WO2025154684A1 - 半導体装置 - Google Patents
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- WO2025154684A1 WO2025154684A1 PCT/JP2025/000712 JP2025000712W WO2025154684A1 WO 2025154684 A1 WO2025154684 A1 WO 2025154684A1 JP 2025000712 W JP2025000712 W JP 2025000712W WO 2025154684 A1 WO2025154684 A1 WO 2025154684A1
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/64—Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
- H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
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- H—ELECTRICITY
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/80—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
Definitions
- This disclosure relates to a semiconductor device.
- Patent Document 1 discloses a semiconductor device including a semiconductor substrate, multiple trench structures, and a gate pad portion.
- the multiple trench structures are formed on the surface of the semiconductor substrate.
- the gate pad portion is disposed on the semiconductor substrate so as to cover the multiple trench structures.
- An embodiment of the present disclosure provides a semiconductor device capable of improving reliability regarding insulation properties.
- One embodiment of the present disclosure provides a semiconductor device including a chip having a first main surface on which an element region is formed, a plurality of first conductive structures extending in stripes in a first direction in the element region and formed of a first conductive material, an underlying insulating film between the first conductive structures and the chip, a first impurity region of a first conductivity type formed in the chip, a second impurity region of a second conductivity type formed in a surface layer portion on the first main surface side of the first impurity region, and a high concentration region formed in the surface layer portion of the first main surface and having a higher impurity concentration of the second conductivity type than the second impurity region.
- the underlying insulating film is selectively made thicker in a portion covering the high concentration region.
- FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view showing the layout of the gate pads, gate wiring, source pads and source wiring.
- FIG. 4 is a plan view showing the layout of the polysilicon wiring layer.
- FIG. 5 is a plan view showing the layout of the chip.
- FIG. 6 is an enlarged view of a portion enclosed by a dashed line VI in FIG.
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII shown in FIG.
- FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII shown in FIG.
- FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view showing the layout of the gate pads, gate
- FIG. 9 is an enlarged view of the portion enclosed by the dashed line IX in FIG.
- FIG. 10 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line X in FIG.
- FIG. 11 is an enlarged view of a portion surrounded by a dashed line XI in FIG.
- FIG. 12 is an enlarged view of a portion surrounded by a dashed line XII in FIG.
- FIG. 13A is an enlarged view of a portion surrounded by a dashed line XIIIA in FIG.
- FIG. 13B is a plan view for explaining the first dummy structure according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 13A.
- FIG. 13C is a plan view for explaining a first dummy structure according to the third embodiment, and corresponds to FIG.
- FIG. 13B is a plan view for explaining a first dummy structure according to the fourth embodiment, and corresponds to FIG. 13B.
- FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV shown in FIG. 13A.
- FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV shown in FIG. 13A.
- FIG. 16A is a cross-sectional view taken along line XVIA-XVIA shown in FIG. 13A.
- FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line XVIB-XVIB shown in FIG. 13A.
- FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII shown in FIG. 13A.
- FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV shown in FIG. 13A.
- FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV shown in FIG. 13A.
- FIG. 16A is a cross
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII shown in FIG. 13A.
- FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX shown in FIG. 13A.
- FIG. 20 is an enlarged view of a portion surrounded by a dashed line XX in FIG.
- FIG. 21 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line XXI in FIG.
- FIG. 22A is a diagram for explaining a part of the manufacturing process of the semiconductor device, and shows a cross section corresponding to the part surrounded by the dashed dotted line XXII in FIG.
- FIG. 22B is a diagram showing a step subsequent to that of FIG. 22A.
- FIG. 22C is a diagram showing a step subsequent to that of FIG. 22B.
- 23 is a cross-sectional view taken along the line XXIII-XXIII shown in FIG. 11.
- FIG. 24 is an enlarged view of a portion surrounded by a dashed line XXIV in FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line XXV-XXV shown in FIG. 12.
- FIG. 26 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line XXVI in FIG.
- FIG. 27 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line XXVII in FIG.
- FIG. 28 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line XXVIII in FIG.
- FIG. 29 is a cross-sectional view taken along line XXIX-XXIX shown in FIG. 30 is a cross-sectional view taken along the line XXX-XXX shown in FIG.
- FIG. 31 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line XXXI in FIG.
- FIG. 32 is an enlarged view of a portion surrounded by a dashed line XXXII in FIG.
- FIG. 33 is an enlarged view of a portion surrounded by the dashed dotted line XXXIII-XXXIII in FIG.
- FIG. 34 is an enlarged view of a portion surrounded by a dashed line XXXIV in FIG.
- FIG. 35 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line XXXV in FIG. 36 is a cross-sectional view taken along line XXXVI-XXXVI shown in FIG. 35.
- FIG. 37 is a cross-sectional view taken along line XXXVII-XXXVII shown in FIG. 35.
- FIG. 38 is a cross-sectional view taken along line XXXVIII-XXXVIII shown in FIG. 35.
- FIG. FIG. 39A is a plan view of a second embodiment of the connecting structure portion, and corresponds to FIG. 35.
- FIG. FIG. 39B is a plan view of the third embodiment of the connecting structure portion, and corresponds to FIG. FIG.
- FIG. 40 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line XL in FIG.
- FIG. 41 is an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line XLI in FIG.
- FIG. 42 is an enlarged view of a portion surrounded by a dashed line XLII in FIG.
- FIG. 43 is a plan view for explaining an example of the arrangement of a plurality of connection wiring structures according to the second embodiment, and corresponds to FIG.
- FIG. 44 is a plan view for explaining an example of an arrangement of a plurality of connection wiring structures according to the second embodiment, and corresponds to FIG.
- FIG. 45 is a plan view for explaining an example of the arrangement of a plurality of connection wiring structures according to the third embodiment, and corresponds to FIG. FIG.
- FIG. 50I is a cross-sectional view for explaining a part of the manufacturing process of the semiconductor device, corresponding to FIG. 50H.
- FIG. 50J shows a step subsequent to FIG. 50I.
- FIG. 50K is a diagram showing a step subsequent to that of FIG. 50J.
- FIG. 51 shows another embodiment of a semiconductor device and is a cross-sectional view corresponding to FIG.
- FIG. 52 shows another embodiment of the semiconductor device and is a cross-sectional view corresponding to FIG.
- FIG. 53 shows another embodiment of a semiconductor device and is a cross-sectional view corresponding to FIG.
- FIG. 54 shows another embodiment of the semiconductor device, and is a plan view corresponding to the portion surrounded by the dashed dotted line LIV in FIG. FIG.
- FIG. 55 shows another embodiment of a semiconductor device, and is a cross-sectional view taken along the line LV-LV shown in FIG.
- FIG. 56 shows another embodiment of the semiconductor device, and is a cross-sectional view taken along the line LVI-LVI shown in FIG.
- this term includes a numerical value (shape) that is nearly equal to the numerical value (shape) of the comparison target, as well as a numerical error (shape error) within a range of ⁇ 10% based on the numerical value (shape) of the comparison target.
- shape a numerical value that is nearly equal to the numerical value (shape) of the comparison target
- error a numerical error within a range of ⁇ 10% based on the numerical value (shape) of the comparison target.
- the conductivity type of a semiconductor is indicated using “p-type” or “n-type”, but “n-type” may also be referred to as the “first conductivity type” and “p-type” as the “second conductivity type”. Of course, “p-type” may also be referred to as the "first conductivity type” and “n-type” as the “second conductivity type”.
- N-type is a conductivity type resulting from a pentavalent element
- p-type is a conductivity type resulting from a trivalent element.
- the trivalent element is at least one of boron, aluminum, gallium, and indium.
- the pentavalent element is at least one of nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth.
- FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device 1 according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II shown in FIG. 1.
- FIG. 3 is a plan view showing the layout of a gate pad 15, a gate wiring 16, a source pad 20, and a source wiring 23.
- FIG. 4 is a plan view showing the layout of a polysilicon wiring layer 33.
- FIG. 5 is a plan view showing the layout of a chip 2.
- the semiconductor device 1 is a semiconductor switching device having an insulated gate type transistor structure Tr as an example of a device structure.
- semiconductor device 1 includes chip 2 including SiC single crystal.
- Chip 2 may be referred to as a "SiC chip” or a “semiconductor chip".
- chip 2 is made of hexagonal SiC single crystal and is formed in a rectangular parallelepiped shape.
- the hexagonal SiC single crystal has multiple polytypes including 2H (Hexagonal)-SiC single crystal, 4H-SiC single crystal, 6H-SiC single crystal, etc.
- chip 2 is made of 4H-SiC single crystal, but chip 2 may be made of other polytypes.
- the first direction X is the a-axis direction ([11-20] direction) of the SiC single crystal
- the second direction Y is the m-axis direction ([1-100] direction) of the SiC single crystal.
- the first direction X may be the m-axis direction of the SiC single crystal
- the second direction Y may be the a-axis direction of the SiC single crystal.
- the XY plane including the first direction X and the second direction Y forms a horizontal plane perpendicular to the vertical direction Z.
- first direction X and the second direction Y may be referred to as the "horizontal direction.”
- the horizontal direction is also the direction extending along the first main surface 3.
- the chip 2 includes an n-type base layer 6 made of SiC single crystal.
- the base layer 6 may also be referred to as a "drain region,” a “base SiC layer,” a “base region,” etc.
- the base layer 6 extends in a layered manner in the horizontal direction and forms part of the second main surface 4 and the first to fourth side surfaces 5A to 5D.
- the base layer 6 is made of a substrate made of SiC single crystal (i.e., a SiC substrate).
- the base layer 6 has the off direction and off angle described above.
- the base layer 6 may have a peak n-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 21 cm ⁇ 3 or less.
- the base layer 6 preferably has an almost constant n-type impurity concentration in the thickness direction.
- the n-type impurity concentration of the base layer 6 is preferably adjusted by a single type of pentavalent element. It is particularly preferable that the n-type impurity concentration of the base layer 6 is adjusted by a pentavalent element other than phosphorus. In this embodiment, the n-type impurity concentration of the base layer 6 is adjusted by nitrogen.
- the chip 2 includes a semiconductor layer 7 made of single crystal SiC stacked on the base layer 6.
- the semiconductor layer 7, which is an example of a first impurity region, may be referred to as a "drift region,” "SiC layer,” “semiconductor region,” or the like.
- the semiconductor layer 7 extends in a layered manner in the horizontal direction and forms part of the first main surface 3 and the first to fourth side surfaces 5A to 5D.
- the semiconductor layer 7 is made of an epitaxial layer (i.e., a SiC epitaxial layer) that is crystal-grown starting from the base layer 6.
- the boundary between the base layer 6 and the semiconductor layer 7 is not necessarily visible, but can be indirectly evaluated and/or determined from other configurations and elements.
- the semiconductor layer 7 has an off direction and an off angle that are approximately the same as the off direction and the off angle of the base layer 6.
- the semiconductor device 1 includes an insulating layer 13 covering the first main surface 3.
- the insulating layer 13 collectively covers the active region 9 and the peripheral region 10.
- the insulating layer 13 covers the trench gate structure 11 in the active region 9.
- the insulating layer 13 may be referred to as an "interlayer insulating film,” an “insulating film,” an “interlayer film,” an “intermediate insulating film,” or the like.
- the insulating layer 13 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film. In this embodiment, the insulating layer 13 includes a silicon oxide film.
- the gate pad 15 may include at least one of a pure Al film (an Al film with a purity of 99% or more), an AlCu alloy film, an AlSi alloy film, and an AlSiCu alloy film.
- the gate pad 15 may be a metal film other than an Al-based metal film.
- the gate pad 15 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, a Cu film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the semiconductor device 1 includes at least one gate wiring 16 (multiple in this embodiment) electrically connected to the gate pad 15.
- the gate wiring 16 is an example of a second conductive structure and metal wiring.
- the gate wiring 16 is selectively routed in the peripheral region 10 so as to transmit the gate potential applied to the gate pad 15 to the multiple trench gate structures 11.
- the multiple gate wirings 16 include a first gate wiring 17, a second gate wiring 18, a third gate wiring 19, and a connection wiring 16A.
- the first gate wiring 17 is disposed on the second side surface 5B side of the gate pad 15 and extends in a line along the periphery of the first main surface 3 so as to intersect (specifically, perpendicular to) a portion of the multiple trench gate structures 11 (FIG. 5) (specifically, the terminal portion 11A (FIG. 31, etc.)).
- the first gate wiring 17 includes a first portion 17A, a second portion 17B, and a connection portion 17C.
- the first portion 17A extends from the gate pad 15 along the first side surface 5A toward the second side surface 5B.
- the first portion 17A is electrically connected to the gate pad 15 in the peripheral region 10 via a connection wiring 16A and a resistive wiring structure 38 (FIG. 4) described below.
- the first portion 17A of the first gate wiring 17 may not be electrically connected to the gate pad 15 via the resistive wiring structure 38 (FIG. 4), but may be extended from the gate pad 15 toward the second side surface 5B.
- the second portion 17B extends from an end 17E at a first outer edge position (first position) P1 of the first portion 17A along the second side surface 5B toward the third side surface 5C.
- the second portion 17B of the first gate wiring 17 is electrically connected to a plurality of trench gate structures 11 via a second structure 34B (FIG. 4) of a peripheral wiring structure 34 (FIG. 4) described below.
- the second portion 17B has a terminal end 17D at the corner C of the chip 2 on the third side surface 5C side. Therefore, in this embodiment, the first gate wiring 17 does not have a portion that extends along the third side surface 5C. In other words, in this embodiment, the first gate wiring 17 is not disposed in the region between the active region 9 and the third side surface 5C.
- connection portion 17C extends from the base end of the first portion 17A along the periphery of the gate pad 15, connecting the first portion 17A and the third gate wiring 19.
- the connection portion 17C includes a strip portion 17F and a second strip portion 17G.
- the strip portion 17F extends from the base end of the first portion 17A toward the third side surface 5C along the second periphery 15B of the gate pad 15.
- the second strip portion 17G extends from the terminal end of the strip portion 17F toward the fourth side surface 5D along the third periphery 15C of the gate pad 15, connecting the strip portion 17F and the third gate wiring 19.
- the first interlayer insulating layer 63 is embedded in the recess 48 such that the upper edge 64 of the trench 41 is exposed from the first main surface 3.
- the upper edge 64 of the trench 41 may be a portion where the side surface 44 of the trench 41 intersects with the first main surface 3 at the top of the trench 41.
- the first interlayer insulating layer 63 does not cover the periphery of the trench 41 on the first main surface 3, and is contained within the inner region of the trench 41 in the width direction of the trench 41.
- the first interlayer insulating layer 63 contacts the source region 55 and the first contact region 57 on the side of the recess 48 (side 44 of the trench 41).
- the upper surface 65 of the first interlayer insulating layer 63 is located closer to the bottom of the trench 41 than the first main surface 3 in the depth direction of the trench 41.
- the upper surface 65 of the first interlayer insulating layer 63 is recessed downward in the center away from the side of the recess 48.
- the source pad 20 is formed on the first main surface 3 so as to cover the first interlayer insulating layer 63.
- the source pad 20 has a layered structure including a barrier layer 66 and a main body layer 67, which are layered in this order from the first main surface 3 side.
- the barrier layer 66 is formed in the form of a film along the first main surface 3 and the inner surface of the recess 48 (the side surface of the recess 48 and the upper surface 65 of the first interlayer insulating layer 63).
- the barrier layer 66 is in contact with the source region 55 and the first contact region 57.
- the barrier layer 66 may include at least one of a Ti layer, a Pd layer, a Cr layer, a V layer, a Mo layer, a W layer, a Pt layer, and a Ni layer.
- the thickness of the barrier layer 66 may be 0.05 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
- the thickness of the barrier layer 66 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less.
- the body layer 67 is formed on the barrier layer 66.
- the body layer 67 covers the entire main surface of the barrier layer 66.
- the body layer 67 is electrically connected to the source region 55 and the first contact region 57 via the barrier layer 66.
- the thickness of the body layer 67 exceeds the thickness of the barrier layer 66.
- the thickness of the body layer 67 may be 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the thickness of the body layer 67 is preferably 3 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less.
- the source pad 20 is connected to the source region 55 and the first contact region 57 at the side of the recess 48 and the first main surface 3. Therefore, the first electric field reduction layer 51 is fixed to the source potential via the first contact region 57.
- FIG. 11 is an enlarged view of a portion surrounded by dashed line XI in FIG. 5.
- FIG. 12 is an enlarged view of a portion surrounded by dashed line XII in FIG. 11.
- FIG. 13A is an enlarged view of a portion surrounded by dashed line XIII in FIG. 12.
- FIG. 13B is a plan view for explaining the first dummy structure 91 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 13A.
- FIG. 13C is a plan view for explaining the first dummy structure 91 according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 13B.
- FIG. 13D is a plan view for explaining the first dummy structure 91 according to the fourth embodiment, and corresponds to FIG. 13B.
- FIG. 13B is a plan view for explaining the first dummy structure 91 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 13B.
- FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV shown in FIG. 13A.
- FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV shown in FIG. 13A.
- FIG. 16A is a cross-sectional view taken along line XVIA-XVIA shown in FIG. 13A.
- FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line XVIB-XVIB in FIG. 13A.
- FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. 13A.
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. 13A.
- FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
- FIG. 20 is an enlarged view of a portion surrounded by dashed line XX in FIG. 15.
- FIG. 21 is an enlarged view of a portion surrounded by dashed line XXI in FIG. 18.
- FIGS. 22A to 22C are diagrams for explaining a part of the manufacturing process of the semiconductor device 1, and show a cross section corresponding to a portion surrounded by dashed line XXII in FIG. 20.
- the semiconductor device 1 includes a plurality of connection wiring structures 35 extending in stripes in the second direction Y in the active region 9.
- the connection wiring structure 35 includes a connection wiring layer 130 arranged on the first main surface 3 in the active region 9.
- the connection wiring layer 130 extends in the second direction Y so as to cross the plurality of trench gate structures 11 and the plurality of mesa portions 46 formed between the plurality of trench gate structures 11.
- the extension direction of the connection wiring layer 130 is a direction that intersects with the off-direction of the SiC single crystal.
- connection wiring layer 130 is part of the polysilicon wiring layer 33.
- a polysilicon film is formed by CVD to fill the trench 41 and cover the first main surface 3
- a part of the polysilicon film can be used to form the polysilicon wiring layer 33 ( Figure 4), thereby forming the connection wiring layer 130.
- connection wiring structure 35 (connection wiring layer 130) can be manufactured in the same process as the trench gate structure 11. Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced compared to when the connection wiring structure 35 is formed from a material other than the trench gate structure 11. Furthermore, when the connection wiring structure 35 is formed from polysilicon, manufacturing efficiency can be improved compared to when it is formed from other materials.
- connection wiring structure 35 includes a connection wiring layer 130 formed on the first main surface 3, and does not employ a trench structure.
- connection wiring structure 35 is realized by the connection wiring layer 130, it can be easily formed by depositing and patterning a material film. This allows the connection wiring structure 35 to be created more efficiently than when the connection wiring structure 35 is realized by a trench structure.
- connection wiring layer 130 has a bottom surface 133, a top surface 134, a first side surface (side surface) 135 on one side in the first direction X, and a second side surface (side surface) 136 on the other side in the first direction X.
- the bottom surface 133 is substantially parallel to the first main surface 3.
- the first side surface 135 and the second side surface 136 extend perpendicular to the bottom surface 133.
- the connection wiring layer 130 is formed in a quadrangular shape (flattened rectangular shape) in a cross-sectional view.
- the connection wiring layer 130 may have a connection width W1 of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the connection width W1 of the connection wiring layer 130 is the width in a direction perpendicular to the extension direction (i.e., the first direction X).
- the connection width W1 of the connection wiring layer 130 may have a value belonging to at least one of the ranges of 1 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less, 2.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or less, and 7.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the connection width W1 of the connection wiring layer 130 is preferably 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- connection wiring layer 130 may be formed in a tapered shape (preferably an isosceles trapezoid) in a cross-sectional view.
- connection wiring layer 130 is disposed on a first insulating film 131 that selectively covers the first main surface 3.
- the connection wiring layer 130 is disposed on a portion of the first insulating film 131 that covers the first contact region 57.
- connection wiring layer 130 faces the first contact region 57 (second body portion 59) across the first insulating film 131.
- the connection wiring layer 130 is not disposed on the portion of the first insulating film 131 that covers the source region 55. In other words, the connection wiring layer 130 does not face the source region 55 (first body portion 58).
- the region of the first contact region 57 that faces the connection wiring structure 35 in the vertical direction Z is called the opposing contact region 57A.
- the opposing contact region 57A is the region of the first contact region 57 that overlaps with the connection wiring structure 35 in a planar view.
- the opposing contact region 57A has a length LC in the first direction X.
- the length LC is different from that of the other first contact regions 57 (for example, in FIG. 12, the first contact region 57 that faces the opposing contact region 57A in the first direction X across the source region 55).
- the length LC of the opposing contact region 57A is longer than the length in the first direction X of the other first contact regions 57.
- the length LC is longer than the width X1 of the connection wiring layer 130.
- the opposing contact region 57A has an opposing portion 57C ( Figure 14) that faces the connection wiring layer 130 in the vertical direction Z, and a non-opposing portion 57B that does not face the connection wiring layer 130.
- the non-opposing portion 57B is formed at both ends of the opposing contact region 57A in the first direction X.
- the two non-facing portions 57B sandwich the facing portion 57C in the first direction X.
- the non-facing portions 57B are pulled out on both sides along the first direction X from the facing portion 57C (FIG. 14) that faces the connection wiring layer 130.
- the non-facing portion 57B extends from the facing portion 57C toward the source region 55, and the bottom is covered by the source region 55.
- the region of the second body portion 59 that faces the connection wiring structure 35 in the vertical direction Z across the first insulating film 131 is called the facing body portion 59A.
- the facing body portion 59A is a fourth impurity region.
- the facing body portion 59A is a region below the facing contact region 57A.
- the facing body portion 59A is a region of the second body portion 59 that overlaps with the connection wiring structure 35 in a planar view.
- the opposing body portion 59A has a length LB in the first direction X.
- the length LB is different from the length of the other second body portion 59 (for example, in FIG. 12, the second body portion 59 that faces the opposing body portion 59A in the first direction X across the source region 55).
- the length LB of the opposing body portion 59A is longer than the length of the other second body portion 59 in the first direction X.
- the length LB is longer than the width X1 of the connection wiring layer 130.
- the length LB is shorter than the length LC.
- the two non-opposing portions 59B sandwich the opposing portion 59C in the first direction X.
- the non-opposing portions 59B are pulled out on both sides along the first direction X from the opposing portion 59C that faces the connection wiring layer 130.
- connection wiring layer 130 is connected to the buried body 43 of the trench gate structure 11 via a contact hole 132.
- the contact hole 132 penetrates the first insulating film 131 and the first interlayer insulating layer 63 vertically in a region facing the connection wiring layer 130 in the vertical direction Z.
- the connection wiring layer 130 contacts the buried body 43 of the trench gate structure 11 from above through the contact hole 132. This electrically connects the connection wiring layer 130 to the trench gate structure 11.
- a linear lower region 138 is set below the connection wiring layer 130 on the upper surface of the mesa portion 46.
- a first side region 139 and a second side region 140 are set on the sides of the lower region 138, extending along the lower region 138.
- the first side region 139 and the second side region 140 sandwich the lower region 138 in the first direction X.
- the first side region 139 is a region on the first side surface 135 side of the connection wiring layer 130 when viewed from the center of the connection wiring layer 130 in the first direction X.
- the outer edge of the first side region 139 is formed at a position spaced apart by a distance W11 in the first direction X from the boundary with the lower region 138.
- the distance W11 may be 0.2 to 2 times the connection width W1. It is preferable that the distance W11 is 0.5 to 0.5 times the connection width W1.
- the second lateral region 140 is a region on the second side surface 136 side of the connection wiring layer 130 when viewed from the center of the connection wiring layer 130 in the first direction X.
- the outer edge of the second lateral region 140 is formed at a position spaced apart by a distance W12 in the first direction X from the boundary with the lower region 138.
- the distance W12 may be 0.2 to 2 times the connection width W1. It is preferable that the distance W12 is 0.5 to 0.5 times the connection width W1.
- the distance W12 may be the same size as the distance W11.
- a first insulating film 131 is formed in the lower region 138, the first side region 139, and the second side region 140.
- the first insulating film 131 extends along the lower surface 133 of the connection wiring layer 130.
- the first insulating film 131 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film.
- the first insulating film 131 may be referred to as a main surface insulating film.
- the first insulating film 131 is not formed in the region between the connection wiring layer 130 and the trench gate structure 11. That is, the first insulating film 131 extends intermittently in the second direction Y.
- the first silicide layer 141 may include at least one of Ti silicide, Ni silicide, Co silicide, Mo silicide, and W silicide.
- the first silicide layer 141 is preferably made of Ti silicide, Ni silicide, or Co silicide.
- the second covering layer 143 is formed from the upper edge to the lower edge of the first side surface 135, and is exposed from the lower surface 133 and the upper surface 134.
- the second covering layer 143 is flat along the first side surface 135.
- the thickness of the second covering layer 143 is 0.01 to 0.2 times the connection width W1.
- the second covering layer 143 is formed in a band shape extending along the connection wiring layer 130 in a cross-sectional view.
- the thickness of the second covering layer 143 may be the same as the thickness of the first covering layer 142.
- the upper surface of the thick film portion 154 is closer to the first main surface 3 than the upper surface of the thin film portion 155.
- a first step S1 that is higher on the first main surface 3 side is formed between the upper surface of the thick film portion 154 and the upper surface of the thin film portion 155.
- a first base insulating film 156 that serves as the base of the thick film portion 154 is formed on the inner surface (side surface and bottom surface 45) of the trench 41.
- the first base insulating film 156 is formed by the CVD method. Since it is formed by the CVD method, the thickness of the first base insulating film 156 can be controlled with high precision.
- a hard mask 157 is formed on the first base insulating film 156.
- the hard mask 157 may be formed by a CVD method.
- the hard mask 157 covers the connection region E1 and exposes the other region E2.
- the first base insulating film 156 is then selectively removed by an etching method via the hard mask 157. As a result, the first base insulating film 156 is formed only in the connection region E1.
- the first film 154A is formed by the first base insulating film 156.
- the semiconductor device 1 includes a dummy structure 90 formed near the outer edge of the active region 9.
- the trench gate structure located near the outermost edge of the multiple (large number) trench gate structures may lose its shape or have reduced dimensional accuracy.
- the trench gate structure formed near the outer edge in the second direction Y may include an unstable trench (a trench in which at least one of the shape and dimensions of the trench differs from that intended).
- connection wiring layer 130 may have a connection width W1 of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. It is also possible to define the region of the element region excluding the dummy forming region 80 as the active region 9. In this case, the region obtained by adding the dummy forming region 80 to the active region 9 becomes the element region.
- the dummy forming region 80 includes a first dummy forming region 81 (FIG. 12) arranged on one side (first side surface 5A side) in the second direction Y with respect to the multiple trench gate structures 11.
- the first dummy forming region 81 is adjacent to the multiple trench gate structures 11 and defines the boundary between the active region 9 and the peripheral region 10.
- the dummy structure 90 includes a first dummy structure 91 and a second dummy structure 201 (FIG. 31).
- the first dummy structure 91 will be described below, and the second dummy structure 201 (FIG. 31) will be described later.
- the first dummy structure 91 includes at least one (multiple in this embodiment) first dummy trench structure 92, a second dummy trench structure 93 arranged midway through the first dummy trench structure 92, and a third dummy trench structure 202 (FIG. 31).
- a plurality of first dummy trench structures 92 extend in the first direction X through the active region 9 from a first outer edge position P1 (FIG. 3) as an example of a first position to a second outer edge position P2 (FIG. 3) as an example of a second position.
- a plurality of second dummy trench structures 93 are formed midway through the first dummy trench structures 92 at intervals from each other in the first direction X.
- a third dummy trench structure 202 (FIG. 31) is formed at both ends of the first dummy trench structures 92.
- connection wiring layers 130 extend in stripes in the second direction Y.
- a gate potential may be applied to the first dummy trench structure 92.
- the first dummy trench structure 92 is divided midway at a position where it overlaps with the connection wiring layers 130 in a planar view so that the first dummy structure 91 and the second dummy structure 201 do not contribute to the formation of a channel (so as to prevent malfunction).
- a second dummy trench structure 93 is disposed at a position that overlaps with the connection wiring layer 130 in a planar view.
- the first dummy trench structure 92 is electrically separated (insulated) from the second dummy trench structure 93. This allows the first dummy trench structure 92 to be electrically separated (insulated) from the connection wiring structure 35.
- a third dummy trench structure 202 (FIG. 31) is disposed at a position that overlaps with the surrounding wiring structure 34 in a planar view.
- the first dummy trench structure 92 is electrically separated (insulated) from the third dummy trench structure 202.
- the first dummy trench structure 92 is a floating trench structure to which no electric potential is applied.
- the first dummy trench structure 92 and the second dummy trench structure 93 will be described below.
- the third dummy trench structure 202 ( Figure 31) will be described later.
- the first dummy buried body 102 is buried in the first dummy trench 100 and faces the body region 40 across the first dummy insulating film 101.
- the first dummy buried body 102 is made of polysilicon. This polysilicon may be p-type or n-type conductive polysilicon.
- the first dummy buried body 102 is buried up to the middle of the first dummy trench 100 in the depth direction.
- the first dummy buried body 102 has an upper surface located on the second main surface 4 side relative to the first main surface 3.
- a first dummy recess 121 is formed in the upper part of the first dummy trench 100, and is partitioned by the upper surface of the first dummy buried body 102 and the side surface of the first dummy trench 100.
- the second electric field relaxation layer 103 is formed across one end and the other end of the first dummy trench 100 in the width direction of the first dummy trench 100.
- the second electric field relaxation layer 103 has, in the depth direction of the first dummy trench 100, one side formed on approximately the same plane as one side of the first dummy trench 100 in the width direction, and the other side formed on approximately the same plane as the other side of the first dummy trench 100 in the width direction.
- the second impurity concentration of the upper layer 105a of the fourth layer 105 and the third impurity concentration of the upper layer 105b of the fourth layer 105 may be the same. That is, the fourth layer 105 may be an impurity region having a single p-type impurity concentration as a peak value.
- the p-type impurity concentration of the third layer 104 and the fourth layer 105 is preferably adjusted by at least one trivalent element.
- the trivalent element of the third layer 104 and the fourth layer 105 may be at least one of boron, aluminum, gallium, and indium.
- the multiple second electric field relaxation layers 103 overlap the multiple first dummy trench structures 92 in the depth direction of the first dummy trench 100. Specifically, the multiple second electric field relaxation layers 103 overlap the multiple first dummy trench structures 92 in a one-to-one correspondence in the thickness direction of the chip 2. In this form, the multiple second electric field relaxation layers 103 are each connected to the bottom surface of the corresponding first dummy trench structure 92.
- the second electric field relaxation layer 103 has a second relaxation depth DR2 in the vertical direction Z.
- the second relaxation depth DR2 is preferably 1.5 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less.
- the second relaxation depth DR2 is preferably approximately equal to the first relaxation depth DR1 described above.
- the second electric field relaxation layers 103 each have a second relaxation width WR2 in the arrangement direction.
- the second relaxation width WR2 may be 0.25 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. It is preferable that the second relaxation width WR2 is approximately equal to the first relaxation width WR1 described above.
- the semiconductor device 1 includes a first high concentration p region 83 in a surface layer portion of the first main surface 3 in a first dummy formation region 81.
- the first high concentration p region 83 is formed in a region between a plurality of first dummy trench structures 92.
- the first high concentration p region 83 is formed in a surface layer portion of the body region 40 adjacent to the source region 55 and the first contact region 57 in the second direction Y.
- the first high concentration p region 83 is connected to the source region 55 and the first contact region 57.
- the impurity concentration of the first high concentration p region 83 may have a peak value of a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less.
- the first high concentration p region 83 may have a p-type impurity concentration substantially equal to that of the first contact region 57.
- the first high concentration p region 83 may have a depth substantially equal to that of the first contact region 57.
- the connection wiring layer 130 faces the first high concentration p region 83 with the first insulating film 131 interposed therebetween. In other words, the first high concentration p region 83 overlaps with the connection wiring layer 130 (connection wiring structure 35) in a plan view.
- the body region 40 includes a third body portion 84 formed directly below the first high concentration p region 83.
