WO2023037847A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2023037847A1
WO2023037847A1 PCT/JP2022/031398 JP2022031398W WO2023037847A1 WO 2023037847 A1 WO2023037847 A1 WO 2023037847A1 JP 2022031398 W JP2022031398 W JP 2022031398W WO 2023037847 A1 WO2023037847 A1 WO 2023037847A1
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back gate
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力 寺田
周作 藤江
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ローム株式会社
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    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors

Definitions

  • Patent Document 1 discloses a semiconductor device including a semiconductor layer, a first electrode, a second electrode, a lateral element, and a LOCOS oxide film resistive field plate.
  • the first electrode is formed on the surface of the semiconductor layer.
  • a second electrode is formed on the surface of the semiconductor layer spaced apart from the first electrode.
  • the horizontal element is formed in a region between the first electrode and the second electrode in the surface layer portion of the surface of the semiconductor layer, and is electrically connected to the first electrode and the second electrode.
  • the LOCOS oxide film separates the parts forming the lateral element on the surface of the semiconductor layer.
  • a resistive field plate is formed over the LOCOS oxide.
  • One embodiment provides a semiconductor device having a novel configuration.
  • a chip having a main surface, a drain region of a first conductivity type formed in a surface layer portion of the main surface, and a first conductivity type drain region formed in a region different from the drain region in the surface layer portion of the main surface.
  • a source region of one conductivity type and a second conductivity type formed in a region different from the drain region and the source region in a surface layer portion of the main surface so as to be electrically separated from the drain region and the source region; a back gate region, a gate insulating film covering the source region on the main surface, and a gate electrode formed on the gate insulating film.
  • One embodiment has a semiconductor chip, a drain, a source, a gate, and a back gate, and a source potential is individually applied to the sources and a back gate potential is individually applied to the back gates.
  • a transistor structure formed on the semiconductor chip in and a resistor disposed on the semiconductor chip so as to be electrically disconnected from the source and electrically connected to the drain and the backgate. provides a semiconductor device.
  • FIG. 1 is a plan view showing a chip of a semiconductor device according to a first embodiment
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of region II shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of region III shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of region III shown in FIG.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the electrical structure within the transistor region.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view showing the essential parts of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional perspective view of area VII shown in FIG.
  • FIG. 1 is a plan view showing a chip 2 of a semiconductor device 1A according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of area II shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of region III shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of region III shown in FIG. 1 to 4,
  • a semiconductor device 1A includes a silicon chip 2 (semiconductor chip) formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • the chip 2 has a first main surface 3 on one side, a second main surface 4 on the other side, and first to fourth side surfaces 5A to 5D connecting the first main surface 3 and the second main surface 4. ing.
  • the first main surface 3 and the second main surface 4 are formed in a quadrangular shape when viewed from the normal direction Z (hereinafter simply referred to as "plan view").
  • the normal direction Z is also the thickness direction of the chip 2 .
  • the first side surface 5A and the second side surface 5B extend in the first direction X and face the second direction Y that intersects (specifically, is perpendicular to) the first direction X.
  • the third side surface 5C and the fourth side surface 5D extend in the second direction Y and face the first direction X. As shown in FIG.
  • the semiconductor device 1A includes an n-type (first conductivity type) first semiconductor region 6 formed in a region on the first main surface 3 side within the chip 2 .
  • the first semiconductor region 6 is formed in a layer extending along the first main surface 3 and exposed from the first main surface 3 and the first to fourth side surfaces 5A to 5D.
  • the thickness of the first semiconductor region 6 may be 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the first semiconductor region 6 is formed in this embodiment by an n-type epitaxial layer.
  • the semiconductor device 1A includes a p-type (second conductivity type) second semiconductor region 7 formed in a region on the second main surface 4 side within the chip 2 .
  • the second semiconductor region 7 is fixed at the back gate potential.
  • the back gate potential may be a reference potential that serves as a reference for circuit operation, a ground potential, or a potential other than these.
  • the second semiconductor region 7 is formed in a layer extending along the second main surface 4 and exposed from the second main surface 4 and the first to fourth side surfaces 5A to 5D.
  • the second semiconductor region 7 is connected to the first semiconductor region 6 inside the chip 2 .
  • the thickness of the second semiconductor region 7 may be 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • the second semiconductor region 7 is formed of a p-type semiconductor substrate in this embodiment. That is, the chip 2 has a laminated structure including a semiconductor substrate and an epitaxial layer, and includes a first semiconductor region 6 formed on the epitaxial layer and a second semiconductor region 7 formed on the semiconductor substrate.
  • a semiconductor device 1A includes a plurality of device regions 8 partitioned on the first main surface 3 .
  • the number and arrangement of the plurality of device regions 8 are arbitrary.
  • the plurality of device regions 8 each include functional devices formed using regions inside and outside the chip 2 .
  • Functional devices may include at least one of semiconductor switching devices, semiconductor rectifying devices and passive devices.
  • a functional device may include a network of combined at least two of a semiconductor switching device, a semiconductor rectifying device and a passive device.
  • the semiconductor switching device may include at least one of MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor), BJT (Bipolar Junction Transistor), IGBT (Insulated Gate Bipolar Junction Transistor) and JFET (Junction Field Effect Transistor) .
  • MISFET Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor
  • BJT Bipolar Junction Transistor
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Junction Transistor
  • JFET Joint Field Effect Transistor
  • the semiconductor rectifier device may include at least one of a pn junction diode, a pin junction diode, a Zener diode, a Schottky barrier diode and a fast recovery diode.
  • Passive devices may include at least one of resistors, capacitors, inductors and fuses.
  • the plurality of device regions 8 includes at least one (one in this embodiment) transistor region 9 (see region II in FIG. 1).
  • Transistor region 9 includes FET structures 10 (transistor structures).
  • the FET structure 10 in this form has a so-called LDMISFET (Lateral Double diffused MISFET) structure.
  • the FET structure 10, in this embodiment consists of a high voltage device capable of applying a drain voltage of 800 V or higher in the off state.
  • the structure of the transistor region 9 side will be specifically described below.
  • semiconductor device 1A includes p-type separation region 11 as an example of a region separation structure that partitions transistor region 9 on first main surface 3. )including.
  • the isolation region 11 is formed in an annular shape surrounding part of the first main surface 3 in plan view, and partitions the transistor region 9 having a predetermined shape.
  • the isolation region 11 electrically isolates the transistor region 9 from other regions (the device region 8).
  • the isolation region 11 is formed in a quadrangular ring shape (specifically, a rectangular ring shape extending in the second direction Y) in plan view, and is formed in a square shape (specifically, a rectangular shape extending in the second direction Y) by the inner edge. partitions the transistor region 9 of .
  • the planar shape of the isolation region 11 (the planar shape of the transistor region 9) is arbitrary.
  • the isolation region 11 extends like a wall from the first main surface 3 toward the second semiconductor region 7 across the first semiconductor region 6 and is electrically connected to the second semiconductor region 7 . That is, the isolation region 11 is fixed at the backgate potential.
  • the isolation region 11 includes a first isolation region 12, a second isolation region 13 and a third isolation region 14 in this form.
  • the first isolation region 12 is formed at the boundary between the first semiconductor region 6 and the second semiconductor region 7 .
  • the first separation region 12 is spaced apart from the first main surface 3 and the second main surface 4 in the normal direction Z, and is electrically connected to the second semiconductor region 7 .
  • the first isolation region 12 has a p-type impurity concentration higher than that of the second semiconductor region 7 .
  • the second isolation region 13 is formed in a region between the first main surface 3 and the first isolation region 12 in the first semiconductor region 6 and electrically connected to the first isolation region 12 .
  • the second isolation region 13 may have a p-type impurity concentration lower than that of the first isolation region 12 .
  • the third isolation region 14 is formed in the surface layer portion of the second isolation region 13 and exposed from the first main surface 3 .
  • the third isolation region 14 may have a p-type impurity concentration higher than that of the second isolation region 13 .
  • the semiconductor device 1A includes an n-type impurity region 15 formed in the surface layer portion of the first main surface 3 in the transistor region 9. As shown in FIG. Impurity region 15 is formed using a portion of first semiconductor region 6 partitioned by isolation region 11 in this embodiment. Therefore, the impurity region 15 has an n-type impurity concentration equal to the n-type impurity concentration of the first semiconductor region 6 .
  • the semiconductor device 1A includes an n-type well region 16 formed in the surface layer portion of the impurity region 15 .
  • Well region 16 is fixed at the drain potential.
  • Well region 16 is formed inside impurity region 15 .
  • Well region 16 has a higher n-type impurity concentration than impurity region 15 .
  • well region 16 is formed in an oval shape extending along impurity region 15 in plan view.
  • Well region 16 may be circular, elliptical, or polygonal (for example, square) in plan view.
  • the semiconductor device 1A includes an n-type drain region 17 formed in the surface layer portion of the well region 16 .
  • the drain region 17 is fixed at the drain potential. Drain region 17 has a higher n-type impurity concentration than well region 16 .
  • the drain region 17 is formed inside the well region 16 apart from the periphery of the well region 16 . Drain region 17 is formed in an oval shape extending along well region 16 in plan view. Drain region 17 may be circular, elliptical, or polygonal (for example, square) in plan view.
  • the semiconductor device 1A includes an n-type buried region 18 formed inside the chip 2 so as to cross the bottom of the impurity region 15 .
  • the embedded region 18 is formed at the boundary between the second semiconductor region 7 and the impurity region 15 below the well region 16 .
  • Buried region 18 has a higher n-type impurity concentration than impurity region 15 .
  • Buried region 18 preferably has a higher n-type impurity concentration than well region 16 .
  • the buried region 18 is spaced apart from the bottom of the well region 16 in the normal direction Z, and faces the well region 16 with a part of the impurity region 15 interposed therebetween. It is preferable that the buried region 18 is formed spaced inwardly from the periphery of the well region 16 in plan view.
  • the embedded region 18 preferably has an area smaller than that of the well region 16 in plan view.
  • the semiconductor device 1A includes a p-type body region 19 formed in the surface layer portion of the first main surface 3 apart from the well region 16 in the transistor region 9 .
  • body region 19 extends like a wall from first main surface 3 toward second semiconductor region 7 across impurity region 15 and is electrically connected to second semiconductor region 7 . That is, body region 19 is fixed at the back gate potential.
  • the body region 19 includes a first body region 20 and a second body region 21 in this form.
  • the first body region 20 is formed at the boundary between the second semiconductor region 7 and the impurity region 15 .
  • the first body region 20 is spaced apart from the first main surface 3 and the second main surface 4 with respect to the normal direction Z, and is electrically connected to the second semiconductor region 7 .
  • the first body region 20 has a p-type impurity concentration higher than that of the second semiconductor region 7 .
  • the second body region 21 is formed in a region between the first main surface 3 and the first body region 20 and electrically connected to the first body region 20 . Second body region 21 is exposed from first main surface 3 . Second body region 21 has a lower p-type impurity concentration than first body region 20 .
  • the body region 19 is formed in an annular shape (elliptic ring in this embodiment) surrounding the drain region 17 (well region 16) in plan view, and has a portion extending in the first direction X and a portion extending in the second direction Y. have.
  • body region 19 includes a first region 19A, a second region 19B, a third region 19C and a fourth region 19D in plan view.
  • First to fourth regions 19A to 19D of body region 19 are formed by first body region 20 and second body region 21 .
  • the first region 19A is a portion extending in a strip shape in the second direction Y away from the drain region 17 (well region 16) to one side in the first direction X in plan view.
  • the second region 19B is a portion extending in the second direction Y in a strip shape away from the drain region 17 (well region 16) to the other side in the first direction X in plan view.
  • the second region 19B extends parallel to the first region 19A in plan view, and faces the first region 19A in the first direction X with the drain region 17 (well region 16) interposed therebetween.
  • the lengths of the first region 19A and the second region 19B are preferably equal to or shorter than the length of the drain region 17 .
  • the third region 19C is a portion extending in the first direction X in a band shape so as to connect one end of the first region 19A and one end of the second region 19B in plan view.
  • the third region 19C extends in an arc band shape between one end of the first region 19A and one end of the second region 19B in plan view.
  • the third region 19C may be formed in the shape of a straight strip extending in the first direction X.
  • the fourth region 19D is a portion extending in the first direction X in a strip shape so as to connect the other end of the first region 19A and the other end of the second region 19B in plan view.
  • the fourth region 19D extends in an arc band shape between the other end of the first region 19A and the other end of the second region 19B in plan view.
  • the fourth region 19D may be formed in the shape of a straight belt extending in the first direction X.
  • the semiconductor device 1A includes at least one (in this embodiment, a plurality) n-type source regions 22 formed on the surface layer of the first main surface 3 apart from the drain region 17 .
  • the plurality of source regions 22 are fixed at source potential.
  • each of the plurality of source regions 22 is formed so as to be fixed at the source potential when the source potential is individually applied from the outside of the chip 2 .
  • the source potential is applied to the multiple source regions 22 independently of the back gate potential.
  • the source potential may be a reference potential, a ground potential, or any other potential.
  • Source region 22 has a higher n-type impurity concentration than well region 16 .
  • the n-type impurity concentration of the source region 22 is preferably equal to the n-type impurity concentration of the drain region 17 .
  • the plurality of source regions 22 are formed in the surface layer portion of the body region 19 while being spaced inwardly from the periphery of the body region 19 .
  • the plurality of source regions 22 are each formed in a strip shape with ends in a partial region of the body region 19 in plan view.
  • the plurality of source regions 22 are formed in the surface layer portion of the first region 19A and the surface layer portion of the second region 19B, respectively, and are not formed in the third region 19C and the fourth region 19D.
  • the plurality of source regions 22 each extend in an edged band shape along the first region 19A and the second region 19B in plan view.
  • the plurality of source regions 22 face the drain region 17 in the first direction X.
  • the length of each source region 22 is preferably less than or equal to the length of the drain region 17 .
  • a single annular (specifically, oval annular) source region 22 may be formed surrounding the impurity region 15 .
  • one or more source regions 22 may be formed in at least one of the first region 19A, the second region 19B, the third region 19C and the fourth region 19D of the body region 19. FIG.
  • the semiconductor device 1A includes an n-type drift region 23 formed in a region on the drain region 17 side between the drain region 17 and the source region 22 in the surface layer portion of the first main surface 3 .
  • drift region 23 is formed in a region between drain region 17 and body region 19 in the surface layer portion of impurity region 15 and forms a current path connecting drain region 17 and source region 22 .
