTOR DEVICE AND ELECTRICAL DEVICE |
US17/253,970 US11393933B2 (en) | 2018-06-29 | 2019-06-26 | Semiconductor device and electric device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018124659A JP6626929B1 (ja) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | 半導体デバイス及び電気装置 |
JP2018-124659 | 2018-06-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020004437A1 true WO2020004437A1 (ja) | 2020-01-02 |
Family
ID=68986305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/025296 WO2020004437A1 (ja) | 2018-06-29 | 2019-06-26 | 半導体デバイス及び電気装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11393933B2 (ja) |
EP (1) | EP3817069A4 (ja) |
JP (1) | JP6626929B1 (ja) |
KR (1) | KR20210011445A (ja) |
CN (1) | CN112352319B (ja) |
WO (1) | WO2020004437A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022181203A1 (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-01 | Tdk株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
WO2022181202A1 (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-01 | Tdk株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7304827B2 (ja) * | 2020-01-20 | 2023-07-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびクラック検出方法 |
EP4356430A1 (en) * | 2021-08-10 | 2024-04-24 | Ideal Power Inc. | System and method for bi-directional trench power switches |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003522513A (ja) | 2000-02-05 | 2003-07-22 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 整流器装置 |
JP2015153769A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-24 | ローム株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
US20180019348A1 (en) * | 2016-07-16 | 2018-01-18 | Yutechnix, Inc. | High Speed Schottky Rectifier |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0002235D0 (en) | 2000-02-02 | 2000-03-22 | Koninkl Philips Electronics Nv | Trenched schottky rectifiers |
CN101641763B (zh) * | 2007-01-09 | 2012-07-04 | 威力半导体有限公司 | 半导体器件及其制造方法 |
US8022472B2 (en) * | 2007-12-04 | 2011-09-20 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
US8076719B2 (en) * | 2008-02-14 | 2011-12-13 | Maxpower Semiconductor, Inc. | Semiconductor device structures and related processes |
JP4535151B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2010-09-01 | 株式会社デンソー | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP4640439B2 (ja) * | 2008-04-17 | 2011-03-02 | 株式会社デンソー | 炭化珪素半導体装置 |
US7960781B2 (en) * | 2008-09-08 | 2011-06-14 | Semiconductor Components Industries, Llc | Semiconductor device having vertical charge-compensated structure and sub-surface connecting layer and method |
CN101800252B (zh) * | 2010-03-04 | 2012-05-30 | 无锡新洁能功率半导体有限公司 | 沟槽型肖特基势垒整流器及其制造方法 |
JP5449094B2 (ja) * | 2010-09-07 | 2014-03-19 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP5671966B2 (ja) * | 2010-11-17 | 2015-02-18 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
JP6053103B2 (ja) * | 2012-04-12 | 2016-12-27 | 富士電機株式会社 | ワイドバンドギャップ半導体装置およびその製造方法 |
US9142668B2 (en) * | 2013-03-13 | 2015-09-22 | Cree, Inc. | Field effect transistor devices with buried well protection regions |
WO2015008444A1 (ja) * | 2013-07-16 | 2015-01-22 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 半導体装置 |
JP2016152357A (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置および半導体パッケージ |
JP6185504B2 (ja) * | 2015-03-24 | 2017-08-23 | 京セラ株式会社 | 半導体装置 |
JP6613610B2 (ja) * | 2015-05-14 | 2019-12-04 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP6260605B2 (ja) * | 2015-11-19 | 2018-01-17 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
JP6378220B2 (ja) * | 2016-02-01 | 2018-08-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP6416143B2 (ja) * | 2016-03-16 | 2018-10-31 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP6845397B2 (ja) * | 2016-04-28 | 2021-03-17 | 株式会社タムラ製作所 | トレンチmos型ショットキーダイオード |
JP6996082B2 (ja) * | 2016-12-22 | 2022-01-17 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP7020185B2 (ja) * | 2017-03-15 | 2022-02-16 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP7305591B2 (ja) * | 2020-03-24 | 2023-07-10 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
-
2018
- 2018-06-29 JP JP2018124659A patent/JP6626929B1/ja active Active
-
2019
- 2019-06-26 WO PCT/JP2019/025296 patent/WO2020004437A1/ja active Application Filing
- 2019-06-26 CN CN201980041794.7A patent/CN112352319B/zh active Active
- 2019-06-26 EP EP19826828.6A patent/EP3817069A4/en active Pending
- 2019-06-26 US US17/253,970 patent/US11393933B2/en active Active
- 2019-06-26 KR KR1020207037002A patent/KR20210011445A/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003522513A (ja) | 2000-02-05 | 2003-07-22 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 整流器装置 |
JP2015153769A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-24 | ローム株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
US20180019348A1 (en) * | 2016-07-16 | 2018-01-18 | Yutechnix, Inc. | High Speed Schottky Rectifier |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022181203A1 (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-01 | Tdk株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
WO2022181202A1 (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-01 | Tdk株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6626929B1 (ja) | 2019-12-25 |
CN112352319A (zh) | 2021-02-09 |
KR20210011445A (ko) | 2021-02-01 |
US20210265511A1 (en) | 2021-08-26 |
JP2020004906A (ja) | 2020-01-09 |
US11393933B2 (en) | 2022-07-19 |
CN112352319B (zh) | 2023-10-10 |
EP3817069A1 (en) | 2021-05-05 |
EP3817069A4 (en) | 2022-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2020004437A1 (ja) | 半導体デバイス及び電気装置 | |
US10763359B2 (en) | Semiconductor device | |
US9041098B2 (en) | Semiconductor device | |
US8525184B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
US20120217512A1 (en) | Lateral power transistor device and method of manufacturing the same | |
US9385230B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6091941B2 (ja) | 半導体装置 | |
US11830914B2 (en) | Power semiconductor device and method of fabricating the same | |
US8803230B2 (en) | Semiconductor transistor having trench contacts and method for forming therefor | |
US11342435B2 (en) | Wide-gap semiconductor device | |
US20140077255A1 (en) | Semiconductor device | |
US9299828B2 (en) | Nitride-based transistors having structures for suppressing leakage current | |
KR102417146B1 (ko) | 전력 반도체 소자 | |
US20240096972A1 (en) | Semiconductor device | |
US20240222495A1 (en) | Vertical field-effect transistor structure and method for producing a vertical field-effect transistor structure | |
US11201240B2 (en) | Semiconductor device | |
KR102334328B1 (ko) | 전력 반도체 소자 및 그 제조 방법 | |
US20200194548A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20140077286A1 (en) | Field-effect transistor | |
JP2023133798A (ja) | 窒化物半導体デバイス | |
JP2013197134A (ja) | ダイオード |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19826828 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20207037002 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2019826828 Country of ref document: EP |