- the third body portion 84 is a portion of the body region 40 that is sandwiched between the first high concentration p region 83 and the drift region 8 in the depth direction of the first dummy trench 100.
- the thickness of the third body portion 84 may be the same as the second body thickness BT2 (FIGS. 9 and 10).
- the third body portion 84 is a fourth impurity region.
- the connection wiring layer 130 faces the third body portion 84 with the first insulating film 131 interposed therebetween. In other words, the third body portion 84 overlaps with the connection wiring layer 130 (connection wiring structure 35) in a planar view.
- the semiconductor device 1 includes a fourth contact region 86 formed in the surface layer portion of the first main surface 3.
- the fourth contact region 86 connects the first high concentration p region 83 and the second electric field relaxation layer 103.
- the fourth contact region 86 is formed along the side of the first dummy trench 100 from the first high concentration p region 83 toward the second main surface 4, and is connected to the second electric field relaxation layer 103.
- the fourth contact region 86 is formed along both one side and the other side of the first mesa portion 96 from the first high concentration p region 83 exposed from both side surfaces of the surface layer portion of the first main surface 3.
- the insulating layer 13 includes a first dummy interlayer insulating layer 122 embedded in a first dummy recess 121 of the semiconductor layer 7.
- the first dummy interlayer insulating layer 122 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film.
- the first dummy interlayer insulating layer 122 is embedded in the first dummy recess 121 throughout the entire depth direction of the first dummy trench 100, and is formed in a band shape extending in the depth direction of the first dummy trench 100.
- the upper surface of the first dummy interlayer insulating layer 122 is located closer to the bottom of the first dummy trench 100 than the first main surface 3 in the depth direction of the first dummy trench 100.
- the first dummy interlayer insulating layer 122 contacts the first high-concentration p-region 83 on the side of the first dummy recess 121 (the side of the first dummy trench 100).
- a plurality of second dummy trench structures 93 are formed in the middle of the first dummy trench structure 92 (only one is shown in Figures 12 and 13A, etc.).
- Figures 12 and 13A show the second dummy trench structure 93 according to the first embodiment.
- the second dummy trench structure 93 has a first termination 106 and a second termination 107.
- the second dummy trench structures 93 (for example, three) have a first trench length L1 in the first direction X.
- the first trench length L1 may be shorter than the length of one first dummy strip structure 94 in the first direction X.
- the first trench length L1 is wider than the connection width W1 of the connection wiring layer 130.
- the first termination 106 is spaced apart from the connection wiring layer 130 on one side (the second side surface 5B side) in the first direction X in a plan view.
- the second termination 107 is spaced apart from the connection wiring layer 130 on the other side (the fourth side surface 5D side) in the first direction X in a plan view.
- the first trench length L1 is shorter than the length LC (FIG. 14) of the opposing contact region 57A in the first direction X.
- the second trench length L2 is shorter than the length LB (FIG. 14) of the opposing body portion 59A in the first direction X.
- the multiple (e.g., three) second dummy trench structures 93 face each other in the second direction Y.
- the first terminal ends 106 of the multiple second dummy trench structures 93 are aligned in the first direction X.
- the multiple first terminal ends 106 are on the same line along the second direction Y.
- the second terminal ends 107 of the multiple second dummy trench structures 93 are aligned in the first direction X.
- the multiple second terminal ends 107 are on the same line along the second direction Y.
- the multiple second dummy trench structures 93 have the same length.
- the second dummy trench structure 93 is disposed between two first dummy band structures 94 adjacent to each other in the first direction X, with a distance I1 between the two first dummy band structures 94.
- the second dummy trench structure 93 is electrically separated (insulated) from the first dummy trench structure 92.
- the second dummy trench structures 93 are arranged in the second direction Y at intervals of trench pitch PT3.
- the trench pitch PT3 is preferably less than the thickness T2 (FIG. 2) of the semiconductor layer 7.
- the trench pitch PT3 is preferably less than the trench depth DT2 (FIG. 2).
- the trench pitch PT3 may be 0.1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the trench pitch PT3 is preferably approximately equal to the trench pitch PT2 described above.
- the trench pitch PT3 is preferably approximately equal to the trench pitch PT1 described above.
- the interval I1 between the second dummy trench structure 93 and the first dummy strip structure 94 is narrower than the trench pitch PT3. It is preferable that the interval I1 is 0.5 times or more and less than 0.8 times the trench pitch PT3. The interval I1 is narrower than the trench pitch PT2. It is preferable that the interval I1 is 0.5 times or more and less than 0.8 times the trench pitch PT2. The interval I1 is narrower than the trench pitch PT1. It is preferable that the interval I1 is 0.5 times or more and less than 0.8 times the trench pitch PT1.
- the second dummy trench structure 93 has a trench depth DT3 in the vertical direction Z.
- the trench depth DT3 is preferably less than the thickness T2 (FIG. 2) of the semiconductor layer 7.
- the trench depth DT3 may be 0.1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the trench depth DT3 is preferably approximately equal to the aforementioned trench depth DT1.
- the trench depth DT3 is preferably approximately equal to the aforementioned trench depth DT2.
- the second dummy trench structure 93 includes a second dummy trench 110, a second dummy insulating film 111, and a second dummy buried body 112.
- the second dummy trench 110 is formed in the first main surface 3 and defines the inner surface of the second dummy trench structure 93. It is preferable that the bottom surface of the second dummy trench 110 has a portion that extends flat. It is particularly preferable that the flat portion of the bottom surface of the second dummy trench 110 extends approximately parallel to the first main surface 3.
- a second mesa portion 109 formed by a part of the semiconductor layer 7 is formed between two adjacent second dummy trench structures 93.
- a second mesa portion 109 formed by a part of the semiconductor layer 7 is also formed between the second dummy trench structures 93 and trench gate structures 11 adjacent in the second direction Y.
- the width of the second mesa portion 109 in the second direction Y is determined by the trench pitch PT3.
- the second dummy insulating film 111 covers the inner surface of the second dummy trench 110.
- the second dummy insulating film 111 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film.
- the second dummy insulating film 111 has a single-layer structure made of a silicon oxide film. It is particularly preferable that the second dummy insulating film 111 includes a silicon oxide film made of an oxide of the chip 2.
- the second dummy buried body 112 is buried in the second dummy trench 110 and faces the body region 40 across the second dummy insulating film 111.
- the second dummy buried body 112 is made of polysilicon. This polysilicon may be p-type or n-type conductive polysilicon.
- the second dummy buried body 112 is buried up to the middle of the second dummy trench 110 in the depth direction.
- the second dummy buried body 112 has an upper surface located on the second main surface 4 side relative to the first main surface 3.
- the semiconductor device 1 includes a third electric field relaxation layer 113 formed at the bottom of the second dummy trench structure 93. More specifically, the third electric field relaxation layer 113 is formed at the bottom of the second dummy trench 110. The third electric field relaxation layer 113 is formed at the bottom of the second dummy trench 110 throughout the entire depth direction of the second dummy trench 110, and is formed in a band shape extending in the depth direction of the second dummy trench 110.
- the third electric field relaxation layer 113 is formed across one end and the other end of the second dummy trench 110 in the width direction of the second dummy trench 110.
- the third electric field relaxation layer 113 has, in the depth direction of the second dummy trench 110, one side formed on approximately the same plane as one side of the second dummy trench 110 in the width direction, and the other side formed on approximately the same plane as the other side of the second dummy trench 110 in the width direction.
- the side of the third electric field relaxation layer 113 extends in the depth direction of the second dummy trench structure 93 and forms a boundary surface with the drift region 8.
- the third electric field relaxation layer 113 is physically separated from the body region 40 in the depth direction of the second dummy trench structure 93 and forms the entire bottom surface of the second dummy trench structure 93.
- the third electric field relaxation layer 113 has a laminated structure of a fifth layer 114 and a sixth layer 115.
- the fifth layer 114 is a layer formed away from the bottom of the second dummy trench 110 toward the second main surface 4.
- the sixth layer 115 is a layer formed between the fifth layer 114 and the bottom of the second dummy trench 110.
- the sixth layer 115 is exposed from the bottom surface of the second dummy trench 110 and is in contact with the second dummy insulating film 111.
- the sixth layer 115 is sandwiched between the fifth layer 114 and the bottom of the second dummy trench 110.
- the sixth layer 115 has a laminated structure of an upper layer 115a and an upper layer 115b.
- the upper layer 115a is exposed from the bottom of the second dummy trench 110 and contacts the second dummy insulating film 111.
- the upper layer 115b contacts the fifth layer 114 of the third electric field relaxation layer 113.
- the first impurity concentration of the sixth layer 115 may have a peak value of a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 15 cm -3 or more and 1 ⁇ 10 16 cm -3 or less.
- the second impurity concentration of the upper layer 115a of the sixth layer 115 may have a peak value of a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 19 cm -3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm -3 or less.
- the second impurity concentration of the upper layer 115b of the sixth layer 115 may have a peak value of a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 16 cm -3 or more and 1 ⁇ 10 17 cm -3 or less.
- the p-type impurity concentration of the fifth layer 114 and the sixth layer 115 is preferably adjusted by at least one trivalent element.
- the trivalent element of the fifth layer 114 and the sixth layer 115 may be at least one of boron, aluminum, gallium, and indium.
- the stacked structure of the fifth layer 114 and the sixth layer 115 is continuous in the depth direction of the second dummy trench 110.
- the third electric field reduction layer 113 is formed in a band shape extending in the depth direction of the second dummy trench 110 so that the stacked structure of the fifth layer 114 and the sixth layer 115 is continuous throughout the entire depth direction of the second dummy trench 110.
- the multiple third electric field relaxation layers 113 overlap the multiple second dummy trench structures 93 in the depth direction of the second dummy trench 110. Specifically, the multiple third electric field relaxation layers 113 overlap the multiple second dummy trench structures 93 in a one-to-one correspondence in the thickness direction of the chip 2. In this form, the multiple third electric field relaxation layers 113 are each connected to the bottom surface of the corresponding second dummy trench structure 93.
- the third electric field relaxation layer 113 has a third relaxation depth DR3 in the vertical direction Z.
- the third relaxation depth DR3 is preferably 1.5 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less.
- the third relaxation depth DR3 is preferably approximately equal to the second relaxation depth DR2 described above.
- the third relaxation depth DR3 is preferably approximately equal to the first relaxation depth DR1 described above.
- the multiple third electric field relaxation layers 113 each have a third relaxation width WR3 in the arrangement direction.
- the third relaxation width WR3 may be 0.25 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. It is preferable that the third relaxation width WR3 is approximately equal to the aforementioned second relaxation width WR2. It is preferable that the third relaxation width WR3 is approximately equal to the aforementioned first relaxation width WR1.
- the fourth contact region 86 connects the first high concentration p region 83 and the third electric field relaxation layer 113.
- the fourth contact region 86 is formed along the side of the second dummy trench 110 from the first high concentration p region 83 toward the second main surface 4, and is connected to the third electric field relaxation layer 113.
- the fourth contact region 86 is formed along both one side and the other side of the second mesa portion 109 from the first high concentration p region 83 exposed from both side surfaces of the surface layer portion of the first main surface 3.
- the fourth contact region 86 is exposed from the side of the second dummy trench 110 and contacts the second dummy insulating film 111 at the side of the second dummy trench 110.
- the lower end of the fourth contact region 86 contacts the upper layer 115a of the sixth layer 115 of the third electric field reduction layer 113.
- the second dummy interlayer insulating layer 124 is embedded in the second dummy recess 123 so that the upper edge of the second dummy trench 110 is exposed from the first main surface 3.
- the upper edge of the second dummy trench 110 may be a portion where the side of the second dummy trench 110 and the first main surface 3 intersect at the top of the second dummy trench 110.
- the second dummy interlayer insulating layer 124 does not cover the periphery of the second dummy trench 110 on the first main surface 3, and is contained within the inner region of the second dummy trench 110 in the width direction of the second dummy trench 110.
- the third mesa portion 108 electrically and physically separates the first dummy band structure 94 and the second dummy trench structure 93.
- the third mesa portion 108 connects adjacent first mesa portions 96 to each other.
- the third mesa portions 108 are aligned in the first direction X.
- the ends of the multiple third mesa portions 108 on one side in the first direction X are on the same line along the second direction Y.
- the ends of the multiple third mesa portions 108 on the other side in the first direction X are on the same line along the second direction Y.
- the third electric field relaxation layer 113 is formed at the bottom of the second dummy trench 110.
- the third electric field relaxation layer 113 relaxes the electric field on the bottom wall of the second dummy trench structure 93, thereby suppressing electric field concentration and improving the breakdown voltage of the second dummy trench structure 93. Therefore, the second dummy trench structure 93 has a high breakdown voltage.
- the region near the second dummy trench structure 93 has a high breakdown voltage.
- the region near the second dummy trench structure 93 has a high breakdown voltage, and the breakdown voltage decreases with increasing distance from the second dummy trench structure 93.
- a second dummy trench structure 93 is formed midway through the first dummy trench structure 92, extending parallel to the trench gate structure 11 and electrically isolated from the first dummy trench structure 92.
- the second dummy trench structure 93 has a high breakdown voltage. Therefore, it is possible to reduce the area where the breakdown voltage is significantly reduced in the area between the two first dummy strip structures 94 and the surrounding area. This makes it possible to reduce the area where the breakdown voltage is significantly reduced in the first dummy formation region 81 (dummy formation region 80).
- the second dummy trench structure 93A differs from the second dummy trench structure 93 according to the first embodiment ( FIG. 13A ) in that the terminal ends (third terminal end 243, fourth terminal end 244, fifth terminal end 245 and sixth terminal end 246) of the multiple second dummy trench structures 93A are arranged so as to be shifted in the first direction X.
- the first dummy trench structure 92 is divided in the first direction X by the second dummy trench structure 93A.
- the second dummy trench structure 93A is electrically connected to the connection wiring structure 35.
- the long trench structure 241 has a third termination 243 and a fourth termination 244.
- the second trench length L2 is shorter than the length in the first direction X of one first dummy strip structure 94.
- the second trench length L2 is wider than the connection width W1 of the connection wiring layer 130.
- the third termination 243 is spaced apart from the connection wiring layer 130 on one side in the first direction X (the second side 5B side) in a plan view.
- the fourth termination 244 is spaced apart from the connection wiring layer 130 on the other side in the first direction X (the fourth side 5D side) in a plan view.
- the second trench length L2 is shorter than the length LC in the first direction X of the opposing contact region 57A (FIG. 14).
- the second trench length L2 is shorter than the length LB in the first direction X of the opposing body portion 59A (FIG. 14).
- the short trench structure 242 has a fifth termination 245 and a sixth termination 246.
- the third trench length L3 is shorter than the length in the first direction X of one first dummy strip structure 94.
- the second trench length L2 is wider than the connection width W1 of the connection wiring layer 130.
- the fifth termination 245 is spaced apart from the connection wiring layer 130 on one side in the first direction X (the second side 5B side) in a plan view.
- the sixth termination 246 is spaced apart from the connection wiring layer 130 on the other side in the first direction X (the fourth side 5D side) in a plan view.
- the third trench length L3 is shorter than the length LC in the first direction X of the opposing contact region 57A (FIG. 14).
- the third trench length L3 is shorter than the length LB in the first direction X of the opposing body portion 59A (FIG. 14).
- the ratio of the third trench length L3 to the second trench length L2 may be 0.1 or more and 0.8 or less.
- the ratio of the third trench length L3 to the second trench length L2 may have a value belonging to any one of the following ranges: 0.1 or more and 0.2 or less, 0.2 or more and 0.3 or less, 0.3 or more and 0.4 or less, 0.4 or more and 0.5 or less, 0.5 or more and 0.6 or less, 0.6 or more and 0.7 or less, or 0.7 or more and 0.8 or less. It is preferable that the ratio of the third trench length L3 to the second trench length L2 is 0.3 or more and 0.6 or less.
- the third termination 243 of the long trench structure 241 is offset in the first direction X from the fifth termination 245 of the short trench structure 242 adjacent to the long trench structure 241 in the second direction Y.
- the fourth termination 244 of the long trench structure 241 is offset in the first direction X from the sixth termination 246 of the short trench structure 242 adjacent to the long trench structure 241 in the second direction Y.
- the sixth end portions 246 of the two short trench structures 242 that face each other in the second direction Y across the long trench structure 241 are aligned with each other in the first direction X.
- the sixth end portions 246 of the two short trench structures 242 that face each other in the second direction Y across the long trench structure 241 are aligned with each other in the first direction X.
- the second dummy trench structure 93A is disposed between two first dummy band structures 94 adjacent to each other in the first direction X, with a gap between them. Therefore, the second dummy trench structure 93A is electrically separated (insulated) from the first dummy trench structure 92.
- the second dummy trench structure 93A is disposed with a gap I3 between it and the first dummy band structure 94 in the first direction X.
- the second dummy trench structure 93A has a trench width WT3 in the second direction Y.
- the second dummy trench structures 93A are arranged at intervals of the trench pitch PT3 in the second direction Y.
- a fourth mesa portion 248 formed by a part of the semiconductor layer 7 is formed between the first dummy band structure 94 and the second dummy trench structure 93A.
- the width of the fourth mesa portion 248 in the first direction X is determined by the interval I3.
- the multiple fourth mesa portions 248 are shifted in the first direction X.
- a fifth mesa portion 249 formed by a portion of the semiconductor layer 7 is formed between two second dummy trench structures 93A adjacent to each other in the second direction Y.
- a fifth mesa portion 249 formed by a portion of the semiconductor layer 7 is also formed between the second dummy trench structures 93A and the trench gate structure 11 adjacent to each other in the second direction Y.
- the fifth mesa portion 249 extends in a strip shape in the first direction X.
- the width of the fifth mesa portion 249 in the second direction Y is determined by the trench pitch PT3.
- the width in the first direction X of the fourth mesa portion 248 is narrower than the width in the second direction Y of the fifth mesa portion 249 (trench pitch PT3).
- the width in the first direction X of the fourth mesa portion 248 (spacing I3) is 0.5 to less than 0.8 times the width in the second direction Y of the fifth mesa portion 249 (trench pitch PT3).
- the second dummy trench structure 93A has the same structure as the second dummy trench structure 93, except for the length. That is, the second dummy trench structure 93A includes a second dummy trench 110, a second dummy insulating film 111, and a second dummy buried body 112. Then, referring to FIG. 16B, the connection wiring layer 130 contacts the second dummy buried body 112 of the second dummy trench structure 93A from above. Also, a third electric field relaxation layer 113 (FIG. 17) is formed in the second dummy trench 110 of the second dummy trench structure 93A. Therefore, the second dummy trench structure 93A has a high breakdown voltage. In the first main surface 3, the breakdown voltage is high in the region near the second dummy trench structure 93A, and the breakdown voltage drops significantly as it moves away from the second dummy trench structure 93A.
- the second dummy trench structure 93A on the outermost side is the short trench structure 242.
- the second dummy trench structure 93A on the innermost side is the short trench structure 242.
- the number of long trench structures 241 may be two, and the number of short trench structures 242 may be one.
- the second dummy trench structure 93A on the outermost side (opposite the multiple trench gate structures 11) is the long trench structure 241
- the second dummy trench structure 93A on the innermost side (on the side of the multiple trench gate structures 11) is the long trench structure 241.
- the number of second dummy trench structures 93A may be less than two or may be four or more.
- the second embodiment also provides the same effect as the first embodiment (FIGS. 12 and 13A). That is, a second dummy trench structure 93A is formed midway through the first dummy trench structure 92, extending parallel to the trench gate structure 11 and electrically isolated from the first dummy trench structure 92. As described above, the second dummy trench structure 93A has a high breakdown voltage. Therefore, it is possible to reduce the area where the breakdown voltage is significantly reduced in the area between the two first dummy strip structures 94 and the surrounding area. This makes it possible to reduce the area where the breakdown voltage is significantly reduced in the first dummy formation region 81 (dummy formation region 80).
- first terminations 106 and second terminations 107 of the multiple second dummy trench structures 93 are aligned in the first direction X, there is a risk that a region with significantly reduced breakdown voltage will be generated in a region (e.g., region R1 shown in FIG. 13A) surrounding the first terminations 106 and second terminations 107 of the second dummy trench structures 93 that does not face the second dummy trench structures 93 or the first dummy band structures 94 in both the first direction X and the second direction Y.
- region R1 shown in FIG. 13A region surrounding the first terminations 106 and second terminations 107 of the second dummy trench structures 93 that does not face the second dummy trench structures 93 or the first dummy band structures 94 in both the first direction X and the second direction Y.
- the terminations (third termination 243, fourth termination 244, fifth termination 245, and sixth termination 246) of the multiple second dummy trench structures 93A are arranged with a shift in the first direction X. Therefore, even if the width (spacing I3) of the fourth mesa portion 248 in the first direction X is not set to be extremely narrow, a region with a significantly reduced breakdown voltage as described above is not formed. This makes it possible to reduce the region with a significantly reduced breakdown voltage in the first dummy formation region 81 (dummy formation region 80) without constraints on layout dimensions.
- FIG. 13C is a plan view for explaining the first dummy structure according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 13B.
- FIG. 13D is a plan view for explaining the first dummy structure according to the fourth embodiment, and corresponds to FIG. 13B.
- Both the third and fourth embodiments are modifications of the second embodiment (FIG. 13B).
- the distance in the first direction X between the long trench structure 241 and the first dummy strip structure 94, and the distance in the first direction X between the short trench structure 242 and the first dummy strip structure 94 are both distance I3, and these distances are the same. However, these distances may be different.
- FIG. 30 is a cross-sectional view taken along line XXX-XXX in FIG. 28.
- FIG. 31 is an enlarged view of the portion enclosed by dashed line XXXI in FIG. 27.
- FIG. 32 is an enlarged view of the portion enclosed by dashed line XXXII in FIG. 5.
- FIG. 33 is an enlarged view of the portion enclosed by dashed line XXXIII-XXXIII in FIG. 32.
- the second dummy structure 201 includes at least one (multiple in this embodiment) first dummy trench structure 92, multiple second dummy trench structures 93 (FIG. 13A) arranged in the middle of the first dummy trench structure 92, and two third dummy trench structures 202 arranged at the end of the first dummy trench structure 92.
- the first dummy trench structure 92 and the second dummy trench structure 93 of the second dummy structure 201 have the same configuration as the first dummy trench structure 92 and the second dummy trench structure 93 (FIG. 13A) of the first dummy structure 91, so they are given the same reference numerals and their description is omitted.
- the multiple (e.g., three) third dummy trench structures 202 have a seventh termination 206 and an eighth termination 207.
- the seventh termination 206 faces the first dummy strip structure 94 in the first direction X in the active region 9.
- the eighth termination 207 is connected to the second structure 34B and the fourth structure 34D (the second structure 34B in the example of FIG. 31) of the peripheral wiring structure 34 in the peripheral region 10.
- the multiple (e.g., three) third dummy trench structures 202 face each other in the second direction Y.
- the seventh terminations 206 of the multiple third dummy trench structures 202 are aligned in the first direction X.
- the multiple seventh terminations 206 are on the same line along the second direction Y.
- the eighth terminations 207 of the multiple third dummy trench structures 202 are aligned in the first direction X.
- the multiple eighth terminations 207 are on the same line along the second direction Y.
- the multiple third dummy trench structures 202 have the same length.
- the third dummy trench structure 202 has a trench width WT4 in the second direction Y. It is preferable that the trench width WT4 is approximately equal to the aforementioned trench width WT2. It is preferable that the trench width WT4 is approximately equal to the aforementioned trench width WT3.
- the third dummy trench structures 202 are arranged at intervals of trench pitch PT4 in the second direction Y.
- the trench pitch PT4 is preferably less than the thickness T2 of the semiconductor layer 7.
- the trench pitch PT4 is preferably approximately equal to the aforementioned trench pitch PT3.
- the trench pitch PT4 is preferably approximately equal to the aforementioned trench pitch PT2.
- the interval I2 is narrower than the trench pitch PT4. It is preferable that the interval I2 is 0.5 to less than 0.8 times the trench pitch PT4. The interval I2 is narrower than the trench pitch PT2. It is preferable that the interval I2 is 0.5 to less than 0.8 times the trench pitch PT2. The interval I2 is narrower than the trench pitch PT1. It is preferable that the interval I2 is 0.5 to less than 0.8 times the trench pitch PT1.
- a sixth mesa portion 208 formed from a part of the semiconductor layer 7 is formed between the first dummy band structure 94 and the third dummy trench structure 202.
- a seventh mesa portion 209 formed from a part of the semiconductor layer 7 is formed between two third dummy trench structures 202 adjacent to each other in the second direction Y.
- the sixth mesa portion 208 electrically and physically separates the first dummy band structure 94 from the third dummy trench structure 202.
- the sixth mesa portion 208 connects adjacent seventh mesa portions 209 to each other.
- the sixth mesa portions 208 are aligned in the first direction X.
- the ends of the multiple sixth mesa portions 208 on one side in the first direction X are on the same line along the second direction Y.
- the ends of the multiple sixth mesa portions 208 on the other side in the first direction X are on the same line along the second direction Y.
- the semiconductor device 1 includes a fourth electric field relaxation layer formed at the bottom of the third dummy trench structure 202.
- the fourth electric field relaxation layer has a configuration equivalent to that of the third electric field relaxation layer 113 ( Figure 17).
- the fourth electric field relaxation layer is formed at the bottom of the dummy trench over the entire depth direction of the bottom of the dummy trench of the third dummy trench structure 202, and is formed in a band shape extending in the depth direction of the dummy trench.
- the fourth electric field relaxation layer relaxes the electric field with respect to the bottom wall of the third dummy trench structure 202, thereby suppressing electric field concentration and improving the breakdown voltage of the third dummy trench structure 202.
- the second dummy structure 201 may include the second dummy trench structure 93A (FIG. 13B) of the second embodiment instead of the second dummy trench structure 93 (FIG. 13A) of the first embodiment.
- the fourth length L4 may be equal to the third length L3 (FIG. 13B) of the short trench structure 242 of the second dummy trench structure 93A.
- the fourth length L4 may be longer than the third length L3 (FIG. 13B) or shorter than the third length L3 (FIG. 13B).
- semiconductor device 1 includes a p-type outer body region 170 formed in a surface layer portion of first main surface 3 in peripheral region 10.
- Outer body region 170 may have a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less as a peak value. It is preferable that outer body region 170 has a p-type impurity concentration approximately equal to the p-type impurity concentration of body region 40.
- the p-type impurity concentration of outer body region 170 may be less than the p-type impurity concentration of body region 40, or may be higher than the p-type impurity concentration of body region 40.
- the outer body region 170 is formed at a distance from the periphery of the first main surface 3 (first to fourth side surfaces 5A to 5D) toward the active region 9, and extends in a band shape.
- the outer body region 170 surrounds the active region 9 in a plan view, and is partitioned into a polygonal ring shape (a square ring in this embodiment) having four sides parallel to the periphery of the first main surface 3.
- the outer body region 170 includes a region that forms the boundary between the active region 9 and the outer peripheral region 10.
- the outer body region 170 has an inner edge on the active region 9 side and an outer edge on the peripheral side of the first main surface 3.
- the inner edge of the outer body region 170 is connected to the multiple body regions 40 in a portion extending in the first direction X. In this way, the outer body region 170 is electrically connected to the multiple body regions 40.
- the outer body region 170 is formed in the surface layer of the first main surface 3.
- the outer body region 170 is formed at a distance from the bottom of the semiconductor layer 7 toward the first main surface 3, and faces the base layer 6 across a portion of the semiconductor layer 7. It is preferable that the outer body region 170 is formed at a distance from the middle of the semiconductor layer 7 toward the first main surface 3.
- the semiconductor device 1 includes a p-type termination region 175 formed on the first main surface 3 in the peripheral region 10.
- the termination region 175 may be referred to as a "well region", a “termination well region”, etc.
- the termination region 175 may have a p-type impurity concentration different from the p-type impurity concentration of the outer body region 170.
- the p-type impurity concentration of the termination region 175 may be higher than the p-type impurity concentration of the outer body region 170.
- the p-type impurity concentration of the termination region 175 may be lower than the p-type impurity concentration of the outer body region 170.
- the p-type impurity concentration of the termination region 175 may be approximately equal to the p-type impurity concentration of the outer body region 170.
- the terminal region 175 surrounds the outer body region 170 in a plan view and is partitioned into a polygonal ring shape (a square ring shape in this embodiment) having four sides parallel to the periphery (first to fourth side faces 5A to 5D) of the first main surface 3.
- the terminal region 175 has an arc corner portion 175A that connects the portion extending in the first direction X and the portion extending in the second direction Y in a plan view in an arc shape (preferably a quadrant arc shape).
- the termination region 175 is formed at a distance from the bottom of the semiconductor layer 7 toward the first main surface 3, and faces the base layer 6 across a portion of the semiconductor layer 7. It is preferable that the termination region 175 is formed at a distance from the middle of the semiconductor layer 7 toward the first main surface 3.
- the termination region 175 may have a thickness (depth) approximately equal to the thickness (depth) of the outer body region 170.
- the termination region 175 is spaced inward from the periphery of the first main surface 3 (first to fourth side surfaces 5A to 5D) and is formed in the region between the periphery of the first main surface 3 and the outer body region 170.
- the termination region 175 extends in a band along the outer body region 170 in a plan view.
- the termination region 175 has a portion that extends in a band in the first direction X and a portion that extends in a band in the second direction Y in a plan view, and defines the active region 9 from multiple directions.
- termination region 175 has an inner edge portion on the active region 9 side and an outer edge portion on the peripheral side of first main surface 3.
- the inner edge portion of termination region 175 is connected to the outer edge portion of outer body region 170.
- termination region 175 is electrically connected to outer body region 170. That is, in this embodiment, termination region 175 is electrically connected to multiple body regions 40 via outer body region 170.
- the inner edge portion of termination region 175 is connected to the outer edge portion of outer body region 170 around the entire periphery.
- termination region 175 (inner edge) has overlap region 176 that overlaps the outer edge of outer body region 170.
- Overlap region 176 is a high-concentration region that includes the outer edge of outer body region 170 and the inner edge of termination region 175.
- overlap region 176 includes both the p-type impurities of outer body region 170 and the p-type impurities of termination region 175, and has a p-type impurity concentration that is higher than both the p-type impurity concentration of outer body region 170 and the p-type impurity concentration of termination region 175.
- the overlap region 176 extends in a band shape along the outer body region 170 in a plan view.
- the overlap region 176 has a portion that extends in a band shape in the first direction X and a portion that extends in a band shape in the second direction Y in a plan view.
- the overlap region 176 is partitioned into a polygonal ring shape (a square ring shape in this embodiment) having four sides parallel to the periphery of the first main surface 3 (first to fourth side surfaces 5A to 5D).
- the semiconductor device 1 may have a relatively high-concentration p-type well region (176) instead of the overlap region 176.
- the well region (176) has a p-type impurity concentration higher than both the p-type impurity concentration of the outer body region 170 and the p-type impurity concentration of the termination region 175.
- the p-type impurity concentration of the well region (176) is higher than the p-type impurity concentration of the body region 40.
- the semiconductor device 1 includes a second high concentration p region 177 formed in the surface layer portion of the first main surface 3 in the peripheral region 10.
- the second high concentration p region 177 is formed in the first main surface 3.
- the second high concentration p region 177 is formed in the peripheral region 10 so as to straddle the surface layer portion of the outer body region 170 and the surface layer portion of the termination region 175.
- the second high concentration p region 177 is formed adjacent to the first high concentration p region 83 in the second direction Y in a surface layer portion of the boundary portion between the body region 40 and the outer body region 170.
- the second high concentration p region 177 is connected to the first high concentration p region 83.
- the impurity concentration of the second high concentration p region 177 may have a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less as a peak value.
- the second high concentration p region 177 may have a p-type impurity concentration approximately equal to that of the first high concentration p region 83.
- the second high concentration p region 177 may have a depth approximately equal to that of the first high concentration p region 83.
- the semiconductor device 1 includes a third high concentration p region 178 formed in the surface layer of the first main surface 3 in the peripheral region 10.
- the third high concentration p region 178 is embedded between the outer body region 170 and the termination region 175, and the drift region 8 in the peripheral region 10.
- the third high concentration p region 178 extends in a layer shape along the first main surface 3.
- the third high concentration p region 178 is connected to the outer body region 170, the termination region 175, and the drift region 8.