  • the drift region 23 is formed in an annular shape (elliptic annular shape in this embodiment) surrounding the drain region 17 .
  • the drift region 23 includes a first portion (straight portion) linearly partitioned extending in the second direction Y by the first region 19A (second region 19B) of the body region 19, and a It has a second portion (arc portion) partitioned in an arc shape by the third region 19C (fourth region 19D).
  • Drift region 23 forms a current path in a portion of body region 19 along first region 19A (second region 19B), and forms a current path in a portion of body region 19 along third region 19C (fourth region 19D). do not form
  • the width of the drift region 23 may be 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the width of drift region 23 is the distance between drain region 17 and body region 19 .
  • the width of the drift region 23 may be formed with a substantially constant width along the ring (elliptical ring in this form).
  • the width of the arc portion of the drift region 23 may gradually increase from the straight portion toward the arc central portion. In this case, the linear portion of the drift region 23 may be formed with a substantially constant width.
  • the semiconductor device 1A includes a p-type channel region 24 formed in a region on the source region 22 side between the drain region 17 and the source region 22 in the surface layer portion of the first main surface 3 .
  • channel region 24 is formed in a region between source region 22 and drift region 23 in the surface layer portion of body region 19 .
  • Channel region 24 controls conduction and non-conduction of the current path between drain region 17 and source region 22 .
  • the semiconductor device 1A includes at least one (in this embodiment, multiple) p-type back gate region 25 formed in a region different from the drain region 17 and the source region 22 in the surface layer portion of the first main surface 3 .
  • a plurality of back gate regions 25 are fixed to the back gate potential.
  • each of the plurality of back gate regions 25 is formed so as to be fixed to the back gate potential by individually applying the back gate potential from the outside of the chip 2 . That is, the back gate potential is applied to the plurality of back gate regions 25 independently of the source potential.
  • the plurality of back gate regions 25 are formed in regions different from the source region 22 in the surface layer portion of the body region 19 . More specifically, the plurality of back gate regions 25 are formed in regions of the surface layer of the body region 19 on the opposite side of the source region 22 to the drain region 17 . A plurality of back gate regions 25 are formed spaced inwardly from the periphery of body region 19 .
  • First back gate region 61 has a higher p-type impurity concentration than body region 19 .
  • the plurality of back gate regions 25 are each formed in a strip shape with ends in a partial region of the body region 19 in plan view. Specifically, the plurality of back gate regions 25 are formed in the surface layer portion of the first region 19A and the surface layer portion of the second region 19B, respectively, and are not formed in the third region 19C and the fourth region 19D. The plurality of back gate regions 25 each extend in an edged band shape along the first region 19A and the second region 19B in plan view.
  • the plurality of back gate regions 25 are each connected to the source region 22 in the first direction X in this form. That is, in this embodiment, the source region 22 to which the source potential is individually applied and the back gate region 25 to which the back gate potential is individually applied coexist on the surface layer of the body region 19 .
  • each back gate region 25 is preferably equal to or less than the length of the drain region 17 .
  • a single annular (specifically, oval annular) back gate region 25 may be formed surrounding the impurity region 15 .
  • one or more back gate regions 25 may be formed in at least one of the first region 19A, the second region 19B, the third region 19C and the fourth region 19D of the body region 19. .
  • the semiconductor device 1A includes a field insulating film 30 selectively covering the first main surface 3 in the transistor region 9.
  • FIG. Field insulating film 30 contains silicon oxide.
  • the field insulating film 30 is made of a LOCOS film (local oxidation of silicon film) formed by selective oxidation of the first main surface 3 in this embodiment.
  • Field insulating film 30 may have a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • Field insulating film 30 selectively covers first main surface 3 so as to expose isolation region 11 , drain region 17 , source region 22 and back gate region 25 .
  • the field insulating film 30 has a portion covering the region between the drain region 17 and the source region 22 on the first main surface 3 .
  • the field insulating film 30 is formed in an annular shape (in this form, an oval annular shape) surrounding the drain region 17 so as to expose the drain region 17 and the body region 19 in plan view. That is, the field insulating film 30 covers the drift region 23 so as to expose the channel region 24 .
  • the field insulating film 30 has a portion covering the region between the isolation region 11 and the source region 22 on the first main surface 3 .
  • field insulating film 30 is formed in a ring shape surrounding body region 19 between isolation region 11 and body region 19 so as to expose isolation region 11 , source region 22 and back gate region 25 . ing. Further, the field insulating film 30 covers the region outside the transistor region 9 so as to expose the isolation region 11 on the first main surface 3 .
  • semiconductor device 1A includes field electrode 31 arranged on field insulating film 30 in transistor region 9 .
  • Field electrode 31 may include conductive polysilicon (n-type or p-type polysilicon).
  • the field electrode 31 consists of a field resistance film electrically connected to the drain region 17 and the back gate region 25 in this form.
  • Field electrode 31 is electrically isolated from source region 22 .
  • the field electrode 31 forms a potential gradient from the drain region 17 toward the back gate region 25 and suppresses uneven distribution of the electric field in the drift region 23 .
  • the field electrode 31 is drawn in a line on the field insulating film 30 .
  • the field electrode 31 extends in a line shape so as to cross the straight line multiple times.
  • the field electrode 31 concentrically surrounds the drain region 17 multiple times in plan view. More specifically, the field electrode 31 is spirally routed around the drain region 17 in plan view.
  • the field electrode 31 has a first end portion 32 (first portion) on the drain region 17 side, a second end portion 33 (second portion) on the back gate region 25 (body region 19) side, and the first end portion 32 and a spiral portion 34 extending between the second end 33 .
  • the first end portion 32 is a connection portion (electrical application end) electrically connected to the drain region 17 (drain potential), and the second end portion 33 is electrically connected to the back gate region 25 (back gate potential). is the connection part (electrical application end) connected to the . That is, the field electrode 31 is electrically separated from the source region 22 (source potential).
  • the arrangement of the first end portion 32 and the second end portion 33 is arbitrary.
  • the first end portion 32 is arranged at a position facing the drain region 17 in the first direction X in this embodiment.
  • the first end portion 32 may face the well region 16 with the field insulating film 30 interposed therebetween.
  • the second end 33 is arranged at a position facing the source region 22 in the first direction X in this embodiment.
  • the second end 33 may face the impurity region 15 with the field insulating film 30 interposed therebetween.
  • the spiral portion 34 is wound in an oval spiral shape from the first end portion 32 toward the second end portion 33 so as to surround the drain region 17 in plan view.
  • the spiral portion 34 faces the drift region 23 with the field insulating film 30 interposed therebetween.
  • the field electrode 31 forms a potential gradient in the spiral direction from the first end 32 to the second end 33 . Further, the field electrode 31 forms a potential gradient that gradually decreases from the drain region 17 toward the back gate region 25 (body region 19) according to the winding pitch of the spiral portion 34 in the direction orthogonal to the spiral direction. The field electrode 31 thins out the electric field in the drift region 23 and suppresses the uneven distribution of the electric field in the drift region 23 .
  • the field electrode 31 may have a line width of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the line width is defined by the width in the direction perpendicular to the direction in which the field electrodes 31 extend (that is, the spiral direction).
  • the line width is preferably 3 ⁇ m or less.
  • Field electrode 31 may have a resistance value of 10 M ⁇ or more and 100 M ⁇ or less.
  • the field electrode 31 may be formed with a substantially constant line width in the linear portion and arc portion. Further, for example, when the width of the drift region 23 gradually increases toward the center of the arc, the line width of the field electrode 31 may gradually increase from the straight portion toward the center of the arc.
  • the pitch of the field electrodes 31 may be 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the pitch of the field electrodes 31 is preferably 2 ⁇ m or more.
  • the pitch of the field electrodes 31 is defined by the distance between adjacent line portions (that is, the winding pitch of the spiral portion 34).
  • the number of turns of the field electrode 31 may be 5 or more and 100 or less (preferably 25 or more and 75 or less).
  • the semiconductor device 1A includes an inner field electrode 35 arranged on the field insulating film 30 in a region closer to the drain region 17 than the field electrode 31 is.
  • the inner field electrode 35 is arranged in a region surrounded by the field electrode 31 and fixed at the same potential as the drain region 17 (drain region 17).
  • Inner field electrode 35 has approximately the same thickness as field electrode 31 and comprises the same material as field electrode 31 (ie, conductive polysilicon).
  • the inner field electrode 35 is arranged in a region between the drain region 17 and the field electrode 31 with a gap from the drain region 17 and the field electrode 31 in plan view.
  • the inner field electrode 35 is formed in an annular shape (specifically, an oval annular shape) surrounding the drain region 17 .
  • the inner field electrode 35 may face the well region 16 with the field insulating film 30 interposed therebetween.
  • the inner field electrode 35 includes an inner edge portion 35a and an outer edge portion 35b. It is preferable that the inner edge portion 35a be spaced apart from the drain region 17 by a substantially constant distance. It is preferable that the outer edge portion 35b be spaced from the field electrode 31 at a substantially constant interval. The distance between the inner field electrodes 35 and the field electrodes 31 is preferably equal to the pitch of the field electrodes 31 .
  • the inner field electrode 35 is formed with a non-uniform width along the circumferential direction in this form. Specifically, the inner field electrode 35 has a field projecting portion 35c at the outer edge portion 35b. The field projecting portion 35 c projects toward the field electrode 31 so as to be close to the tip of the first end portion 32 of the field electrode 31 . The field projecting portion 35 c keeps the distance between the inner field electrode 35 and the field electrode 31 substantially constant, and suppresses the bias of the electric field caused by the first end portion 32 of the field electrode 31 .
  • the field projecting portion 35c is connected to the first end portion 32 of the field electrode 31 and fixed to the same potential as the first end portion 32 in this embodiment.
  • the inner field electrode 35 does not necessarily need to be connected to the first end 32 as long as it is fixed to the same potential as the first end 32 . Therefore, the field projecting portion 35 c may face the tip of the first end portion 32 in the spiral direction of the field electrode 31 .
  • the presence or absence of the inner field electrode 35 is optional, and may be removed as necessary.
  • the width of the inner field electrode 35 may be 1 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
  • the inner field electrode 35 is preferably formed wider than the field electrode 31 .
  • the width of the inner field electrode 35 is preferably 1.5 to 5 times the width of the field electrode 31 .
  • the inner field electrode 35 having a width equal to or less than the line width of the field electrode 31 may be formed.
  • the semiconductor device 1A includes a gate insulating film 36 that covers the channel region 24 on the first main surface 3 .
  • Gate insulating film 36 has a thickness less than the thickness of field insulating film 30 and is connected to field insulating film 30 .
  • the thickness of the gate insulating film 36 may be 10 nm or more and 200 nm or less.
  • the gate insulating film 36 may contain a silicon oxide film.
  • the gate insulating film 36 is formed in a strip shape extending along the channel region 24 in plan view.
  • the gate insulating film 36 is formed in a ring shape (specifically, an oval ring shape) surrounding the field insulating film 30 in plan view, and covers the drift region 23 , the body region 19 and the source region 22 .
  • the semiconductor device 1A includes a gate electrode 37 arranged on the gate insulating film 36 .
  • Gate electrode 37 has approximately the same thickness as field electrode 31 and may comprise the same material as field electrode 31 (ie, conductive polysilicon).
  • Gate electrode 37 may include either or both n-type and p-type regions in conductive polysilicon.
  • Gate electrode 37 faces drift region 23 and channel region 24 with gate insulating film 36 interposed therebetween.
  • the gate electrode 37 is formed in a strip shape extending along the channel region 24 in plan view.
  • the gate electrode 37 is formed in a ring shape (specifically, an oval ring shape) surrounding the field insulating film 30 in plan view.
  • the gate electrode 37 has a lead portion 38 that extends from above the gate insulating film 36 onto the field insulating film 30 .
  • the lead portion 38 is formed in an annular shape (specifically, an oval annular shape) surrounding the field electrode 31 with a space therebetween.
  • the lead-out portion 38 faces the drift region 23 with the field insulating film 30 interposed therebetween. It is preferable that the lead portion 38 be spaced from the field electrode 31 by a substantially constant distance. The distance between the lead-out portion 38 and the field electrodes 31 is preferably equal to the pitch of the field electrodes 31 .
  • the gate electrode 37 includes an inner edge portion 37a and an outer edge portion 37b.
  • the inner edge portion 37 a is formed by the lead portion 38 .
  • the outer edge portion 37b is formed in a region overlapping the body region 19 in plan view. It is preferable that the outer edge portion 37b be spaced from the outer edge portion 35b of the field insulating film 30 at a substantially constant interval.
  • the gate electrode 37 is formed with a non-uniform width along the circumferential direction in this embodiment. Specifically, the gate electrode 37 has a gate projecting portion 37c projecting toward the drain region 17 at the outer edge portion 37b (leading portion 38). The gate projecting portion 37 c projects toward the field electrode 31 so as to be close to the tip of the second end portion 33 in the spiral direction of the field electrode 31 .
  • the gate projecting portion 37 c faces the tip of the second end portion 33 in the spiral direction of the field electrode 31 .
  • the gate projecting portion 37 c keeps the distance between the gate electrode 37 and the field electrode 31 substantially constant, and suppresses the bias of the electric field caused by the second end portion 33 of the field electrode 31 .
  • semiconductor device 1A includes an insulating layer 40 covering a plurality of device regions 8 on first main surface 3 .
  • the insulating layer 40 has a laminated structure in which a plurality of interlayer insulating films 41 are laminated.
  • the number of laminated interlayer insulating films 41 is arbitrary, and is not limited to a specific numerical value.
  • the insulating layer 40 may include interlayer insulating films 41 of three or more layers. In FIG. 4, the first interlayer insulating film 41A and the second interlayer insulating film 41B among the plurality of interlayer insulating films 41 are shown.
  • the first interlayer insulating film 41A covers the first main surface 3, and the second interlayer insulating film 41B covers the first interlayer insulating film 41A.
  • Each interlayer insulating film 41 includes at least one of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
  • Each interlayer insulating film 41 may have a single-layer structure made of a silicon oxide film or a silicon nitride film.
  • Each interlayer insulating film 41 may have a laminated structure in which at least one silicon oxide film and at least one silicon nitride film are laminated in any order.
  • the semiconductor device 1A includes a drain wiring 42 selectively routed within the insulating layer 40 so as to be electrically connected to the drain region 17 and the first end 32 of the field electrode 31 .
  • the drain wiring 42 applies a drain potential to the drain region 17 and the first end 32 of the field electrode 31 .
  • the drain wiring 42 forms a multilayer wiring within the insulating layer 40 .