- Third high concentration p region 178 may have a peak p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less. Third high concentration p region 178 may have a p-type impurity concentration substantially equal to that of first high concentration p region 83. Third high concentration p region 178 may have a p-type impurity concentration substantially equal to that of second high concentration p region 177.
- the depletion layer extending from third high concentration p region 178 can improve the breakdown voltage (e.g., breakdown voltage).
- the semiconductor device 1 includes a ring-shaped (specifically, substantially square ring-shaped) peripheral wiring structure 34 along the periphery (first to fourth side surfaces 5A to 5D) of the first main surface 3.
- a ring-shaped (specifically, substantially square ring-shaped) peripheral wiring structure 34 along the periphery (first to fourth side surfaces 5A to 5D) of the first main surface 3.
- the formation area of the peripheral wiring structure 34 is shown hatched in Figures 11, 28, 32, etc.
- the peripheral wiring layer 195 (peripheral wiring structure 34) is formed at a distance from the periphery of the first main surface 3 (first to fourth side surfaces 5A to 5D) toward the active region 9, and extends in a strip shape along the active region 9.
- the second wiring width WW2 is wider than the wiring width of the source wiring 23.
- the second wiring width WW2 of the second structure 34B is approximately equal to the first wiring width WW1.
- the second wiring width WW2 may be wider than the first wiring width WW1, or narrower than the first wiring width WW1.
- the second wiring width WW2 may be 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the second structure 34B of the peripheral wiring structure 34 covers the terminal end 11A of the trench gate structure 11 and the eighth terminal end 207 of the third dummy trench structure 202 in the peripheral region 10 of the first main surface 3. As a result, the second structure 34B is electrically connected to the trench gate structure 11 and the third dummy trench structure 202.
- the second structure 34B of the peripheral wiring structure 34 includes a connection wiring portion 194 that connects to the buried bodies 43 at the end portions of the multiple trench gate structures 11.
- the connection wiring portion 194 extends in the vertical direction Z and connects the inner periphery of the peripheral wiring layer 195 to the buried bodies 43 at the end portions of the multiple trench gate structures 11.
- the third structure 34C as an example of the second wiring portion extends in a strip shape in the first direction X on the other side (the third side surface 5C side) of the second direction Y relative to the active region 9. Both end portions of the third structure 34C are connected to the second structure 34B and the fourth structure 34D, respectively (only the second structure 34B is shown in FIG. 27).
- the third structure 34C extends from the end of the second structure 34B on the third side surface 5C side along the third side surface 5C in a planar view.
- the third structure 34C extends from the end portion 18D (FIG. 3) of the second portion 18B of the second gate wiring 18 along the third side surface 5C in a planar view.
- the third structure 34C faces the outer body region 170, sandwiching the second insulating film 179 (FIG. 29).
- the third structure 34C does not face the termination region 175.
- the third wiring width (second width) WW3 of the third structure 34C is narrower than the first wiring width WW1 (FIG. 11) (WW3 ⁇ WW1).
- the third wiring width WW3 is narrower than the second wiring width WW2 (WW3 ⁇ WW2).
- the third wiring width WW3 is narrower than the wiring width W17 (FIG. 28) of the second portion 17B of the first gate wiring 17 and the wiring width W18 (FIG. 3) of the second portion 18B of the second gate wiring 18.
- the third wiring width WW3 may be approximately equal to the wiring widths W17, W18 of the second portion 18B, or may be wider than the wiring widths W17, W18 of the second portion 18B.
- the third wiring width WW3 is narrower than the wiring width of the source wiring 23.
- the third wiring width WW3 may be 0.1 to 0.8 times the second wiring width WW2.
- the third wiring width WW3 may have a value that falls within any one of the following ranges of 0.1 to 0.2 times, 0.2 to 0.3 times, 0.3 to 0.4 times, 0.4 to 0.5 times, 0.5 to 0.6 times, or 0.6 to 0.8 times the second wiring width WW2 (fourth wiring width WW4).
- the third wiring width WW3 is preferably 0.3 to 0.6 times the second wiring width WW2.
- the fourth structure 34D (FIG. 4) of the peripheral wiring structure 34 covers the terminal end 11A of the trench gate structure 11 and the eighth terminal end 207 of the third dummy trench structure 202 in the peripheral region 10 of the first main surface 3. As a result, the fourth structure 34D is electrically connected to the trench gate structure 11 and the third dummy trench structure 202.
- the fourth structure 34D as an example of a first wiring portion extends in a band shape in the second direction Y on the other side (the fourth side surface 5D side) of the first direction X relative to the active region 9.
- the fourth structure 34D overlaps with the second portion 18B (FIG. 3) of the second gate wiring 18 in a plan view.
- the fourth structure 34D has a shape that is symmetrical to the second structure 34B with respect to a center line (not shown) that extends in the second direction Y and passes through the center of the active region 9. Therefore, detailed illustrations of the fourth structure 34D are omitted, and the explanation of the second structure 34B is used.
- the fourth structure 34D is formed below the second portion 18B (FIG. 3) of the second gate wiring 18.
- the fourth structure 34D faces the outer body region 170 with the second insulating film 179 (FIG. 29) interposed therebetween.
- the fourth structure 34D does not face the termination region 175 (FIG. 28).
- the inner periphery of the fourth structure 34D is located closer to the active region 9 than the inner periphery of the second portion 18B of the second gate wiring 18 (FIG. 3).
- the outer periphery of the fourth structure 34D is located closer to the periphery of the first main surface 3 than the outer periphery of the second portion 18B of the second gate wiring 18.
- the fourth wiring width WW4 of the fourth structure 34D is wider than the wiring width W18 (FIG. 3) of the gate wiring 16 (second portion 18B of the second gate wiring 18).
- the fourth wiring width (first width) WW4 is wider than the wiring width of the source wiring 23.
- the fourth wiring width WW4 is wider than the third wiring width WW3 (FIG. 31) (WW4>WW3).
- the fourth wiring width WW4 may be wider than the first wiring width WW1 or narrower than the first wiring width WW1.
- the fourth wiring width WW4 may be wider than the second wiring width WW2 or narrower than the second wiring width WW2.
- the fourth wiring width WW4 may be 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the peripheral wiring layer 195 includes an upper wiring layer 181 and a lower wiring layer 182 that are located at different depth positions in the vertical direction Z.
- the lower wiring layer 182 is disposed on the active region 9 side, and the upper wiring layer 181 is disposed on the end face side of the chip 2.
- the upper wiring layer 181 and the lower wiring layer 182 are flat and extend along the first direction X and the second direction Y.
- the peripheral wiring layer 195 includes connection wiring that electrically and mechanically connects the upper wiring layer 181 and the lower wiring layer 182.
- the connection wiring extends in the vertical direction Z and connects the outer periphery of the lower wiring layer 182 to the inner periphery of the upper wiring layer 181.
- the second insulating film 179 is disposed below the peripheral wiring layer 195.
- the second insulating film 179 includes a thick film 185 disposed below the upper wiring layer 181 and a thin film 186 formed below the lower wiring layer 182.
- the thin film 186 is thinner than the thick film 185.
- the thin film 186 may be the same thickness as the first insulating film 131. Referring to FIG. 24, the thin film 186 is connected to the first insulating film 131 at the boundary between the peripheral region 10 and the active region 9.
- the semiconductor device 1 includes a second silicide layer 184 formed on the surface of the peripheral wiring layer 195.
- the second silicide layer 184 covers the upper surface 187A, the inner side surface 187B, and the outer side surface 187C (FIG. 37) of the peripheral wiring layer 195.
- the second silicide layer 184 is a polycide portion formed by silicidizing the polysilicon of the peripheral wiring layer 195.
- the second silicide layer 184 may be referred to as a "second metal semiconductor compound layer," a "second silicide layer (polycide layer),” a “second silicide region (polycide region),” etc.
- the second silicide layer 184 includes a first covering layer covering the top surface 187A of the surrounding wiring layer 195, a second covering layer covering the inner surface 187B of the surrounding wiring layer 195, and a third covering layer covering the outer surface 187C ( Figure 37) of the surrounding wiring layer 195.
- the first covering layer of the second silicide layer 184 covers the entire top surface 187A of the surrounding wiring layer 195.
- the inner periphery of the first covering layer of the second silicide layer 184 is exposed to the inner surface 187B of the surrounding wiring layer 195.
- the second coating layer of the second silicide layer 184 covers the entire inner surface 187B of the surrounding wiring layer 195.
- the upper end of the second coating layer of the second silicide layer 184 is exposed to the upper surface 187A of the surrounding wiring layer 195.
- the third coating layer of the second silicide layer 184 covers the entire outer surface 187C ( Figure 37) of the surrounding wiring layer 195.
- the upper end of the third coating layer of the second silicide layer 184 is exposed to the upper surface 187A of the surrounding wiring layer 195.
- the second silicide layer 184 may include at least one of Ti silicide, Ni silicide, Co silicide, Mo silicide, and W silicide.
- the second silicide layer 184 is preferably made of Ti silicide, Ni silicide, or Co silicide.
- the thickness of the second silicide layer 184 may be flat and aligned with the surface (upper surface 187A, inner surface 187B, and outer surface 187C) of the surrounding wiring layer 195.
- the semiconductor device 1 includes an insulating layer 13.
- the insulating layer 13 includes a third interlayer insulating layer 180 that covers the peripheral region 10.
- the third interlayer insulating layer 180 may be referred to as an "insulating film," an "interlayer film,” an “intermediate insulating film,” etc.
- the third interlayer insulating layer 180 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film.
- the third interlayer insulating layer 180 may have a stacked structure.
- the third interlayer insulating layer 180 may have a single layer structure.
- the third interlayer insulating layer 180 covers the upper, inner, and outer sides of the peripheral wiring layer 195. In other words, the third interlayer insulating layer 180 covers the upper surface 187A and inner surface 187B of the peripheral wiring layer 195 via the second silicide layer 184. Although not shown, the third interlayer insulating layer 180 collectively covers the outer body region 170, the termination region 175, and multiple field regions 36 in the peripheral region 10.
- the semiconductor device 1 includes at least one (in this embodiment, multiple) gate openings 188 formed in the third interlayer insulating layer 180 in the peripheral region 10.
- the multiple gate openings 188 are formed in a portion of the third interlayer insulating layer 180 that covers the peripheral wiring layer 195.
- the multiple gate openings 188 penetrate the third interlayer insulating layer 180 and expose the upper surface 187A of the peripheral wiring layer 195 through the second silicide layer 184.
- the multiple gate openings 188 are formed at intervals along the peripheral wiring structure 34 (peripheral wiring layer 195).
- the multiple gate openings 188 may be formed in a quadrangular (square), rectangular, hexagonal, circular, or other shape in a plan view.
- the multiple gate openings 188 may be formed in a band shape extending along the peripheral wiring structure 34 in a plan view.
- the semiconductor device 1 may have a single gate opening 188.
- the single gate opening 188 may be formed in a band shape extending along the peripheral wiring structure 34.
- the semiconductor device 1 includes at least one (in this embodiment, multiple) outer openings 190 formed in the third interlayer insulating layer 180 in the peripheral region 10.
- the multiple outer openings 190 are formed in a portion of the third interlayer insulating layer 180 that covers the termination region 175.
- the multiple outer openings 190 penetrate the third interlayer insulating layer 180 and expose the termination region 175.
- the multiple outer openings 190 are formed in a portion of the third interlayer insulating layer 180 that covers the overlap region 176 of the termination region 175 and expose the overlap region 176.
- the multiple outer openings 190 may expose the outer body region 170 instead of or in addition to the termination region 175 (overlap region 176).
- the multiple outer openings 190 are formed at intervals along the terminal region 175 (overlap region 176).
- the multiple outer openings 190 may be formed in a quadrangular (square), rectangular, hexagonal, circular, or other shape in a plan view.
- the multiple outer openings 190 may be formed in a band shape extending along the terminal region 175 (overlap region 176) in a plan view.
- the semiconductor device 1 may have a single outer opening 190.
- the single outer opening 190 may be formed in a band shape extending along the termination region 175 (overlapping region 176).
- the single outer opening 190 may have a portion extending in a band shape in the first direction X and a portion extending in a band shape in the second direction Y in a plan view.
- the gate wiring 16 is selectively routed over the third interlayer insulating layer 180 and transmits a gate potential to the peripheral wiring structure 34.
- the gate wiring 16 is routed over the portion of the third interlayer insulating layer 180 that covers the peripheral wiring structure 34 (i.e., over the outer periphery region 10) and is electrically connected to the peripheral wiring structure 34 (peripheral wiring layer 195) through multiple gate openings 188.
- the gate wiring 16 is formed on the first main surface 3 so as to cover the third interlayer insulating layer 180.
- the gate wiring 16 has a layered structure including a barrier layer 196 and a main body layer 197, which are layered in this order from the first main surface 3 side.
- the barrier layer 196 is formed in a film shape along the first main surface 3.
- the barrier layer 196 is in contact with the second high concentration p region 177.
- the barrier layer 196 may include at least one of a Ti layer, a Pd layer, a Cr layer, a V layer, a Mo layer, a W layer, a Pt layer, and a Ni layer.
- the thickness of the barrier layer 196 may be 0.05 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
- the thickness of the barrier layer 196 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less.
- the main body layer 197 is formed on the barrier layer 196.
- the main body layer 197 covers the entire main surface of the barrier layer 196.
- the thickness of the main body layer 197 exceeds the thickness of the barrier layer 196.
- the thickness of the barrier layer 196 may be 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the thickness of the main body layer 197 is preferably 3 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less.
- the gate wiring 16 (first gate wiring 17, second gate wiring 18) is disposed to face the surrounding wiring layer 195 with the third interlayer insulating layer 180 in between, and extends in a strip shape along the surrounding wiring layer 195.
- the gate wiring 16 (first gate wiring 17, second gate wiring 18) collectively covers, in a film-like manner, the region of the third interlayer insulating layer 180 in which the multiple gate openings 188 are formed.
- the gate wiring 16 includes a plurality of first connection electrode portions 191 that penetrate into a plurality of gate openings 188 and are connected to the surrounding wiring layer 195.
- the plurality of first connection electrode portions 191 correspond one-to-one to the plurality of gate openings 188.
- the first connection electrode portions 191 have a portion that covers the second silicide layer 184 of the surrounding wiring layer 195 in a film-like manner at the bottom of each gate opening 188, and are mechanically and electrically connected to the second silicide layer 184.
- the multiple first connection electrode portions 191 are formed in the first structure 34A, the second structure 34B, the fourth structure 34D, and the fifth structure 34E ( Figure 35) of the surrounding wiring structure 34.
- the semiconductor device 1 includes the source wiring 23.
- the source wiring 23 is extended above the third interlayer insulating layer 180 to above the termination region 175, and is electrically connected to the termination region 175 via a plurality of outer openings 190.
- the source wiring 23 transmits the source potential applied to the source pad 20 to the termination region 175.
- the source wiring 23 extends in a strip shape along the termination region 175 (overlap region 176).
- the source wiring 23 has a plurality of second connection electrode portions 192 that penetrate into a plurality of outer openings 190.
- the plurality of second connection electrode portions 192 correspond one-to-one to the plurality of outer openings 190.
- the second connection electrode portions 192 cover the first main surface 3 in a film-like manner at the bottom of the outer opening 190, and are electrically connected to the first main surface 3 (chip 2).
- the second connection electrode portion 192 is electrically connected to the termination region 175 (overlap region 176) at the bottom of the outer opening 190.
- the first gate wiring 17 and the second gate wiring 18 have terminal ends 17D, 18D at the corner C of the chip 2. Therefore, the first gate wiring 17 and the second gate wiring 18 do not have a portion that extends from the terminal ends 17D, 18D of the second portions 17B, 18B along the third side surface 5C. If a portion extending along the third side surface 5C is to be provided, it is necessary to bend the first gate wiring 17 and the second gate wiring 18 at the corner C of the chip 2.
- the terminal ends 17D, 18D of the gate wiring 16 are not disposed in the region between the periphery of the active region 9 on the third side surface 5C side and the third side surface 5C of the chip 2. More specifically, referring to FIG. 27, the terminal ends 17D, 18D of the gate wiring 16 (first gate wiring 17 and second gate wiring 18) are retreated to the first side surface 5A side (opposite the third side surface 5C (second end face) side) at the corner C of the chip 2 so as not to face the arc corner portion 45A in the first direction X in a plan view.
- the periphery of the active region 9 on the third side surface 5C side can be positioned closer to the third side surface 5C. This increases the area ratio of the active region 9 to the entire chip 2.
- the surface of the chip 2 can be effectively utilized, improving loss.
- the third wiring width WW3 is narrower than the first wiring width WW1, the second wiring width WW2, and the fourth wiring width WW4 (WW3 ⁇ WW1, WW3 ⁇ WW2, WW3 ⁇ WW4). Therefore, the periphery of the active region 9 on the third side surface 5C side can be positioned even closer to the third side surface 5C. This makes it possible to more effectively increase the area ratio of the active region 9 to the entire first main surface 3.
- FIG. 34 is an enlarged view of the portion surrounded by dashed line XXXIV in FIG. 4.
- FIG. 35 is an enlarged view of the portion surrounded by dashed line XXXV in FIG. 34.
- FIG. 36 is a cross-sectional view taken along line XXXVI-XXXVI shown in FIG. 35.
- FIG. 37 is a cross-sectional view taken along line XXXVII-XXXVII shown in FIG. 35.
- FIG. 38 is a cross-sectional view taken along line XXXVIII-XXXVIII shown in FIG. 35.
- FIG. 39A is a plan view of a second embodiment of the connection structure portion 216, and corresponds to FIG. 35.
- FIG. 39B is a plan view of a third embodiment of the connection structure portion 216, and corresponds to FIG. 35.
- the peripheral wiring structure 34 includes a fifth structure 34E and a sixth structure 34F that are arranged in the region surrounding the gate pad 15 in the outer periphery region 10. For clarity, the formation region of the peripheral wiring structure 34 is shown hatched in Figures 34 and 35.
- the fifth structure 34E which is an example of the second structure portion, is a pair of structures.
- the fifth structure 34E is formed in a strip shape extending in the second direction Y from the first structure 34A toward the third side surface 5C.
- the fifth structure 34E sandwiches the active region 9 in the first direction X between the second structure 34B and the fourth structure 34D.
- the fifth structure 34E on one side in the first direction X overlaps in a planar view with the strip portion 17F of the connection portion 17C of the first gate wiring 17 that extends along the second direction Y.
- the fifth structure 34E on the other side in the first direction X overlaps in a planar view with the strip portion 18F of the connection portion 18C of the second gate wiring 18 that extends along the second direction Y.
- the inner periphery (the periphery on the active region 9 side) of the fifth structure 34E is located closer to the active region 9 than the inner periphery (the periphery on the active region 9 side) of the strip portion 17F and strip portion 18F.
- the outer periphery (the periphery on the opposite side to the active region 9 side) of the fifth structure 34E is located closer to the active region 9 than the outer periphery (the periphery on the opposite side to the active region 9 side) of the strip portion 17F and strip portion 18F.
- the wiring width of the fifth structure 34E is wider than the wiring width of the gate wiring 16 (strip portion 17F and strip portion 18F).
- the wiring width of the fifth structure 34E is wider than the wiring width of the source wiring 23.
- the fifth structure 34E of the peripheral wiring structure 34 covers the terminal end 11A of the trench gate structure 11 and the eighth terminal end 207 of the third dummy trench structure 202 in the peripheral region 10 of the first main surface 3. As a result, the fifth structure 34E is electrically connected to the trench gate structure 11 and the third dummy trench structure 202.
- the gate wiring 16 includes a plurality of first connection electrode portions 191 that penetrate into a plurality of gate openings 188 and are connected to the surrounding wiring structure 34 (surrounding wiring layer 195).
- the surrounding wiring structure 34 has a contact portion (third contact portion) 193 that is electrically connected to the first structure portion 215.
- the contact portion (third contact portion) 193 is formed in the first structure 34A, the second structure 34B, the fourth structure 34D, and the fifth structure 34E of the surrounding wiring structure 34.
- the sixth structure 34F connects the inner ends (the third side surface 5C side) of a pair of fifth structures 34E and is formed in a band shape extending in the first direction X.
- the sixth structure 34F overlaps, in a plan view, with a second band-shaped portion 17G of the connection portion 17C of the first gate wiring 17 that extends along the first direction X, and a band-shaped portion 18G of the connection portion 18C of the second gate wiring 18 that extends along the first direction X.
- the inner periphery of the sixth structure 34F (the periphery on the active region 9 side) is located closer to the active region 9 than the inner periphery of the second band portion 17G and band portion 18G (the periphery on the active region 9 side).
- the outer periphery of the sixth structure 34F (the periphery on the opposite side to the active region 9 side) is located closer to the active region 9 than the outer periphery of the second band portion 17G and band portion 18G.
- the wiring width of the sixth structure 34F is wider than the wiring width of the gate wiring 16 (strip portion 17F and strip portion 18F).
- the wiring width of the sixth structure 34F is wider than the wiring width of the source wiring 23.
- the semiconductor device 1 includes a third silicide layer 211 formed on the surface of the resistive wiring layer 210.
- the third silicide layer 211 covers an upper surface 212 and an outer side surface 213 of the resistive wiring layer 210.
- the third silicide layer 211 is a polycide portion formed by silicidizing the polysilicon of the resistive wiring layer 210.
- the third silicide layer 211 may be referred to as a "third metal semiconductor compound layer," a "third silicide layer (polycide layer),” a "third silicide region (polycide region),” etc.
- the resistive wiring layer 210 is covered by a third interlayer insulating layer 180.
- the third interlayer insulating layer 180 covers not only the surrounding wiring layer 95 but also the upper and side surfaces of the resistive wiring layer 210. In other words, the third interlayer insulating layer 180 covers the upper surface 212 and outer surface 213 of the resistive wiring layer 210 via the third silicide layer 211.
- the resistive wiring layer 210 includes a first structural portion 215 and two (a pair) connecting structure portions 216 that sandwich the first structural portion 215 in the first direction X.
- the first structural portion 215 and the two connecting structure portions 216 are integrally formed.
- the outer periphery of the first structural portion 215 and the outer periphery of the connecting structure portion 216 are aligned with each other.
- the multiple first contact openings 217 may be formed in a quadrangular (square), rectangular, hexagonal, circular, or other shape in a plan view.
- the semiconductor device 1 may have a single first contact opening 217.
- the single first contact opening 217 may be formed in a band shape extending in the first direction X along the first structural portion 215 in a plan view.
- the gate pad 15 includes a plurality of third connection electrode portions 218 that penetrate into the plurality of first contact openings 217 and are connected to the first structural portion 215.
- the plurality of third connection electrode portions 218 correspond one-to-one to the plurality of first contact openings 217.
- the third connection electrode portion 218 has a portion that covers the third silicide layer 211 of the resistive wiring layer 210 in a film-like manner at the bottom of the first contact opening 217, and is mechanically and electrically connected to the third silicide layer 211.
- the first structural portion 215 has a first contact portion 219 that is electrically connected to the gate pad 15 in an area defined by the first contact openings 217.
- the multiple second contact openings 220 may be formed in a quadrangular (square), rectangular, hexagonal, circular, or other shape in a plan view.
- the semiconductor device 1 may have a single second contact opening 220.
- the single second contact opening 220 may be formed in a band shape extending in the first direction X along the first structural portion 215 in a plan view.
- the second opposing distance WF2 is adjusted appropriately depending on the resistance value to be achieved. That is, the resistance value of the first structural portion 215 is adjusted not only by increasing or decreasing the resistor thickness TR and the resistor length L11, but also by increasing or decreasing the second opposing distance WF2.
- the second opposing distance WF2 may be less than 0.5 times the second opposing width IF2.
- the second opposing distance WF2 may have a value that belongs to any one of the ranges of 0.1 to 0.2 times, 0.2 to 0.3 times, or 0.4 to 0.5 times the second opposing width IF2.
- the second opposing distance WF2 may be 0.5 times or more the second opposing width IF2.
- connection structure portion 216 is a region sandwiched in the first direction X by the first structure portion 215 and the first structure 34A.
- the connection structure portion 216 has an outer shape that is rectangular in plan view.
- the connection structure portion 216 faces the first periphery 15A of the gate pad 15 in the second direction Y in plan view.
- the connection structure portion 216 may be aligned with the first periphery 15A in plan view.
- connection structure portion 216, the first structure portion 215, the first structure 34A, and the fifth structure 34E are included in the wiring structure 230, which is part of the polysilicon wiring layer 33 (FIG. 4).
- the connection structure portion 216 and the first structure portion 215 are included in the resistive wiring layer 210, and the first structure 34A and the fifth structure 34E are included in the surrounding wiring layer 195.
- the wiring structure 230 includes a wiring layer formed on the first main surface 3.
- the second opposing distance WF2 between the second contact portion 222 and the outer edge 215A of the first structural portion 215 is narrower than the second opposing width IF2 (WF2 ⁇ IF2).
- the second contact portion 222 faces the connection structural portion 216 in the first direction X.
- the bottom surface 223 of the first structural portion 215, the bottom surface 224 of the connecting structural portion 216, and the bottom surface 225 of the first structure 34A are in the same plane (a plane parallel to the first main surface 3).
- the lower portion (bottom surface 224) of the connecting structural portion 216, the lower portion (bottom surface 223) of the first structural portion 215, and the lower portion (bottom surface 225) of the first structure 34A are at the same depth position.
- the lower surface 223 of the first structural part 215 is flush with the lower surface 224 of the connecting structural part 216.
- the lower surface 224 of the connecting structural part 216 is flush with the lower surface 225 of the first structure 34A.
- the bottom surface of the fifth structure 34E is at the same depth as the bottom surface 225 of the first structure 34A. Therefore, the bottom surface of the fifth structure 34E has the same plane (a plane parallel to the first main surface 3) as the bottom surface 223 of the first structure portion 215, the bottom surface 224 of the connection structure portion 216, and the bottom surface 225 of the first structure 34A. In other words, the bottom surface of the wiring structure 230 has the same plane.
- the resistor thickness TR has a thickness equal to the surrounding thickness TA.
- the resistor thickness TR may be thicker than the surrounding thickness TA, or may be thinner than the surrounding thickness TA.
- an external gate potential applied to the gate pad 15 is transmitted to the multiple trench gate structures 11.
- the first path RT1 is a current path from the gate pad 15 to the multiple trench gate structures 11 through the first structure portion 215, the gate wiring 16 (connection wiring 16A), and at least one of the first structure 34A and the fifth structure 34E.
- the second path RT2 is a current path that runs from the gate pad 15 through the first structure portion 215, the connection structure portion 216, and at least one of the first structure 34A and the fifth structure 34E of the peripheral wiring structure 34 to the multiple trench gate structures 11.
- the gate wiring 16 (connection wiring 16A) made of metal wiring has a lower resistance than the connection structure portion 216 made of polysilicon. Moreover, the second opposing width IF2 of the connection structure portion 216 is narrow (narrower than the first opposing width IF1). Therefore, the current that reaches the first structure portion 215 from the gate pad 15 is more likely to flow through the gate wiring 16 (connection wiring 16A) than through the connection structure portion 216. In other words, the first path RT1 is selected with priority over the second path RT2 as the current path from the gate pad 15 to the multiple trench gate structures 11.
- connection structure portion 216 in the wiring structure 230 is eliminated.
- the polysilicon is removed from the wiring structure 230 at the formation position of the connection structure portion 216, and the first structure portion 215 is separated from the first structure 34A and the fifth structure 34E in the first direction X.
- the third interlayer insulating layer 180 then enters between the first structure portion 215 and the first structure 34A and the fifth structure 34E.
- an uneven shape is created in the wiring structure 230 due to the removal of the polysilicon layer.
- the wiring structure 230 has an uneven shape, there is a risk that a bias in the stress distribution will occur in the wiring structure 230 (polysilicon wiring layer 33).
- the first structure portion 215 is connected to the first structure 34A and the fifth structure 34E by the connection structure portion 216. Since the first structure portion 215 and the first structure 34A are not separated, it is possible to reduce the uneven shape of the wiring structure 230. This makes it possible to suppress or prevent bias in the stress distribution in the wiring structure 230 (part of the polysilicon wiring layer 33).
- the bottom surface of the wiring structure 230 has the same plane. Therefore, it is possible to more effectively suppress or prevent bias in the stress distribution in the wiring structure 230 (polysilicon wiring layer 33).
- the first path RT1 is selected with priority over the second path RT2 as the current path from the gate pad 15 to the multiple trench gate structures 11. This ensures an optimal current path. Therefore, even if the first structure portion 215 is electrically connected to the first structure 34A and the fifth structure 34E, no problems associated with this are caused.
- connection structure part 216 relating to the first embodiment ( Figure 35).
- the second opposing width IF2 is equal to the first opposing width IF1.
- the second opposing width IF2 is wider than both the first opposing distance WF1 and the second opposing distance WF2.
- the first opposing distance WF1 is narrower than the second opposing width IF2.
- both the first contact portion 219 and the second contact portion 222 face the connection structure portion 216 in the first direction X.
- Figure 40 is an enlarged view of the portion surrounded by dashed line XL in Figure 4.
- Figure 41 is an enlarged view of the portion surrounded by dashed line XLI in Figure 4.
- Figure 42 is an enlarged view of the portion surrounded by dashed line XLII in Figure 4.
- both terminal ends 11A of the multiple trench gate structures 11 are electrically connected to the second structure 34B and the fourth structure 34D of the surrounding wiring structure 34, respectively.
- the terminal ends 11A of both trench gate structures 11 are the portions at the first outer edge position (first position) P1 of the trench gate structure 11 in the first direction X, and the portions at the second outer edge position (first position) P2 of the trench gate structure 11 in the first direction X. That is, both terminal ends 11A of the trench gate structure 11 are electrically connected to the second portions 17B and 18B of the gate wiring 16 via both the second structures 34B and the fourth structures 34D, respectively.
- the multiple connection wiring structures 35 cross the multiple mesa portions 46 extending in a stripe shape in the second direction Y in a line shape.
- the multiple connection wiring structures 35 are connected to the trench gate structure 11 extending in a stripe shape.
- the multiple connection wiring structures 35 are connected to the intermediate portion 11M of the trench gate structure 11.
- the intermediate portion 11M is a portion at the intermediate position PM of the trench gate structure 11 in the first direction X.
- connection wiring structures 35 electrically connect the trench gate structure 11 to the first portions 17A, 18A ( Figure 3) of the gate wiring 16.
- a plurality of connection portions 151 with the connection wiring structures 35 are formed in the intermediate portion 11M of the trench gate structure 11.
- the plurality of connection portions 151 are formed at a plurality of locations in the first direction X in the trench gate structure 11.
- the gate signal applied to the first portion 17A, 18A (FIG. 3) of the gate wiring 16 is transmitted to the trench gate structure 11 not only through the second portion 17B, 18B of the gate wiring 16 but also through the multiple connection wiring structures 35.
- the multiple connection wiring structures 35 arranged in the region close to the second portion 17B of the gate wiring 16 are referred to as the first connection wiring structure 35A, the second connection wiring structure 35B, the third connection wiring structure 35C, and the fourth connection wiring structure 35D, in order from the second portion 17B side of the gate wiring 16.
- the multiple connection wiring structures 35 arranged in the region close to the second portion 18B of the gate wiring 16 are arranged symmetrically with the multiple connection wiring structures 35 arranged in the region close to the second portion 17B of the gate wiring 16, with the third gate wiring 19 as the center. Therefore, common components are denoted by the same reference symbols as in Figure 40, and description thereof will be omitted.
- the third gate wiring 19 is electrically connected to a plurality of trench gate structures 11. As described above, the third gate wiring 19 extends in the second direction Y from the gate pad position (third position) P3, which is the same as the gate pad 15 in the first direction X. In this embodiment, the gate pad position P3 is the center position of the gate pad 15 in the first direction X. Specifically, the third gate wiring 19 is connected to all trench gate structures 11 that face the third gate wiring 19 in the vertical direction Z in a plan view at the gate pad position P3. The third gate wiring 19 may be connected to the trench gate structures 11 using a part of the polysilicon wiring layer 33. The third gate wiring 19 may be connected to the trench gate structures 11 using another wiring layer.
- the first connection wiring structure 35A is disposed on the third gate wiring 19 side (gate pad 15 side) with a distance I11 in the first direction X from the second structure 34B (fourth structure 34D).
- the second connection wiring structure 35B is disposed on the third gate wiring 19 side (gate pad 15 side) with a distance I12 in the first direction X from the first connection wiring structure 35A.
- the third connection wiring structure 35C is disposed on the third gate wiring 19 side (gate pad 15 side) with a distance I13 in the first direction X from the second connection wiring structure 35B.
- the fourth connection wiring structure 35D is disposed on the third gate wiring 19 side (gate pad 15 side) with a distance I14 in the first direction X from the third connection wiring structure 35C.
- the intervals I13 and I14 are both the first interval IA.
- the intervals I11 and I12 are both the second interval IB.
- the second interval IB is wider than the first interval IA. That is, the intervals I11 and I12 are wider than the intervals I13 and I14 (I11>II3, I11>I14, I12>II3, I12>I14).
- the interval I10 between the first connection wiring structure 35A and the second portion 17B of the first gate wiring 17 (the second portion 18B of the second gate wiring 18) is wider than the intervals I11 and I12 (I10>I11, I10>I12).
- the first interval IA may be 100 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less. It is preferable that the first interval IA is 150 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less.
- the second interval IB may be 1.2 to 2.5 times the first interval IA.
- the second interval IB may have a value that falls within any one of the following ranges: 1.2 to 1.5 times, 1.5 to 1.8 times, 1.8 to 2 times, 2 to 2.3 times, or 2.3 to 2.5 times the first interval IA.
- connection wiring structures 35 arranged in the region close to the third gate wiring 19 between the third gate wiring 19 and the second portion 17B of the gate wiring 16 are referred to as the fifth connection wiring structure 35E, the sixth connection wiring structure 35F, the seventh connection wiring structure 35G, and the eighth connection wiring structure 35H, in order from the third gate wiring 19 side.
- the fifth connection wiring structure 35E is disposed on the second structure 34B side (fourth structure 34D side) with a distance I15 in the first direction X from the third gate wiring 19.
- the sixth connection wiring structure 35F is disposed on the second structure 34B side (fourth structure 34D side) with a distance I16 in the first direction X from the fifth connection wiring structure 35E.
- the seventh connection wiring structure 35G is disposed on the second structure 34B side (fourth structure 34D side) with a distance I17 in the first direction X from the sixth connection wiring structure 35F.
- the eighth connection wiring structure 35H is disposed on the second structure 34B side (fourth structure 34D side) with a distance I18 in the first direction X from the seventh connection wiring structure 35G.
- interval I16 is the third interval IC.
- Interval I17 and interval I18 are both the first interval IA.
- the third interval IC is wider than the first interval IA.
- interval I16 is wider than interval I17 and interval I18 (I16>I17, I16>I18).
- interval I15 is wider than interval I16 (I15>I16).
- the third interval IC may be 1.2 to 2.5 times the first interval IA.
- the third interval IC may have a value that falls within one of the following ranges: 1.2 to 1.5 times, 1.5 to 1.8 times, 1.8 to 2 times, 2 to 2.3 times, or 2.3 to 2.5 times the second interval IB.
- the multiple connection wiring structures 35 cross the multiple mesa portions 46 extending in a stripe shape in the second direction Y in a line shape.
- the multiple connection wiring structures 35 are connected to the trench gate structures 11 extending in a stripe shape, and electrically connect the trench gate structures 11 and the gate wiring 16.
- the trench gate structure 11 By connecting the multiple connection wiring structures 35 to the trench gate structure 11, the trench gate structure 11 has connection parts 151 with the connection wiring structures 35 at multiple locations in the first direction X.
- the gate signal is transmitted from the gate wiring 16 to the trench gate structure 11 using a path that passes through the connection wiring structures 35 and reaches the connection parts 151 of the trench gate structure 11.
- the gate signal is transmitted through multiple connection parts 151 formed at multiple locations in the first direction X, so that the signal transmission distance from the gate wiring 16 can be shortened in each part of the trench gate structure 11. This allows the gate signal from the gate wiring 16 to be transmitted to each part of the trench gate structure 11 in a short time. Therefore, even if the chip 2 becomes larger and the trench gate structure 11 becomes longer in the first direction X, signal delay can be suppressed.
- the gate signal would be transmitted to the trench gate structure 11 only through the second parts 17B, 18B of the gate wiring 16 that are connected to the terminal end 11A of the trench gate structure 11.
- the distance from the gate wiring 16 would be long in the part of the trench gate structure 11 that is far from the terminal end 11A (the part close to the third gate wiring 19), and signal delays may occur.
- the trench gate structure 11 becomes longer in the first direction X as the chip 2 becomes larger, the problem of signal delays may become apparent.
- the gate signal is transmitted to the trench gate structure 11 not only through the second parts 17B, 18B of the gate wiring 16 but also through the multiple connection wiring structures 35. Since the gate signal is transmitted through multiple connection parts 151 formed at multiple locations in the first direction X in the trench gate structure 11, the signal transmission distance from the gate wiring 16 can be shortened in each part of the trench gate structure 11.
- the gate signal from the gate wiring 16 can be transmitted in a short time to the portion of the trench gate structure 11 that is far from the second portions 17B, 18B of the gate wiring 16 (the portion close to the third gate wiring 19). This makes it possible to suppress the occurrence of signal delays. Therefore, even if the chip 2 becomes larger and the trench gate structure 11 becomes longer in the first direction X, signal delays can be suppressed.
- the terminal ends (terminal ends 17D, 18D (FIG. 3)) of the gate wiring 16 are not disposed in the region between the periphery of the active region 9 on the third side surface 5C side and the third side surface 5C of the chip 2.
- the terminal end 11A of the trench gate structure 11 is connected to the second parts 17B and 18B of the gate wiring 16, and the middle part 11M of the trench gate structure 11 is connected to the connection wiring structure 35.
- the second parts 17B, 18B of the gate wiring 16 have low resistance. Therefore, the gate signal is transmitted at a high speed in the second parts 17B, 18B of the gate wiring 16 to which the terminal end 11A of the trench gate structure 11 is connected.
- the connection wiring structure 35 has high resistance. Therefore, the gate signal is transmitted at a low speed in the first parts 17A, 18A of the gate wiring 16 (FIG. 3) to which the intermediate part 11M of the trench gate structure 11 is connected.
- the terminal end 11A of the trench gate structure 11 is far from the gate pad 15 ( Figure 3), so the signal transmission distance between the gate pad 15 is long.
- the intermediate portion 11M of the trench gate structure 11 is closer to the gate pad 15 (third gate wiring 19) than the terminal end 11A of the trench gate structure 11, so the signal transmission distance between the gate pad 15 ( Figure 3) is short.
- the second parts 17B and 18B of the gate wiring 16 which have a high signal transmission speed, are used to transmit the gate signal to the terminal end 11A of the trench gate structure 11, which has a long signal transmission distance.
- the connection wiring structure 35 which has a low signal transmission speed, is used to transmit the gate signal to the middle part 11M of the trench gate structure 11, which has a short signal transmission distance.
- the timing of the arrival of the gate signal at each point in the trench gate structure 11 can be made uniform. This improves the balance of signal transmission within the surface of the chip 2.
- connection wiring structures 35 are arranged at intervals in the first direction X.
- the plurality of connection wiring structures 35 cross the plurality of mesa portions 46 extending in a stripe shape in the second direction Y in a line shape. Therefore, the connection portions 151 between the trench gate structure 11 and the connection wiring structures 35 are formed at a plurality of locations in the first direction X of the trench gate structure 11.
- the gate signal is transmitted through multiple connection parts 151 formed at multiple locations in the first direction X in the trench gate structure 11, the signal transmission distance from the gate wiring 16 can be shortened in each part of the trench gate structure 11. This allows the gate signal from the gate wiring 16 to be transmitted to each part of the trench gate structure 11 in a short time. This further improves the balance of signal transmission within the surface of the chip 2.
- the spacing I13, I14 of the connection wiring structures 35 far from the second portions 17B, 18B is narrower than the spacing I12 of the connection wiring structures 35 closer to the second portions 17B, 18B.
- the portion of the connection wiring structure 35 far from the second portions 17B, 18B has a higher arrangement density of the connection portions 151 than the portion of the connection wiring structure 35 close to the second portions 17B, 18B.
- connection parts 151 can be increased in the part of the intermediate part 11M of the trench gate structure 11 that is far from the second parts 17B and 18B, so the signal transmission distance with the gate wiring 16 in this part can be shortened more effectively. This further improves the balance of signal transmission within the surface of the chip 2.
- FIG. 43 is a plan view for explaining an example of the arrangement of a plurality of connection wiring structures 35 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 40.
- FIG. 44 is a plan view for explaining an example of the arrangement of a plurality of connection wiring structures 35 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 42.
- the interval I10 is wider than the intervals I11, I12, I13, and I14 (I10>I11, I10>I12, I10>I13, I10>I14).
- the interval I15 may be wider than the first interval IA (I15>I16, I15>I17, I15>I18).
- FIG. 45 is a plan view for explaining an example of the arrangement of a plurality of connection wiring structures 35 according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 40.
- FIG. 46 is a plan view for explaining an example of the arrangement of a plurality of connection wiring structures 35 according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 42.
- the wiring pitch of the multiple connection wiring structures 35 narrows toward the center of the region between the second portions 17B, 18B and the third gate wiring 19 in the first direction X.
- interval I12 is narrower than interval I11.
- Interval I13 is narrower than interval I12.
- Interval I14 is narrower than interval I13 (I11>I12>I13>I14).
- interval I10 may be wider than interval I11 (I10>I11).
- interval I17 is narrower than interval I16.
- Interval I18 is narrower than interval I17 (I16>I17>I18).
- interval I15 may be wider than interval I16 (I15>I16).
- FIG. 47 shows a first modified example in which the configuration of the first silicide layer 141 is changed.
- a first silicide layer 141A is formed on the surface of the connection wiring layer 130 instead of the first silicide layer 141 (FIG. 14, etc.).
- the first silicide layer 141A differs from the first silicide layer 141 (FIG. 14, etc.) in that it is partially formed on the surface of the connection wiring layer 130.
- the first silicide layer 141A covers the upper surface 134 of the connection wiring layer 130.
- the first silicide layer 141A exposes the first side surface 135 and the second side surface 136 of the connection wiring layer 130.
- the first silicide layer 141A may contain at least one of Ti silicide, Ni silicide, Co silicide, Mo silicide, and W silicide.
- the first silicide layer 141A is preferably made of Ti silicide, Ni silicide, or Co silicide.
- the first silicide layer 141A is flat and conforms to the upper surface 134 of the connection wiring layer 130.
- the thickness of the first silicide layer 141A is 0.01 to 0.2 times the connection width W1 (FIG. 13) of the connection wiring layer 130.
- the first silicide layer 141A is formed in a band shape extending along the connection wiring layer 130 in a plan view. In other words, the extension direction of the first silicide layer 141A intersects with the off-direction of the SiC single crystal.
- the first silicide layer 141A is formed at a distance inward from both the first side surface 135 and the second side surface 136 of the connection wiring layer 130, and exposes both the peripheral edge portion on the first side surface 135 side and the peripheral edge portion on the second side surface 136 side on the upper surface 134 of the connection wiring layer 130.
- the first silicide layer 141A is not exposed from either the first side surface 135 or the second side surface 136.
- the first silicide layer 141A is formed at a distance inward from both the first side surface 135 and the second side surface 136 across the entire area of the upper surface 134 in a plan view.
- first silicide layer 141A is formed on at least one of the first side surface 135 and the second side surface 136, there is a risk that the first silicide layer 141A will also be etched (removed) in conjunction with the etching (removal) of the connection wiring layer 130 (connection wiring structure 35) during the polysilicon etching process.
- the first silicide layer 141A is not formed on either the first side surface 135 or the second side surface 136.
- the first silicide layer 141A is not removed from the first side surface 135 and the second side surface 136 during the manufacturing process (polysilicon etching process) of the connection wiring layer 130 (connection wiring structure 35). This suppresses metal contamination (metal particle contamination) of other structures on the first main surface 3 and metal contamination (metal particle contamination) of the manufacturing equipment caused by etching the first silicide layer 141A.
- FIG. 48 shows a second modified example in which the region in which the connection wiring structure 35 is disposed is changed.
- the connection wiring layer 130 faces the opposing body part 59A across the first insulating film 131.
- the first contact region 57 does not exist between the first insulating film 131 and the opposing body part 59A.
- the p-type impurity concentration of the opposing body part 59A may be higher than the p-type impurity concentration of the other body regions 40.
- Figure 49 shows a third modified example in which the region in which the connection wiring structure 35 (connection wiring layer 130) is arranged is changed.
- the connection wiring layer 130 faces the source region 55 (i.e., the n-type impurity region) with the first insulating film 131 in between. That is, in a plan view, the connection wiring layer 130 overlaps the source region 55.
- FIG. 50A shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 12.
- the connection wiring structure 35 has a trench wiring structure 300.
- the trench wiring structure 300 includes a trench 301, an insulating film 302 that covers the side surface of the trench 301, and a conductor 303 that is embedded in the trench 301 with the insulating film 302 sandwiched therebetween.
- the conductor 303 is formed of polysilicon as a first conductive material.
- This polysilicon may include either or both of p-type conductive polysilicon and n-type conductive polysilicon.
- the trench 301 of the trench wiring structure 300 is connected to the trench 41 of the trench gate structure 11.
- the trench wiring structure 300 is connected to the buried body 43 of the trench gate structure 11 at the intersection of the trench 301 and the trench 41.
- the peripheral wiring structure 34 has a trench-type peripheral wiring 304.
- the end of the trench wiring structure 300 is connected to the trench-type peripheral wiring 304.
- FIG. 50B shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a plan view corresponding to FIG. 6.
- FIG. 50C shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view taken along the line LC-LC shown in FIG. 50B (cross-sectional view corresponding to FIG. 7).
- FIG. 50D shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view taken along the line LD-LD shown in FIG. 50B (cross-sectional view corresponding to FIG. 8).
- FIG. 50E shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is an enlarged view (cross-sectional view corresponding to FIG. 9) of a portion surrounded by the dashed line LE in FIG. 50C.
- FIG. 50F shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is an enlarged view (cross-sectional view corresponding to FIG. 10) of a portion surrounded by the dashed line LF in FIG. 50D.
- FIG. 50G shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view taken along the line LG-LG shown in FIG. 50B.
- FIG. 50H shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is an enlarged view of a portion surrounded by the dashed line LH in FIG. 50G.
- the trench insulating film 42 has a first thick film portion 254 that covers the p-type high concentration region 250 formed in the first main surface 3.
- the first thick film portion 254 is a portion of the trench insulating film 42 that covers the high concentration region 250.
- the trench insulating film 42 included in the trench gate structure 11 is selectively made thicker in the portion that covers the p-type high concentration region 250 formed in the first main surface 3.
- the embodiment shown in Figures 50B to 50G differs from the embodiment shown in Figures 1 to 49.
- a plurality of channel sections 56 are arranged at intervals in the first direction X (depth direction of the trench 41).
- a channel is formed on both side surfaces 44 of the trench 41 on both sides of the mesa portion 46 in the second direction Y.
- a channel is formed in the body region 40 (first body portion 58) included in the channel section 56.
- the region of the side surface 44 and bottom surface 45 of the trench 41 that is the same as the channel section 56 in the first direction X is referred to as a channel corresponding region 41C.
- no channel is formed in the body region 40 (second body portion 59) that is not included in the channel section 56.
- the region of the side surface 44 and bottom surface 45 of the trench 41 that is adjacent to the channel corresponding region 41C in the first direction X and does not correspond to the channel section 56 in the first direction X is referred to as the non-channel corresponding region 41H.
- the semiconductor device 1 includes a first electric field relaxation layer 51 formed at the bottom of the trench gate structure 11.
- the first electric field relaxation layer 51 has a second layer 54.
- the second layer 54 has an upper layer 54a as a first high concentration layer.
- the upper layer 54a is exposed from the bottom (bottom surface 45) of the trench 41.
- the second layer 54 of the first electric field relaxation layer 51 is formed in the non-channel corresponding region 41H of the bottom surface 45 of the trench 41 ( Figure 50F).
- the second layer 54 of the first electric field relaxation layer 51 is not formed in the channel corresponding region 41C of the bottom surface 45 of the trench 41 ( Figure 50E).
- the upper layer 54a is formed only in the non-channel corresponding region 41H of the bottom surface 45 of the trench 41 ( Figure 50F).
- the p-type impurity concentration (second impurity concentration) of the upper layer 54a may have a peak value of a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 18 cm -3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm -3 or less. It is preferable that the second impurity concentration has a peak value of a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 18 cm -3 or more and 1 ⁇ 10 19 cm -3 or less.
- the second layer 54 of the first electric field relaxation layer 51 does not have a lower layer 54b. Therefore, in the non-channel corresponding region 41H, the first layer 53 is in contact with the lower surface of the upper layer 54a of the second layer 54 (FIG. 50F). Also, in the channel corresponding region 41C, the first layer 53 is exposed at the bottom surface 45 of the trench 41 (FIG. 50E).
- the semiconductor device 1 includes a second contact region 62 formed in a surface layer portion of the first main surface 3.
- the second contact region 62 is formed along the side surface 44 of the trench 41 from the first contact region 57 toward the second main surface 4.
- the second contact region 62 is exposed from the side surface 44 of the trench 41.
- the second contact region 62 is formed in the non-channel corresponding region 41H of the side surface 44 of the trench 41 ( Figure 50F).
- the second contact region 62 is not formed in the channel corresponding region 41C of the side surface 44 of the trench 41 ( Figure 50E). In other words, the second contact region 62 is formed only in the non-channel corresponding region 41H of the side surface 44 of the trench 41 ( Figure 50F).
- the second contact region 62 may have a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 18 cm -3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm -3 or less as a peak value. It is preferable that the second impurity concentration has a p-type impurity concentration of 1 ⁇ 10 18 cm -3 or more and 1 ⁇ 10 19 cm -3 or less as a peak value.
- a high concentration region 250 of the second conductivity type is formed by the second contact region 62 and the upper layer 54a of the first electric field relaxation layer 51.
- the high concentration region 250 is formed in the non-channel corresponding region 41H of the side surface 44 and bottom surface 45 of the trench 41.
- the high concentration region 250 is not formed in the channel corresponding region 41C of the side surface 44 and bottom surface 45 of the trench 41.
- the first thick film portion 254 is formed in a non-channel corresponding region 41H of the side surface 44 and bottom surface 45 of the trench 41.
- the non-channel corresponding region 41H is a region where the high concentration region 250 is exposed to the side surface 44 and bottom surface 45.
- the thin film portion 155 includes a first thin film 155A covering the bottom surface 45 of the trench 41 and a second thin film 155B covering the side surface 44 of the trench 41.
- the first thin film 155A contacts the first layer 53 of the first electric field relaxation layer 51 exposed at the bottom surface 45 of the trench 41 and covers the first layer 53.
- the second thin film 155B contacts the source region 55 and the body region 40 (first body portion 58) exposed at the side surface 44 of the trench 41 and covers the source region 55 and the body region 40 (first body portion 58).
- the first thin film 155A and the second thin film 155B have the same thickness.
- the thickness T13 (FIG. 50F) of the first thick film portion 254 of the trench insulating film 42 is thicker than the thickness T12 (FIG. 10, FIG. 50E, etc.) of the thin film portion 155 of the trench insulating film 42 (T13>T12).
- the thickness T13 of the first thick film portion 254 of the trench insulating film 42 is, for example, 2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the thickness T12 of the thin film portion 155 of the trench insulating film 42 is, for example, 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the thickness T13 of the first thick film portion 254 may be three times or less than the thickness T12 of the thin film portion 155.
- the thickness T13 of the first thick film portion 254 is preferably 1.5 times or more and 2.5 times or less than the thickness T12 of the thin film portion 155. It is more preferable that the thickness T13 of the first thick film portion 254 is 1.7 times or more and 2.3 times or less than the thickness T12 of the thin film portion 155.
- the first thick film portion 254 extends from the non-channel corresponding region 41H across the first boundary B1, and its end reaches the channel corresponding region 41C.
- the first thick film portion 254 includes a first film portion 271 formed in the non-channel corresponding region 41H and a second film portion 272 formed in the channel corresponding region 41C.
- the first film portion 271 is sandwiched in the first direction X by two adjacent second film portions 272.
- the first thick film portion 254 is formed not only in the non-channel corresponding region 41H but also in the peripheral portion of the channel corresponding region 41C on the non-channel corresponding region 41H side.
- the first thick film portion 254 has a laminated structure of a first film 254A and a second film 254B laminated in this order from the inner surface (side surface and bottom surface 45) of the trench 41.
- the laminated interface between the first film 254A and the second film 254B does not necessarily appear.
- the laminated interface is shown by a dashed line in Figure 50H.
- the first film 254A is a deposition film.
- the first film 254A includes an oxide film.
- the first film 254A may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film.
- the second film 254B has a single-layer structure made of a silicon oxide film.
- the second film 254B may be a deposition film or a thermal oxide film.
- the second film 254B includes an oxide film.
- the second film 254B has a single-layer structure made of a silicon oxide film.
- the trench insulating film 42 has a bottom insulating film 42a that contacts the bottom surface 45 of the trench 41.
- the surface of the bottom insulating film 42a is convex toward the first main surface 3 in a cross-sectional view along the first direction X.
- the upper surface of the first thick film portion 254 is closer to the first main surface 3 than the upper surface of the thin film portion 155.
- a fourth step S4 that is higher on the first main surface 3 side is formed between the upper surface of the first thick film portion 254 and the upper surface of the thin film portion 155.
- the end face of the first thick film portion 254 is an inclined surface that is inclined with respect to the vertical direction Z.
- the end face of the first thick film portion 254 is shown as a vertical surface extending in the vertical direction Z.
- the end face of the first thick film portion 254 may be a vertical surface instead of an inclined surface.
- FIGS. 50I to 50K are diagrams for explaining part of the manufacturing process of semiconductor device 1 (formation of trench insulating film 42).
- FIGS. 50I to 50K show cross-sectional views corresponding to FIG. 50H.
- a hard mask 257 is formed on the third base insulating film 256.
- the hard mask 257 may be formed by a CVD method.
- the hard mask 257 covers the thick film formation region 273 and exposes the non-thick film formation region 274.
- the third base insulating film 256 is selectively removed by an etching method via the hard mask 257.
- the third base insulating film 256 is formed only in the thick film formation region 273.
- the second film 254B is formed by the third base insulating film 256.
- a fourth base insulating film 258 that serves as the base for the first thick film portion 254 and the thin film portion 155 is formed on the inner surface (side surface and bottom surface 45) of the trench 41.
- the fourth base insulating film 258 may be formed by a CVD method or an oxidation process (for example, a thermal oxidation process).
- the fourth base insulating film 258 is formed on the non-thick film formation region 274 and the first film 254A.
- the thin film portion 155 is formed by the fourth base insulating film 258 covering the non-thick film formation region 274.
- the second film 254B is formed by the fourth base insulating film 258 laminated on the first film 254A. This makes it possible to form a trench insulating film 42 in which the first thick film portion 254 is selectively formed in the thick film formation region 273.
- the first thick film portion 254 may be formed simultaneously with the second thick film portion (thick film portion 154 (see FIG. 20, etc.)).
- the process of FIG. 50I may be performed in parallel with the process of FIG. 22A.
- the process of FIG. 50J may be performed in parallel with the process of FIG. 22B.
- the process of FIG. 50K may be performed in parallel with the process of FIG. 22C.
- the upper surface 43a of the embedded body 43 in the thick film formation region 273 is closer to the first main surface 3 than the upper surface 43a of the embedded body 43 in the non-thick film formation region 274.
- a fifth step S5 that is higher on the first main surface 3 side is formed on the upper surface 43a of the embedded body 43 between the thick film formation region 273 and the non-thick film formation region 274.
- the lower surface 43b of the embedded body 43 is closer to the first main surface 3 than the lower surface 43b of the embedded body 43 in the non-thick film formation region 274.
- a sixth step S6 that is higher on the first main surface 3 side is formed on the lower surface 43b of the embedded body 43 between the thick film formation region 273 and the non-thick film formation region 274.
- the sixth step S6 is the same as the fourth step S4.
- the trench insulating film 42 that covers the high concentration region 250 is selectively made thicker.
- the trench insulating film 42 has a first thick film portion 254 that covers the p-type high concentration region 250 formed in the first main surface 3.
- the crystallinity of the SiC single crystal may decrease. If the crystallinity of the SiC single crystal decreases in the high-concentration region 250, this may affect the durability of the trench insulating film 42 that covers the high-concentration region 250.
- the trench insulating film 42 includes a first thick film portion 254 that covers the p-type high concentration region 250 formed in the first main surface 3. Since the portion of the trench insulating film 42 that covers the high concentration region 250 (first thick film portion 254) is thick, the durability of the first thick film portion 254 can be maintained high even if the crystallinity of the SiC single crystal in the high concentration region 250 decreases. In other words, the durability of the trench insulating film 42 including the first thick film portion 254 can be improved. This improves the reliability of insulation in the trench gate structure 11.
- a first thick film portion 254 is formed in the non-channel corresponding region 41H, while a thin film portion 155 is formed in the channel corresponding region 41C. That is, the trench insulating film 42 has the thin film portion 155 in most of the region corresponding to the channel section 56 (see FIG. 50B). Because the trench insulating film 42 is the thin film portion 155, the channel can be formed well. Therefore, the channel can be formed well, while improving the reliability of the insulating properties of the trench gate structure 11.
- the first thick film portion 254 is formed not only in the non-channel corresponding region 41H, but also in the peripheral portion of the channel corresponding region 41C on the non-channel corresponding region 41H side. This makes it possible to further increase the durability of the first thick film portion 254, and improve the durability of the trench insulating film 42 including the first thick film portion 254. This makes it possible to further improve the reliability of insulation in the trench gate structure 11.
- FIG. 51 shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2.
- FIG. 52 shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6.
- the element structure of the semiconductor device 1 may be an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) structure instead of a MISFET structure.
- a p-type collector region 400 (FIG. 51) may be formed instead of the base layer 6.
- a p-type base region 401 (FIG. 52) may be formed by the body region 40
- an n-type emitter region 402 (FIG. 52) may be formed by the source region 55.
- FIG. 53 shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2.
- FIG. 54 shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a plan view corresponding to the portion surrounded by the dashed dotted line LIV shown in FIG. 12.
- FIG. 55 shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view taken along the line LV-LV shown in FIG. 54.
- FIG. 56 shows another embodiment of the semiconductor device 1 and is a cross-sectional view taken along the line LVI-LVI shown in FIG. 54.
- the gate structure of the semiconductor device 1 may be a planar electrode type planar gate structure (first conductive structure, gate structure) 500, different from the trench gate structure 11.
- the semiconductor device 1 includes a plurality of planar gate structures 500 arranged on the first main surface 3 in the active region 9.
- the plurality of planar gate structures 500 are arranged in stripes extending in the first direction X.
- the semiconductor device 1 includes a plurality of p-type body regions (corresponding to the body regions 40 in the embodiment of Figures 1 to 49) formed in the surface layer portion of the first main surface 3 in the active region 9.
- a source region 55 may be formed in each of the surface layer portions of the plurality of body regions (corresponding to the body regions 40).
- a first contact region 57 may be formed in the surface layer portion of the body region (corresponding to the body region 40). The first contact region 57 is formed in a region different from the source region 55 in the surface layer portion of the body region (corresponding to the body region 40).
- a channel is formed between the body region (corresponding to the body region 40) and the source region 55.
- a plurality of channel sections 56 are arranged at intervals in the first direction X (depth direction of the trench 41).
- the planar gate structure 500 may include a gate electrode 502 formed on an insulating film 501 serving as an underlying insulating film.
- the insulating film 501 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film, and may cover the first main surface 3.
- connection wiring layer 130 extends in the second direction Y so as to cross the multiple planar gate structures 500 and the multiple cell portions 503 formed between the multiple planar gate structures 500.
- the connection wiring layer 130 may be disposed so as to face the first contact region 57 (body region 40) in the vertical direction Z.
- the connection wiring layer 130 does not face the source region 55 in the vertical direction Z.
- connection wiring layer 130 may be in contact with the gate electrode 502 of the planar gate structure 500 from above. This electrically connects the connection wiring layer 130 and the gate electrode 502.
- the insulating film 501 includes a thick film portion 504 and a thin film portion 505.
- the thick film portion 504 is selectively formed in the insulating film 501. In the region of the insulating film 501 where the thick film portion 504 is not formed, the thin film portion 505 is formed.
- a thick film portion 504 is formed in the insulating film 501 below a connection portion 506 between the trench gate structure 11 and the planar gate structure 500, and below a lateral region 507 of the connection portion 506.
- the surface of the insulating film 501 is convex toward the first main surface 3 in a cross-sectional view along the first direction X.
- the thickness T21 of the thick film portion 504 (second thick film portion) of the insulating film 501 is, for example, 2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the thickness T22 of the thin film portion 505 of the insulating film 501 is, for example, 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the thickness T21 of the thick film portion 504 may be 3 times or less than the thickness T22 of the thin film portion 505.
- the thickness T21 of the thick film portion 504 is preferably 1.5 times or more and 2.5 times or less than the thickness T22 of the thin film portion 505. It is more preferable that the thickness T21 of the thick film portion 504 is 1.7 times or more and 2.3 times or less than the thickness T22 of the thin film portion 505.
- the thick film portion 504 may be formed below the connection portion 506, but may not be formed below the side region 507.
- a region of the first main surface 3 that is the same as the channel section 56 in the first direction X (a region where a channel is formed) is referred to as a channel corresponding region 509C.
- a region of the first main surface 3 that is adjacent to the channel corresponding region 509C in the first direction X and does not correspond to the channel section 56 in the first direction X is referred to as a non-channel corresponding region 509H.
- p-type high concentration regions 510 are selectively formed in the first main surface 3.
- the p-type high concentration regions 510 are formed in the non-channel corresponding regions 509H of the first main surface 3.
- the p-type high concentration regions 510 are not formed in the channel corresponding regions 509C of the first main surface 3. In other words, the p-type high concentration regions 510 are formed only in the non-channel corresponding regions 509H of the first main surface 3.
- the p-type impurity concentration of the high concentration region 510 may have a peak value of 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less.
- the p-type impurity concentration of the high concentration region 510 preferably has a peak value of 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or less.
- the p-type impurity concentration of the high concentration region 510 is preferably adjusted by at least one trivalent element.
- the trivalent element of the high concentration region 510 may be at least one of boron, aluminum, gallium, and indium.
- the insulating film 501 includes a first thick film portion 514 in addition to the thick film portion (second thick film portion) 504 and the thin film portion 505.
- the first thick film portion 514 is a portion of the insulating film 501 that covers the high concentration region 510.
- the insulating film 501 included in the trench gate structure 11 is selectively made thicker in a portion that covers the p-type high concentration region 510 formed in the first main surface 3.
- the first thick film portion 514 is a portion of the insulating film 501 that covers the high concentration region 510.
- the thickness T23 of the first thick film portion 514 of the insulating film 501 is thicker than the thickness T22 of the thin film portion 505 of the insulating film 501 (T23>T22).
- the thickness T23 of the first thick film portion 514 of the insulating film 501 is, for example, 2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the thickness T22 of the thin film portion 505 of the insulating film 501 is, for example, 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the thickness T23 of the first thick film portion 514 may be 3 times or less than the thickness T22 of the thin film portion 505.
- the thickness T23 of the first thick film portion 514 is preferably 1.5 times or more and 2.5 times or less than the thickness T22 of the thin film portion 505. It is more preferable that the thickness T23 of the first thick film portion 514 is 1.7 times or more and 2.3 times or less than the thickness T22 of the thin film portion 505.
- the first thick film portion 514 may be formed simultaneously with the thick film portion 504 (second thick film portion). By forming the first thick film portion 514, the surface of the insulating film 501 is convex toward the first main surface 3 in a cross-sectional view along the first direction X.
- the first thick film portion 514 extends from the non-channel corresponding region 509H across the third boundary B3, and its end reaches the channel corresponding region 509C.
- the first thick film portion 514 includes a first film portion 521 formed in the non-channel corresponding region 509H and a second film portion 522 formed in the channel corresponding region 509C.
- the first film portion 521 is sandwiched in the first direction X by two adjacent second film portions 522.
- the first thick film portion 514 is formed not only in the non-channel corresponding region 509H but also in the peripheral portion of the channel corresponding region 509C on the non-channel corresponding region 509H side.