  • the drain wiring 42 includes a first drain wiring 43, a second drain wiring 44, a first drain via electrode 45 and a second drain via electrode 46 in this form.
  • the first drain wiring 43 integrally includes a first drain wiring 43A on the drain region 17 side and a first drain wiring 43B on the first end 32 side of the field electrode 31 .
  • the first drain wiring 43A and the first drain wiring 43B may be spaced apart from each other as long as they are fixed at the same potential.
  • the first drain wiring 43 is arranged on the first interlayer insulating film 41A so as to face the drain region 17, the first end portion 32 of the field electrode 31 and the inner field electrode 35 in a cross-sectional view.
  • the first drain wiring 43 preferably faces the entire drain region 17 , the first end portion 32 , and the inner field electrode 35 in a cross-sectional view.
  • the second drain wiring 44 is arranged on the second interlayer insulating film 41B so as to face the first drain wiring 43 in a cross-sectional view.
  • the second drain wiring 44 is preferably drawn out to a position facing the inner field electrode 35 in a cross-sectional view.
  • the second drain wiring 44 is preferably drawn out to a position facing the first end 32 of the field electrode 31 in a cross-sectional view. It is particularly preferable that the second drain wiring 44 is drawn out to a position facing the spiral portion 34 of the field electrode 31 in a cross-sectional view.
  • the second drain wiring 44 may have a thickness exceeding the thickness of the first drain wiring 43 .
  • the first drain via electrode 45 is interposed in the region between the drain region 17 and the first drain wiring 43 and electrically connects the drain region 17 to the first drain wiring 43 . Also, the first drain via electrode 45 is interposed in a region between the first end 32 of the field electrode 31 and the first drain wiring 43 to electrically connect the first end 32 to the first drain wiring 43 .
  • first drain via electrode 45 may be interposed in the region of the inner field electrode 35 and the first drain wiring 43 to electrically connect the inner field electrode 35 to the first drain wiring 43 .
  • the second drain via electrode 46 is interposed in a region between the first drain wiring 43 and the second drain wiring 44 and electrically connects the first drain wiring 43 to the second drain wiring 44 .
  • the semiconductor device 1A includes a source wiring 47 selectively routed within the insulating layer 40 apart from the drain wiring 42 so as to be electrically connected to the source region 22 .
  • the source wiring 47 applies a source potential to the source region 22 .
  • Source wiring 47 is electrically isolated from back gate region 25 . Also, the source wiring 47 is electrically separated from the isolation region 11 .
  • the source wiring 47 forms a multilayer wiring within the insulating layer 40 .
  • the source wiring 47 includes a first source wiring 48 , a second source wiring 49 , a first source via electrode 50 and a second source via electrode 51 .
  • the first source wiring 48 is arranged on the first interlayer insulating film 41A so as to face the source region 22 in a cross-sectional view.
  • the first source wiring 48 preferably faces the entire source region 22 in a cross-sectional view. It is preferable that the first source wiring 48 does not face the back gate region 25 in a cross-sectional view.
  • the second source wiring 49 is arranged on the second interlayer insulating film 41B so as to face the first source wiring 48 in a cross-sectional view.
  • the second source wiring 49 preferably covers the entire source region 22 in a cross-sectional view.
  • the second source wiring 49 is preferably drawn across the gate electrode 37 to a position facing the second end 33 of the inner field electrode 35 in a cross-sectional view. It is particularly preferable that the second source wiring 49 is drawn out to a position facing the spiral portion 34 of the inner field electrode 35 in a cross-sectional view.
  • the second source wiring 49 may have a thickness exceeding the thickness of the first source wiring 48 .
  • the first source via electrode 50 is interposed in the region between the source region 22 and the first source wiring 48 and electrically connects the source region 22 to the first source wiring 48 .
  • the second source via electrode 51 is interposed in a region between the first source wiring 48 and the second source wiring 49 and electrically connects the first source wiring 48 to the second source wiring 49 .
  • Semiconductor device 1A is selectively routed in insulating layer 40 away from drain wiring 42 and source wiring 47 so as to be electrically connected to back gate region 25 and second end portion 33 of field electrode 31 . and a back gate wiring 52 .
  • the back gate wiring 52 is also electrically connected to the isolation region 11 in this form.
  • the back gate wiring 52 is electrically separated from the source region 22 .
  • the back gate wiring 52 forms a multilayer wiring within the insulating layer 40 .
  • the back gate wiring 52 includes a first back gate wiring 53 , a second back gate wiring 54 , a first back gate via electrode 55 and a second back gate via electrode 56 .
  • the first back gate wiring 53 includes a first back gate wiring 53A on the back gate region 25 side, a first back gate wiring 53B on the second end portion 33 side of the field electrode 31, and a first back gate wiring 53B on the isolation region 11 side. It integrally includes wiring 53C.
  • the first back gate wiring 53A, the first back gate wiring 53B, and the first back gate wiring 53C may be spaced apart from each other as long as they are fixed at the same potential.
  • the first back gate wiring 53 is formed on the first interlayer insulating film 41A with a space from the source region 22 .
  • the first back gate wiring 53 faces the back gate region 25, the second end portion 33 of the field electrode 31 and the isolation region 11 in a cross-sectional view.
  • the first back gate wiring 53 preferably faces the entire back gate region 25 in a cross-sectional view.
  • the first back gate wiring 53 may face the spiral portion 34 of the field electrode 31 .
  • the first back gate wiring 53 may be drawn out to a region outside the transistor region 9 in plan view.
  • the second back gate wiring 54 is arranged on the second interlayer insulating film 41B so as to face the first back gate wiring 53 in a region outside the transistor region 9 in plan view.
  • the second back gate wiring 54 may be arranged so as to face the first back gate wiring 53 in the transistor region 9 in plan view.
  • the second back gate wiring 54 may have a thickness exceeding the thickness of the first back gate wiring 53 .
  • the first back gate via electrode 55 is interposed in a region between the back gate region 25 and the first back gate wiring 53 and electrically connects the back gate region 25 to the first back gate wiring 53 . Also, the first back gate via electrode 55 is interposed in a region between the second end 33 of the field electrode 31 and the first back gate wiring 53 to connect the second end 33 of the field electrode 31 to the first back gate wiring. 53 is electrically connected.
  • first back gate via electrode 55 is interposed in the region between the isolation region 11 and the first back gate wiring 53 and electrically connects the isolation region 11 to the first back gate wiring 53 .
  • the second back gate via electrode 56 is interposed in a region between the first back gate wiring 53 and the second back gate wiring 54 to electrically connect the first back gate wiring 53 to the second back gate wiring 54.
  • Semiconductor device 1 ⁇ /b>A includes gate wiring 57 selectively routed within insulating layer 40 away from drain wiring 42 , source wiring 47 and back gate wiring 52 so as to be electrically connected to gate electrode 37 . .
  • the gate wiring 57 applies a gate potential to the gate electrode 37 .
  • the gate wiring 57 forms a multilayer wiring within the insulating layer 40 .
  • the gate wiring 57 includes a first gate wiring 58, a second gate wiring (not shown), a first gate via electrode 59 and a second gate via electrode (not shown).
  • the first gate wiring 58 is arranged on the first interlayer insulating film 41A so as to face the gate electrode 37 in a cross-sectional view.
  • the first gate wiring 58 is drawn out to a region outside the transistor region 9 in plan view.
  • the second gate wiring (not shown) is arranged on the second interlayer insulating film 41B so as to face the first gate wiring 58 in a region outside the transistor region 9 in plan view.
  • the second gate wiring may have a thickness exceeding the thickness of the first gate wiring 58 .
  • the first gate via electrode 59 is interposed in a region between the gate electrode 37 and the first gate wiring 58 and electrically connects the gate electrode 37 to the first gate wiring 58 .
  • a second gate via electrode (not shown) is interposed in a region between the first gate line 58 and the second gate line, electrically connecting the first gate line 58 to the second gate line.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the electrical structure (FET structure 10 and field electrode 31) within transistor region 9.
  • semiconductor device 1A includes FET structure 10 and resistor R in transistor region 9 .
  • FET structure 10 includes drain D (drain region 17), source S (source region 22), back gate BG (back gate region 25) and gate G (gate insulating film 36 and gate electrode 37).
  • the resistor R consists of the field electrode 31 and is electrically connected to the drain D and the back gate BG. Resistor R is not connected to drain D and source S. Resistor R is not connected to drain D and gate G; Resistor R is not connected to source S and gate G of FET structure 10 .
  • transistor region 9 only the FET structure 10 and the resistor R are formed within the transistor region 9 . That is, no other functional device connected between drain D and source S is formed in transistor region 9 . Also, no other functional device connected between drain D and gate G is formed in transistor region 9 . Also, no other functional device connected between source S and gate G is formed within transistor region 9 .
  • the drain potential, the source potential, the backgate potential and the gate potential are applied to the drain D (drain region 17), the source S (source region) from the region outside the transistor region 9 (including the region outside the semiconductor device 1A). 22), back gate BG (back gate region 25) and gate G (gate electrode 37), respectively. That is, the FET structure 10 is configured such that a source potential is individually applied to the source S (source region 22) and a back gate potential is individually applied to the back gate BG (back gate region 25). .
  • the drain potential may be the power supply potential.
  • the source potential is less than or equal to the drain potential.
  • the source potential may be a reference potential, a ground potential, or any other potential.
  • the back gate potential is lower than the drain potential.
  • the back gate potential may be a reference potential, a ground potential, or a potential other than these. It is not prevented that the back gate potential becomes the same potential as the source potential. That is, while the back gate region 25 is electrically isolated from the source region 22 inside the chip 2, the back gate region 25 may be fixed at the same potential as the source region 22 by external potential control.
  • the semiconductor device 1A includes the chip 2 , the n-type drain region 17 , the n-type source region 22 , the p-type back gate region 25 , the gate insulating film 36 and the gate electrode 37 .
  • Chip 2 has a first main surface 3 .
  • the drain region 17 is formed in the surface layer portion of the first main surface 3 .
  • the source region 22 is formed in a region different from the drain region 17 in the surface layer portion of the first main surface 3 .
  • the back gate region 25 is formed in a region different from the drain region 17 and the source region 22 in the surface layer portion of the first main surface 3 .
  • Back gate region 25 is electrically isolated from drain region 17 and source region 22 .
  • a gate insulating film 36 covers the source region 22 .
  • the gate electrode 37 faces the source region 22 with the gate insulating film 36 interposed therebetween.
  • a source potential electrically independent from the back gate region 25 can be applied to the source region 22 , and at the same time, a back gate potential electrically independent from the source region 22 can be applied to the back gate region 25 . Accordingly, it is possible to provide the semiconductor device 1A having a novel configuration in which the gate threshold voltage Vth can be finely adjusted by finely adjusting the source potential.
  • semiconductor device 1A preferably includes field insulating film 30 and field electrode 31 .
  • Field insulating film 30 covers the region between drain region 17 and source region 22 on first main surface 3 .
  • a field electrode 31 is arranged on the field insulating film 30 . According to this structure, the gate threshold voltage Vth can be finely adjusted in the structure including the field insulating film 30 and the field electrode 31 .
  • the field electrode 31 is preferably electrically separated from the source region 22. According to this structure, a source potential electrically independent of the field electrode 31 can be applied to the source region 22 . This can suppress the potential of the field electrode 31 from acting on the source region 22 .
  • field electrode 31 is preferably electrically connected to drain region 17 and back gate region 25 . According to this structure, a potential difference between the potential of the drain region 17 and the potential of the back gate region 25 is generated in the field electrode 31 . Thereby, the field electrode 31 can adjust the electric field distribution between the drain region 17 and the back gate region 25 while maintaining the independence of the source potential applied to the source region 22 .
  • FIG. 6 is an enlarged plan view showing a semiconductor device 1B according to the second embodiment, corresponding to FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional perspective view of area VII shown in FIG. 6 and 7, semiconductor device 1B has a modified form of semiconductor device 1A.
  • the semiconductor device 1B does not include the back gate region 25 in the surface layer portion of the body region 19 and includes only the plurality of source regions 22 .
  • a plurality of source regions 22 are formed in the same form as in the first embodiment.
  • the semiconductor device 1B includes a p-type back gate region 25 formed in the surface layer portion of the first main surface 3 apart from the drain region 17 and the source region 22 in the transistor region 9 .
  • back gate region 25 is formed in a region between isolation region 11 and body region 19 while being spaced apart from isolation region 11 and body region 19 .
  • back gate region 25 extends like a wall from first main surface 3 toward second semiconductor region 7 across impurity region 15 and is electrically connected to second semiconductor region 7 .
  • the back gate region 25 includes a first back gate region 61, a second back gate region 62 and a third back gate region 63 in this form.
  • a first back gate region 61 is formed at the boundary between the second semiconductor region 7 and the impurity region 15 .
  • the first back gate region 61 is spaced apart from the first main surface 3 and the second main surface 4 in the normal direction Z, and is electrically connected to the second semiconductor region 7 .
  • the first back gate region 61 has a p-type impurity concentration higher than that of the second semiconductor region 7 .
  • the second back gate region 62 is formed in the impurity region 15 between the first main surface 3 and the first back gate region 61 and electrically connected to the first back gate region 61 .
  • the second back gate region 62 may have a p-type impurity concentration lower than that of the first back gate region 61 .
  • the third back gate region 63 is formed in the surface layer portion of the second back gate region 62 and exposed from the first main surface 3 .
  • the third back gate region 63 may have a p-type impurity concentration higher than that of the second back gate region 62 .
  • the back gate region 25 is formed in an annular shape surrounding the body region 19 in plan view, and has a portion extending in the first direction X and a portion extending in the second direction Y. As shown in FIG. In this embodiment, the back gate region 25 is formed in a square annular shape (specifically, a rectangular annular shape extending in the second direction Y) in plan view. That is, in this embodiment, the back gate region 25 has a planar shape that matches the planar shape of the separation region 11 in plan view, but has a planar shape that does not match the planar shape of the body region 19 .
  • the back gate region 25 includes a first region 25A, a second region 25B, a third region 25C and a fourth region 25D in plan view.
  • the first to fourth regions 25A to 25D of the back gate region 25 are formed by a first back gate region 61, a second back gate region 62 and a third back gate region 63. As shown in FIG.
  • the first region 25A is a portion extending in a strip shape in the second direction Y away from the first region 19A of the body region 19 to one side in the first direction X in plan view.
  • the second region 25B is a portion extending in the second direction Y in a strip shape away from the second region 19B of the body region 19 to the other side in the first direction X in plan view.