- the fourth boundary B4 between the thick film formation region 523 of the first main surface 3 where the first thick film portion 514 is formed and the non-thick film formation region 524 of the first main surface 3 where the first thick film portion 514 is not formed is closer to the channel corresponding region 509C than the third boundary B3.
- the fourth boundary B4 is formed in the channel corresponding region 509C.
- the end face of the first thick film portion 514 may be an inclined surface inclined with respect to the vertical direction Z, or may be a vertical surface extending in the vertical direction Z.
- the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, but the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.
- a specific configuration in this case can be obtained by replacing the n-type region with a p-type region and the p-type region with an n-type region in the above description and the attached drawings.
- the chip 2 including a SiC single crystal is used.
- the chip 2 may include a wide band gap semiconductor single crystal other than a SiC single crystal.
- the base layer 6 and the semiconductor layer 7 each contain a SiC single crystal.
- at least one or all of the base layer 6 and the semiconductor layer 7 may contain a single crystal of a wide band gap semiconductor other than a SiC single crystal.
- a wide band gap semiconductor is a semiconductor having a band gap larger than that of silicon.
- Examples of single crystals of wide band gap semiconductors include silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), diamond (C), and gallium oxide (Ga 2 O 3 ).
- the base layer 6 and the semiconductor layer 7 may be made of the same type of single crystal, or may be made of different types of single crystal. At least one or all of the base layer 6 and the semiconductor layer 7 may be made of silicon (Si).
- semiconductor device in the following items may be replaced with "SiC semiconductor device,” “wide band gap semiconductor device,” “semiconductor switching device,” “semiconductor rectifier device,” “MISFET device,” “IGBT device,” “diode device,” etc., as necessary.
- a chip (2) having a first main surface (3) on which an element region (9) is formed; a plurality of first conductive structures (11, 500) extending in a stripe shape in a first direction (X) in the element region (9) and formed of a first conductive material; a cell portion (46, 503) formed between the plurality of first conductive structures (11, 500); an insulating layer (13) formed on the first main surface (3) so as to cover the first conductive structure (11, 500); a second conductive structure (16) formed on the insulating layer (13) so as to surround the element region (9) in a plan view and made of a second conductive material having a lower resistance than the first conductive material; the insulating layer (13) is formed on the first main surface (3), extending in a line shape from the second conductive structure (16) in a second direction (Y) intersecting the first direction (X) across the cell portion (46, 503), and electrically connecting the first conductive structure (11, 500) and the second conductive structure (16
- the multiple connection wiring structures (35) cross the cell portion (46, 503) extending in a stripe shape in the second direction (Y) in a line shape.
- the multiple connection wiring structures (35) are connected to the first conductive structure (11, 500) extending in a stripe shape, and electrically connect the first conductive structure (11, 500) and the second conductive structure (16).
- the first conductive structure (11,500) By connecting a plurality of connection wiring structures (35) to the first conductive structure (11,500), the first conductive structure (11,500) has connection portions (151) with the connection wiring structures (35) at a plurality of locations in the first direction (X). Signal transmission from the second conductive structure (16) to the first conductive structure (11,500) is performed using a path that runs from the second conductive structure (16) through the connection wiring structures (35) to the connection portion (151) of the first conductive structure (11,500).
- the signal transmission distance from the second conductive structure (16) can be shortened in each part of the first conductive structure (11,500). This allows signals from the second conductive structure (16) to be transmitted to each part of the first conductive structure (11,500) in a short time. Therefore, even if the chip (2) becomes larger and the first conductive structure (11,500) becomes longer in the first direction (X), signal delay can be suppressed.
- connection wiring structure (35) is formed from the first conductive material.
- Appendix A-3 The semiconductor device (1) according to appendix A-2, wherein the first conductive material is polysilicon.
- connection wiring structure (35) includes a connection wiring layer (130) formed on the first main surface (3).
- the semiconductor device (1) according to any one of Appendices A-1 to A-4, wherein the first conductive structure (11, 500) includes a gate structure (11, 500) that faces the second impurity region (40) and forms a channel in the second impurity region (40).
- the gate structure (11, 500) is a trench gate structure (11) formed in the element region (9), The semiconductor device (1) according to Appendix A-5, wherein the second conductive structure (16) is a gate wiring (16).
- the trench gate structure (11) includes a trench (41) extending from the first main surface (3) through the third impurity region (55) and the second impurity region (40) to reach the first impurity region (7), a trench insulating film (42) formed on an inner surface of the trench (41), and a buried body (43) buried in the trench (41) via the trench insulating film (42);
- the connection wiring structure (35) includes a connection wiring layer (130) formed on the first main surface (3), The semiconductor device (1) according to Appendix A-6, wherein the connection wiring layer (130) is in contact with the buried body (43) at an upper portion of the trench (41).
- the insulating layer (13) includes a first interlayer insulating layer (63) that is embedded in the upper portion of the trench (41) and covers the embedded body (43), and a second interlayer insulating layer (145) that covers a surface of the connection wiring layer (130).
- the cell portion (46, 503) includes a mesa portion (46) formed by being sandwiched between a plurality of adjacent trenches (41),
- the semiconductor device further includes a first insulating film (131) that covers an upper surface of the mesa portion (46),
- the semiconductor device (1) according to Appendix A-7 or Appendix A-8, wherein the connection wiring layer (130) is disposed on the mesa portion (46) via the first insulating film (131).
- the semiconductor device further includes a peripheral wiring structure (34) formed on the first main surface (3) so as to be covered by the insulating layer (13) and so as to surround the element region (9) in a plan view, and electrically connected to the first conductive structure (11, 500);
- the semiconductor device (1) according to any one of Appendices A-1 to A-10, wherein the connection wiring structure (35) is connected to the peripheral wiring structure (34).
- connection wiring structure (35) is connected across the mutually opposing portions (34A, 34C; 34A, 34E) of the peripheral wiring structure (34).
- Appendix A-15 The semiconductor device (1) according to any one of Appendices A-1 to A-14, wherein the second conductive material is a metal containing aluminum.
- the chip (2) has a second main surface (4) opposite the first main surface (3), a drain region (6) of a first conductivity type formed on the second main surface side of the first impurity region (7); a body region (40) formed by the second impurity region (40);
- the semiconductor device (1) according to any one of Appendix A-5 to Appendix A-10 and Appendix A-16, further comprising a source region (55) formed by the third impurity region (55).
- a portion (11A) of the first conductive structure (11,500) at a first position (P1, P2) is connected to a second portion (17B, 18B) of the second conductive structure (16) at a first position (P1, P2) far from the pad (15).
- a portion (11M) of the first conductive structure (11,500) at a second position (PM) close to the pad (15) is connected to the connection wiring structure (35).
- the second portion (17B, 18B) of the second conductive structure (16) has a low resistance. Therefore, the signal transmission speed is fast in the second portion (17B, 18B) of the second conductive structure (16) to which the portion (11A) at the first position (P1, P2) of the first conductive structure (11, 500) is connected.
- connection wiring structure (35) has a high resistance. Therefore, the signal transmission speed is slow in the first portion (17A, 18A) of the second conductive structure (16) to which the portion (11M) of the first conductive structure (11,500) at the second position (PM) close to the pad (15) is connected.
- the portion (11A) of the first conductive structure (11,500) at the first position (P1, P2) is far from the pad (15), and therefore the signal transmission distance between the pad (15) is long.
- the portion (11M) of the first conductive structure (11,500) at the second position (PM) closer to the pad (15) is closer to the pad (15), and therefore the signal transmission distance between the pad (15) is short.
- the second portion (17B, 18B) of the second conductive structure (16) which has a faster signal transmission speed, is used to transmit signals to the portion (11A) of the first conductive structure (11,500) at the first position (P1, P2).
- the connection wiring structure 35 which has a slower signal transmission speed, is used to transmit signals to the portion (11M) of the first conductive structure (11,500) at the second position (PM) closer to the pad (15).
- the timing of signal arrival at each point of the first conductive structure (11, 500) can be made uniform. Therefore, the balance of signal transmission within the surface of the chip (2) can be improved.
- Appendix B-2 The semiconductor device (1) described in Appendix B-1, wherein a plurality of the connection wiring structures (35) are arranged at intervals in the first direction (X) between the second portion (17B, 18B) of the second conductive structure (16) and the pad (15).
- Appendix B-3 The semiconductor device (1) described in Appendix B-2, wherein the plurality of connection wiring structures (35) are arranged at a first interval (IA) relatively far from the second portion of the second conductive structure (16) and are arranged at a second interval (IB) wider than the first interval (IA) relatively close to the second portion (17B, 18B) of the second conductive structure (16).
- Appendix B-8 The semiconductor device (1) according to appendix B-2, wherein the plurality of connection wiring structures (35) are arranged at equal intervals.
- Appendix B-9 The semiconductor device (1) according to any one of Appendix B-1 to Appendix B-8, wherein the third conductive material is polysilicon.
- Appendix B-10 The semiconductor device (1) according to Appendix B-9, wherein the third conductive material is the same material as the first conductive material.
- connection wiring structure (35) includes a connection wiring layer (130) formed on the first main surface (3).
- the semiconductor device (1) according to any one of Appendices B-1 to B-11, wherein the first conductive structure (11, 500) faces the second impurity region (40) and includes a gate structure (11, 500) that forms a channel in the second impurity region (40).
- Appendix B-13 The semiconductor device (1) according to Appendix B-12, wherein the gate structure (11, 500) is a trench gate structure (11) and the second conductive structure (16) is a gate wiring (16).
- Appendix B-14 The semiconductor device (1) according to any one of Appendices B-1 to B-13, wherein the chip (2) is a SiC chip.
- Appendix B-15 The semiconductor device (1) according to any one of Appendix B-1 to Appendix B-14, wherein the second conductive material is a metal containing aluminum.
- Appendix B-16 the gate structure (11, 500) being a planar gate structure (500);
- a termination region (170) is formed on the first main surface (3) of the chip (2) at a corner (C) of the chip (2) that has an arc corner portion (175A) that is arc-shaped in a plan view and surrounds the element region (9),
- connection wiring structure (35) is formed from the first conductive material.
- the semiconductor device (1) according to any one of Appendices C-1 to C-12, wherein the first conductive structure (11, 500) is opposed to the second impurity region (40) and includes a gate structure (11, 500) that forms a channel in the second impurity region (40).
- Appendix C-15 The semiconductor device (1) according to any one of Appendices C-1 to C-14, wherein the chip (2) is a SiC chip.
- Appendix C-16 The semiconductor device (1) according to any one of Appendices C-1 to C-15, wherein the metal wiring is formed of a metal containing aluminum.
- the chip (2) has a second main surface (4) opposite the first main surface (3), a drain region (6) of a first conductivity type formed on the second main surface (4) side of the first impurity region (7); a body region (40) formed by the second impurity region (40);
- the semiconductor device (1) according to any one of Addendum C-13, Addendum C-14, and Addendum C-17, further comprising a source region (55) formed by the third impurity region (55).
- the wiring structure (230) is a first structural portion (215) formed across between a lower portion of the pad (15) and a lower portion of the second conductive structure (16), the first structural portion (215) having a
- the second conductive structure (16) made of metal wiring has a lower resistance than the connection structure portion (216). Therefore, the current that reaches the first structure portion (215) from the pad (15) is more likely to flow through the second conductive structure (16) than through the connection structure portion (216). In other words, based on the difference in resistivity, the first path (RT1) is selected preferentially over the second path (RT2). Therefore, the optimal current path can be ensured.
- first structural portion (215) and the second structural portion (34A, 34E) are connected by the connecting structural portion (216). Since the first structural portion (215) and the second structural portion (34A, 34E) are not separated, it is possible to reduce the uneven shape of the wiring structure (230). This makes it possible to suppress or prevent bias in the stress distribution in the wiring structure (230).
- Appendix D-2 The semiconductor device (1) according to appendix D-1, wherein the wiring structure (230) is formed from the same material as the first conductive structure (11, 500).
- the second contact portion (222) faces the connection structure portion (216) in a direction (X) intersecting the facing direction (Y),
- the semiconductor device (1) according to any one of Appendices E-1 to E-10, wherein the first conductive structure (11, 500) is opposed to the second impurity region (40) and includes a gate structure (11, 500) that forms a channel in the second impurity region (40).
- Appendix F-6 The semiconductor device (1) according to appendix F-5, wherein the gate structure (11, 500) is a trench gate structure (11) and the second conductive structure (16) is a gate wiring (16).
- the trench gate structure (11) includes a trench (41) extending from the first main surface (3) through the third impurity region (55) and the second impurity region (40) to reach the first impurity region (7);
- Appendix F-9 The semiconductor device (1) described in Appendix F-8, wherein the height of the upper surface of the buried body (43) above the thick film portion (154, 504) is located higher than the height of the upper surface of the buried body (43) above another region (E2) in which the thick film portion (154, 504) is not formed in the base insulating film (42, 501).
- connection wiring structure (35) is formed from the first conductive material.
- Appendix F-11 The semiconductor device (1) according to any one of appendices F-1 to F-10, wherein the first conductive material is polysilicon.
- the semiconductor device (1) described in any one of Appendices F-5 to F-9 further includes a fourth impurity region (59A) of a second conductivity type formed in a surface layer portion of the first main surface (3) of the chip (2) and facing the connection wiring structure (35) in a thickness direction (Z) of the chip (2).
- a fourth impurity region (59A) of a second conductivity type formed in a surface layer portion of the first main surface (3) of the chip (2) and facing the connection wiring structure (35) in a thickness direction (Z) of the chip (2).
- Appendix F-14 The semiconductor device (1) according to any one of Appendices F-1 to F-13, wherein the chip (2) is a SiC chip.
- Appendix F-15 The semiconductor device (1) according to any one of Appendices F-1 to F-13, wherein the second conductive material is a metal containing aluminum.
- the chip (2) has a second main surface (4) opposite the first main surface (3), a drain region (6) of a first conductivity type formed on the second main surface (4) side of the first impurity region (7); a body region (40) formed by the second impurity region (40);
- the semiconductor device (1) according to any one of Appendix F-5 to Appendix F-9, Appendix F-12, and Appendix F-13, further comprising a source region (55) formed by the third impurity region (55).
- the chip (2) further has a second main surface (4) opposite the first main surface (3), a collector region (400) of a second conductivity type formed on the second main surface (4) side of the first impurity region (7); a base region (401) formed by the second impurity region (40);
- the semiconductor device (1) according to any one of Appendices F-5 to F-9, F-12 and F-13, further comprising an emitter region (402) formed by the third impurity region (55).
- a chip (2) having a first main surface (3) on which an element region (9) is formed; A plurality of first trench structures (11) extending in a stripe shape in a first direction (X) in the element region (9) and formed of a first conductive material; a first dummy trench structure (92) disposed outside the plurality of first trench structures (11) in the element region (9) and extending alongside the first trench structures (11);
- the semiconductor device (1) includes a second dummy trench structure (93, 93A) extending parallel to the first trench structure (11) midway through the first dummy trench structure (92) and electrically isolated from the first dummy trench structure (92).