  • the second region 25B extends parallel to the first region 25A in plan view, and faces the first region 25A in the first direction X with the drain region 17 (well region 16) interposed therebetween. With respect to the second direction Y, the lengths of the first region 25A and the second region 25B may exceed the length of the drain region 17 .
  • the third region 25C is a portion extending in the first direction X in a linear belt shape so as to connect one end of the first region 25A and one end of the second region 25B in plan view.
  • the fourth region 25D is a portion extending linearly in the first direction X so as to connect the other end of the first region 25A and the other end of the second region 25B in plan view.
  • the back gate region 25 may have a planar shape that matches the planar shape of the body region 19 . That is, the third region 25C of the back gate region 25 may extend in an arc band shape along the third region 19C of the body region 19 in plan view. Further, the fourth region 25D of the back gate region 25 may extend in an arc band shape along the fourth region 19D of the body region 19 in plan view.
  • the semiconductor device 1B includes a p-type surface layer region 64 (surficial region) formed in a region between the body region 19 and the back gate region 25 in the surface layer portion of the first main surface 3 .
  • the surface region 64 is formed spaced from the bottom of the impurity region 15 toward the first main surface 3 side. That is, the surface layer region 64 is formed shallower than the body region 19 and the back gate region 25 and is not connected to the second semiconductor region 7 .
  • the surface region 64 may be formed shallower than the second body region 21 and the second back gate region 62 .
  • the surface layer region 64 may be connected to either or both of the body region 19 and the back gate region 25 .
  • Surface layer region 64 is formed in the entire region between body region 19 and back gate region 25 in this embodiment, and is connected to both body region 19 and back gate region 25 .
  • the surface layer region 64 is connected to the source region 22 and the back gate region 25 in this form.
  • Surface layer region 64 suppresses channel inversion in the region between body region 19 and back gate region 25 .
  • the surface region 64 includes a first surface region 65 and a second surface region 66 in this form.
  • the first surface layer region 65 has a p-type impurity concentration higher than that of the second body region 21 and is formed in the surface layer portion of the first main surface 3 .
  • the first surface layer region 65 may have a p-type impurity concentration higher than that of the second back gate region 62 .
  • the first surface layer region 65 is connected to the second body region 21 and the second back gate region 62 .
  • the first surface layer region 65 is connected to the source region 22 within the second body region 21 (body region 19 ) and is connected to the third back gate region 63 within the second back gate region 62 .
  • the second surface layer region 66 has a p-type impurity concentration lower than that of the first surface layer region 65, and is formed in a region between the first surface layer region 65 and the bottom side (second main surface 4 side) of the first semiconductor region 6. It is The second surface layer region 66 is connected to the second body region 21 and the second back gate region 62 .
  • the second surface region 66 may have substantially the same p-type impurity concentration as the second body region 21 and/or the third back gate region 63 .
  • the second surface region 66 may be formed using part of the second body region 21 and/or part of the third back gate region 63 . That is, the second surface layer region 66 may be formed integrally with one or both of the second body region 21 and the third back gate region 63 .
  • the field insulating film 30 described above has a portion covering the region between the source region 22 and the back gate region 25 on the first main surface 3 in this form. Specifically, the field insulating film 30 is formed in a ring shape that covers the entire surface layer region 64 in plan view and surrounds the source region 22 (body region 19) so as to expose the source region 22 and the back gate region 25. ing.
  • the field insulating film 30 has a portion covering the region between the isolation region 11 and the back gate region 25 on the first main surface 3 .
  • field insulating film 30 is formed in a ring shape surrounding back gate region 25 so as to expose isolation region 11 and back gate region 25 .
  • the drain wiring 42 described above has the same form as in the first embodiment, and is electrically connected to the drain region 17 and the first end 32 of the field electrode 31 .
  • the aforementioned source wiring 47 has the same form as in the first embodiment and is electrically connected to the source region 22 .
  • the back gate wiring 52 described above has the same form as in the first embodiment, and is electrically connected to the isolation region 11 , the back gate region 25 and the second end 33 of the field electrode 31 .
  • the gate wiring 57 described above has the same form as in the first embodiment and is electrically connected to the gate electrode 37 .
  • the semiconductor device 1B also has the same effect as described for the semiconductor device 1A.
  • back gate region 25 is formed spaced apart from source region 22 (body region 19). Therefore, according to this structure, the action of the source potential on the back gate region 25 can be suppressed, and the action of the back gate potential on the source region 22 can be suppressed. Therefore, a source potential can be stably applied to the source region 22 and a back gate potential can be stably applied to the back gate region 25 .
  • field electrode 31 made of a field resistive film was shown.
  • a field electrode 31 that is electrically isolated from the drain region 17, the source region 22 and the back gate region 25 and does not function as a field resistance film may be employed.
  • field electrode 31 may be formed in an electrically floating state.
  • the well region 16 extending in the second direction Y in a strip shape was formed in plan view.
  • the well region 16 may be formed in an annular shape (for example, an oval shape extending in the second direction Y) in plan view.
  • the drain region 17 may be formed in an annular shape (oval annular shape) extending along the well region 16 in plan view.
  • the first conductivity type was the n-type and the second conductivity type was the p-type.
  • the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.
  • a specific configuration in this case is obtained by replacing n-type regions with p-type regions and p-type regions with n-type regions in the above description and accompanying drawings.
  • a chip (2) having a main surface (3), a first conductivity type (n-type) drain region (17) formed in a surface layer portion of the main surface (3), and the main surface (3) ), a source region (22) of a first conductivity type (n-type) formed in a region different from the drain region (17) in the surface layer portion of the device, and an electric current from the drain region (17) and the source region (22).
  • a semiconductor device (1A, 1B) comprising:
  • the gate insulating film (36) is connected to the field insulating film (30), and the gate electrode (37) extends from above the gate insulating film (36) to above the field insulating film (30).
  • the semiconductor device (1A, 1B) according to any one of A2 to A6, having a lead-out portion (38) led out to the outside.
  • the semiconductor device (1A, 1B) according to any one of A1 to A11, further comprising:
  • the back gate wiring (52) is spaced apart from the drain wiring (42) and the source wiring (47) and is electrically connected to the drain wiring (42) and the source region (22).
  • the semiconductor device (1A, 1B) of A12 which is separated.
  • the drain wiring (42) faces the drain region (17) when viewed in cross section
  • the source wiring (47) faces the source region (22) when viewed in cross section
  • the back gate wiring (47) faces the source region (22) when viewed in cross section.
  • 52) is the semiconductor device (1A, 1B) according to A12 or A13, facing the back gate region (25) and not facing the source region (22) in a cross-sectional view.
  • the drain region (17) is formed in a strip shape or ring shape extending in one direction when viewed in plan
  • the source region (22) is formed in a strip shape extending in the one direction in plan view
  • the back gate region (25) is the semiconductor device (1A, 1B) according to any one of A1 to A14, which is formed in a band shape extending in the one direction in plan view.
  • [A16] further includes a first conductivity type (n-type) well region (16) formed in the surface layer of the main surface (3), wherein the drain region (17) is located within the well region (16)
  • A17 Any one of A1 to A16, further including a buried region (18) of a first conductivity type (n-type) formed apart from the drain region (17) in the thickness direction of the chip (2) 1.
  • the source region (22) further includes a body region (19) of a second conductivity type (p-type) formed in a surface layer portion of the main surface (3) at a distance from the drain region (17). ) is formed in the body region (19), and the back gate region (25) is formed in a region different from the source region (22) in the body region (19).
  • the semiconductor device (1A, 1B) according to any one of
  • p-type second conductivity type
  • [B1] has a semiconductor chip (2), a drain (D, 17), a source (S, 22), a gate (G, 36, 37) and a back gate (BG, 25), the source (S, 22) ) is individually applied with a source potential and the back gate (BG, 25) is individually provided with a back gate potential, and a transistor structure (10) formed on the semiconductor chip (2); , on the semiconductor chip (2) so as to be electrically disconnected from the source (S, 22) and electrically connected to the drain (D, 17) and the back gate (BG, 25). and a resistor (R, 31).
  • [B2] further comprising device regions (8, 9) provided in the semiconductor chip (2), wherein the transistor structure (10) is formed in the device regions (8, 9) and the resistor (R, 31)

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Abstract

半導体装置(1A)は、主面(3)を有するチップ(2)と、前記主面の表層部に形成された第1導電型のドレイン領域(17)と、前記主面の表層部において前記ドレイン領域とは異なる領域に形成された第1導電型のソース領域(22)と、前記ドレイン領域および前記ソース領域から電気的に切り離されるように、前記主面の表層部において前記ドレイン領域および前記ソース領域とは異なる領域に形成された第2導電型のバックゲート領域(25)と、前記主面の上で前記ソース領域を被覆するゲート絶縁膜(36)と、前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極(37)と、を含む。

Description

半導体装置
 この出願は、2021年9月8日に日本国特許庁に提出された特願2021-146137号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれる。本開示は、半導体装置に関する。
 特許文献1は、半導体層、第1電極、第2電極、横型素子、LOCOS酸化膜抵抗性フィールドプレートを含む半導体装置を開示している。第1電極は、半導体層の表面の上に形成されている。第2電極は、第1電極から間隔を空けて半導体層の表面の上に形成されている。横型素子は、半導体層の表面の表層部において第1電極および第2電極の間の領域に形成され、第1電極および第2電極に電気的に接続されている。LOCOS酸化膜は、半導体層の表面において横型素子を構成する各部を分離している。抵抗性フィールドプレートは、LOCOS酸化膜の上に形成されている。
米国特許出願公開第2013/075877号明細書
 一実施形態は、新規な構成を有する半導体装置を提供する。
 一実施形態は、主面を有するチップと、前記主面の表層部に形成された第1導電型のドレイン領域と、前記主面の表層部において前記ドレイン領域とは異なる領域に形成された第1導電型のソース領域と、前記ドレイン領域および前記ソース領域から電気的に切り離されるように、前記主面の表層部において前記ドレイン領域および前記ソース領域とは異なる領域に形成された第2導電型のバックゲート領域と、前記主面の上で前記ソース領域を被覆するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、を含む、半導体装置を提供する。
 一実施形態は、半導体チップと、ドレイン、ソース、ゲートおよびバックゲートを有し、前記ソースにソース電位が個別的に付与され、かつ、前記バックゲートにバックゲート電位が個別的に付与されるように前記半導体チップに形成されたトランジスタ構造と、前記ソースから電気的に切り離され、前記ドレインおよび前記バックゲートに電気的に接続されるように前記半導体チップの上に配置された抵抗と、を含む、半導体装置を提供する。
 上述のまたはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面の参照によって説明される実施形態により明らかにされる。
図1は、第1実施形態に係る半導体装置のチップを示す平面図である。 図2は、図1に示す領域IIの拡大平面図である。 図3は、図2に示す領域IIIの断面斜視図である。 図4は、図2に示す領域IIIの断面図である。 図5は、トランジスタ領域内の電気構造を示す回路図である。 図6は、第2実施形態に係る半導体装置の要部を示す拡大平面図である。 図7は、図6に示す領域VIIの断面斜視図である。
 以下、添付図面を参照して、実施形態が詳細に説明される。添付図面は、模式図であり、厳密に図示されたものではなく、縮尺等は必ずしも一致しない。また、添付図面の間で対応する構造には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略または簡略化される。説明が省略または簡略化された構造については、省略または簡略化される前になされた説明が適用される。
 図1は、第1実施形態に係る半導体装置1Aのチップ2を示す平面図である。図2は、図1に示す領域IIの拡大図である。図3は、図2に示す領域IIIの断面斜視図である。図4は、図2に示す領域IIIの断面図である。図1~図4を参照して、半導体装置1Aは、直方体形状に形成されたシリコン製のチップ2(半導体チップ)を含む。チップ2は、一方側の第1主面3、他方側の第2主面4、ならびに、第1主面3および第2主面4を接続する第1~第4側面5A~5Dを有している。
 第1主面3および第2主面4は、それらの法線方向Zから見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において四角形状に形成されている。法線方向Zは、チップ2の厚さ方向でもある。第1側面5Aおよび第2側面5Bは、第1方向Xに延び、第1方向Xに交差(具体的には直交)する第2方向Yに対向している。第3側面5Cおよび第4側面5Dは、第2方向Yに延び、第1方向Xに対向している。
 半導体装置1Aは、チップ2内で第1主面3側の領域に形成されたn型(第1導電型)の第1半導体領域6を含む。第1半導体領域6は、第1主面3に沿って延びる層状に形成され、第1主面3および第1~第4側面5A~5Dから露出している。第1半導体領域6の厚さは、5μm以上20μm以下であってもよい。第1半導体領域6は、この形態(this embodiment)では、n型のエピタキシャル層によって形成されている。
 半導体装置1Aは、チップ2内で第2主面4側の領域に形成されたp型(第2導電型)の第2半導体領域7を含む。第2半導体領域7は、バックゲート電位に固定される。バックゲート電位は、回路動作の基準となる基準電位、グランド電位、または、これら以外の電位であってもよい。第2半導体領域7は、第2主面4に沿って延びる層状に形成され、第2主面4および第1~第4側面5A~5Dから露出している。
 第2半導体領域7は、チップ2の内部において第1半導体領域6に接続されている。第2半導体領域7の厚さは、50μm以上400μm以下であってもよい。第2半導体領域7は、この形態では、p型の半導体基板によって形成されている。つまり、チップ2は、半導体基板およびエピタキシャル層を含む積層構造を有し、エピタキシャル層に形成された第1半導体領域6、および、半導体基板に形成された第2半導体領域7を含む。
 半導体装置1Aは、第1主面3に区画された複数のデバイス領域8を含む。複数のデバイス領域8の個数および配置は任意である。複数のデバイス領域8は、チップ2の内外の領域を利用して形成された機能デバイスをそれぞれ含む。機能デバイスは、半導体スイッチングデバイス、半導体整流デバイスおよび受動デバイスのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。機能デバイスは、半導体スイッチングデバイス、半導体整流デバイスおよび受動デバイスのうちの少なくとも2つが組み合わされた回路網を含んでいてもよい。
 半導体スイッチングデバイスは、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)、BJT(Bipolar Junction Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Junction Transistor)およびJFET(Junction Field Effect Transistor)のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
 半導体整流デバイスは、pn接合ダイオード、pin接合ダイオード、ツェナダイオード、ショットキーバリアダイオードおよびファストリカバリーダイオードのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。受動デバイスは、抵抗、コンデンサ、インダクタおよびヒューズのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
 複数のデバイス領域8は、少なくとも1つ(この形態では1つ)のトランジスタ領域9を含む(図1の領域II参照)。トランジスタ領域9は、FET構造10(トランジスタ構造)を含む。FET構造10は、この形態では、いわゆるLDMISFET(Lateral Double diffused MISFET)構造を有している。FET構造10は、この形態では、オフ状態において800V以上のドレイン電圧が印加可能な高耐圧デバイスからなる。以下、トランジスタ領域9側の構造が具体的に説明される。
 図2~図4を参照して、半導体装置1Aは、第1主面3においてトランジスタ領域9を区画する領域分離構造(a region separation structure)の一例としてのp型の分離領域11(a separation region)を含む。分離領域11は、平面視において第1主面3の一部を取り囲む環状に形成され、所定形状のトランジスタ領域9を区画している。分離領域11は、トランジスタ領域9を他の領域(デバイス領域8)から電気的に分離している。
 分離領域11は、この形態では、平面視において四角環状(具体的には第2方向Yに延びる長方形環状)に形成され、内縁によって四角形状(具体的には第2方向Yに延びる長方形状)のトランジスタ領域9を区画している。分離領域11の平面形状(トランジスタ領域9の平面形状)は、任意である。分離領域11は、第1半導体領域6を横切るように第1主面3から第2半導体領域7に向けて壁状に延び、第2半導体領域7に電気的に接続されている。つまり、分離領域11は、バックゲート電位に固定される。
 分離領域11は、この形態では、第1分離領域12、第2分離領域13および第3分離領域14を含む。第1分離領域12は、第1半導体領域6および第2半導体領域7の間の境界部に形成されている。第1分離領域12は、法線方向Zに関して第1主面3および第2主面4から間隔を空けて形成され、第2半導体領域7に電気的に接続されている。第1分離領域12は、第2半導体領域7よりも高いp型不純物濃度を有している。
 第2分離領域13は、第1半導体領域6において第1主面3および第1分離領域12の間の領域に形成され、第1分離領域12に電気的に接続されている。第2分離領域13は、第1分離領域12よりも低いp型不純物濃度を有していてもよい。第3分離領域14は、第2分離領域13の表層部に形成され、第1主面3から露出している。第3分離領域14は、第2分離領域13よりも高いp型不純物濃度を有していてもよい。
 図2~図4を参照して、半導体装置1Aは、トランジスタ領域9において第1主面3の表層部に形成されたn型の不純物領域15を含む。不純物領域15は、この形態では、第1半導体領域6のうち分離領域11によって区画された部分を利用して形成されている。したがって、不純物領域15は、第1半導体領域6のn型不純物濃度と等しいn型不純物濃度を有している。
 半導体装置1Aは、不純物領域15の表層部に形成されたn型のウェル領域16を含む。ウェル領域16は、ドレイン電位に固定される。ウェル領域16は、不純物領域15の内方部に形成されている。ウェル領域16は、不純物領域15よりも高いn型不純物濃度を有している。ウェル領域16は、この形態では、平面視において不純物領域15に沿って延びる長円形状に形成されている。ウェル領域16は、平面視において円形状、楕円形状または多角形状(たとえば四角形状)に形成されていてもよい。
 半導体装置1Aは、ウェル領域16の表層部に形成されたn型のドレイン領域17を含む。ドレイン領域17は、ドレイン電位に固定される。ドレイン領域17は、ウェル領域16よりも高いn型不純物濃度を有している。ドレイン領域17は、ウェル領域16の周縁から離間してウェル領域16の内方部に形成されている。ドレイン領域17は、この形態では、平面視においてウェル領域16に沿って延びる長円形状に形成されている。ドレイン領域17は、平面視において円形状、楕円形状または多角形状(たとえば四角形状)に形成されていてもよい。
 半導体装置1Aは、不純物領域15の底部を横切るようにチップ2の内部に形成されたn型の埋設領域18を含む。具体的には、埋設領域18は、ウェル領域16の下方において第2半導体領域7および不純物領域15の境界部に形成されている。埋設領域18は、不純物領域15よりも高いn型不純物濃度を有している。埋設領域18は、ウェル領域16よりも高いn型不純物濃度を有していることが好ましい。
 埋設領域18は、法線方向Zに関してウェル領域16の底部から間隔を空けて形成され、不純物領域15の一部を挟んでウェル領域16に対向している。埋設領域18は、平面視においてウェル領域16の周縁から内方に間隔を空けて形成されていることが好ましい。埋設領域18は、平面視においてウェル領域16の面積未満の面積を有していることが好ましい。
 半導体装置1Aは、トランジスタ領域9においてウェル領域16から離間して第1主面3の表層部に形成されたp型のボディ領域19を含む。ボディ領域19は、この形態では、不純物領域15を横切るように第1主面3から第2半導体領域7に向けて壁状に延び、第2半導体領域7に電気的に接続されている。つまり、ボディ領域19は、バックゲート電位に固定される。
 ボディ領域19は、この形態では、第1ボディ領域20および第2ボディ領域21を含む。第1ボディ領域20は、第2半導体領域7および不純物領域15の境界部に形成されている。第1ボディ領域20は、法線方向Zに関して第1主面3および第2主面4から間隔を空けて形成され、第2半導体領域7に電気的に接続されている。第1ボディ領域20は、第2半導体領域7よりも高いp型不純物濃度を有している。
 第2ボディ領域21は、第1主面3および第1ボディ領域20の間の領域に形成され、第1ボディ領域20に電気的に接続されている。第2ボディ領域21は、第1主面3から露出している。第2ボディ領域21は、第1ボディ領域20よりも低いp型不純物濃度を有していている。
 ボディ領域19は、この形態では、平面視においてドレイン領域17(ウェル領域16)を取り囲む環状(この形態では長円環状)に形成され、第1方向Xに延びる部分および第2方向Yに延びる部分を有している。具体的には、ボディ領域19は、平面視において第1領域19A、第2領域19B、第3領域19Cおよび第4領域19Dを含む。ボディ領域19の第1~第4領域19A~19Dは、第1ボディ領域20および第2ボディ領域21によって形成されている。