- a second dummy trench structure (93, 93A) is disposed midway through the first dummy trench structure (92), extending parallel to the first trench structure (11) and electrically isolated from the first dummy trench structure (92).
- first dummy trench structure (92) is divided midway in the first direction (X) and the second dummy trench structure (93, 93A) is not formed, it is not possible to suppress electric field concentration around the midway point of the first dummy trench structure (92), and there is a risk that a region with significantly reduced breakdown voltage will be formed.
- the second dummy trench structure (93, 93A) has a high breakdown voltage
- forming the second dummy trench structure (93, 93A) in the middle of the first dummy trench structure 92 can suppress electric field concentration around the middle of the first dummy trench structure (92), thereby reducing the formation of areas with significantly reduced breakdown voltage around the first dummy trench structure (92). This makes it possible to reduce areas with significantly reduced breakdown voltage outside the multiple first trench structures (11) in the element region (9).
- the second dummy trench structure (93A) includes a plurality of second dummy trench structures (93A) formed at intervals in a second direction (Y) intersecting the first direction (X),
- the semiconductor device (1) according to appendix G-1, wherein the terminal ends (106, 107) of the plurality of second dummy trench structures (93A) are aligned with respect to the first direction (X).
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
半導体装置は、素子領域が形成された第1主面を有するチップと、前記素子領域において第1方向にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造と、前記第1導電構造と前記チップとの間の下地絶縁膜と、前記チップに形成された第1導電型の第1不純物領域と、前記第1不純物領域の前記第1主面側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域と、前記第1主面の表層部に形成され、前記第2不純物領域よりも第2導電型の不純物濃度の高い高濃度領域とを含み、前記下地絶縁膜が、前記高濃度領域を被覆する部分において選択的に厚くされている。
Description
本出願は、2024年1月19日に日本国特許庁に提出された特願2024-006734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ものとする。
本開示は、半導体装置に関する。
特許文献1は、半導体基板、複数のトレンチ構造およびゲートパッド部を含む半導体装置を開示している。複数のトレンチ構造は、半導体基板の表面に形成されている。ゲートパッド部は、複数のトレンチ構造を被覆するように半導体基板の上に配置されている。
[概要]
本開示の一実施形態は、絶縁性に関する信頼性を向上できる半導体装置を提供する。
本開示の一実施形態は、絶縁性に関する信頼性を向上できる半導体装置を提供する。
本開示の一実施形態は、素子領域が形成された第1主面を有するチップと、前記素子領域において第1方向にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造と、前記第1導電構造と前記チップとの間の下地絶縁膜と、前記チップに形成された第1導電型の第1不純物領域と、前記第1不純物領域の前記第1主面側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域と、前記第1主面の表層部に形成され、前記第2不純物領域よりも第2導電型の不純物濃度の高い高濃度領域とを含む半導体装置を提供する。そして、前記下地絶縁膜が、前記高濃度領域を被覆する部分において選択的に厚くされている。
[詳細な説明]
次に、本開示の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
次に、本開示の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
添付図面は、いずれも模式図であり、厳密に図示されたものではなく、縮尺、比率、角度等は必ずしも一致しない。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。
この明細書において「ほぼ(substantially)」の文言が使用される場合、この文言は、比較対象の数値(形態)とほぼ等しい数値(形態)を含む他、比較対象の数値(形態)を基準とする±10%の範囲の数値誤差(形態誤差)も含む。以下の説明では「第1」、「第2」、「第3」等の文言が使用されるが、これらは説明順序を明確にするために各構造の名称に付された記号であり、各構造の名称を限定する趣旨で付されていない。
以下の説明では、「p型」または「n型」を用いて半導体(不純物)の導電型が示されるが、「n型」が「第1導電型」と称され、「p型」が「第2導電型」と称されてもよい。むろん、「p型」が「第1導電型」と称され、「n型」が「第2導電型」と称されてもよい。「n型」は5価元素に起因する導電型であり、「p型」は3価元素に起因する導電型である。3価元素は、特に言及されない限り、ホウ素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのうちの少なくとも1種である。5価元素は、特に言及されない限り、窒素、リン、ヒ素、アンチモンおよびビスマスのうちの少なくとも1種である。
図1は、本開示の一実施形態に係る半導体装置1を示す平面図である。図2は、図1に示すII-II線に沿う断面図である。図3は、ゲートパッド15、ゲート配線16、ソースパッド20およびソース配線23のレイアウトを示す平面図である。図4は、ポリシリコン配線層33のレイアウトを示す平面図である。図5は、チップ2のレイアウトを示す平面図である。半導体装置1は、デバイス構造の一例としての絶縁ゲート型のトランジスタ構造Trを有する半導体スイッチング装置である。
図1~図5を参照して、半導体装置1は、SiC単結晶を含むチップ2を含む。チップ2は、「SiCチップ」または「半導体チップ」と称されてもよい。チップ2は、この形態(this embodiment)では、六方晶のSiC単結晶からなり、直方体形状に形成されている。六方晶のSiC単結晶は、2H(Hexagonal)-SiC単結晶、4H-SiC単結晶、6H-SiC単結晶等を含む複数種のポリタイプを有している。この形態では、チップ2が4H-SiC単結晶からなる例が示されるが、チップ2は他のポリタイプからなっていてもよい。
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、鉛直方向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。鉛直方向Zは、チップ2の厚さ方向や第1主面3(第2主面4)の法線方向でもある。第1主面3および第2主面4は、平面視において正方形状または長方形状に形成されていてもよい。
第1主面3および第2主面4は、SiC単結晶のc面によって形成されていることが好ましい。この場合、第1主面3はSiC単結晶のシリコン面((0001)面)によって形成され、第2主面4はSiC単結晶のカーボン面((000-1)面)によって形成されていることが好ましい。第1主面3および第2主面4は、c面に対して所定のオフ方向に所定の角度で傾斜したオフ角を有していてもよい。オフ方向は、SiC単結晶のa軸方向([11-20]方向)であることが好ましい。オフ角は、0°を超えて10°以下であってもよい。オフ角は、5°以下であることが好ましい。
第1側面5Aを起点とするチップ2の周方向(図1では反時計回り)に関して、第2側面(端面、第1端面)5Bは第1側面5Aに接続され、第3側面(第2端面)5Cは第2側面5Bに接続され、第4側面(端面、第1端面)5Dは第1側面5Aおよび第3側面5Cに接続されている。第1側面5Aおよび第3側面5Cは、第1主面3に沿う第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2側面5B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。
この形態では、第1方向XがSiC単結晶のa軸方向([11-20]方向)であり、第2方向YがSiC単結晶のm軸方向([1-100]方向)である。むろん、第1方向XがSiC単結晶のm軸方向であり、第2方向YがSiC単結晶のa軸方向であってもよい。
第1方向Xおよび第2方向Yを含むXY平面は、鉛直方向Zに直交する水平面を形成する。以下では、第1方向Xおよび第2方向Yが「水平方向」と表現されることがある。水平方向は、第1主面3に沿って延びる方向でもある。
第1~第4側面5A~5Dは、平面視において0.5mm以上20mm以下の長さを有していてもよい。第1~第4側面5A~5Dの長さは、0.5mm以上1mm以下、1.mm以上2mm以下、2mm以上5mm以下、5mm以上10mm以下、10mm以上15mm以下、および15mm以上20mm以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。第1~第4側面5A~5Dの長さは、5mm以上であってもよい。
図2を参照して、チップ2は、SiC単結晶からなるn型のベース層6を含む。ベース層6は、「ドレイン領域」、「ベースSiC層」、「ベース領域」等と称されてもよい。ベース層6は、水平方向に層状に延び、第2主面4および第1~第4側面5A~5Dの一部を形成している。ベース層6は、この形態では、SiC単結晶製の基板(つまりSiC基板)からなる。ベース層6は、前述のオフ方向およびオフ角を有している。
ベース層6は、1×1018cm-3以上1×1021cm-3以下のn型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。ベース層6は、厚さ方向にほぼ一定のn型不純物濃度を有していることが好ましい。ベース層6のn型不純物濃度は、単一種の5価元素によって調整されていることが好ましい。ベース層6のn型不純物濃度は、リン以外の5価元素によって調整されていることが特に好ましい。ベース層6のn型不純物濃度は、この形態では、窒素によって調整されている。
ベース層6は、厚さT1を有している。厚さT1は、5μm以上300μm以下であってもよい。厚さT1は、50μm以上250μm以下であることが好ましい。
図2を参照して、チップ2は、ベース層6の上に積層されたSiC単結晶製の半導体層7を含む。第1不純物領域の一例としての半導体層7は「ドリフト領域」、「SiC層」、「半導体領域」等と称されてもよい。半導体層7は、水平方向に層状に延び、第1主面3および第1~第4側面5A~5Dの一部を形成している。半導体層7は、ベース層6を起点に結晶成長されたエピタキシャル層(つまりSiCエピタキシャル層)からなる。
半導体層7は、下端および上端を有している。半導体層7の下端は結晶成長起点であり、半導体層7の上端は結晶成長終点である。半導体層7の下端は、半導体層7の底部でもある。半導体層7はベース層6から連続的に結晶成長されているため、半導体層7の下端はベース層6の上端に一致している。
ベース層6および半導体層7の間の境界部は必ずしも視認できるものではなく、他の構成や要素から間接的に評価および/または判定され得る。半導体層7は、ベース層6のオフ方向およびオフ角にほぼ一致したオフ方向およびオフ角を有している。
半導体層7は、n型のドリフト領域8を含む。ドリフト領域8は、この形態では、半導体層7の一部(n型部分)によって形成されている。
半導体層7は、厚さT1未満の厚さT2を有している。厚さT2は、1μm以上10μm以下であってもよい。厚さT2は、2μm以上8μm以下であることが好ましい。
図5を参照して、半導体装置1は、チップ2に設定された活性領域9を含む。活性領域9は、デバイス構造(つまり、トランジスタ構造Tr)を含み、出力電流(ドレイン電流)が生成される領域(素子領域)である。活性領域9は、平面視においてチップ2の周縁(第1~第4側面5A~5D)から間隔を空けてチップ2の内方部に設定されている。活性領域9は、平面視においてチップ2の周縁に平行な辺を有する多角形状に形成されている。
この形態では、活性領域9は、平面視において後述するゲートパッド15に沿って窪んだ凹部を有する多角形状に形成されている。活性領域9は、ソースパッド20は、平面視において四角形状に形成されていてもよい。活性領域9の平面積は、第1主面3の平面積の50%以上90%以下であることが好ましい。
図5を参照して、半導体装置1は、チップ2において活性領域9外に設定された外周領域10を含む。外周領域10は、平面視においてチップ2の周縁および活性領域9の間の領域に設けられている。外周領域10は、平面視において活性領域9に沿って帯状に延び、活性領域9を取り囲む多角環状(この形態では略四角環状)に設定されている。
図2を参照して、外周領域10において、第1主面3は、第1方向Xおよび第2方向Yに延びる平坦面を有している。外周領域10の第1主面3は、活性領域9の第1主面3に対してほぼ平行に形成されている。外周領域10の第1主面3は、第1~第4側面5A~5Dに連なっている。
図5を参照して、半導体装置1は、第1導電構造および第1トレンチ構造の一例としてのトレンチ電極型の複数のトレンチゲート構造11を含む。トレンチゲート構造11は、活性領域9において第1主面3に形成されている。トレンチゲート構造11は、「ゲート構造」、「トレンチ構造」等と称されてもよい。複数のトレンチゲート構造11には、後述するゲートパッド15からのゲート電位が制御電位として付与される。
複数のトレンチゲート構造11は、活性領域9の周縁から内方に間隔を空けて配置されている。複数のトレンチゲート構造11は、この形態では、第2方向Y(m軸方向)に間隔を空けて配列され、第1方向X(a軸方向)に延びる帯状に形成されている。つまり、複数のトレンチゲート構造11は、この形態では、a軸方向(第1方向X)に延びるストライプ状に配列されている。複数のトレンチゲート構造11の延在方向は半導体層7のオフ方向に一致している。図2を参照して、複数のトレンチゲート構造11は、半導体層7の下端(ベース層6)から第1主面3側に間隔を空けて形成され、半導体層7の一部を挟んでベース層6に対向している。
図2を参照して、半導体装置1は、第1主面3を被覆する絶縁層13を含む。絶縁層13は、活性領域9および外周領域10を一括して被覆している。絶縁層13は、活性領域9においてトレンチゲート構造11を被覆している。絶縁層13は、「層間絶縁膜」、「絶縁膜」、「層間膜」、「中間絶縁膜」等と称されてもよい。絶縁層13は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。絶縁層13は、この形態では、酸化シリコン膜を含む。
図2および図3を参照して、半導体装置1は、絶縁層13の上に配置された、パッドの一例としてのゲートパッド15を含む。ゲートパッド15は、外部からゲート電位が付与される電極である。ゲートパッド15は、「パッド」、「ゲートパッド電極」、「第1パッド電極」等と称されてもよい。
ゲートパッド15は、この形態では、外周領域10上に配置されている。具体的には、ゲートパッド15は、平面視において第1主面3の一辺(この形態では第1側面5A)の中央部に近接する領域に配置されている。
むろん、ゲートパッド15は、第1~第4側面5A~5Dの中央部のいずれかに沿う領域に配置されていてもよい。ゲートパッド15は、平面視において第1主面3の任意の角部に配置されていてもよい。ゲートパッド15は、平面視において第1主面3の中央部に配置されていてもよい。ゲートパッド15は、活性領域9の上に配置されていてもよい。
図3を参照して、ゲートパッド15は、この形態では、平面視において四角形状に形成されている。ゲートパッド15は、第1側面5A側の第1周縁15Aと、第2側面5B側の第2周縁15Bと、第3側面5C側の第3周縁15Cと、第4側面5D側の第4周縁15Dとを含む。第1周縁15Aおよび第3周縁15Cは、第1方向Xに延び、第2方向Yに対向している。第2周縁15Bおよび第4周縁15Dは、第2方向Yに延び、第1方向Xに対向している。
ゲートパッド15は、「ゲートメタル」と称されてもよい。ゲートパッド15は、「配線」、「配線電極」、「ゲートフィンガー」、「ゲートフィンガー電極」等と称されてもよい。ゲートパッド15は金属パッドであり、この形態では、ゲートパッド15はAl(アルミニウム)を含む金属材料により形成されている。
具体的には、ゲートパッド15は、純Al膜(純度が99%以上のAl膜)、AlCu合金膜、AlSi合金膜、およびAlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。ゲートパッド15は、Al系金属膜以外の金属膜であってもよい。具体的には、ゲートパッド15は、Ti膜、TiN膜、W膜、Cu膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
図3を参照して、半導体装置1は、ゲートパッド15に電気的に接続された少なくとも1つ(この形態では複数)のゲート配線16を含む。ゲート配線16は、第2導電構造およびメタル配線の一例である。ゲート配線16は、ゲートパッド15に付与されたゲート電位を、複数のトレンチゲート構造11に伝達するように、外周領域10において選択的に引き回されている。複数のゲート配線16は、この形態では、第1ゲート配線17、第2ゲート配線18、第3ゲート配線19および接続配線16Aを含む。
図3を参照して、第1ゲート配線17は、この形態では、ゲートパッド15に対して第2側面5B側に配置されて、複数のトレンチゲート構造11(図5)の一部(具体的には終端部11A(図31等))に交差(具体的には直交)するように第1主面3の周縁に沿ってライン状に延びている。
具体的には、第1ゲート配線17は、第1部分17Aと、第2部分17Bと、接続部分17Cとを含む。第1部分17Aは、ゲートパッド15から第1側面5Aに沿って第2側面5Bに向かって延びている。
図3を参照して、第1部分17Aは、外周領域10において、後述する接続配線16Aおよび抵抗配線構造38(図4)を介して、ゲートパッド15に電気的に接続されている。第1ゲート配線17の第1部分17Aが、抵抗配線構造38(図4)を介してゲートパッド15に電気的に接続された構成でなく、ゲートパッド15から第2側面5B側に向けて引き出された構成であってもよい。
図3を参照して、第2部分17Bは、第1部分17Aにおける第1外縁位置(第1位置)P1にある端部17Eから、第2側面5Bに沿って第3側面5Cに向かって延びている。第1ゲート配線17の第2部分17Bは、後述する周囲配線構造34(図4)の第2構造34B(図4)を介して、複数のトレンチゲート構造11に電気的に接続されている。
第2部分17Bは、第3側面5C側のチップ2の角部Cに終端部17Dを有している。そのため、この形態では、第1ゲート配線17は、第3側面5Cに沿って延びる部分を有さない。別の言い方では、この形態では、活性領域9と第3側面5Cとの間の領域に、第1ゲート配線17が配置されない。
図3を参照して、接続部分17Cは、第1部分17Aの基端部からゲートパッド15の周縁に沿って延び、第1部分17Aと第3ゲート配線19とを接続している。接続部分17Cは、帯状部17Fと、第2帯状部17Gとを含む。帯状部17Fは、第1部分17Aの基端部から第3側面5C側に向かって、ゲートパッド15の第2周縁15Bに沿って延びている。第2帯状部17Gは、帯状部17Fの終端部から第4側面5D側に向かって、ゲートパッド15の第3周縁15Cに沿って延び、帯状部17Fと第3ゲート配線19とを接続している。
この形態では、第1部分17A、第2部分17Bおよび接続部分17Cが、互いに同等の幅を有している。むろん、第1部分17Aが、第2部分17Bおよび接続部分17Cの少なくとも一方と異なる幅を有していてもよい。第2部分17Bが、接続部分17Cと異なる幅を有していてもよい。
この形態では、第2部分17Bが第1部分17Aよりも長い。第2部分17Bは、第1部分17Aよりも短くてもよいし、第1部分17Aと同等の長さを有していてもよい。
この形態では、接続部分17Cが第1部分17Aよりも短い。接続部分17Cは、第1部分17Aよりも短くてもよいし、第1部分17Aと同等の長さを有していてもよい。
図3を参照して、第2ゲート配線18は、この形態では、ゲートパッド15に対して第4側面5D側に配置されて、複数のトレンチゲート構造11(図5)の一部(具体的には終端部11A)に交差(具体的には直交)するように第1主面3の周縁に沿ってライン状に延びている。
具体的には、第2ゲート配線18は、第1部分18Aと、第2部分18Bと、接続部分18Cとを含む。第1部分18Aは、ゲートパッド15から第1側面5Aに沿って第4側面5Dに向かって延びている。
図3を参照して、第1部分18Aは、外周領域10において、後述する接続配線16Aおよび抵抗配線構造38(図4)を介して、ゲートパッド15に電気的に接続されている。第2ゲート配線18の第1部分18Aが、抵抗配線構造38(図4)を介してゲートパッド15に電気的に接続された構成でなく、ゲートパッド15から第4側面5D側に向けて引き出された構成であってもよい。
図3を参照して、第2部分18Bは、第1部分18Aにおける第2外縁位置(第1位置)P2にある終端部18Eから、第4側面5Dに沿って第3側面5Cに向かって延びている。第2ゲート配線18の第2部分18Bは、後述する周囲配線構造34(図4)の第4構造34D(図4)を介して、複数のトレンチゲート構造11に電気的に接続されている。
第2部分18Bは、第3側面5C側のチップ2の角部Cに終端部18Dを有している。そのため、この形態では、第2ゲート配線18は、第3側面5Cに沿って延びる部分を有さない。別の言い方では、この形態では、活性領域9と第3側面5Cとの間の領域に、第2ゲート配線18が配置されない。
図3を参照して、接続部分18Cは、第1部分18Aの基端部からゲートパッド15の周縁に沿って延び、第1部分18Aと第3ゲート配線19とを接続している。接続部分18Cは、帯状部18Fと、帯状部18Gとを含む。帯状部18Fは、第1部分18Aの基端部から第3側面5C側に向かって、ゲートパッド15の第4周縁15Dに沿って延びている。帯状部18Gは、帯状部18Fの終端部から第4側面5D側に向かって、ゲートパッド15の第3周縁15Cに沿って延び、帯状部18Fと第3ゲート配線19とを接続している。
この形態では、第1部分18A、第2部分18Bおよび接続部分18Cが、互いに同等の幅を有している。むろん、第1部分18Aが、第2部分18Bおよび接続部分18Cの少なくとも一方と異なる幅を有していてもよい。第2部分18Bが、接続部分18Cと異なる幅を有していてもよい。
この形態では、第2部分18Bが第1部分18Aよりも長い。第2部分18Bは、第1部分18Aよりも短くてもよいし、第1部分18Aと同等の長さを有していてもよい。
この形態では、接続部分18Cが第1部分18Aよりも短い。接続部分18Cは、第1部分18Aよりも短くてもよいし、第1部分18Aと同等の長さを有していてもよい。
図3を参照して、接続配線16Aは、第1ゲート配線17の第1部分17Aと第2ゲート配線18の第1部分18Aとを接続する。接続配線16Aは、ゲートパッド15と第1側面5Aとの間の領域に配置されて、接続配線16Aは、第1側面5Aに沿って延びる帯状である。
この形態では、接続配線16Aの内側の周縁が、第1ゲート配線17の第1部分17Aの内側の周縁の延長線に一致している。接続配線16Aの内側の周縁が、第2ゲート配線18の第1部分18Aの内側の周縁の延長線に一致している。接続配線16Aの外側の周縁は、第1ゲート配線17の第1部分17Aの外側の周縁の延長線に一致している。接続配線16Aの外側の周縁は、第2ゲート配線18の第1部分18Aの外側の周縁の延長線に一致している。
接続配線16Aの配線幅は、第1部分17Aの配線幅と同じである。むろん、接続配線16Aの配線幅が、第1部分17Aの配線幅よりも広くてもよいし、第1部分17Aの配線幅よりも狭くてもよい。接続配線16Aの配線幅は、第1部分18Aの配線幅と同じである。むろん、接続配線16Aの配線幅が、第1部分18Aの配線幅よりも広くてもよいし、狭くてもよい。
図3を参照して、第3ゲート配線(第3部分)19は、この形態では、ゲートパッド15に対して第3側面5C側に配置されて、ゲートパッド15および第3側面5Cの間の領域を第2方向Yに沿って第4側面5Cに向かってライン状に延びている。第3ゲート配線19は、外周領域10において、第1ゲート配線17および第2ゲート配線18に接続されている。
第3ゲート配線19は、活性領域9において複数のトレンチゲート構造11に電気的に接続されている。第3ゲート配線19が、第1ゲート配線17および第2ゲート配線18のいずれか一方に接続される構成ではなく、ゲートパッド15から第3側面5C側に向けて引き出された構成であってもよい。複数のゲート配線16(第1ゲート配線17、第2ゲート配線18および第3ゲート配線19)は、「配線」、「配線電極」、「ゲートフィンガー」、「ゲートフィンガー電極」等と称されてもよい。ゲート配線16はメタル配線からなり、この形態では、ゲート配線16は、Al(アルミニウム)を含む金属材料(第2導電材料)により形成されている。具体的には、ゲート配線16は、純Al膜(純度が99%以上のAl膜)、AlCu合金膜、AlSi合金膜、およびAlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
ゲート配線16が、Al系金属膜以外の金属膜であってもよい。具体的には、ゲート配線16は、Ti膜、TiN膜、W膜、Cu膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
図3を参照して、半導体装置1は、ゲートパッド15およびゲート配線16から間隔を空けて第1主面3上に配置されたソースパッド20を含む。ソースパッド20は、外部からソース電位が付与される電極である。ソースパッド20は、「第1主面電極」、「パッド」、「ソースパッド電極」、「ソースメタル」、「第2パッド電極」等と称されてもよい。
ソースパッド20は、金属パッドであり、この形態では、ソースパッド20は、Al(アルミニウム)を含む金属材料により形成されている。つまり、ソースパッド20はAl系金属膜を含む。具体的には、ソースパッド20は、純Al膜(純度が99%以上のAl膜)、AlCu合金膜、AlSi合金膜、およびAlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。ソースパッド20は、Al系金属膜以外の金属膜であってもよい。具体的には、ソースパッド20は、Ti膜、TiN膜、W膜、Cu膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
ソースパッド20は、この形態では、平面視において活性領域9上に配置されている。具体的には、ソースパッド20は、平面視においてゲートパッド15に沿って窪んだ凹部を有する多角形状に形成されている。むろん、ソースパッド20が、平面視において四角形状に形成されていてもよい。
ソースパッド20は、この形態では、活性領域9(第1主面3)の第1方向Xの中央位置よりも第2側面5B側の領域に配置された第1ソースパッド21と、当該中央位置よりも第4側面5D側の領域に配置された第2ソースパッド22とを含む。
図3を参照して、第1ソースパッド21は、絶縁層13のうち活性領域9を被覆する部分の上において、ゲートパッド15および第3ゲート配線19と第1ゲート配線17との間の領域に配置されている。第1ソースパッド21は、絶縁層13を挟んで複数のトレンチゲート構造11に対向している。第1ソースパッド21は、ゲートパッド15の平面積よりも大きい平面積を有していることが好ましい。第1ソースパッド21には、外部からソース電位が付与される。
図3を参照して、第2ソースパッド22は、絶縁層13のうち活性領域9を被覆する部分の上において、ゲートパッド15および第3ゲート配線19と第2ゲート配線18との間の領域に配置されている。第2ソースパッド22は、絶縁層13を挟んで複数のトレンチゲート構造11に対向している。第2ソースパッド22は、ゲートパッド15の平面積よりも大きい平面積を有していることが好ましい。第2ソースパッド22には、外部からソース電位が付与される。
第1ソースパッド21および第2ソースパッド22は、第3側面5C側の端部において、互いにつながっている。この形態では、第3ゲート配線19によって、ソースパッド20が、第1ソースパッド21および第2ソースパッド22に分割された形状に区画されている。
図3を参照して、半導体装置1は、ソースパッド20から引き出された少なくとも1つ(この形態では1つ)のソース配線23を含む。ソース配線23は、「配線」、「配線電極」等と称されてもよい。ソース配線23は、ソースパッド20に付与されたソース電位を他の領域に伝達する。ソース配線23は、ソースパッド20(第1ソースパッド21および第2ソースパッド22)のうちの第3側面5C側の部分から絶縁層13のうち外周領域10を被覆する部分の上に引き回されている。
ソース配線23は、「配線」、「配線電極」、「ソースフィンガー」、「ソースフィンガー電極」等と称されてもよい。ソース配線23は、メタル配線からなり、この形態では、ソース配線23はAl(アルミニウム)を含む金属材料により形成されている。つまり、ソース配線23はAl系金属膜を含む。具体的には、ソース配線23は、純Al膜(純度が99%以上のAl膜)、AlCu合金膜、AlSi合金膜、およびAlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。ソース配線23は、Al系金属膜以外の金属膜であってもよい。具体的には、ソース配線23は、Ti膜、TiN膜、W膜、Cu膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
図2を参照して、半導体装置1は、第2主面4を被覆するドレインパッド24を含む。ドレインパッド24は、外部からドレイン電位が付与される電極である。ドレインパッド24は、「ドレインパッド電極」、「第3パッド電極」等と称されてもよい。ドレインパッド24は、第2主面4から露出したベース層6とオーミック接触を形成している。
ドレインパッド24は、チップ2の周縁(第1~第4側面5A~5D)に連なるように第2主面4の全域を被覆していてもよい。ドレインパッド24は、チップ2の周縁部を露出させるように、チップ2の周縁から内方に間隔を空けて第2主面4を被覆していてもよい。
ソースパッド20およびドレインパッド24の間(第1主面3および第2主面4の間)に印加可能なブレークダウン電圧は、500V以上3000V以下であってもよい。ブレークダウン電圧は、500V以上1000V以下、1000V以上1500V以下、1500V以上2000V以下、2000V以上2500V以下、および2500V以上3000V以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。
図1および図2を参照して、半導体装置1は、第1主面3の上でゲートパッド15、ゲート配線16、ソースパッド20、ソース配線23および絶縁層13を選択的に被覆するアッパー絶縁膜25を含む。アッパー絶縁膜25は、ゲートパッド15の内方部を露出させるゲートパッド開口26を含む。アッパー絶縁膜25は、ゲートパッド15の周縁部およびゲート配線16の全域を被覆している。ゲートパッド開口26は、平面視において四角形状に形成されている。
図1を参照して、アッパー絶縁膜25は、第1ソースパッド21の内方部を露出させる第1ソースパッド開口27、および第2ソースパッド22の内方部を露出させる第2ソースパッド開口28を含む。アッパー絶縁膜25は、第1ソースパッド21の周縁部、および第2ソースパッド22の周縁部およびソース配線23の全域を被覆している。
第1ソースパッド開口27は、平面視で第1ソースパッド21の周縁部に沿う多角形状に形成されている。第1ソースパッド開口27の平面積は、ゲートパッド開口26の平面積よりも大きいことが好ましい。第2ソースパッド開口28は、平面視で第2ソースパッド22の周縁部に沿う多角形状に形成されている。第2ソースパッド開口28の平面積は、ゲートパッド開口26の平面積よりも大きいことが好ましい。
アッパー絶縁膜25は、第1~第4側面5A~5Dから間隔を空けて位置に、外側の周縁を有している。アッパー絶縁膜25の外側の周縁と、第1~第4側面5A~5Dとの間に、絶縁層13が露出している。絶縁層13の露出部分は、環状(具体的には、四角環状)である。
図2を参照して、アッパー絶縁膜25は、ゲートパッド15の厚さ、ゲート配線16の厚さ、ソースパッド20の厚さおよびソース配線23の厚さを超える厚さを有していることが好ましい。アッパー絶縁膜25の厚さは、チップ2の厚さ未満であることが好ましい。アッパー絶縁膜25の厚さは、3μm以上35μm以下であってもよい。アッパー絶縁膜25の厚さは、25μm以下であることが好ましい。
アッパー絶縁膜25は、チップ2側からこの順に積層された無機絶縁膜および有機絶縁膜を含む積層構造を有していてもよい。アッパー絶縁膜25は、無機絶縁膜および有機絶縁膜のうちの少なくとも1つを含んでいればよく、必ずしも無機絶縁膜および有機絶縁膜を同時に含む必要はない。無機絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。無機絶縁膜は、絶縁層13とは異なる絶縁材料を含むことが好ましい。有機絶縁膜は、ポリイミド膜、ポリアミド膜またはポリベンゾオキサゾール膜からなることが好ましい。有機絶縁膜は、この形態では、ポリベンゾオキサゾール膜を含む。
図4を参照して、半導体装置1は、周囲配線構造34を含む。図4では明瞭化のため、周囲配線構造34の形成領域がハッチングで示されている。周囲配線構造34は、チップ2の周縁に沿う環状(具体的には、略四角環状)をなしている。周囲配線構造34は、この形態では、外周領域10に配置されている。周囲配線構造34は、平面視において活性領域9を取り囲む。周囲配線構造34は、第1構造34A、第2構造34B、第3構造34C、第4構造34D、第5構造34Eおよび第6構造34Fを含む。
図4を参照して、第1構造34Aおよび第3構造34Cは、活性領域9を挟んで第2方向Yに対向している。第2構造34Bおよび第4構造34Dは、活性領域9を挟んで第1方向Xに対向している。第5構造34Eおよび第6構造34Fは、外周領域10のうち、平面視で、ゲートパッド15の周囲の領域に配置されている。
周囲配線構造34は、第1導電材料としてのポリシリコンにより形成されている。すなわち、この形態では、周囲配線構造34が、トレンチゲート構造11と同じ材料により形成されている。このポリシリコンは、p型の導電性ポリシリコンおよびn型の導電性ポリシリコンのうちのいずれか一方または双方を含んでいてもよい。このポリシリコンは、ゲートパッド15、ゲート配線16、ソースパッド20、ソース配線23等に用いられるメタル材料よりも高抵抗な材料である。
図4を参照して、半導体装置1は、複数の接続配線構造35を含む。複数の接続配線構造35は、活性領域9において、第2方向Yにストライプ状に延びている。複数の接続配線構造35は、第1ゲート配線17の第2部分17B(図3)と第2ゲート配線18の第2部分18B(図3)との間の領域を、第1方向Xに間隔を空けて配列されている。複数の接続配線構造35は、トレンチゲート構造11(図5)と、第1ゲート配線17の第1部分17A(図3)および第2ゲート配線18の第1部分18A(図3)とを電気的に接続する。
半導体装置1に含まれる接続配線構造35の本数は、5つ以上50つ以下であってもよい。半導体装置1に含まれる接続配線構造35の本数は、15つ以上30つ以下であることが好ましい。半導体装置1に含まれる接続配線構造35の本数は、18以上25つ以下であることがより好ましい。
図4を参照して、複数の接続配線構造35は、環状の周囲配線構造34の第2方向Yに対向する部分に跨って接続されている。具体的には、接続配線構造35は、第1構造34Aと第3構造34Cとを接続している。接続配線構造35の第2方向Yの両方の終端部が、それぞれ第1構造34Aおよび第3構造34Cに接続されている。
また、接続配線構造35は、第6構造34Fと第3構造34Cとを接続している。接続配線構造35の第2方向Yの両方の終端部が、それぞれ第6構造34Fおよび第3構造34Cに接続されている。接続配線構造35によって、第3構造34Cが、第1構造34Aおよび第6構造34Fに接続される。これにより、接続配線構造35が、第3構造34Cが、第1構造34Aおよび第6構造34Fだけでなく、周囲配線構造34の他の構造(第2構造34B、第4構造34Dおよび第5構造34E)にも電気的に接続される。
接続配線構造35は、第1導電材料および第3導電材料としてのポリシリコンにより形成されている。このポリシリコンは、p型の導電性ポリシリコンおよびn型の導電性ポリシリコンのうちのいずれか一方または双方を含んでいてもよい。この形態では、接続配線構造35が、トレンチゲート構造11と同じ材料により形成されている。接続配線構造35が、周囲配線構造34と同じ材料により形成されている。
図4を参照して、半導体装置1は、周囲配線構造34の第1構造34Aの途中に配置された抵抗配線構造38を含む。抵抗配線構造38は、平面視で、ゲートパッド15の第1周縁15A(図3)に沿う帯状である。抵抗配線構造38は、この形態では、外周領域10に配置されている。抵抗配線構造38は、第1導電材料としてのポリシリコンにより形成されている。
このポリシリコンは、p型の導電性ポリシリコンおよびn型の導電性ポリシリコンのうちのいずれか一方または双方を含んでいてもよい。この形態では、抵抗配線構造38が、トレンチゲート構造11と同じ材料により形成されている。抵抗配線構造38が、周囲配線構造34と同じ材料により形成されている。抵抗配線構造38が、接続配線構造35と同じ材料により形成されている。
この形態では、周囲配線構造34、接続配線構造35および抵抗配線構造38が一体に形成されている。周囲配線構造34、接続配線構造35および抵抗配線構造38は、第1主面3の上に配置された配線層を含む。すなわち、周囲配線構造34、接続配線構造35および抵抗配線構造38によって、ポリシリコン配線層33が形成されている。周囲配線構造34、接続配線構造35および抵抗配線構造38を合わせて、「下地配線層」と称してもよい。
図4および図5を参照して、半導体装置1は、外周領域10に形成された少なくとも1つ(好ましくは2個以上20個以下)のp型のフィールド領域36を含む。複数のフィールド領域36の個数は、典型的には、3個以上8個以下である。複数のフィールド領域36は、電気的に浮遊状態に形成され、第1主面3の周縁部においてチップ2内の電界を緩和する。フィールド領域36の個数、幅、深さ、p型不純物濃度等は任意であり、緩和すべき電界に応じて種々の値を取り得る。複数のフィールド領域36は、この形態では、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)から間隔を空けて配列されている。複数のフィールド領域36は、この形態では、平面視において活性領域9を取り囲む環状(具体的には四角環状)に形成されている。
図6は、図5の一点鎖線VIで囲まれた部分の拡大図である。図7は、図6に示すVII-VII線に沿う断面図である。図8は、図6に示すVIII-VIII線に沿う断面図である。図9は、図7の一点鎖線IXで囲まれた部分の拡大図である。図10は、図8の一点鎖線Xで囲まれた部分の拡大図である。
半導体装置1は、ドリフト領域8の表層部に形成された第2不純物領域の一例としてのp型のボディ領域40を含む。図7、図8等を参照して、ボディ領域40は、この形態では、第1主面3に沿って延びる層状に形成されている。ボディ領域40は、活性領域9の全域に形成されている。ボディ領域40は、半導体層7の下端から第1主面3側に間隔を空けて形成されている。
ボディ領域40は、1×1015cm-3以上1×1018cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。ボディ領域40のp型不純物濃度は、少なくとも1種の3価元素によって調整されていることが好ましい。ボディ領域40の3価元素は、ホウ素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのうちの少なくとも1種であってもよい。
半導体装置1は、前述のとおり、複数のトレンチゲート構造11を含む。図6~図8を参照して、各トレンチゲート構造11は、配列方向にトレンチ幅WT1を有している。トレンチ幅WT1は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチ幅WT1は、0.1μm以上5μm以下であってもよい。