 第1領域19Aは、平面視においてドレイン領域17(ウェル領域16)から第1方向Xの一方側に離間して第2方向Yに帯状に延びる部分である。第2領域19Bは、平面視においてドレイン領域17(ウェル領域16)から第1方向Xの他方側に離間して第2方向Yに帯状に延びる部分である。第2領域19Bは、平面視において第1領域19Aに対して平行に延び、第1方向Xにドレイン領域17(ウェル領域16)を挟んで第1領域19Aに対向している。第2方向Yに関して、第1領域19Aおよび第2領域19Bの長さは、ドレイン領域17の長さ以下であることが好ましい。
 第3領域19Cは、平面視において第1領域19Aの一端部および第2領域19Bの一端部を接続するように第1方向Xに帯状に延びる部分である。第3領域19Cは、この形態では、平面視において第1領域19Aの一端部および第2領域19Bの一端部の間を円弧帯状に延びている。むろん、第3領域19Cは、第1方向Xに延びる直線帯状に形成されていてもよい。
 第4領域19Dは、平面視において第1領域19Aの他端部および第2領域19Bの他端部を接続するように第1方向Xに帯状に延びる部分である。第4領域19Dは、この形態では、平面視において第1領域19Aの他端部および第2領域19Bの他端部の間を円弧帯状に延びている。むろん、第4領域19Dは、第1方向Xに延びる直線帯状に形成されていてもよい。
 半導体装置1Aは、ドレイン領域17から離間して第1主面3の表層部に形成された少なくとも1つ(この形態では複数)のn型のソース領域22を含む。複数のソース領域22は、ソース電位に固定される。具体的には、複数のソース領域22は、チップ2の外部からソース電位が個別的に印加されることによって当該ソース電位に固定されるようにそれぞれ形成されている。
 つまり、ソース電位は、バックゲート電位から独立して複数のソース領域22に付与される。ソース電位は、基準電位、グランド電位、または、これら以外の電位であってもよい。ソース領域22は、ウェル領域16よりも高いn型不純物濃度を有している。ソース領域22のn型不純物濃度は、ドレイン領域17のn型不純物濃度と等しいことが好ましい。
 具体的には、複数のソース領域22は、ボディ領域19の周縁から内方に間隔を空けてボディ領域19の表層部にそれぞれ形成されている。複数のソース領域22は、この形態では、平面視においてボディ領域19の一部の領域に有端帯状にそれぞれ形成されている。具体的には、複数のソース領域22は、第1領域19Aの表層部および第2領域19Bの表層部にそれぞれ形成され、第3領域19Cおよび第4領域19Dには形成されていない。複数のソース領域22は、平面視において第1領域19Aおよび第2領域19Bに沿って有端帯状にそれぞれ延びている。
 複数のソース領域22は、第1方向Xにドレイン領域17に対向している。第2方向Yに関して、各ソース領域22の長さはドレイン領域17の長さ以下であることが好ましい。むろん、不純物領域15を取り囲む環状(具体的には長円環状)の単一のソース領域22が形成されていてもよい。また、1つまたは複数のソース領域22が、ボディ領域19の第1領域19A、第2領域19B、第3領域19Cおよび第4領域19Dのうちの少なくとも1つの領域に形成されていてもよい。
 半導体装置1Aは、第1主面3の表層部におけるドレイン領域17およびソース領域22の間においてドレイン領域17側の領域に形成されるn型のドリフト領域23を含む。具体的には、ドリフト領域23は、不純物領域15の表層部においてドレイン領域17およびボディ領域19の間の領域に形成され、ドレイン領域17およびソース領域22を結ぶ電流経路を形成する。ドリフト領域23は、ドレイン領域17を取り囲む環状(この形態では長円環状)に形成されている。
 ドリフト領域23は、この形態では、ボディ領域19の第1領域19A(第2領域19B)によって第2方向Yに延びる直線状に区画された第1部分(直線部)、および、ボディ領域19の第3領域19C(第4領域19D)によって円弧状に区画された第2部分(円弧部)を有している。ドリフト領域23は、ボディ領域19の第1領域19A(第2領域19B)に沿う部分において電流経路を形成し、ボディ領域19の第3領域19C(第4領域19D)に沿う部分において電流経路を形成しない。
 ドリフト領域23の幅は、50μm以上200μm以下であってもよい。ドリフト領域23の幅は、ドレイン領域17およびボディ領域19の間の距離である。ドリフト領域23の幅は、環状(この形態では長円環状)に沿って略一定の幅で形成されていてもよい。ドリフト領域23の円弧部の幅は、直線部から円弧中央部に向けて漸増していてもよい。この場合、ドリフト領域23の直線部は、略一定の幅で形成されていてもよい。
 半導体装置1Aは、第1主面3の表層部におけるドレイン領域17およびソース領域22の間においてソース領域22側の領域に形成されるp型のチャネル領域24を含む。具体的には、チャネル領域24は、ボディ領域19の表層部においてソース領域22およびドリフト領域23の間の領域に形成される。チャネル領域24では、ドレイン領域17およびソース領域22の間の電流経路の導通および非導通が制御される。
 半導体装置1Aは、第1主面3の表層部においてドレイン領域17およびソース領域22とは異なる領域に形成された少なくとも1つ(この形態では複数)のp型のバックゲート領域25を含む。複数のバックゲート領域25は、バックゲート電位に固定される。具体的には、複数のバックゲート領域25は、チップ2の外部からバックゲート電位が個別的に印加されることによって当該バックゲート電位に固定されるようにそれぞれ形成されている。つまり、バックゲート電位は、ソース電位から独立して複数のバックゲート領域25に付与される。
 具体的には、複数のバックゲート領域25は、ボディ領域19の表層部においてソース領域22とは異なる領域にそれぞれ形成されている。より具体的には、複数のバックゲート領域25は、ボディ領域19の表層部においてソース領域22に対してドレイン領域17とは反対側の領域にそれぞれ形成されている。複数のバックゲート領域25は、ボディ領域19の周縁から内方に間隔を空けてそれぞれ形成されている。第1バックゲート領域61は、ボディ領域19よりも高いp型不純物濃度を有している。
 複数のバックゲート領域25は、この形態では、平面視においてボディ領域19の一部の領域に有端帯状にそれぞれ形成されている。具体的には、複数のバックゲート領域25は、第1領域19Aの表層部および第2領域19Bの表層部にそれぞれ形成され、第3領域19Cおよび第4領域19Dには形成されていない。複数のバックゲート領域25は、平面視において第1領域19Aおよび第2領域19Bに沿って有端帯状にそれぞれ延びている。
 複数のバックゲート領域25は、この形態では、第1方向Xにソース領域22にそれぞれ接続されている。つまり、ボディ領域19の表層部には、この形態では、ソース電位が個別的に付与されるソース領域22およびバックゲート電位が個別的に付与されるバックゲート領域25が併存している。
 第2方向Yに関して、各バックゲート領域25の長さはドレイン領域17の長さ以下であることが好ましい。むろん、不純物領域15を取り囲む環状(具体的には長円環状)の単一のバックゲート領域25が形成されていてもよい。また、1つまたは複数のバックゲート領域25が、ボディ領域19の第1領域19A、第2領域19B、第3領域19Cおよび第4領域19Dのうちの少なくとも1つの領域に形成されていてもよい。
 半導体装置1Aは、トランジスタ領域9において第1主面3を選択的に被覆するフィールド絶縁膜30を含む。フィールド絶縁膜30は、酸化シリコンを含む。フィールド絶縁膜30は、この形態では、第1主面3の選択酸化によって形成されたLOCOS膜(Local oxidation of silicon film)からなる。フィールド絶縁膜30は、0.1μm以上2μm以下の厚さを有していてもよい。フィールド絶縁膜30は、分離領域11、ドレイン領域17、ソース領域22およびバックゲート領域25を露出させるように第1主面3を選択的に被覆している。
 フィールド絶縁膜30は、第1主面3においてドレイン領域17およびソース領域22の間の領域を被覆する部分を有している。具体的には、フィールド絶縁膜30は、平面視においてドレイン領域17およびボディ領域19を露出させるようにドレイン領域17を取り囲む環状(この形態では長円環状)に形成されている。つまり、フィールド絶縁膜30は、チャネル領域24を露出させるようにドリフト領域23を被覆している。
 また、フィールド絶縁膜30は、第1主面3において分離領域11およびソース領域22の間の領域を被覆する部分を有している。具体的には、フィールド絶縁膜30は、分離領域11およびボディ領域19の間の領域において、分離領域11、ソース領域22およびバックゲート領域25を露出させるようにボディ領域19を取り囲む環状に形成されている。また、フィールド絶縁膜30は、第1主面3において分離領域11を露出させるようにトランジスタ領域9外の領域を被覆している。
 図2~図4を参照して、半導体装置1Aは、トランジスタ領域9においてフィールド絶縁膜30の上に配置されたフィールド電極31を含む。フィールド電極31は、導電性ポリシリコン(n型またはp型のポリシリコン)を含んでいてもよい。フィールド電極31は、この形態では、ドレイン領域17およびバックゲート領域25に電気的に接続されたフィールド抵抗膜からなる。フィールド電極31は、ソース領域22から電気的に切り離されている。フィールド電極31は、ドレイン領域17からバックゲート領域25に向かう電位勾配を形成し、ドリフト領域23における電界分布の偏りを抑制する。
 フィールド電極31は、フィールド絶縁膜30の上にライン状に引き回されている。フィールド電極31は、平面視においてドレイン領域17およびバックゲート領域25を結ぶ1つの直線を設定したとき、当該直線を複数回横切るようにライン状に延びている。具体的には、フィールド電極31は、平面視においてドレイン領域17を同心円状に複数回取り囲んでいる。より具体的には、フィールド電極31は、平面視においてドレイン領域17を取り囲む螺旋状に引き回されている。
 フィールド電極31は、ドレイン領域17側の第1端部32(第1部分)、バックゲート領域25(ボディ領域19)側の第2端部33(第2部分)、ならびに、第1端部32および第2端部33の間を延びる螺旋部34を有している。第1端部32はドレイン領域17(ドレイン電位)に電気的に接続される接続部(電気的な印加端)であり、第2端部33はバックゲート領域25(バックゲート電位)に電気的に接続される接続部(電気的な印加端)である。つまり、フィールド電極31は、ソース領域22(ソース電位)から電気的に切り離されている。
 第1端部32および第2端部33の配置は任意である。第1端部32は、この形態では、第1方向Xにドレイン領域17に対向する位置に配置されている。第1端部32は、フィールド絶縁膜30を挟んでウェル領域16に対向していてもよい。第2端部33は、この形態では、第1方向Xにソース領域22に対向する位置に配置されている。
 第2端部33は、フィールド絶縁膜30を挟んで不純物領域15に対向していてもよい。螺旋部34は、平面視においてドレイン領域17を取り囲むように第1端部32から第2端部33に向けて長円螺旋状に巻回されている。螺旋部34は、フィールド絶縁膜30を挟んでドリフト領域23に対向している。
 フィールド電極31は、第1端部32から第2端部33に向かう螺旋方向に電位勾配を形成する。また、フィールド電極31は、螺旋方向に直交する方向に関してドレイン領域17からバックゲート領域25(ボディ領域19)に向かって螺旋部34の巻回ピッチに応じて漸減する電位勾配を形成する。フィールド電極31は、ドリフト領域23内の電界を間引き、ドリフト領域23における電界分布の偏りを抑制する。
 フィールド電極31は、1μm以上5μm以下のライン幅を有していてもよい。ライン幅は、フィールド電極31の延在方向(つまり、螺旋方向)に直交する方向の幅によって定義される。ライン幅は、3μm以下であることが好ましい。フィールド電極31は、10MΩ以上100MΩ以下の抵抗値を有していてもよい。フィールド電極31は、直線部および円弧部において略一定のライン幅で形成されていてもよい。また、たとえば、円弧中央部に向けてドリフト領域23の幅が漸増している場合、フィールド電極31のライン幅は、直線部から円弧中央部に向けて漸増していてもよい。
 フィールド電極31のピッチは、1μm以上10μm以下であってもよい。フィールド電極31のピッチは、2μm以上であることが好ましい。フィールド電極31のピッチは、互いに隣り合うライン部の間の距離(つまり、螺旋部34の巻回ピッチ)によって定義される。フィールド電極31の巻回数は、5以上100以下(好ましくは、25以上75以下)であってもよい。
 半導体装置1Aは、フィールド絶縁膜30の上においてフィールド電極31よりもドレイン領域17側の領域に配置されたインナーフィールド電極35を含む。インナーフィールド電極35は、この形態では、フィールド電極31によって取り囲まれた領域に配置され、ドレイン領域17(ドレイン領域17)と同電位に固定される。インナーフィールド電極35は、フィールド電極31とほぼ等しい厚さを有し、フィールド電極31と同一の材料(つまり、導電性ポリシリコン)を含む。
 インナーフィールド電極35は、平面視においてドレイン領域17およびフィールド電極31から間隔を空けてドレイン領域17およびフィールド電極31の間の領域に配置されている。インナーフィールド電極35は、この形態では、ドレイン領域17を取り囲む環状(具体的には長円環状)に形成されている。インナーフィールド電極35は、フィールド絶縁膜30を挟んでウェル領域16に対向していてもよい。
 インナーフィールド電極35は、内縁部35aおよび外縁部35bを含む。内縁部35aは、ドレイン領域17から略一定の間隔を空けて形成されていることが好ましい。外縁部35bは、フィールド電極31から略一定の間隔を空けて形成されていることが好ましい。インナーフィールド電極35およびフィールド電極31の間の距離は、フィールド電極31のピッチと等しいことが好ましい。
 インナーフィールド電極35は、この形態では、周方向に沿って不均一な幅で形成されている。具体的には、インナーフィールド電極35は、外縁部35bにおいてフィールド張り出し部35cを有している。フィールド張り出し部35cは、フィールド電極31の第1端部32の先端に近接するようにフィールド電極31に向けて張り出している。フィールド張り出し部35cは、インナーフィールド電極35およびフィールド電極31の間の距離を略一定に保持し、フィールド電極31の第1端部32に起因する電界の偏りを抑制する。
 フィールド張り出し部35cは、この形態では、フィールド電極31の第1端部32に接続され、当該第1端部32と同電位に固定されている。インナーフィールド電極35は、第1端部32と同電位に固定される限り、必ずしも第1端部32に接続されている必要はない。したがって、フィールド張り出し部35cは、フィールド電極31の螺旋方向に第1端部32の先端に対向していてもよい。また、インナーフィールド電極35の有無は任意であり、必要に応じて取り除かれてもよい。
 インナーフィールド電極35の幅は、1μm以上15μm以下であってもよい。インナーフィールド電極35は、フィールド電極31よりも幅広に形成されていることが好ましい。インナーフィールド電極35の幅は、フィールド電極31の幅の1.5倍以上5倍以下であることが好ましい。むろん、フィールド電極31のライン幅以下の幅を有するインナーフィールド電極35が形成されてもよい。
 半導体装置1Aは、第1主面3の上においてチャネル領域24を被覆するゲート絶縁膜36を含む。ゲート絶縁膜36は、フィールド絶縁膜30の厚さ未満の厚さを有し、フィールド絶縁膜30に接続されている。ゲート絶縁膜36の厚さは、10nm以上200nm以下であってもよい。
 ゲート絶縁膜36は、酸化シリコン膜を含んでいてもよい。ゲート絶縁膜36は、平面視においてチャネル領域24に沿って延びる帯状に形成されている。ゲート絶縁膜36は、この形態では、平面視においてフィールド絶縁膜30を取り囲む環状(具体的には長円環状)に形成され、ドリフト領域23、ボディ領域19およびソース領域22を被覆している。
 半導体装置1Aは、ゲート絶縁膜36の上に配置されたゲート電極37を含む。ゲート電極37は、フィールド電極31とほぼ等しい厚さを有し、フィールド電極31と同一の材料(つまり、導電性ポリシリコン)を含んでいてもよい。ゲート電極37は、導電性ポリシリコン内においてn型領域およびp型領域のいずれか一方または双方を含んでいてもよい。ゲート電極37は、ゲート絶縁膜36を挟んでドリフト領域23およびチャネル領域24に対向している。
 ゲート電極37は、平面視においてチャネル領域24に沿って延びる帯状に形成されている。ゲート電極37は、この形態では、平面視においてフィールド絶縁膜30を取り囲む環状(具体的には長円環状)に形成されている。ゲート電極37は、ゲート絶縁膜36の上からフィールド絶縁膜30の上に引き出された引き出し部38を有している。引き出し部38は、フィールド電極31から間隔を空けてフィールド電極31を取り囲む環状(具体的には長円環状)に形成されている。
 引き出し部38は、フィールド絶縁膜30を挟んでドリフト領域23に対向している。引き出し部38は、フィールド電極31から略一定の間隔を空けて形成されていることが好ましい。引き出し部38およびフィールド電極31の間の距離は、フィールド電極31のピッチと等しいことが好ましい。
 ゲート電極37は、内縁部37aおよび外縁部37bを含む。内縁部37aは、引き出し部38によって形成されている。外縁部37bは、平面視においてボディ領域19に重なる領域に形成されている。外縁部37bは、フィールド絶縁膜30の外縁部35bから略一定の間隔を空けて形成されていることが好ましい。
 ゲート電極37は、この形態では、周方向に沿って不均一な幅で形成されている。具体的には、ゲート電極37は、外縁部37b(引き出し部38)においてドレイン領域17側に張り出したゲート張り出し部37cを有している。ゲート張り出し部37cは、フィールド電極31の螺旋方向に第2端部33の先端に近接するようにフィールド電極31に向けて張り出している。
 ゲート張り出し部37cは、フィールド電極31の螺旋方向に第2端部33の先端に対向している。ゲート張り出し部37cは、ゲート電極37およびフィールド電極31の間の距離を略一定に保持し、フィールド電極31の第2端部33に起因する電界の偏りを抑制する。
 図4を参照して、半導体装置1Aは、第1主面3の上で複数のデバイス領域8を被覆する絶縁層40を含む。絶縁層40は、複数の層間絶縁膜41が積層された積層構造を有している。複数の層間絶縁膜41の積層数は任意であり、特定の数値に限定されない。絶縁層40は、3層以上の層間絶縁膜41を含んでいてもよい。図4では、複数の層間絶縁膜41のうちの第1層間絶縁膜41Aおよび第2層間絶縁膜41Bが示されている。
 第1層間絶縁膜41Aは第1主面3を被覆し、第2層間絶縁膜41Bは第1層間絶縁膜41Aを被覆している。各層間絶縁膜41は、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含む。各層間絶縁膜41は、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜からなる単層構造を有していてもよい。各層間絶縁膜41は、少なくとも1つの酸化シリコン膜および少なくとも1つの窒化シリコン膜が任意の順序で積層された積層構造を有していてもよい。