トレンチ幅WT1は、0.1μm以上0.25μm以下、0.25μm以上0.5μm以下、0.5μm以上0.75μm以下、0.75μm以上1μm以下、1μm以上1.5μm以下、1.5μm以上2μm以下、2μm以上2.5μm以下、2.5μm以上3μm以下、3μm以上3.5μm以下、3.5μm以上4μm以下、4μm以上4.5μm以下、および4.5μm以上5μm以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。
図6~図8を参照して、複数のトレンチゲート構造11は、第2方向YにトレンチピッチPT1の間隔を空けて配列されている。トレンチピッチPT1は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチピッチPT1は、次に述べるトレンチ深さDT1(図9および図10)未満であることが好ましい。トレンチピッチPT1は、0.1μm以上5μm以下であってもよい。
トレンチピッチPT1は、0.1μm以上0.25μm以下、0.25μm以上0.5μm以下、0.5μm以上0.75μm以下、0.75μm以上1μm以下、1μm以上1.5μm以下、1.5μm以上2μm以下、2μm以上2.5μm以下、2.5μm以上3μm以下、3μm以上3.5μm以下、3.5μm以上4μm以下、4μm以上4.5μm以下、および4.5μm以上5μm以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。トレンチピッチPT1は、0.5μm以上3μm以下であることが好ましい。
図9および図10を参照して、トレンチゲート構造11は、鉛直方向Zにトレンチ深さDT1を有している。トレンチ深さDT1は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチ深さDT1は、0.1μm以上5μm以下であってもよい。トレンチ深さDT1は、0.1μm以上0.25μm以下、0.25μm以上0.5μm以下、0.5μm以上1μm以下、1μm以上1.5μm以下、1.5μm以上2μm以下、2μm以上3μm以下、3μm以上4μm以下、および4μm以上5μm以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。トレンチ深さDT1は、0.1μm以上1.5μm以下であることが好ましく、0.5μm以上1.5μm以下であることが、より好ましい。
トレンチ深さDT1は、トレンチ幅WT1よりも大きいことが好ましい。つまり、複数のトレンチゲート構造11は、縦長柱状に延びるアスペクト比DT1/WT1をそれぞれ有していることが好ましい。アスペクト比DT1/WT1は、トレンチ深さDT1に対するトレンチ幅WT1の比である。アスペクト比DT1/WT1は、たとえば、1以上5以下であってもよく、好ましくは、1以上3以下である。
図9および図10を参照して、各トレンチゲート構造11は、第1トレンチとしてのトレンチ41、下地絶縁膜としてのトレンチ絶縁膜42および埋設体43を含む。トレンチ41は、「素子トレンチ」、「ゲートトレンチ」等と称されてもよい。トレンチ絶縁膜42は、「素子絶縁膜」、「ゲート絶縁膜」等と称されてもよい。埋設体43は、「接続電極」、「ゲート電極」等と称されてもよい。
トレンチ41は、第1主面3に形成され、トレンチゲート構造11の内面(図9および図10に示す側面44および底面45)を区画している。トレンチ41の底面45は、平坦に延びる部分を有していることが好ましい。隣り合うトレンチ41の間には、半導体層7の一部により形成された、セル部の一例としてのメサ部46が形成されている。メサ部46は、「素子メサ部」と称されてもよい。メサ部46の第2方向Yの幅は、トレンチピッチPT1によって規定される。
図7および図8を参照して、複数のトレンチ41および複数のメサ部46は、第1方向Xに沿って延びる帯状であり、第2方向Yに交互に配列されている。複数のトレンチ41は、ストライプ状に配列されている。複数のメサ部46は、ストライプ状に配列されている。
図9および図10を参照して、トレンチ41の底面45の平坦部は、第1主面3に対してほぼ平行に延びていることが特に好ましい。むろん、トレンチ41の底面45は、半導体層7の下端側に向けて円弧状に湾曲していてもよい。
トレンチ絶縁膜42は、トレンチ41の内面を被覆している。トレンチ絶縁膜42は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。トレンチ絶縁膜42は、この形態では、酸化シリコン膜からなる単層構造を有している。トレンチ絶縁膜42は、チップ2の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが特に好ましい。
図9および図10を参照して、埋設体43は、トレンチ41に埋設され、トレンチ絶縁膜42を挟んでチャネルに対向する。埋設体43は、この形態では、トレンチ絶縁膜42を挟んでボディ領域40に対向している。埋設体43は、ポリシリコンにより形成されている。このポリシリコンは、p型またはn型の導電性ポリシリコンであってもよい。
埋設体43は、トレンチ41の深さ方向における中間部まで埋設されている。埋設体43は、第1主面3に対して第2主面4側に位置する上面47を有している。埋設体43の上面47と第1主面3との間には、第2主面4側に低い段差が形成されている。この段差により、トレンチ41の上部には、埋設体43の上面47とトレンチ41の側面44とにより区画されたリセス48が形成されている。
図9および図10を参照して、リセス48は、トレンチ41の両側面44と埋設体43の上面47とにより挟まれた空間である。リセス48は、トレンチ41の奥行方向(第1方向X)に連続する帯状に形成されている。トレンチ絶縁膜42は、トレンチ41の内面と埋設体43との間に挟まれた領域に選択的に形成されており、リセス48の側面(トレンチ41の側面44の一部)は、トレンチ絶縁膜42から露出している。
半導体装置1は、トレンチゲート構造11の底部に形成された第1電界緩和層51を含む。より詳細には、第1電界緩和層51は、トレンチ41の底部に形成されている。第1電界緩和層51は、トレンチ41の奥行方向の全体にわたってトレンチ41の底部に形成されており、トレンチ41の奥行方向に延びる帯状に形成されている。
図9および図10を参照して、第1電界緩和層51は、トレンチ41の底面45から露出し、トレンチ絶縁膜42に接している。したがって、トレンチゲート構造11(トレンチ41)の底面45には、第1電界緩和層51の上端部が露出している。第1電界緩和層51は、トレンチ41の深さ方向において、トレンチ絶縁膜42を介して埋設体43に対向している。トレンチ41の底部において、トレンチ絶縁膜42は、埋設体43と第1電界緩和層51とにより挟まれている。
第1電界緩和層51は、トレンチ41の幅方向において、トレンチ41の一方端部と他方端部との間に跨って形成されている。図9および図10を参照して、この形態では、第1電界緩和層51は、トレンチ41の深さ方向において、トレンチ41の幅方向における一方側面44とほぼ同一平面上に形成された一方側面52と、トレンチ41の幅方向における他方側面44とほぼ同一平面上に形成された他方側面52とを有している。
第1電界緩和層51の側面52は、トレンチゲート構造11の深さ方向に延び、半導体層7(ドリフト領域8)との境界面を形成している。第1電界緩和層51は、トレンチゲート構造11の深さ方向においてボディ領域40から物理的に離れ、かつトレンチゲート構造11の底面45の全体を形成している。
図9および図10を参照して、第1電界緩和層51は、この形態では、第1層53と、第2層54との積層構造を有している。第1層53は、トレンチ41の底部(この形態では、底面45)から第2主面4側に離れて形成された層である。第2層54は、第1層53とトレンチ41の底部(この形態では、底面45)との間に形成された層である。第2層54が、トレンチ41の底面45から露出してトレンチ絶縁膜42に接している。第2層54は、第1層53とトレンチ41の底部との間に挟まれている。
第2層54は、この形態では、上層54aと下層54bとの積層構造を有している。上層54aはトレンチ41の底部(この形態では、底面45)から露出してトレンチ絶縁膜42に接している。下層54bは、第1電界緩和層51の第1層53に接している。
第1電界緩和層51の不純物濃度に関して、第1層53は第1不純物濃度を有している。第2層54の上層54aは第2不純物濃度を有している。第2層54の下層54bは第3不純物濃度を有している。この形態では、上層54aの第2不純物濃度および下層54bの第3不純物濃度が、第1層53の第1不純物濃度よりも高い。上層54aの第2不純物濃度が、下層54bの第3不純物濃度よりも高い。また、第1層53の第1不純物濃度は、ボディ領域40の不純物濃度と同等であってよい。第2層54の上層54aの第2不純物濃度および下層54bの第3不純物濃度は、ボディ領域40の不純物濃度よりも高くてよい。
たとえば、第1層53の第1不純物濃度は、1×1015cm-3以上1×1016cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第2層54の上層54aの第2不純物濃度は、1×1019cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第2層54の下層54bの第2不純物濃度は、1×1016cm-3以上1×1017cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。
第2層54の上層54aの第2不純物濃度と、第2層54の下層54bの第3不純物濃度とが同一であってもよい。すなわち、第2層54が単一のp型不純物濃度をピーク値として有する不純物領域であってもよい。
第1層53および第2層54のp型不純物濃度は、少なくとも1種の3価元素によって調整されていることが好ましい。第1層53および第2層54の3価元素は、ホウ素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのうちの少なくとも1種であってもよい。
第1層53と第2層54との積層構造は、トレンチ41の奥行方向に連続している。この形態では、第1層53と第2層54との積層構造がトレンチ41の奥行方向の全体にわたって連続するように、第1電界緩和層51がトレンチ41の奥行方向に延びる帯状に形成されている。たとえば、複数の第1電界緩和層51は、m軸方向に間隔を空けて配列され、SiC単結晶のa軸方向に延びている。複数の第1電界緩和層51はa軸方向(第1方向X)に延びるストライプ状に形成され、複数の第1電界緩和層51の延在方向は半導体層7のオフ方向に一致している。
複数の第1電界緩和層51は、トレンチ41の深さ方向に複数のトレンチゲート構造11に重なっている。具体的には、複数の第1電界緩和層51は、鉛直方向Zに複数のトレンチゲート構造11と1対1の対応関係で重なっている。この形態では、複数の第1電界緩和層51は、それぞれ対応するトレンチゲート構造11の底面45に接続されている。
図9および図10を参照して、第1電界緩和層51は、鉛直方向Zに第1緩和深さDR1を有している。第1緩和深さDR1は、0.25μm以上5μm以下であってもよい。第1緩和深さDR1は、0.25μmを超えて0.5μm以下、0.5μm以上1μm以下、1μm以上1.5μm以下、1.5μm以上2μm以下、2μm以上3μm以下、3μm以上4μm以下、および4μm以上5μm以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。第1緩和深さDR1は、1.5μm以上2.5μm以下であることが好ましい。
複数の第1電界緩和層51は、配列方向に第1緩和幅WR1をそれぞれ有している。第1緩和幅WR1は、0.25μm以上5μm以下であってもよい。第1緩和幅WR1は、0.25μm以上0.5μm以下、0.5μm以上0.75μm以下、0.75μm以上1μm以下、1μm以上1.5μm以下、1.5μm以上2μm以下、2μm以上2.5μm以下、2.5μm以上3μm以下、3μm以上3.5μm以下、3.5μm以上4μm以下、4μm以上4.5μm以下、および4.5μm以上5μm以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。
図7および図9を参照して、半導体装置1は、第1主面3の表層部に形成された、第3不純物領域の一例としてのソース領域55を含む。ソース領域55は、複数のトレンチゲート構造11の間の領域に形成されている。ソース領域55は、ボディ領域40の表層部に形成されている。別の言い方では、トレンチ41は、第1主面3からソース領域55およびボディ領域40を通って、半導体層7に達している。
この形態では、複数のソース領域55が、メサ部46を幅方向に横切って、メサ部46の一方側面44から他方側面44(トレンチ41の一方側面44および他方側面44)に至るまで形成されている。
ソース領域55は、半導体層7(ドリフト領域8)よりも高いn型不純物濃度(ピーク値)を有している。ソース領域55は、1×1018cm-3以上1×1021cm-3以下のn型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。
図9を参照して、ソース領域55は、ソース厚さST1を有している。ソース厚さST1は、第1主面3から鉛直方向Zにおけるソース領域55の厚さであってもよい。ソース厚さST1は、たとえば、0.2μm以上1.0μm以下、好ましくは、0.4μm以上0.8μm以下であってもよい。
図8および図10を参照して、半導体装置1は、第1主面3の表層部に形成された、第1コンタクト領域57を含む。第1コンタクト領域57は、複数のトレンチゲート構造11の間の領域に形成されている。この形態では、複数の第1コンタクト領域57が、メサ部46を幅方向に横切って、メサ部46の一方側面44から他方側面44に至るまで形成されている。第1コンタクト領域57は、ボディ領域40の表層部においてソース領域55に隣接して形成されている。
図6を参照して、各メサ部46において、複数のソース領域55および複数の第1コンタクト領域57は、トレンチ41の奥行方向に沿って交互に配列されている。各メサ部46において、複数のソース領域55の第1方向Xの長さは、互いに同じである。各メサ部46において、複数の第1コンタクト領域57の第1方向Xの長さは、互いに同じである。複数のソース領域55は、各メサ部46において、トレンチ41の奥行方向に沿って間隔を空けて配列されている。これにより、各メサ部46では、第1方向X(トレンチ41の奥行方向)に複数のチャネル区間56が間隔を空けて配列される。チャネル区間56では、メサ部46の第2方向Yの両側のトレンチ41の側面44のいずれにもチャネルが形成される。別の言い方では、ボディ領域40にチャネルが形成される。
主に図9および図10を比較して、ボディ領域40は、ソース領域55の直下に形成された第1ボディ部58(図9)と、第1コンタクト領域57の直下に形成された第2ボディ部59(図10)とを含む。第1ボディ部58は、トレンチ41の深さ方向においてソース領域55とドリフト領域8との間に挟まれたボディ領域40の部分である。第2ボディ部59は、トレンチ41の深さ方向において第1コンタクト領域57とドリフト領域8との間に挟まれたボディ領域40の部分である。
第1ボディ部58および第2ボディ部59は、いずれもボディ領域40の一部である。そのため、第1ボディ部58および第2ボディ部59は、同じp型不純物濃度を、ピーク値として有している。第1ボディ部58および第2ボディ部59のp型不純物濃度が互いに異なっていてもよい。
図9および図10を参照して、第1ボディ部58が第1ボディ厚さBT1を有し、第2ボディ部59が第2ボディ厚さBT2を有している。第2ボディ厚さBT2は、第1ボディ厚さBT1よりも大きい。
図9および図10を参照して、第1ボディ部58が第1ボディ深さBD1を有し、第2ボディ部59が第2ボディ深さBD2を有している。この形態では、第2ボディ深さBD2は、第1ボディ深さBD1と同じである。第2ボディ深さBD2が第1ボディ深さBD1よりも深くてもよいし、浅くてもよい。
図9を参照して、第1ボディ部58とソース領域55との第1境界面60は、埋設体43の上面47よりも第2主面4側に位置している。当該第1境界面60は、埋設体43の上面47よりも低い位置に形成されている。ソース領域55の一部(たとえば、下端部)は、トレンチ絶縁膜42を介して埋設体43に対向している。これにより、ソース-ドレイン間のチャネルの形成が確保される。
図10を参照して、第2ボディ部59と第1コンタクト領域57との第2境界面61は、埋設体43の上面47よりも第1主面3側に位置している。第2ボディ部59の一部(たとえば、上端部)は、埋設体43よりも第1主面3側(上側)に突出している。第1コンタクト領域57は、ソース-ドレイン間のチャネルの形成に直接的に寄与する領域ではないため、ソース領域55とは異なり、トレンチ絶縁膜42を介して埋設体43に対向していなくてもよい。
図8および図10を参照して、半導体装置1は、第1主面3の表層部に形成された、第2コンタクト領域62を含む。第2コンタクト領域62は、第1コンタクト領域57と第1電界緩和層51とを接続している。第2コンタクト領域62は、第1コンタクト領域57から第2主面4に向かってトレンチ41の側面44に沿って形成され、第1電界緩和層51に接続されている。この形態では、第2コンタクト領域62は、メサ部46の両側面44から露出する第1コンタクト領域57から、メサ部46の一方側面44および他方側面44の両方に沿って形成されている。
第2コンタクト領域62は、ボディ領域40を貫通し、ボディ領域40と第1電界緩和層51との間に跨っている。第2コンタクト領域62は、ボディ領域40との間に境界を形成し、ボディ領域40に接続されている。第2コンタクト領域62は、さらに、ボディ領域40の下方において、ドリフト領域8にも接続されている。つまり、ボディ領域40と第1電界緩和層51との間の区間において、第2コンタクト領域62およびドリフト領域8によりpn接合部が形成されている。
図10を参照して、第2コンタクト領域62は、トレンチ41の側面44から露出し、トレンチ41の側面44においてトレンチ絶縁膜42に接している。第2コンタクト領域62の下端部は、第1電界緩和層51の第2層54の上層54aに接している。
この形態では、第1コンタクト領域57および第2コンタクト領域62は、第2層54の上層54aと同じp型不純物濃度を有している。この場合、第1コンタクト領域57、第2コンタクト領域62および第2層54の上層54aにより、p型の一体不純物領域が形成されていてもよい。
半導体装置1は、前述のとおり、絶縁層13を含む。図7~図10等を参照して、絶縁層13は、半導体層7のリセス48に埋設された第1層間絶縁層63を含む。第1層間絶縁層63は、「層間絶縁膜」、「絶縁膜」、「層間膜」、「中間絶縁膜」等と称されてもよい。第1層間絶縁層63は、この形態では、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
第1層間絶縁層63は、積層構造を有していてもよい。第1層間絶縁層63は、単層構造を有していてもよい。第1層間絶縁層63は、トレンチ41の奥行方向の全体にわたってリセス48に埋設されており、トレンチ41の奥行方向に延びる帯状に形成されている。
図9および図10を参照して、第1層間絶縁層63は、トレンチ41の上部エッジ64が第1主面3から露出するようにリセス48に埋設されている。トレンチ41の上部エッジ64は、トレンチ41の頂部においてトレンチ41の側面44と第1主面3とが交差する部分であってもよい。つまり、第1層間絶縁層63は、第1主面3においてトレンチ41の周辺部を被覆せず、トレンチ41の幅方向において、トレンチ41の内側領域に収まっている。
第1層間絶縁層63は、リセス48の側面(トレンチ41の側面44)において、ソース領域55および第1コンタクト領域57に接している。この形態では、第1層間絶縁層63の上面65は、トレンチ41の深さ方向において第1主面3よりもトレンチ41の底部側に位置している。第1層間絶縁層63の上面65は、リセス48の側面から離れた中央部が下方に窪んでいる。
図7~図10を参照して、ソースパッド20は、第1層間絶縁層63を被覆するように第1主面3上に形成されている。ソースパッド20は、第1主面3側からこの順に積層されたバリア層66および本体層67を含む積層構造を有している。
バリア層66は、第1主面3およびリセス48の内面(リセス48の側面および第1層間絶縁層63の上面65)に沿って膜状に形成されている。バリア層66は、ソース領域55および第1コンタクト領域57に接触している。バリア層66は、Ti層、Pd層、Cr層、V層、Mo層、W層、Pt層およびNi層のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。バリア層66の厚さは、0.05μm以上0.3μm以下であってもよい。バリア層66の厚さは、0.1μm以上0.2μm以下であることが好ましい。
本体層67は、バリア層66の上に形成されている。本体層67は、バリア層66の主面の全域を被覆している。本体層67は、バリア層66を介して、ソース領域55および第1コンタクト領域57に電気的に接続されている。本体層67の厚さは、バリア層66の厚さを超えている。本体層67の厚さは、1μm以上10μm以下であってもよい。本体層67の厚さは、3μm以上6μm以下であることが好ましい。
この形態では、ソースパッド20は、リセス48の側面および第1主面3においてソース領域55および第1コンタクト領域57に接続されている。したがって、第1電界緩和層51は、第1コンタクト領域57を介してソース電位に固定される。
図11は、図5の一点鎖線XIで囲まれた部分の拡大図である。図12は、図11の一点鎖線XIIで囲まれた部分の拡大図である。図13Aは、図12の一点鎖線XIIIで囲まれた部分の拡大図である。図13Bは、第2形態例に係る第1ダミー構造91を説明するための平面図であり、図13Aに対応する図である。図13Cは、第3形態例に係る第1ダミー構造91を説明するための平面図であり、図13Bに対応する図である。図13Dは、第4形態例に係る第1ダミー構造91を説明するための平面図であり、図13Bに対応する図である。図14は、図13Aに示すXIV-XIV線に沿う断面図である。図15は、図13Aに示すXV-XV線に沿う断面図である。図16Aは、図13Aに示すXVIA-XVIA線に沿う断面図である。図16Bは、図13Aに示すXVIB-XVIB線に沿う断面図である。図17は、図13Aに示すXVII-XVII線に沿う断面図である。図18は、図13Aに示すXVIII-XVIII線に沿う断面図である。図19は、図13Aに示すXIX-XIX線に沿う断面図である。図20は、図15の一点鎖線XXで囲まれた部分の拡大図である。図21は、図18の一点鎖線XXIで囲まれた部分の拡大図である。図22A~図22Cは、半導体装置1の製造工程の一部を説明するための図であって、図20の一点鎖線XXIIで囲まれた部分に対応する断面を示している。
半導体装置1は、前述のとおり、活性領域9において第2方向Yにストライプ状に延びる複数の接続配線構造35を含む。図12を参照して、この形態では、接続配線構造35は、活性領域9において第1主面3の上に配置された接続配線層130を含む。接続配線層130は、複数のトレンチゲート構造11、および複数のトレンチゲート構造11の間に形成された複数のメサ部46を横切るように、第2方向Yに延びている。接続配線層130の延在方向は、SiC単結晶のオフ方向に交差する方向である。
この形態では、接続配線層130は、ポリシリコン配線層33の一部である。CVD法によってトレンチ41を埋めて第1主面3を被覆するポリシリコン膜を形成する場合、当該ポリシリコン膜の一部を利用して、ポリシリコン配線層33(図4)を形成でき、これにより、接続配線層130を形成できる。
これにより、接続配線構造35(接続配線層130)をトレンチゲート構造11と同一工程で製造できる。そのため、接続配線構造35を、トレンチゲート構造11とは別の材料により形成する場合と比較して、製造工程を削減できる。また、ポリシリコンによって接続配線構造35を形成する場合、他の材料により形成する場合と比較して、製造効率を高めることができる。
また、この形態では、接続配線構造35が、第1主面3上に形成された接続配線層130を含み、トレンチ構造を採用していない。接続配線構造35を接続配線層130により実現する場合、材料膜の堆積およびパターンニングを用いて容易に形成できる。これにより、接続配線構造35をトレンチ構造により実現する場合と比較して、接続配線構造35を効率よく作成できる。
図14を参照して、接続配線層130は、下面133、上面134、第1方向Xの一方側の第1側面(側面)135、および第1方向Xの他方側の第2側面(側面)136を有している。下面133は、第1主面3に対してほぼ平行である。この形態では、第1側面135および第2側面136は、下面133に対して垂直に延びている。つまり、接続配線層130は、断面視において四角形状(扁平な長方形状)に形成されている。
接続配線層130は、1μm以上10μm以下の接続幅W1を有していてもよい。接続配線層130の接続幅W1は、延在方向に直交する方向(つまり第1方向X)の幅である。接続配線層130の接続幅W1は、1μm以上2.5μm以下、2.5μm以上5μm以下、5μm以上7.5μm以下、および7.5μm以上10μm以下のうちの少なくとも1つの範囲に属する値を有していてもよい。接続配線層130の接続幅W1は、1μm以上5μm以下であることが好ましい。
第1側面135および第2側面136は、下面133に向けて斜め傾斜していてもよい。つまり、接続配線層130は、断面視においてテーパ形状(好ましくは等脚台形状)に形成されていてもよい。
図14を参照して、接続配線層130は、第1主面3を選択的に被覆する第1絶縁膜131の上に配置されている。メサ部46の上面において、接続配線層130は第1絶縁膜131のうち第1コンタクト領域57を被覆する部分の上に配置されている。
図12および図14を参照して、この形態では、接続配線層130は、第1絶縁膜131を挟んで第1コンタクト領域57(第2ボディ部59)に対向している。接続配線層130は、第1絶縁膜131のうちソース領域55を被覆する部分の上には配置されていない。すなわち、接続配線層130は、ソース領域55(第1ボディ部58)には対向していない。
図12および図14を参照して、第1コンタクト領域57のうち、接続配線構造35に鉛直方向Zに対向する領域を対向コンタクト領域57Aと呼ぶ。別の言い方では、対向コンタクト領域57Aは、第1コンタクト領域57のうち、接続配線構造35と平面視でオーバラップする領域である。
この形態では、対向コンタクト領域57Aは、第1方向Xの長さLCを有している。長さLCは、他の第1コンタクト領域57(たとえば、図12において、対向コンタクト領域57Aとソース領域55を挟んで第1方向Xに対向する第1コンタクト領域57)と異なる長さである。対向コンタクト領域57Aの長さLCは、他の第1コンタクト領域57の第1方向Xの長さよりも長い。長さLCは、接続配線層130の幅X1よりも長い。
図12および図14を参照して、対向コンタクト領域57Aは、接続配線層130に鉛直方向Zに対向する対向部分57C(図14)と、接続配線層130に対向しない非対向部分57Bとを備えている。非対向部分57Bは、対向コンタクト領域57Aの第1方向Xの両側の端部に形成されている。
2つの非対向部分57Bが、対向部分57Cを第1方向Xに挟んでいる。非対向部分57Bは、接続配線層130に対向する対向部分57C(図14)から、第1方向Xに沿って両側に引き出されている。非対向部分57Bは、対向部分57Cからソース領域55側に延びて、ソース領域55に底部が被覆されている。
図14を参照して、第2ボディ部59のうち、第1絶縁膜131を挟んで接続配線構造35に鉛直方向Zに対向する領域を対向ボディ部59Aと呼ぶ。対向ボディ部59Aは、第4不純物領域である。対向ボディ部59Aは、対向コンタクト領域57Aの下の領域である。別の言い方では、対向ボディ部59Aは、第2ボディ部59のうち、接続配線構造35と平面視でオーバラップする領域である。
この形態では、対向ボディ部59Aは、第1方向Xの長さLBを有している。長さLBは、他の第2ボディ部59(たとえば、図12において、対向ボディ部59Aとソース領域55を挟んで第1方向Xに対向する第2ボディ部59)と異なる長さである。対向ボディ部59Aの長さLBは、他の第2ボディ部59の第1方向Xの長さよりも長い。長さLBは、接続配線層130の幅X1よりも長い。長さLBは、長さLCよりも短い。
図14を参照して、2つの非対向部分59Bが、対向部分59Cを第1方向Xに挟んでいる。非対向部分59Bは、接続配線層130に対向する対向部分59Cから、第1方向Xに沿って両側に引き出されている。
図15を参照して、トレンチゲート構造11と接続配線層130との接続部151において、接続配線層130は、コンタクト穴132を介して、トレンチゲート構造11の埋設体43に接続されている。
コンタクト穴132は、接続配線層130と鉛直方向Zに対向する領域において、第1絶縁膜131および第1層間絶縁層63を上下に貫通している。接続配線層130は、コンタクト穴132を介して、トレンチゲート構造11の埋設体43に上方から接している。これにより、接続配線層130がトレンチゲート構造11に電気的に接続される。
図14および図15を参照して、接続配線層130は、0.1μm以上2μm以下の接続厚さ(厚さ)T3を有していてもよい。接続配線層130の接続厚さT3は、0.1μm以上0.5μm以下、0.5μm以上1μm以下、1μm以上1.5μm以下、および1.5μm以上2μm以下のうちの少なくとも1つの範囲に属する値を有していてもよい。接続配線層130の接続厚さT3は、0.2μm以上1μm以下であることが好ましい。
接続配線層130は、下面133からトレンチ41のリセス48に入り込んで、トレンチゲート構造11の埋設体43に接触する第1コンタクト137を含む。この形態では、第1コンタクト137は、接続配線層130の一部である。
図14を参照して、メサ部46の上面には、接続配線層130の下にはライン状の下領域138が設定される。下領域138の側方には、下領域138に沿って延びる第1側方領域139および第2側方領域140が設定される。第1側方領域139および第2側方領域140は、下領域138を第1方向Xに挟む。
図14を参照して、第1側方領域139は、接続配線層130に対し、接続配線層130の第1方向Xの中央から見て第1側面135側の領域である。第1側方領域139の外縁は、下領域138との境界から第1方向Xに間隔W11を空けた位置に形成されている。間隔W11は、接続幅W1の0.2倍以上2倍以下であってもよい。間隔W11は、接続幅W1の0.5倍以上、接続幅W1以下の大きさであることが好ましい。
図14を参照して、第2側方領域140は、接続配線層130に対し、接続配線層130の第1方向Xの中央から見て第2側面136側の領域である。第2側方領域140の外縁は、下領域138との境界から第1方向Xに間隔W12を空けた位置に形成されている。間隔W12は、接続幅W1の0.2倍以上2倍以下であってもよい。間隔W12は、接続幅W1の0.5倍以上、接続幅W1以下の大きさであることが好ましい。間隔W12は、間隔W11と同じ大きさであってもよい。
下領域138、第1側方領域139および第2側方領域140には、第1絶縁膜131が形成される。第1絶縁膜131は、接続配線層130の下面133に沿って延びている。第1絶縁膜131は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第1絶縁膜131は、主面絶縁膜と称してもよい。第1絶縁膜131は、接続配線層130とトレンチゲート構造11との間の領域には形成されていない。すなわち、第1絶縁膜131は、第2方向Yに間欠状に延びている。
半導体装置1は、接続配線層130の表面に形成された第1シリサイド層141を含む。第1シリサイド層141は、接続配線層130の上面134、第1側面135および第2側面136を被覆する。第1シリサイド層141は、接続配線層130のポリシリコンをシリサイド化したポリサイド部である。第1シリサイド層141は、「第1金属半導体化合物層」、「第1シリサイド層(ポリサイド層)」、「第1シリサイド領域(ポリサイド領域)」等と称されてもよい。
第1シリサイド層141は、Tiシリサイド、Niシリサイド、Coシリサイド、MoシリサイドおよびWシリサイドのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第1シリサイド層141は、Tiシリサイド、NiシリサイドまたはCoシリサイドからなることが好ましい。
第1シリサイド層141は、接続配線層130の上面134を被覆する第1被覆層142と、接続配線層130の第1側面135を被覆する第2被覆層143と、接続配線層130の第2側面136を被覆する第3被覆層144とを含む。第1被覆層142は、上面134の第1側面135側の周縁部から第2側面136側の周縁部にわたって形成されている。
第1被覆層142は、上面134に沿う平坦状である。第1被覆層142の厚さは、接続配線層130の接続幅W1の0.01倍以上0.2倍以下の厚さであってもよい。第1シリサイド層141は、平面視において接続配線層130に沿って延びる帯状に形成されている。
第2被覆層143は、第1側面135の上縁部から下縁部にわたって形成されて、下面133および上面134から露出している。第2被覆層143は、第1側面135に沿う平坦状である。第2被覆層143の厚さは、接続幅W1の0.01倍以上0.2倍以下の厚さである。第2被覆層143は、断面視において接続配線層130に沿って延びる帯状に形成されている。第2被覆層143の厚さは、第1被覆層142の厚さと同じ厚さであってもよい。
第3被覆層144は、第2側面136の上縁部から下縁部にわたって形成されて、下面133および上面134から露出している。第3被覆層144は、第2側面136に沿う平坦状である。第3被覆層144の厚さは、接続幅W1の0.01倍以上0.2倍以下の厚さである。第3被覆層144は、断面視において接続配線層130に沿って延びる帯状に形成されている。第3被覆層144の厚さは、第1被覆層142の厚さと同じ厚さであってもよい。第3被覆層144の厚さは、第2被覆層143の厚さと同じ厚さであってもよい。
前述のとおり、半導体装置1は、絶縁層13を含む。図14および図15を参照して、絶縁層13は、接続配線層130の上方および側方を被覆する第2層間絶縁層145を含む。第2層間絶縁層145は、下領域138、第1側方領域139および第2側方領域140の上に形成されている。第2層間絶縁層145は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第2層間絶縁層145は、積層構造を有していてもよい。第2層間絶縁層145は、単層構造を有していてもよい。
第2層間絶縁層145は、接続配線層130の上方および側方を被覆する被覆部146と、接続配線層130の第1側面135側の側方から、被覆部146よりも外側に張り出す第1張出部147と、接続配線層130の第2側面136側の側方から、被覆部146よりも外側に張り出す第2張出部148とを含む。被覆部146の厚さT4は、接続配線層130の接続厚さT3より薄くてもよい。厚さT4は、接続配線層130の接続厚さT3の0.5倍以下であってもよい。
第1張出部147は、第1絶縁膜131を挟んで、第1側方領域139に対向している。この形態では、第1張出部147の外縁が、第1側方領域139の外縁に一致している。第1張出部147の厚さT5は、接続配線層130の接続厚さT3より薄くてもよい。厚さT5が、被覆部146の厚さT4よりも厚くてもよいし、薄くてもよい。
第2張出部148は、第1絶縁膜131を挟んで、第2側方領域140に対向している。この形態では、第2張出部148の外縁が、第2側方領域140の外縁に一致している。第2張出部148の厚さT6は、接続配線層130の接続厚さT3より薄くてもよい。厚さT6が、被覆部146の厚さT4よりも厚くてもよいし、薄くてもよい。
図15を参照して、トレンチゲート構造11に含まれるトレンチ絶縁膜42は、選択的に厚く形成されている。この形態では、トレンチゲート構造11と接続配線層130との接続部151、ならびに接続部151に第1方向Xに隣接する第1接続側方領域152および第2接続側方領域153において、トレンチ絶縁膜42が厚く形成されている。第1接続側方領域152および第2接続側方領域153は、側方領域の一例である。以下、接続部151、第1接続側方領域152および第2接続側方領域153をまとめて、「接続領域E1」と称することがある。
トレンチ絶縁膜42は、接続領域E1と、接続領域E1以外の他の領域E2とで、厚さが異なっている。接続領域E1以外の他の領域E2を、以下、「他領域E2」という。接続部151は、接続配線層130の下方の領域である。この形態では、第1接続側方領域152は、第1側方領域139に、平面視でオーバラップしている。第2接続側方領域153は、第2側方領域140に、平面視でオーバラップしている。
図9、図10、図17、図20および図21を参照して、トレンチ絶縁膜42は、厚膜部154と薄膜部155とを含む。厚膜部154は、トレンチ絶縁膜42に選択的に形成されている。厚膜部154が形成されないトレンチ絶縁膜42の領域には、薄膜部155が形成されている。この形態では、厚膜部154が接続領域E1に形成され、薄膜部155が他領域E2に形成されている。
トレンチ絶縁膜42の厚膜部154の厚さT11(図17、図20および図21)は、トレンチ絶縁膜42の薄膜部155の厚さT12(図9、図10および図20)よりも厚い(T11>T12)。トレンチ絶縁膜42の厚膜部154の厚さT11は、たとえば2μm以上10μm以下である。トレンチ絶縁膜42の薄膜部155の厚さT12は、たとえば1μm以上5μm以下である。厚膜部154の厚さT11は、薄膜部155の厚さT12の3倍以下であってもよい。厚膜部154の厚さT11は、薄膜部155の厚さT12の1.5倍以上2.5倍以下であることが好ましい。厚膜部154の厚さT11は、薄膜部155の厚さT12の1.7倍以上2.3倍以下であることがより好ましい。
図20を参照して、この形態では、厚膜部154は、トレンチ41の内面(側面および底面45)側からこの順に積層された第1膜154Aおよび第2膜154Bの積層構造を有している。厚膜部154において、第1膜154Aと第2膜154Bとの積層界面が必ずしも現れるわけではない。図20では、便宜上、積層界面を破線で示している。
第1膜154Aは堆積膜である。第1膜154Aは、酸化膜を含む。第1膜154Aは、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第1膜154Aは、この形態では、酸化シリコン膜からなる単層構造を有している。第2膜154Bは、堆積膜であってもよい、熱酸化膜であってもよい。第2膜154Bは、酸化膜を含む。第2膜154Bは、この形態では、酸化シリコン膜からなる単層構造を有している。
トレンチ絶縁膜42は、トレンチ41の底面45に接する底部絶縁膜42aを有している。図15および図20を参照して、底部絶縁膜42aの表面は、第1方向Xに沿う断面視において、第1主面3側に凸をなしている。
具体的には、底部絶縁膜42aにおいて、厚膜部154の上面は、薄膜部155の上面よりも第1主面3側に寄っている。つまり、底部絶縁膜42aにおいて、厚膜部154の上面には、薄膜部155の上面との間に第1主面3側に高い第1段差S1が形成されている。
図22A~図22Cは、半導体装置1の製造工程の一部(トレンチ絶縁膜42の形成)を説明するための図である。図22A~図22Cは、図20の一点鎖線XXIIで囲まれた部分に対応する断面を示している。
図22Aを参照して、トレンチ41の内面(側面および底面45)に、厚膜部154のベースになる第1ベース絶縁膜156が形成される。第1ベース絶縁膜156は、CVD法によって形成される。CVD法によって形成するので、第1ベース絶縁膜156の厚さを高精度に制御できる。
次に、図22Bを参照して、第1ベース絶縁膜156の上にハードマスク157が形成される。ハードマスク157は、CVD法によって形成されていてもよい。ハードマスク157は、接続領域E1を被覆し、他領域E2を露出させる。そして、ハードマスク157を介するエッチング法によって、第1ベース絶縁膜156が選択的に除去される。これにより、第1ベース絶縁膜156が接続領域E1にのみ形成される。第1ベース絶縁膜156によって、第1膜154Aが形成される。
次に、図22Cを参照して、トレンチ41の内面(側面および底面45)に、厚膜部154および薄膜部155のベースになる第2ベース絶縁膜158が形成される。第2ベース絶縁膜158は、CVD法によって形成されてもよいし、酸化処理法(たとえば熱酸化処理法)によって形成されてもよい。
第2ベース絶縁膜158は、他領域E2および第1膜154Aの上に形成される。他領域E2を被覆する第2ベース絶縁膜158によって、薄膜部155が形成される。第1膜154Aの上に積層された第2ベース絶縁膜158によって、第2膜154Bが形成される。これにより、接続領域E1に選択的に厚膜部154を有するトレンチ絶縁膜42が形成される。
この形態によれば、接続領域E1のトレンチ絶縁膜42(底部絶縁膜42a)が選択的に厚い。すなわち、接続領域E1に厚膜部154が形成される。そのため、トレンチゲート構造11の信頼性を向上できる。この形態では、接続部151だけでなく、第1接続側方領域152および第2接続側方領域153にも、厚膜部154が形成される。そのため、トレンチゲート構造11の信頼性をより一層向上できる。
また、接続領域E1に厚膜部154を形成する一方で、他領域E2には薄膜部155が形成される。すなわち、トレンチゲート構造11のトレンチ絶縁膜42のうちの大部分において薄膜部155が適用されている(図9および図10)。トレンチ絶縁膜42が薄膜部155であるために、チャネルの形成を良好に行える。したがって、チャネルの形成を良好に行いながら、トレンチゲート構造11の信頼性を向上できる。
図20を参照して、接続領域E1における埋設体43の上面43aは、他領域E2における埋設体43の上面43aよりも第1主面3側に寄っている。つまり、埋設体43の上面43aにおいて、接続領域E1と他領域E2との間に、第1主面3側に高い第2段差S2(図20)が形成されている。