 半導体装置1Aは、ドレイン領域17およびフィールド電極31の第1端部32に電気的に接続されるように絶縁層40内に選択的に引き回されたドレイン配線42を含む。ドレイン配線42は、ドレイン領域17およびフィールド電極31の第1端部32にドレイン電位を付与する。ドレイン配線42は、絶縁層40内において多層配線を形成している。
 ドレイン配線42は、この形態では、第1ドレイン配線43、第2ドレイン配線44、第1ドレインビア電極45および第2ドレインビア電極46を含む。第1ドレイン配線43は、ドレイン領域17側の第1ドレイン配線43A、および、フィールド電極31の第1端部32側の第1ドレイン配線43Bを一体的に含む。むろん、第1ドレイン配線43Aおよび第1ドレイン配線43Bは、同電位に固定される限り、互いに間隔を空けて配置されていてもよい。
 第1ドレイン配線43は、断面視においてドレイン領域17、フィールド電極31の第1端部32およびインナーフィールド電極35に対向するように第1層間絶縁膜41Aの上に配置されている。第1ドレイン配線43は、断面視においてドレイン領域17の全域、第1端部32の全域およびインナーフィールド電極35の全域に対向していることが好ましい。
 第2ドレイン配線44は、断面視において第1ドレイン配線43に対向するように第2層間絶縁膜41Bの上に配置されている。第2ドレイン配線44は、断面視においてインナーフィールド電極35に対向する位置まで引き出されていることが好ましい。第2ドレイン配線44は、断面視においてフィールド電極31の第1端部32に対向する位置まで引き出されていることが好ましい。第2ドレイン配線44は、断面視においてフィールド電極31の螺旋部34に対向する位置まで引き出されていることが特に好ましい。第2ドレイン配線44は、第1ドレイン配線43の厚さを超える厚さを有していてもよい。
 第1ドレインビア電極45は、ドレイン領域17および第1ドレイン配線43の間の領域に介在され、ドレイン領域17を第1ドレイン配線43に電気的に接続させている。また、第1ドレインビア電極45は、フィールド電極31の第1端部32および第1ドレイン配線43の間の領域に介在され、第1端部32を第1ドレイン配線43に電気的に接続させている。
 むろん、第1ドレインビア電極45は、インナーフィールド電極35および第1ドレイン配線43の領域に介在され、インナーフィールド電極35を第1ドレイン配線43に電気的に接続させていてもよい。第2ドレインビア電極46は、第1ドレイン配線43および第2ドレイン配線44の間の領域に介在され、第1ドレイン配線43を第2ドレイン配線44に電気的に接続させている。
 半導体装置1Aは、ソース領域22に電気的に接続されるようにドレイン配線42から離間して絶縁層40内に選択的に引き回されたソース配線47を含む。ソース配線47は、ソース領域22にソース電位を付与する。ソース配線47は、バックゲート領域25から電気的に切り離されている。また、ソース配線47は、分離領域11から電気的に切り離されている。ソース配線47は、絶縁層40内において多層配線を形成している。
 具体的には、ソース配線47は、第1ソース配線48、第2ソース配線49、第1ソースビア電極50および第2ソースビア電極51を含む。第1ソース配線48は、断面視においてソース領域22に対向するように第1層間絶縁膜41Aの上に配置されている。第1ソース配線48は、断面視においてソース領域22の全域に対向していることが好ましい。第1ソース配線48は、断面視においてバックゲート領域25に対向していないことが好ましい。
 第2ソース配線49は、断面視において第1ソース配線48に対向するように第2層間絶縁膜41Bの上に配置されている。第2ソース配線49は、断面視においてソース領域22の全域を被覆していることが好ましい。第2ソース配線49は、断面視においてゲート電極37を横切ってインナーフィールド電極35の第2端部33に対向する位置まで引き出されていることが好ましい。第2ソース配線49は、断面視においてインナーフィールド電極35の螺旋部34に対向する位置まで引き出されていることが特に好ましい。第2ソース配線49は、第1ソース配線48の厚さを超える厚さを有していてもよい。
 第1ソースビア電極50は、ソース領域22および第1ソース配線48の間の領域に介在され、ソース領域22を第1ソース配線48に電気的に接続させている。第2ソースビア電極51は、第1ソース配線48および第2ソース配線49の間の領域に介在され、第1ソース配線48を第2ソース配線49に電気的に接続させている。
 半導体装置1Aは、バックゲート領域25およびフィールド電極31の第2端部33に電気的に接続されるようにドレイン配線42およびソース配線47から離間して絶縁層40内に選択的に引き回されたバックゲート配線52を含む。バックゲート配線52は、この形態では、分離領域11にも電気的に接続されている。バックゲート配線52は、ソース領域22から電気的に切り離されている。バックゲート配線52は、絶縁層40内において多層配線を形成している。
 具体的には、バックゲート配線52は、第1バックゲート配線53、第2バックゲート配線54、第1バックゲートビア電極55および第2バックゲートビア電極56を含む。第1バックゲート配線53は、バックゲート領域25側の第1バックゲート配線53A、フィールド電極31の第2端部33側の第1バックゲート配線53B、および、分離領域11側の第1バックゲート配線53Cを一体的に含む。むろん、第1バックゲート配線53A、第1バックゲート配線53Bおよび第1バックゲート配線53Cは、同電位に固定される限り、互いに間隔を空けて配置されていてもよい。
 第1バックゲート配線53は、ソース領域22から間隔を空けて第1層間絶縁膜41Aの上に形成されている。第1バックゲート配線53は、断面視においてバックゲート領域25、フィールド電極31の第2端部33および分離領域11に対向している。第1バックゲート配線53は、断面視においてバックゲート領域25の全域に対向していることが好ましい。第1バックゲート配線53は、フィールド電極31の螺旋部34に対向していてもよい。第1バックゲート配線53は、平面視においてトランジスタ領域9外の領域に引き出されていてもよい。
 第2バックゲート配線54は、この形態では、平面視においてトランジスタ領域9外の領域で第1バックゲート配線53に対向するように第2層間絶縁膜41Bの上に配置されている。むろん、第2バックゲート配線54は、平面視においてトランジスタ領域9で第1バックゲート配線53に対向するように配置されていてもよい。第2バックゲート配線54は、第1バックゲート配線53の厚さを超える厚さを有していてもよい。
 第1バックゲートビア電極55は、バックゲート領域25および第1バックゲート配線53の間の領域に介在され、バックゲート領域25を第1バックゲート配線53に電気的に接続させている。また、第1バックゲートビア電極55は、フィールド電極31の第2端部33および第1バックゲート配線53の間の領域に介在され、フィールド電極31の第2端部33を第1バックゲート配線53に電気的に接続させている。
 また、第1バックゲートビア電極55は、分離領域11および第1バックゲート配線53の間の領域に介在され、分離領域11を第1バックゲート配線53に電気的に接続させている。第2バックゲートビア電極56は、第1バックゲート配線53および第2バックゲート配線54の間の領域に介在され、第1バックゲート配線53を第2バックゲート配線54に電気的に接続させている。
 半導体装置1Aは、ゲート電極37に電気的に接続されるようにドレイン配線42、ソース配線47およびバックゲート配線52から離間して絶縁層40内に選択的に引き回されたゲート配線57を含む。ゲート配線57は、ゲート電極37にゲート電位を付与する。ゲート配線57は、絶縁層40内において多層配線を形成している。
 具体的には、ゲート配線57は、第1ゲート配線58、第2ゲート配線(図示せず)、第1ゲートビア電極59および第2ゲートビア電極(図示せず)を含む。第1ゲート配線58は、断面視においてゲート電極37に対向するように第1層間絶縁膜41Aの上に配置されている。
 第1ゲート配線58は、平面視においてトランジスタ領域9外の領域に引き出されている。第2ゲート配線(図示せず)は、この形態では、平面視においてトランジスタ領域9外の領域で第1ゲート配線58に対向するように第2層間絶縁膜41Bの上に配置されている。第2ゲート配線は、第1ゲート配線58の厚さを超える厚さを有していてもよい。
 第1ゲートビア電極59は、ゲート電極37および第1ゲート配線58の間の領域に介在され、ゲート電極37を第1ゲート配線58に電気的に接続させている。第2ゲートビア電極(図示せず)は、第1ゲート配線58および第2ゲート配線の間の領域に介在され、第1ゲート配線58を第2ゲート配線に電気的に接続させている。
 図5は、トランジスタ領域9内の電気構造(FET構造10およびフィールド電極31)を示す回路図である。図5を参照して、半導体装置1Aは、トランジスタ領域9においてFET構造10および抵抗Rを含む。FET構造10は、ドレインD(ドレイン領域17)、ソースS(ソース領域22)、バックゲートBG(バックゲート領域25)およびゲートG(ゲート絶縁膜36およびゲート電極37)を含む。
 抵抗Rは、フィールド電極31からなり、ドレインDおよびバックゲートBGに電気的に接続されている。抵抗Rは、ドレインDおよびソースSに接続されていない。抵抗Rは、ドレインDおよびゲートGに接続されていない。抵抗Rは、FET構造10のソースSおよびゲートGに接続されていない。
 この形態では、トランジスタ領域9内には、FET構造10および抵抗Rのみが形成されている。つまり、トランジスタ領域9内には、ドレインDおよびソースSの間に接続される他の機能デバイスは形成されていない。また、トランジスタ領域9内には、ドレインDおよびゲートGの間に接続される他の機能デバイスは形成されていない。また、トランジスタ領域9内には、ソースSおよびゲートGの間に接続される他の機能デバイスは形成されていない。
 FET構造10では、トランジスタ領域9外の領域(半導体装置1A外の領域を含む)から、ドレイン電位、ソース電位、バックゲート電位およびゲート電位が、ドレインD(ドレイン領域17)、ソースS(ソース領域22)、バックゲートBG(バックゲート領域25)およびゲートG(ゲート電極37)にそれぞれ付与される。つまり、FET構造10は、ソースS(ソース領域22)にソース電位が個別的に付与され、バックゲートBG(バックゲート領域25)にバックゲート電位が個別的に付与されるように構成されている。
 ドレイン電位は、電源電位であってもよい。ソース電位は、ドレイン電位以下である。ソース電位は、基準電位、グランド電位、または、これら以外の電位であってもよい。バックゲート電位は、ドレイン電位以下である。バックゲート電位は、基準電位、グランド電位、または、これら以外の電位であってもよい。バックゲート電位がソース電位と同電位になることは妨げられない。つまり、チップ2の内部においてバックゲート領域25がソース領域22から電気的に分離されている一方で、外部からの電位制御によってバックゲート領域25がソース領域22と同電位に固定されてもよい。
 以上、半導体装置1Aは、チップ2、n型のドレイン領域17、n型のソース領域22、p型のバックゲート領域25、ゲート絶縁膜36およびゲート電極37を含む。チップ2は、第1主面3を有している。ドレイン領域17は、第1主面3の表層部に形成されている。ソース領域22は、第1主面3の表層部においてドレイン領域17とは異なる領域に形成されている。
 バックゲート領域25は、第1主面3の表層部においてドレイン領域17およびソース領域22とは異なる領域に形成されている。バックゲート領域25は、ドレイン領域17およびソース領域22から電気的に切り離されている。ゲート絶縁膜36は、ソース領域22を被覆している。ゲート電極37は、ゲート絶縁膜36を挟んでソース領域22に対向している。
 この構造によれば、バックゲート領域25から電気的に独立したソース電位をソース領域22に付与できると同時に、ソース領域22から電気的に独立したバックゲート電位をバックゲート領域25に付与できる。これにより、ソース電位の微調整によってゲート閾値電圧Vthを微調整できる新規な構成を有する半導体装置1Aを提供できる。
 このような構造において、半導体装置1Aは、フィールド絶縁膜30およびフィールド電極31を含むことが好ましい。フィールド絶縁膜30は、第1主面3の上でドレイン領域17およびソース領域22の間の領域を被覆している。フィールド電極31は、フィールド絶縁膜30の上に配置されている。この構造によれば、フィールド絶縁膜30およびフィールド電極31を含む構造においてゲート閾値電圧Vthを微調整できる。
 この場合、フィールド電極31は、ソース領域22から電気的に切り離されていることが好ましい。この構造によれば、フィールド電極31から電気的に独立したソース電位をソース領域22に付与できる。これにより、フィールド電極31の電位がソース領域22に作用することを抑制できる。
 この場合、フィールド電極31は、ドレイン領域17およびバックゲート領域25に電気的に接続されていることが好ましい。この構造によれば、ドレイン領域17の電位およびバックゲート領域25の電位の間の電位差がフィールド電極31に生じる。これにより、ソース領域22に付与されるソース電位の独立性を保ちながら、フィールド電極31によってドレイン領域17およびバックゲート領域25の間の電界分布を調節できる。
 図6は、図2に対応し、第2実施形態に係る半導体装置1Bを示す拡大平面図である。図7は、図6に示す領域VIIの断面斜視図である。図6および図7を参照して、半導体装置1Bは、半導体装置1Aを変形させた形態を有している。
 具体的には、半導体装置1Bは、ボディ領域19の表層部においてバックゲート領域25を含まず、複数のソース領域22のみを含む。複数のソース領域22は、第1実施形態の場合と同様の形態で形成されている。
 半導体装置1Bは、トランジスタ領域9においてドレイン領域17およびソース領域22から離間して第1主面3の表層部に形成されたp型のバックゲート領域25を含む。具体的には、バックゲート領域25は、分離領域11およびボディ領域19から間隔を空けて分離領域11およびボディ領域19の間の領域に形成されている。バックゲート領域25は、この形態では、不純物領域15を横切るように第1主面3から第2半導体領域7に向けて壁状に延び、第2半導体領域7に電気的に接続されている。
 バックゲート領域25は、この形態では、第1バックゲート領域61、第2バックゲート領域62および第3バックゲート領域63を含む。第1バックゲート領域61は、第2半導体領域7および不純物領域15の間の境界部に形成されている。第1バックゲート領域61は、法線方向Zに関して第1主面3および第2主面4から間隔を空けて形成され、第2半導体領域7に電気的に接続されている。第1バックゲート領域61は、第2半導体領域7よりも高いp型不純物濃度を有している。
 第2バックゲート領域62は、不純物領域15において第1主面3および第1バックゲート領域61の間の領域に形成され、第1バックゲート領域61に電気的に接続されている。第2バックゲート領域62は、第1バックゲート領域61よりも低いp型不純物濃度を有していてもよい。第3バックゲート領域63は、第2バックゲート領域62の表層部に形成され、第1主面3から露出している。第3バックゲート領域63は、第2バックゲート領域62よりも高いp型不純物濃度を有していてもよい。
 バックゲート領域25は、この形態では、平面視においてボディ領域19を取り囲む環状に形成され、第1方向Xに延びる部分および第2方向Yに延びる部分を有している。バックゲート領域25は、この形態では、平面視において四角環状(具体的には第2方向Yに延びる長方形環状)に形成されている。つまり、バックゲート領域25は、この形態では、平面視において分離領域11の平面形状に整合した平面形状を有する一方、ボディ領域19の平面形状に整合しない平面形状を有している。
 具体的には、バックゲート領域25は、平面視において第1領域25A、第2領域25B、第3領域25Cおよび第4領域25Dを含む。バックゲート領域25の第1~第4領域25A~25Dは、第1バックゲート領域61、第2バックゲート領域62および第3バックゲート領域63によって形成されている。
 第1領域25Aは、平面視においてボディ領域19の第1領域19Aから第1方向Xの一方側に離間して第2方向Yに帯状に延びる部分である。第2領域25Bは、平面視においてボディ領域19の第2領域19Bから第1方向Xの他方側に離間して第2方向Yに帯状に延びる部分である。第2領域25Bは、平面視において第1領域25Aに対して平行に延び、第1方向Xにドレイン領域17(ウェル領域16)を挟んで第1領域25Aに対向している。第2方向Yに関して、第1領域25Aおよび第2領域25Bの長さは、ドレイン領域17の長さを超えていてもよい。
 第3領域25Cは、平面視において第1領域25Aの一端部および第2領域25Bの一端部を接続するように第1方向Xに直線帯状に延びる部分である。第4領域25Dは、平面視において第1領域25Aの他端部および第2領域25Bの他端部を接続するように第1方向Xに直線帯状に延びる部分である。
 バックゲート領域25は、ボディ領域19の平面形状に整合した平面形状を有していてもよい。つまり、バックゲート領域25の第3領域25Cは、平面視においてボディ領域19の第3領域19Cに沿って円弧帯状に延びていてもよい。また、バックゲート領域25の第4領域25Dは、平面視においてボディ領域19の第4領域19Dに沿って円弧帯状に延びていてもよい。
 半導体装置1Bは、第1主面3の表層部においてボディ領域19およびバックゲート領域25の間の領域に形成されたp型の表層領域64(surficial region)を含む。表層領域64は、不純物領域15の底部から第1主面3側に間隔を空けて形成されている。つまり、表層領域64は、ボディ領域19およびバックゲート領域25よりも浅く形成され、第2半導体領域7に接続されていない。表層領域64は、第2ボディ領域21および第2バックゲート領域62よりも浅く形成されていてもよい。
 表層領域64は、ボディ領域19およびバックゲート領域25のいずれか一方または双方に接続されていてもよい。表層領域64は、この形態では、ボディ領域19およびバックゲート領域25の間の領域の全域に形成され、ボディ領域19およびバックゲート領域25の双方に接続されている。表層領域64は、この形態では、ソース領域22およびバックゲート領域25に接続されている。表層領域64は、ボディ領域19およびバックゲート領域25の間の領域におけるチャネル反転を抑制する。
 表層領域64は、この形態では、第1表層領域65および第2表層領域66を含む。第1表層領域65は、第2ボディ領域21よりも高いp型不純物濃度を有し、第1主面3の表層部に形成されている。第1表層領域65は、第2バックゲート領域62よりも高いp型不純物濃度を有していてもよい。第1表層領域65は、第2ボディ領域21および第2バックゲート領域62に接続されている。第1表層領域65は、この形態では、第2ボディ領域21(ボディ領域19)内においてソース領域22に接続され、第2バックゲート領域62内において第3バックゲート領域63に接続されている。
 第2表層領域66は、第1表層領域65未満のp型不純物濃度を有し、第1表層領域65および第1半導体領域6の底部側(第2主面4側)の間の領域に形成されている。第2表層領域66は、第2ボディ領域21および第2バックゲート領域62に接続されている。第2表層領域66は、第2ボディ領域21および/または第3バックゲート領域63とほぼ等しいp型不純物濃度を有していてもよい。
 第2表層領域66は、第2ボディ領域21の一部、および/または、第3バックゲート領域63の一部を利用して形成されていてもよい。つまり、第2表層領域66は、第2ボディ領域21および第3バックゲート領域63のいずれか一方または双方と一体的に形成されていてもよい。
 前述のフィールド絶縁膜30は、この形態では、第1主面3においてソース領域22およびバックゲート領域25の間の領域を被覆する部分を有している。具体的には、フィールド絶縁膜30は、平面視において表層領域64の全域を被覆し、ソース領域22およびバックゲート領域25を露出させるようにソース領域22(ボディ領域19)を取り囲む環状に形成されている。
 また、フィールド絶縁膜30は、第1主面3において分離領域11およびバックゲート領域25の間の領域を被覆する部分を有している。具体的には、フィールド絶縁膜30は、分離領域11およびバックゲート領域25を露出させるようにバックゲート領域25を取り囲む環状に形成されている。
 前述のドレイン配線42は、第1実施形態の場合と同様の形態を有し、ドレイン領域17およびフィールド電極31の第1端部32に電気的に接続されている。前述のソース配線47は、第1実施形態の場合と同様の形態を有し、ソース領域22に電気的に接続されている。前述のバックゲート配線52は、第1実施形態の場合と同様の形態を有し、分離領域11、バックゲート領域25およびフィールド電極31の第2端部33に電気的に接続されている。前述のゲート配線57は、第1実施形態の場合と同様の形態を有し、ゲート電極37に電気的に接続されている。
 以上、半導体装置1Bによっても、半導体装置1Aに対して述べた同様の効果が奏される。半導体装置1Bによれば、バックゲート領域25がソース領域22(ボディ領域19)から間隔を空けて形成されている。したがって、この構造によれば、バックゲート領域25に対するソース電位の作用を抑制し、ソース領域22に対するバックゲート電位の作用を抑制できる。よって、ソース領域22にソース電位を安定的に付与でき、バックゲート領域25にバックゲート電位を安定的に付与できる。
 以上、実施形態が説明されたが、前述の実施形態はさらに他の形態で実施できる。たとえば、前述の各実施形態では、フィールド抵抗膜からなるフィールド電極31が示された。しかし、ドレイン領域17、ソース領域22およびバックゲート領域25から電気的に切り離され、フィールド抵抗膜として機能しないフィールド電極31が採用されてもよい。この場合、フィールド電極31は、電気的に浮遊状態に形成されていてもよい。
 前述の各実施形態では、平面視において第2方向Yに帯状に延びるウェル領域16が形成された例が示された。しかし、ウェル領域16は、平面視において環状(たとえば、第2方向Yに延びる長円環状)に形成されていてもよい。この場合、ドレイン領域17、平面視においてウェル領域16に沿って延びる環状(長円環状)に形成されていてもよい。
 前述の各実施形態では、第1導電型がn型であり、第2導電型がp型である例が説明された。しかし、第1導電型がp型であり、第2導電型がn型であってもよい。この場合の具体的な構成は、前述の説明および添付図面においてn型領域をp型領域に置き換え、p型領域をn型領域に置き換えることによって得られる。
 以下、この明細書および図面から抽出される特徴例が示される。以下では、新規な構成を有する半導体装置が提供される。以下、括弧内の英数字等は前述の実施形態における対応構成要素等を表すが、各項目(Clause)の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
 [A1]主面(3)を有するチップ(2)と、前記主面(3)の表層部に形成された第1導電型(n型)のドレイン領域(17)と、前記主面(3)の表層部において前記ドレイン領域(17)とは異なる領域に形成された第1導電型(n型)のソース領域(22)と、前記ドレイン領域(17)および前記ソース領域(22)から電気的に切り離されるように、前記主面(3)の表層部において前記ドレイン領域(17)および前記ソース領域(22)とは異なる領域に形成された第2導電型(p型)のバックゲート領域(25)と、前記主面(3)の上で前記ソース領域(22)を被覆するゲート絶縁膜(36)と、前記ゲート絶縁膜(36)の上に形成されたゲート電極(37)と、を含む、半導体装置(1A、1B)。
 [A2]前記主面(3)の上で前記ドレイン領域(17)および前記ソース領域(22)の間の領域を被覆するフィールド絶縁膜(30)と、前記フィールド絶縁膜(30)の上に配置されたフィールド電極(31)と、をさらに含む、A1に記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A3]前記フィールド電極(31)は、前記ソース領域(22)から電気的に切り離されている、A2に記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A4]前記フィールド電極(31)は、フィールド抵抗膜(31)からなる、A2またはA3に記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A5]前記フィールド電極(31)は、前記ドレイン領域(17)および前記バックゲート領域(25)に電気的に接続されている、A2~A4のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A6]前記フィールド電極(31)は、平面視において前記ドレイン領域(17)を取り囲むように螺旋状に形成されている、A2~A5のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A7]前記ゲート絶縁膜(36)は、前記フィールド絶縁膜(30)に接続され、前記ゲート電極(37)は、前記ゲート絶縁膜(36)の上から前記フィールド絶縁膜(30)の上に引き出された引き出し部(38)を有している、A2~A6のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A8]前記主面(3)にデバイス領域(8、9)を区画するように前記主面(3)の表層部に形成された第2導電型(p型)の分離領域(11)をさらに含み、前記ドレイン領域(17)、前記ソース領域(22)および前記バックゲート領域(25)は、前記デバイス領域(8、9)に内に形成されている、A1~A7のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A9]前記分離領域(11)は、前記ソース領域(22)から電気的に切り離されている、A8に記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A10]前記分離領域(11)は、前記バックゲート領域(25)と同電位に固定される、A8またはA9に記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A11]前記分離領域(11)は、平面視において前記主面(3)の一部を取り囲む環状に形成されている、A8~A10のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A12]前記主面(3)の上に配置され、前記ドレイン領域(17)に電気的に接続されたドレイン配線(42)と、前記主面(3)の上に配置され、前記ソース領域(22)に電気的に接続されたソース配線(47)と、前記主面(3)の上に配置され、前記バックゲート領域(25)に電気的に接続されたバックゲート配線(52)と、をさらに含む、A1~A11のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A13]前記バックゲート配線(52)は、前記ドレイン配線(42)および前記ソース配線(47)から間隔を空けて配置され、前記ドレイン配線(42)および前記ソース領域(22)から電気的に切り離されている、A12に記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A14]前記ドレイン配線(42)は、断面視において前記ドレイン領域(17)に対向し、前記ソース配線(47)は、断面視において前記ソース領域(22)に対向し、前記バックゲート配線(52)は、断面視において前記バックゲート領域(25)に対向し、前記ソース領域(22)に対向していない、A12またはA13に記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A15]前記ドレイン領域(17)は、平面視において一方方向に延びる帯状または環状に形成され、前記ソース領域(22)は、平面視において前記一方方向に延びる帯状に形成され、前記バックゲート領域(25)は、平面視において前記一方方向に延びる帯状に形成されている、A1~A14のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A16]前記主面(3)の表層部に形成された第1導電型(n型)のウェル領域(16)をさらに含み、前記ドレイン領域(17)は、前記ウェル領域(16)内に形成されている、A1~A15のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A17]前記ドレイン領域(17)から前記チップ(2)の厚さ方向に離間して形成された第1導電型(n型)の埋設領域(18)をさらに含む、A1~A16のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A18]前記ドレイン領域(17)から間隔を空けて前記主面(3)の表層部に形成された第2導電型(p型)のボディ領域(19)をさらに含み、前記ソース領域(22)は、前記ボディ領域(19)内に形成され、前記バックゲート領域(25)は、前記ボディ領域(19)内において前記ソース領域(22)とは異なる領域に形成されている、A1~A17のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [A19]前記ドレイン領域(17)から間隔を空けて前記主面(3)の表層部に形成された第2導電型(p型)のボディ領域(19)をさらに含み、前記ソース領域(22)は、前記ボディ領域(19)内に形成され、前記バックゲート領域(25)は、前記ボディ領域(19)外に形成されている、A1~A17のいずれか一つに記載の半導体装置(1A、1B)。
 [B1]半導体チップ(2)と、ドレイン(D、17)、ソース(S、22)、ゲート(G、36、37)およびバックゲート(BG、25)を有し、前記ソース(S、22)にソース電位が個別的に付与され、かつ、前記バックゲート(BG、25)にバックゲート電位が個別的に付与されるように前記半導体チップ(2)に形成されたトランジスタ構造(10)と、前記ソース(S、22)から電気的に切り離され、前記ドレイン(D、17)および前記バックゲート(BG、25)に電気的に接続されるように前記半導体チップ(2)の上に配置された抵抗(R、31)と、を含む、半導体装置(1A、1B)。
 [B2]前記半導体チップ(2)に設けられたデバイス領域(8、9)をさらに含み、前記トランジスタ構造(10)は前記デバイス領域(8、9)に形成され、前記抵抗(R、31)は、前記デバイス領域(8、9)に配置されている、B1に記載の半導体装置(1A、1B)。
 [B3]前記ソース(S、22)に前記ソース電位を個別的に付与するように前記半導体チップ(2)の上に配置されたソース配線(47)と、前記バックゲート(BG、25)に前記バックゲート電位を個別的に付与するように前記ソース配線(47)から間隔を空けて前記半導体チップ(2)の上に配置されたバックゲート配線(52)と、をさらに含む、B1またはB2に記載の半導体装置(1A、1B)。
 実施形態について詳細に説明してきたが、これらは技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によって限定される。
1A 半導体装置
1B 半導体装置
2  第1主面
3  チップ
8  デバイス領域
9  トランジスタ領域
11 分離領域
16 ウェル領域
17 ドレイン領域
18 埋設領域
19 ボディ領域
22 ソース領域
25 バックゲート領域
30 フィールド絶縁膜
31 フィールド電極
36 ゲート絶縁膜
37 ゲート電極
38 引き出し部
40 絶縁層
42 ドレイン配線
47 ソース配線
52 バックゲート配線
D  ドレイン
S  ソース
G  ゲート
BG バックゲート
R  抵抗

Claims (20)

  1.  主面を有するチップと、
     前記主面の表層部に形成された第1導電型のドレイン領域と、
     前記主面の表層部において前記ドレイン領域とは異なる領域に形成された第1導電型のソース領域と、
     前記ドレイン領域および前記ソース領域から電気的に切り離されるように、前記主面の表層部において前記ドレイン領域および前記ソース領域とは異なる領域に形成された第2導電型のバックゲート領域と、
     前記主面の上で前記ソース領域を被覆するゲート絶縁膜と、
     前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、を含む、半導体装置。
  2.  前記主面の上で前記ドレイン領域および前記ソース領域の間の領域を被覆するフィールド絶縁膜と、
     前記フィールド絶縁膜の上に配置されたフィールド電極と、をさらに含む、請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記フィールド電極は、前記ソース領域から電気的に切り離されている、請求項2に記載の半導体装置。
  4.  前記フィールド電極は、フィールド抵抗膜からなる、請求項2または3に記載の半導体装置。
  5.  前記フィールド電極は、前記ドレイン領域および前記バックゲート領域に電気的に接続されている、請求項2~4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6.  前記フィールド電極は、平面視において前記ドレイン領域を取り囲むように螺旋状に形成されている、請求項2~5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7.  前記ゲート絶縁膜は、前記フィールド絶縁膜に接続され、
     前記ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜の上から前記フィールド絶縁膜の上に引き出された引き出し部を有している、請求項2~6のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8.  前記主面にデバイス領域を区画するように前記主面の表層部に形成された第2導電型の分離領域をさらに含み、
     前記ドレイン領域、前記ソース領域および前記バックゲート領域は、前記デバイス領域に内に形成されている、請求項1~7のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9.  前記分離領域は、前記ソース領域から電気的に切り離されている、請求項8に記載の半導体装置。
  10.  前記分離領域は、前記バックゲート領域と同電位に固定される、請求項8または9に記載の半導体装置。
  11.  前記分離領域は、平面視において前記主面の一部を取り囲む環状に形成されている、請求項8~10のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12.  前記主面の上に配置され、前記ドレイン領域に電気的に接続されたドレイン配線と、
     前記主面の上に配置され、前記ソース領域に電気的に接続されたソース配線と、
     前記主面の上に配置され、前記バックゲート領域に電気的に接続されたバックゲート配線と、をさらに含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の半導体装置。
  13.  前記バックゲート配線は、前記ドレイン配線および前記ソース配線から間隔を空けて配置され、前記ドレイン配線および前記ソース領域から電気的に切り離されている、請求項12に記載の半導体装置。
  14.  前記ドレイン配線は、断面視において前記ドレイン領域に対向し、
     前記ソース配線は、断面視において前記ソース領域に対向し、
     前記バックゲート配線は、断面視において前記バックゲート領域に対向し、前記ソース領域に対向していない、請求項12または13に記載の半導体装置。
  15.  前記ドレイン領域は、平面視において一方方向に延びる帯状または環状に形成され、
     前記ソース領域は、平面視において前記一方方向に延びる帯状に形成され、
     前記バックゲート領域は、平面視において前記一方方向に延びる帯状に形成されている、請求項1~14のいずれか一項に記載の半導体装置。
  16.  前記主面の表層部に形成された第1導電型のウェル領域をさらに含み、
     前記ドレイン領域は、前記ウェル領域内に形成されている、請求項1~15のいずれか一項に記載の半導体装置。
  17.  前記ドレイン領域から前記チップの厚さ方向に離間して形成された第1導電型の埋設領域をさらに含む、請求項1~16のいずれか一項に記載の半導体装置。
  18.  前記ドレイン領域から間隔を空けて前記主面の表層部に形成された第2導電型のボディ領域をさらに含み、
     前記ソース領域は、前記ボディ領域内に形成され、
     前記バックゲート領域は、前記ボディ領域内において前記ソース領域とは異なる領域に形成されている、請求項1~17のいずれか一項に記載の半導体装置。
  19.  前記ドレイン領域から間隔を空けて前記主面の表層部に形成された第2導電型のボディ領域をさらに含み、
     前記ソース領域は、前記ボディ領域内に形成され、
     前記バックゲート領域は、前記ボディ領域外に形成されている、請求項1~17のいずれか一項に記載の半導体装置。
  20.  半導体チップと、
     ドレイン、ソース、ゲートおよびバックゲートを有し、前記ソースにソース電位が個別的に付与され、かつ、前記バックゲートにバックゲート電位が個別的に付与されるように前記半導体チップに形成されたトランジスタ構造と、
     前記ソースから電気的に切り離され、前記ドレインおよび前記バックゲートに電気的に接続されるように前記半導体チップの上に配置された抵抗と、を含む、半導体装置。
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