接続領域E1における埋設体43の下面43bは、他領域E2における埋設体43の下面43bよりも第1主面3側に寄っている。つまり、埋設体43の下面43bにおいて、接続領域E1と他領域E2との間に、第1主面3側に高い第3段差S3(図20)が形成されている。第3段差S3は、第1段差S1と同じである。
第1接続側方領域152および第2接続側方領域153には、厚膜部154でなく、薄膜部155が形成されていてもよい。すなわち、厚膜部154が、トレンチ絶縁膜42において、接続部151にのみ形成されていてもよい。
図11を参照して、半導体装置1は、活性領域9の外縁付近に形成されたダミー構造90を含む。複数のトレンチゲート構造を一度に形成する場合において、これら複数(多数)のトレンチゲート構造のうち、最も外側付近に位置するトレンチゲート構造において、トレンチの形状の崩れや、寸法精度の低下が生じることがある。つまり、半導体装置1において、第1方向Xに延びるトレンチゲート構造を複数形成する場合、第2方向Yの外縁付近に形成されるトレンチゲート構造には、不安定なトレンチ(トレンチの形状および寸法の少なくとも一方が所期のものと異なるトレンチ)が含まれることがある。
そこで、この形態では、複数のトレンチゲート構造のうち、第2方向Yの最も外側付近に位置するトレンチゲート構造をトランジスタ構造Trとして用いず、ダミー構造90としている。ダミー構造90をダミー構造90よりも第2方向Yの内側に形成されるトレンチゲート構造11のみをトランジスタ構造Trとして用いる。これにより、活性領域9において、複数のトレンチゲート構造11の形状の安定化を図ることができる。つまり、ダミー構造90(第1ダミートレンチ構造92)は、活性領域9の外縁付近に配置されている。
図12を参照して、ダミー構造90は、ダミー形成領域80に形成されている。ダミー形成領域80は、第1主面3において活性領域9の第2方向Yの周縁に設定されている。この形態では、トランジスタ構造Trが形成される素子領域を活性領域9としている。そのため、ダミー形成領域80は、活性領域9の一部である。
接続配線層130は、1μm以上10μm以下の接続幅W1を有していてもよい、素子領域からダミー形成領域80を除いた領域を活性領域9と定義することも可能である。この場合、活性領域9にダミー形成領域80を加えた領域が、素子領域になる。
ダミー形成領域80は、複数のトレンチゲート構造11に対し、第2方向Yの一方側(第1側面5A側)に配置された第1ダミー形成領域81(図12)を含む。第1ダミー形成領域81は、複数のトレンチゲート構造11に隣接し、活性領域9と外周領域10との境界を区画している。
ダミー構造90は、第1ダミー構造91と第2ダミー構造201(図31)とを含む。以下、第1ダミー構造91について説明し、第2ダミー構造201(図31)については後述する。第1ダミー構造91は、少なくとも1つ(この形態では複数)の第1ダミートレンチ構造92と、第1ダミートレンチ構造92の途中に配置された第2ダミートレンチ構造93と、第3ダミートレンチ構造202(図31)とを含む。
この形態では、複数の第1ダミートレンチ構造92が、第1位置の一例としての第1外縁位置P1(図3)から、第2位置の一例としての第2外縁位置P2(図3)まで、活性領域9を第1方向Xに延びている。第1ダミートレンチ構造92の途中には、複数の第2ダミートレンチ構造93が互いに第1方向Xに間隔を空けて形成されている。第1ダミートレンチ構造92の両方の終端には、第3ダミートレンチ構造202(図31)が形成されている。
前述の通り、活性領域9において、複数の接続配線層130が第2方向Yにストライプ状に延びている。接続配線層130が第1ダミートレンチ構造92に接続されていると、第1ダミートレンチ構造92にゲート電位が付与される可能性がある。この形態では、第1ダミー構造91および第2ダミー構造201がチャネルの形成に寄与しないように(誤動作しないように)、接続配線層130と平面視で重なる位置において、第1ダミートレンチ構造92が途中で分断されている。
第1ダミートレンチ構造92において、接続配線層130と平面視で重なる位置には、第2ダミートレンチ構造93が配置される。第1ダミートレンチ構造92は、第2ダミートレンチ構造93とは、電気的に分離(絶縁)されている。これにより、第1ダミートレンチ構造92を、接続配線構造35と電気的に分離(絶縁)できる。
第1ダミートレンチ構造92において、周囲配線構造34と平面視で重なる位置には、第3ダミートレンチ構造202(図31)が配置される。第1ダミートレンチ構造92は、第3ダミートレンチ構造202とは、電気的に分離(絶縁)されている。別の言い方では、第1ダミートレンチ構造92は、電位が付与されないフローティングトレンチ構造である。
以下、第1ダミートレンチ構造92および第2ダミートレンチ構造93について説明する。第3ダミートレンチ構造202(図31)については後述する。
図12および図13Aを参照して、複数の第1ダミートレンチ構造92は、第1ダミー形成領域81に形成されている。複数(この形態では3つ)の第1ダミートレンチ構造92は、第1方向Xに延びる帯状に形成され、第2方向Yに間隔を空けて配列されている。すなわち、複数の第1ダミートレンチ構造92は、複数のトレンチゲート構造11に並んで延びている。第1ダミートレンチ構造92は、メインダミートレンチと称してもよい。
図12、図13Aおよび図19を参照して、第1ダミートレンチ構造92は、第2方向Yにトレンチ幅WT2を有している。トレンチ幅WT2は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチ幅WT2は、0.1μm以上5μm以下であってもよい。トレンチ幅WT2は、前述のトレンチ幅WT1とほぼ等しいことが好ましい。
複数の第1ダミートレンチ構造92は、第2方向YにトレンチピッチPT2の間隔を空けて配列されている。トレンチピッチPT2は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチピッチPT2は、0.1μm以上5μm以下であってもよい。トレンチピッチPT2は、前述のトレンチピッチPT1とほぼ等しいことが好ましい。
図16Aおよび図19を参照して、第1ダミートレンチ構造92は、鉛直方向Zにトレンチ深さDT2を有している。トレンチ深さDT2は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチ深さDT2は、前述のトレンチ深さDT1とほぼ等しいことが好ましい。トレンチ深さDT2は、トレンチピッチPT2以上であることが好ましい。
図19を参照して、第1ダミートレンチ構造92は、第1ダミートレンチ100、第1ダミー絶縁膜101および第1ダミー埋設体102を含む。第1ダミートレンチ100は、第1主面3に形成され、第1ダミートレンチ構造92の内面を区画している。第1ダミートレンチ100の底面は、平坦に延びる部分を有していることが好ましい。第1ダミートレンチ100の底面の平坦部は、第1主面3に対してほぼ平行に延びていることが特に好ましい。
隣り合う2つの第1ダミートレンチ100の間には、半導体層7の一部により形成された第1メサ部96が形成されている。また、隣り合う第1ダミートレンチ100およびトレンチゲート構造11のトレンチ41の間にも、半導体層7の一部により形成された第1メサ部96が形成されている。
第1メサ部96は、ソース領域55が形成されていない。複数の第1メサ部96のうち、メサ部46に隣接する第1メサ部96には、ソース領域55が部分的に形成されている。メサ部46に隣接する第1メサ部96には、第2方向Yに関しメサ部46側の領域に、ソース領域55が形成されている。第2方向Yに関しメサ部46側の領域には、ソース領域55が形成されていない。第1メサ部96の表面には、後述する第3ボディ部84が形成されている。第3ボディ部84の表層部に、後述する第1高濃度p領域83が形成されている。
図19を参照して、第1ダミー絶縁膜101は、第1ダミートレンチ100の内面を被覆している。第1ダミー絶縁膜101は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第1ダミー絶縁膜101は、この形態では、酸化シリコン膜からなる単層構造を有している。第1ダミー絶縁膜101は、チップ2の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが特に好ましい。
図19を参照して、第1ダミー埋設体102は、第1ダミートレンチ100に埋設され、第1ダミー絶縁膜101を挟んでボディ領域40に対向している。第1ダミー埋設体102は、ポリシリコンにより形成されている。このポリシリコンは、p型またはn型の導電性ポリシリコンであってもよい。
第1ダミー埋設体102は、第1ダミートレンチ100の深さ方向における中間部まで埋設されている。第1ダミー埋設体102は、第1主面3に対して第2主面4側に位置する上面を有している。第1ダミートレンチ100の上部には、第1ダミー埋設体102の上面と第1ダミートレンチ100の側面とにより区画された第1ダミーリセス121が形成されている。
図19を参照して、半導体装置1は、第1ダミートレンチ構造92の底部に形成された第2電界緩和層103を含む。より詳細には、第2電界緩和層103は、第1ダミートレンチ100の底部に形成されている。第2電界緩和層103は、第1ダミートレンチ100の奥行方向の全体にわたって第1ダミートレンチ100の底部に形成されており、第1ダミートレンチ100の奥行方向に延びる帯状に形成されている。
図19を参照して、第2電界緩和層103は、第1ダミートレンチ100の底面から露出し、第1ダミー絶縁膜101に接している。第2電界緩和層103は、第1ダミートレンチ100の深さ方向において、第1ダミー絶縁膜101を介して第1ダミー埋設体102に対向している。第1ダミートレンチ100の底部において、第1ダミー絶縁膜101は、第1ダミー埋設体102と第2電界緩和層103とにより挟まれている。
第2電界緩和層103は、第1ダミートレンチ100の幅方向において、第1ダミートレンチ100の一方端部と他方端部との間に跨って形成されている。この形態では、第2電界緩和層103は、第1ダミートレンチ100の深さ方向において、第1ダミートレンチ100の幅方向における一方側面とほぼ同一平面上に形成された一方側面と、第1ダミートレンチ100の幅方向における他方側面とほぼ同一平面上に形成された他方側面とを有している。
第2電界緩和層103の側面は、第1ダミートレンチ構造92の深さ方向に延び、半導体層7(ドリフト領域8)との境界面を形成している。第2電界緩和層103は、第1ダミートレンチ構造92の深さ方向においてボディ領域40から物理的に離れ、かつ第1ダミートレンチ構造92の底面の全体を形成している。
図19を参照して、第2電界緩和層103は、この形態では、第3層104と、第4層105との積層構造を有している。第3層104は、第1ダミートレンチ100の底部から第2主面4側に離れて形成された層である。第4層105は、第3層104と第1ダミートレンチ100の底部との間に形成された層である。第4層105が、第1ダミートレンチ100の底面から露出して第1ダミー絶縁膜101に接している。第4層105は、第3層104と第1ダミートレンチ100の底部との間に挟まれている。
第4層105は、この形態では、上層105aと、上層105bとの積層構造を有している。上層105aは第1ダミートレンチ100の底部から露出して第1ダミー絶縁膜101に接している。上層105bは、第2電界緩和層103の第3層104に接している。
たとえば、第4層105の第1不純物濃度は、1×1015cm-3以上1×1016cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第4層105の上層105aの第2不純物濃度は、1×1019cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第4層105の上層105bの第2不純物濃度は、1×1016cm-3以上1×1017cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。
第4層105の上層105aの第2不純物濃度と、第4層105の上層105bの第3不純物濃度とが同一であってもよい。すなわち、第4層105が単一のp型不純物濃度をピーク値として有する不純物領域であってもよい。
第3層104および第4層105のp型不純物濃度は、少なくとも1種の3価元素によって調整されていることが好ましい。第3層104および第4層105の3価元素は、ホウ素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのうちの少なくとも1種であってもよい。
第3層104と第4層105との積層構造は、第1ダミートレンチ100の奥行方向に連続している。この形態では、第3層104と第4層105との積層構造が第1ダミートレンチ100の奥行方向の全体にわたって連続するように、第2電界緩和層103が第1ダミートレンチ100の奥行方向に延びる帯状に形成されている。
複数の第2電界緩和層103は、第1ダミートレンチ100の深さ方向に複数の第1ダミートレンチ構造92に重なっている。具体的には、複数の第2電界緩和層103は、チップ2の厚さ方向に複数の第1ダミートレンチ構造92と1対1の対応関係で重なっている。この形態では、複数の第2電界緩和層103は、それぞれ対応する第1ダミートレンチ構造92の底面に接続されている。
図19を参照して、第2電界緩和層103は、鉛直方向Zに第2緩和深さDR2を有している。第2緩和深さDR2は、1.5μm以上2.5μm以下であることが好ましい。第2緩和深さDR2は、前述の第1緩和深さDR1とほぼ等しいことが好ましい。
複数の第2電界緩和層103は、配列方向に第2緩和幅WR2をそれぞれ有している。第2緩和幅WR2は、0.25μm以上5μm以下であってもよい。第2緩和幅WR2は、前述の第1緩和幅WR1とほぼ等しいことが好ましい。
図19を参照して、半導体装置1は、第1ダミー形成領域81において、第1主面3の表層部に第1高濃度p領域83を含む。第1高濃度p領域83は、複数の第1ダミートレンチ構造92の間の領域に形成されている。第1高濃度p領域83は、ボディ領域40の表層部において、ソース領域55および第1コンタクト領域57に第2方向Yに隣接して形成されている。第1高濃度p領域83は、ソース領域55および第1コンタクト領域57に接続されている。
第1高濃度p領域83の不純物濃度は、1×1019cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第1高濃度p領域83は、第1コンタクト領域57とほぼ等しいp型不純物濃度を有していてもよい。第1高濃度p領域83は、第1コンタクト領域57とほぼ等しい深さを有していてもよい。この形態では、接続配線層130は、第1絶縁膜131を挟んで第1高濃度p領域83に対向している。別の言い方では、第1高濃度p領域83は、接続配線層130(接続配線構造35)と平面視でオーバラップしている。
図19を参照して、ボディ領域40は、第1高濃度p領域83の直下に形成された第3ボディ部84を含む。第3ボディ部84は、第1ダミートレンチ100の深さ方向において第1高濃度p領域83とドリフト領域8との間に挟まれたボディ領域40の部分である。第3ボディ部84の厚さは、第2ボディ厚さBT2(図9および図10)と同じであってもよい。
この形態では、第3ボディ部84は、第4不純物領域である。接続配線層130は、第1絶縁膜131を挟んで第3ボディ部84に対向している。別の言い方では、第3ボディ部84は、接続配線層130(接続配線構造35)と平面視でオーバラップしている。
図19を参照して、半導体装置1は、第1主面3の表層部に形成された第4コンタクト領域86を含む。第4コンタクト領域86は、第1高濃度p領域83と第2電界緩和層103とを接続している。第4コンタクト領域86は、第1高濃度p領域83から第2主面4に向かって第1ダミートレンチ100の側面に沿って形成され、第2電界緩和層103に接続されている。この形態では、第4コンタクト領域86は、第1主面3の表層部の両側面から露出する第1高濃度p領域83から、第1メサ部96の一方側面および他方側面の両方に沿って形成されている。
第4コンタクト領域86は、ボディ領域40を貫通し、ボディ領域40と第2電界緩和層103との間に跨っている。第4コンタクト領域86は、ボディ領域40との間に境界を形成し、ボディ領域40に接続されている。第4コンタクト領域86はさらに、ボディ領域40の下方において、ドリフト領域8にも接続されている。つまり、ボディ領域40と第2電界緩和層103との間の区間において、第4コンタクト領域86およびドリフト領域8によりpn接合部が形成されている。
図19を参照して、第4コンタクト領域86は、第1ダミートレンチ100の側面から露出し、第1ダミートレンチ100の側面において第1ダミー絶縁膜101に接している。第4コンタクト領域86の下端部は、第2電界緩和層103の第4層105の上層105aに接している。
この形態では、第4コンタクト領域86は、第4層105の上層105aと同じp型不純物濃度を有している。この場合、第1高濃度p領域83、第4コンタクト領域86および第4層105の上層105aにより、p型の一体不純物領域が形成されていてもよい。
図19を参照して、絶縁層13は、半導体層7の第1ダミーリセス121に埋設された第1ダミー層間絶縁層122を含む。第1ダミー層間絶縁層122は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第1ダミー層間絶縁層122は、第1ダミートレンチ100の奥行方向の全体にわたって第1ダミーリセス121に埋設されており、第1ダミートレンチ100の奥行方向に延びる帯状に形成されている。
図19を参照して、第1ダミー層間絶縁層122は、第1ダミートレンチ100の上部エッジが第1主面3から露出するように第1ダミーリセス121に埋設されている。第1ダミートレンチ100の上部エッジは、第1ダミートレンチ100の頂部において第1ダミートレンチ100の側面と第1主面3とが交差する部分であってもよい。つまり、第1ダミー層間絶縁層122は、第1主面3において第1ダミートレンチ100の周辺部を被覆せず、第1ダミートレンチ100の幅方向において、第1ダミートレンチ100の内側領域に収まっている。この形態では、第1ダミー層間絶縁層122の上面は、第1ダミートレンチ100の深さ方向において第1主面3よりも第1ダミートレンチ100の底部側に位置している。第1ダミー層間絶縁層122は、第1ダミーリセス121の側面(第1ダミートレンチ100の側面)において、第1高濃度p領域83に接している。
図12および図13A等を参照して、前述のとおり、第1ダミートレンチ構造92の途中には、複数の第2ダミートレンチ構造93が形成されている(図12および図13A等では1つのみ図示)。図12および図13Aは、第1形態例に係る第2ダミートレンチ構造93を示す。
第1ダミートレンチ構造92は、平面視において複数の接続配線構造35と交差する複数の交差位置において、第2ダミートレンチ構造93によって第1方向Xに分断されている。第1ダミートレンチ構造92は第1方向Xに分断されることにより、第1方向Xに延びる複数の第1ダミー帯状構造94を構成する。互いに隣り合う2つの第1ダミー帯状構造94は、1つの第2ダミートレンチ構造93を挟んで、第1方向Xに対向している。
図13Aを参照して、第2ダミートレンチ構造93は、第1終端部106および第2終端部107を有している。複数(たとえば3つ)の第2ダミートレンチ構造93は、第1方向Xに第1トレンチ長L1を有している。第1トレンチ長L1は、1つの第1ダミー帯状構造94の第1方向Xの長さよりも短くてもよい。第1トレンチ長L1は、接続配線層130の接続幅W1よりも広い。第1終端部106は、平面視で、接続配線層130に対し、第1方向Xの一方側(第2側面5B側)に間隔を空けて配置されている。第2終端部107は、平面視で、接続配線層130に対し、第1方向Xの他方側(第4側面5D側)に間隔を空けて配置されている。この形態では、第1トレンチ長L1は、対向コンタクト領域57Aの第1方向Xの長さLC(図14)よりも短い。第2トレンチ長L2は、対向ボディ部59Aの第1方向Xの長さLB(図14)よりも短い。
複数(たとえば3つ)の第2ダミートレンチ構造93は、第2方向Yに対向している。第2ダミートレンチ構造93において、複数の第2ダミートレンチ構造93の第1終端部106は、第1方向Xに揃っている。複数の第1終端部106は、第2方向Yに沿う同一直線上にある。複数の第2ダミートレンチ構造93の第2終端部107は、第1方向Xに揃っている。複数の第2終端部107は、第2方向Yに沿う同一直線上にある。複数の第2ダミートレンチ構造93の長さは、互いに同じである。
図13Aを参照して、第2ダミートレンチ構造93は、第1方向Xに隣り合う2つの第1ダミー帯状構造94の間に、これら2つの第1ダミー帯状構造94と間隔I1を空けて配置されている。第2ダミートレンチ構造93は、第1ダミートレンチ構造92と電気的に分離(絶縁)されている。
図13Aおよび図19を参照して、第2ダミートレンチ構造93は、第2方向Yにトレンチ幅WT3を有している。トレンチ幅WT3は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチ幅WT3は、0.1μm以上5μm以下であってもよい。トレンチ幅WT3は、前述のトレンチ幅WT2とほぼ等しいことが好ましい。トレンチ幅WT3は、前述のトレンチ幅WT1とほぼ等しいことが好ましい。
複数の第2ダミートレンチ構造93は、第2方向YにトレンチピッチPT3の間隔を空けて配列されている。トレンチピッチPT3は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチピッチPT3は、トレンチ深さDT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチピッチPT3は、0.1μm以上5μm以下であってもよい。トレンチピッチPT3は、前述のトレンチピッチPT2とほぼ等しいことが好ましい。トレンチピッチPT3は、前述のトレンチピッチPT1とほぼ等しいことが好ましい。
第2ダミートレンチ構造93と第1ダミー帯状構造94との間の間隔I1は、トレンチピッチPT3よりも狭い。間隔I1は、トレンチピッチPT3の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。間隔I1は、トレンチピッチPT2よりも狭い。間隔I1は、トレンチピッチPT2の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。間隔I1は、トレンチピッチPT1よりも狭い。間隔I1は、トレンチピッチPT1の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。
図17を参照して、第2ダミートレンチ構造93は、鉛直方向Zにトレンチ深さDT3を有している。トレンチ深さDT3は、半導体層7の厚さT2(図2)未満であることが好ましい。トレンチ深さDT3は、0.1μm以上5μm以下であってもよい。トレンチ深さDT3は、前述のトレンチ深さDT1とほぼ等しいことが好ましい。トレンチ深さDT3は、前述のトレンチ深さDT2とほぼ等しいことが好ましい。
図17を参照して、第2ダミートレンチ構造93は、第2ダミートレンチ110、第2ダミー絶縁膜111および第2ダミー埋設体112を含む。第2ダミートレンチ110は、第1主面3に形成され、第2ダミートレンチ構造93の内面を区画している。第2ダミートレンチ110の底面は、平坦に延びる部分を有していることが好ましい。第2ダミートレンチ110の底面の平坦部は、第1主面3に対してほぼ平行に延びていることが特に好ましい。
図13Aおよび図17を参照して、隣り合う2つの第2ダミートレンチ構造93の間には、半導体層7の一部により形成された第2メサ部109が形成されている。また、第2方向Yに隣り合う第2ダミートレンチ構造93およびトレンチゲート構造11の間にも、半導体層7の一部により形成された第2メサ部109が形成されている。第2メサ部109の第2方向Yの幅は、トレンチピッチPT3によって規定される。
図17を参照して、第2ダミー絶縁膜111は、第2ダミートレンチ110の内面を被覆している。第2ダミー絶縁膜111は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第2ダミー絶縁膜111は、この形態では、酸化シリコン膜からなる単層構造を有している。第2ダミー絶縁膜111は、チップ2の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが特に好ましい。
図17を参照して、第2ダミー埋設体112は、第2ダミートレンチ110に埋設され、第2ダミー絶縁膜111を挟んでボディ領域40に対向している。第2ダミー埋設体112は、ポリシリコンにより形成されている。このポリシリコンは、p型またはn型の導電性ポリシリコンであってもよい。
第2ダミー埋設体112は、第2ダミートレンチ110の深さ方向における中間部まで埋設されている。第2ダミー埋設体112は、第1主面3に対して第2主面4側に位置する上面を有している。
図17を参照して、半導体装置1は、第2ダミートレンチ構造93の底部に形成された第3電界緩和層113を含む。より詳細には、第3電界緩和層113は、第2ダミートレンチ110の底部に形成されている。第3電界緩和層113は、第2ダミートレンチ110の奥行方向の全体にわたって第2ダミートレンチ110の底部に形成されており、第2ダミートレンチ110の奥行方向に延びる帯状に形成されている。
図17を参照して、第3電界緩和層113は、第2ダミートレンチ110の底面から露出し、第2ダミー絶縁膜111に接している。第3電界緩和層113は、第2ダミートレンチ110の深さ方向において、第2ダミー絶縁膜111を介して第2ダミー埋設体112に対向している。第2ダミートレンチ110の底部において、第2ダミー絶縁膜111は、第2ダミー埋設体112と第3電界緩和層113とにより挟まれている。
第3電界緩和層113は、第2ダミートレンチ110の幅方向において、第2ダミートレンチ110の一方端部と他方端部との間に跨って形成されている。この形態では、第3電界緩和層113は、第2ダミートレンチ110の深さ方向において、第2ダミートレンチ110の幅方向における一方側面とほぼ同一平面上に形成された一方側面と、第2ダミートレンチ110の幅方向における他方側面とほぼ同一平面上に形成された他方側面とを有している。
第3電界緩和層113の側面は、第2ダミートレンチ構造93の深さ方向に延び、ドリフト領域8との境界面を形成している。第3電界緩和層113は、第2ダミートレンチ構造93の深さ方向においてボディ領域40から物理的に離れ、かつ第2ダミートレンチ構造93の底面の全体を形成している。
図17を参照して、第3電界緩和層113は、この形態では、第5層114と、第6層115との積層構造を有している。第5層114は、第2ダミートレンチ110の底部から第2主面4側に離れて形成された層である。第6層115は、第5層114と第2ダミートレンチ110の底部との間に形成された層である。第6層115が、第2ダミートレンチ110の底面から露出して第2ダミー絶縁膜111に接している。第6層115は、第5層114と第2ダミートレンチ110の底部との間に挟まれている。
第6層115は、この形態では、上層115aと、上層115bとの積層構造を有している。上層115aは第2ダミートレンチ110の底部から露出して第2ダミー絶縁膜111に接している。上層115bは、第3電界緩和層113の第5層114に接している。
たとえば、第6層115の第1不純物濃度は、1×1015cm-3以上1×1016cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第6層115の上層115aの第2不純物濃度は、1×1019cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第6層115の上層115bの第2不純物濃度は、1×1016cm-3以上1×1017cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。
第6層115の上層115aの第2不純物濃度と、第6層115の上層115bの第3不純物濃度とが同一であってもよい。すなわち、第6層115が単一のp型不純物濃度をピーク値として有する不純物領域であってもよい。
第5層114および第6層115のp型不純物濃度は、少なくとも1種の3価元素によって調整されていることが好ましい。第5層114および第6層115の3価元素は、ホウ素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのうちの少なくとも1種であってもよい。
第5層114と第6層115との積層構造は、第2ダミートレンチ110の奥行方向に連続している。この形態では、第5層114と第6層115との積層構造が第2ダミートレンチ110の奥行方向の全体にわたって連続するように、第3電界緩和層113が第2ダミートレンチ110の奥行方向に延びる帯状に形成されている。
複数の第3電界緩和層113は、第2ダミートレンチ110の深さ方向に複数の第2ダミートレンチ構造93に重なっている。具体的には、複数の第3電界緩和層113は、チップ2の厚さ方向に複数の第2ダミートレンチ構造93と1対1の対応関係で重なっている。この形態では、複数の第3電界緩和層113は、それぞれ対応する第2ダミートレンチ構造93の底面に接続されている。
図17を参照して、第3電界緩和層113は、鉛直方向Zに第3緩和深さDR3を有している。第3緩和深さDR3は、1.5μm以上2.5μm以下であることが好ましい。第3緩和深さDR3は、前述の第2緩和深さDR2とほぼ等しいことが好ましい。第3緩和深さDR3は、前述の第1緩和深さDR1とほぼ等しいことが好ましい。
複数の第3電界緩和層113は、配列方向に第3緩和幅WR3をそれぞれ有している。第3緩和幅WR3は、0.25μm以上5μm以下であってもよい。第3緩和幅WR3は、前述の第2緩和幅WR2とほぼ等しいことが好ましい。第3緩和幅WR3は、前述の第1緩和幅WR1とほぼ等しいことが好ましい。
図18を参照して、第4コンタクト領域86は、第1高濃度p領域83と第3電界緩和層113とを接続している。第4コンタクト領域86は、第1高濃度p領域83から第2主面4に向かって第2ダミートレンチ110の側面に沿って形成され、第3電界緩和層113に接続されている。この形態では、第4コンタクト領域86は、第1主面3の表層部の両側面から露出する第1高濃度p領域83から、第2メサ部109の一方側面および他方側面の両方に沿って形成されている。
第4コンタクト領域86は、ボディ領域40を貫通し、ボディ領域40と第3電界緩和層113との間に跨っている。第4コンタクト領域86は、ボディ領域40との間に境界を形成し、ボディ領域40に接続されている。第4コンタクト領域86はさらに、ボディ領域40の下方において、ドリフト領域8にも接続されている。つまり、ボディ領域40と第3電界緩和層113との間の区間において、第4コンタクト領域86およびドリフト領域8によりpn接合部が形成されている。
図18を参照して、第4コンタクト領域86は、第2ダミートレンチ110の側面から露出し、第2ダミートレンチ110の側面において第2ダミー絶縁膜111に接している。第4コンタクト領域86の下端部は、第3電界緩和層113の第6層115の上層115aに接している。
この形態では、第4コンタクト領域86は、第4層105の上層105aと同じp型不純物濃度を有している。この場合、第1高濃度p領域83、第4コンタクト領域86および第6層115の上層115aにより、p型の一体不純物領域が形成されていてもよい。
図18を参照して、絶縁層13は、半導体層7の第2ダミーリセス123に埋設された第2ダミー層間絶縁層124を含む。第2ダミー層間絶縁層124は、「層間絶縁膜」、「絶縁膜」、「層間膜」、「中間絶縁膜」等と称されてもよい。第2ダミー層間絶縁層124は、この形態では、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第2ダミー層間絶縁層124は、第2ダミートレンチ110の奥行方向の全体にわたって第2ダミーリセス123に埋設されており、第2ダミートレンチ110の奥行方向に延びる帯状に形成されている。
図18を参照して、第2ダミー層間絶縁層124は、第2ダミートレンチ110の上部エッジが第1主面3から露出するように第2ダミーリセス123に埋設されている。第2ダミートレンチ110の上部エッジは、第2ダミートレンチ110の頂部において第2ダミートレンチ110の側面と第1主面3とが交差する部分であってもよい。つまり、第2ダミー層間絶縁層124は、第1主面3において第2ダミートレンチ110の周辺部を被覆せず、第2ダミートレンチ110の幅方向において、第2ダミートレンチ110の内側領域に収まっている。この形態では、第2ダミー層間絶縁層124の上面は、第2ダミートレンチ110の深さ方向において第1主面3よりも第2ダミートレンチ110の底部側に位置している。第2ダミー層間絶縁層124は、第2ダミーリセス123の側面(第2ダミートレンチ110の側面)において、第1高濃度p領域83に接している。
図13Aを参照して、第1ダミー帯状構造94と第2ダミートレンチ構造93との間には、半導体層7の一部により形成された第3メサ部108が形成されている。第3メサ部108の第1方向Xの幅は、間隔I1によって規定される。第3メサ部108の第1方向Xの幅(間隔I1)は、第2メサ部109の第2方向Yの幅(トレンチピッチPT3)よりも狭い。第3メサ部108の第1方向Xの幅(間隔I1)は、第2メサ部109の第2方向Yの幅(トレンチピッチPT3)の0.5倍以上0.8倍未満である。
第3メサ部108によって、第1ダミー帯状構造94と第2ダミートレンチ構造93とが電気的かつ物理的に分離されている。第3メサ部108によって、隣り合う第1メサ部96同士が接続されている。第3メサ部108が、第1方向Xに関して揃っている。複数の第3メサ部108の第1方向Xの一方側の端部は、第2方向Yに沿う同一直線上にある。複数の第3メサ部108の第1方向Xの他方側の端部は、第2方向Yに沿う同一直線上にある。
前述のように、第1ダミートレンチ構造92において、第1ダミートレンチ100の底部に第2電界緩和層103が形成されている。第2電界緩和層103によって第1ダミートレンチ構造92の底壁に対する電界が緩和されることにより、電界集中を抑制でき、第1ダミートレンチ構造92の耐圧の向上を図ることができる。そのため、第1ダミートレンチ構造92は耐圧が高い。第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)において、第1ダミートレンチ構造92の近傍の領域の耐圧が高く、第1ダミートレンチ構造92から離れるに従って耐圧が低下する。
また、前述のように、第2ダミートレンチ構造93において、第2ダミートレンチ110の底部に第3電界緩和層113が形成されている。第3電界緩和層113によって第2ダミートレンチ構造93の底壁に対する電界が緩和されることにより、電界集中を抑制でき、第2ダミートレンチ構造93の耐圧の向上を図ることができる。そのため、第2ダミートレンチ構造93は耐圧が高い。第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)において第2ダミートレンチ構造93の近傍の領域は耐圧が高い。第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)において、第2ダミートレンチ構造93の近傍の領域の耐圧が高く、第2ダミートレンチ構造93から離れるに従って耐圧が低下する。
仮に、第1ダミートレンチ構造92の途中で、第1ダミートレンチ構造92を第1方向Xに分断し、かつ第2ダミートレンチ構造93を配置しない構成を検討する。この場合、2つの第1ダミー帯状構造94の終端部が、第1方向Xに対向間隔を空けて対向することになる。
第1ダミートレンチ構造92がチャネルの形成に寄与しないように第1ダミー帯状構造94が接続配線構造35と電気的に分離されている必要がある。そのため、2つの第1ダミー帯状構造94の終端部が、第1方向Xに広い対向間隔を空けて対向している。この場合、第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)において、第1ダミー帯状構造94の間の領域やその周囲の領域に、耐圧が著しく低下した領域が広範囲に形成されるおそれがある。
この形態では、第1ダミートレンチ構造92の途中において、トレンチゲート構造11に並んで延び、かつ第1ダミートレンチ構造92とは電気的に分離された第2ダミートレンチ構造93が形成されている。前述のように、第2ダミートレンチ構造93の耐圧は高い。そのため、2つの第1ダミー帯状構造94の間の領域やその周囲の領域において、耐圧が著しく低下した領域を削減できる。これにより、第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)において、耐圧が著しく低下した領域の削減を図ることができる。
また、前述したように、第1ダミートレンチ構造92はフローティングトレンチ構造である。これにより、第1ダミートレンチ構造92の低容量化を図ることができる。つまり、第1ダミートレンチ構造92の低容量化と、第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)の耐圧の向上との両方を実現できる。
以上、第1形態例(図13A)に係る第2ダミートレンチ構造93について説明した。次に、図13Bを参照して、第2形態例(図13B)に係る第2ダミートレンチ構造93Aについて説明する。第2ダミートレンチ構造93Aは、第2ダミートレンチ構造93に代えて用いられる。第2ダミートレンチ構造93Aは、複数(たとえば3つ)である。
第2ダミートレンチ構造93Aが、第1形態例(図13A)に係る第2ダミートレンチ構造93と相違する点は、複数の第2ダミートレンチ構造93Aの終端部(第3終端部243、第4終端部244、第5終端部245および第6終端部246)が、第1方向Xに
関しずれて配置されている点である。
関しずれて配置されている点である。
図13Bを参照して、第1形態例(図13A)と同様、第1ダミートレンチ構造92は、第2ダミートレンチ構造93Aによって第1方向Xに分断されている。第2ダミートレンチ構造93Aは、接続配線構造35に電気的に接続されている。
第2ダミートレンチ構造93Aは、長トレンチ構造241と、短トレンチ構造242とを含む。長トレンチ構造241は、第2トレンチ長L2を有している。短トレンチ構造242は、第2トレンチ長L2より短い第3トレンチ長L3を有している(L3<L2)。長トレンチ構造241および短トレンチ構造242は、第2方向Yに交互に配置されている。長トレンチ構造241および短トレンチ構造242は、第2方向Yに対向している。
長トレンチ構造241は、第3終端部243および第4終端部244を有している。第2トレンチ長L2は、1つの第1ダミー帯状構造94の第1方向Xの長さよりも短い。第2トレンチ長さL2は、接続配線層130の接続幅W1よりも広い。第3終端部243は、平面視で、接続配線層130に対し、第1方向Xの一方側(第2側面5B側)に間隔を空けて配置されている。第4終端部244は、平面視で、接続配線層130に対し、第1方向Xの他方側(第4側面5D側)に間隔を空けて配置されている。この形態では、第2トレンチ長L2は、対向コンタクト領域57Aの第1方向Xの長さLC(図14)よりも短い。第2トレンチ長L2は、対向ボディ部59Aの第1方向Xの長さLB(図14)よりも短い。
短トレンチ構造242は、第5終端部245および第6終端部246を有している。第3トレンチ長L3は、1つの第1ダミー帯状構造94の第1方向Xの長さよりも短い。第2トレンチ長さL2は、接続配線層130の接続幅W1よりも広い。第5終端部245は、平面視で、接続配線層130に対し、第1方向Xの一方側(第2側面5B側)に間隔を空けて配置されている。第6終端部246は、平面視で、接続配線層130に対し、第1方向Xの他方側(第4側面5D側)に間隔を空けて配置されている。この形態では、第3トレンチ長L3は、対向コンタクト領域57Aの第1方向Xの長さLC(図14)よりも短い。第3トレンチ長L3は、対向ボディ部59Aの第1方向Xの長さLB(図14)よりも短い。
第2トレンチ長さL2に対する第3トレンチ長L3の比は、0.1以上0.8以下であってもよい。第2トレンチ長さL2に対する第3トレンチ長L3の比は、0.1以上0.2以下、0.2以上0.3以下、0.3以上0.4以下、0.4以上0.5以下、0.5以上0.6以下、0.6以上0.7以下、0.7以上0.8以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。第2トレンチ長さL2に対する第3トレンチ長L3の比は、0.3以上0.6以下であることが好ましい。
長トレンチ構造241の第3終端部243は、長トレンチ構造241に第2方向Yに隣り合う短トレンチ構造242の第5終端部245と、第1方向Xにずれている。長トレンチ構造241の第4終端部244は、長トレンチ構造241に第2方向Yに隣り合う短トレンチ構造242の第6終端部246と、第1方向Xにずれている。
長トレンチ構造241を挟んで第2方向Yに対向する2つの短トレンチ構造242の第6終端部246が、第1方向Xに互いに揃っている。長トレンチ構造241を挟んで第2方向Yに対向する2つの短トレンチ構造242の第6終端部246が、第1方向Xに互いに揃っている。
図13Bを参照して、第2ダミートレンチ構造93Aは、第1方向Xに隣り合う2つの第1ダミー帯状構造94の間に、これら2つの第1ダミー帯状構造94と間隔を空けて配置される。そのため、第2ダミートレンチ構造93Aは、第1ダミートレンチ構造92と電気的に分離(絶縁)されている。第2ダミートレンチ構造93Aは、第1ダミー帯状構造94と第1方向Xに間隔I3を空けて配置されている。
図13Bを参照して、第2ダミートレンチ構造93Aは、第2方向Yにトレンチ幅WT3を有している。複数の第2ダミートレンチ構造93Aは、第2方向YにトレンチピッチPT3の間隔を空けて配列されている。
間隔I3は、トレンチピッチPT3よりも狭い。間隔I3は、トレンチピッチPT3の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。間隔I3は、トレンチピッチPT2よりも狭い。間隔I3は、トレンチピッチPT2の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。間隔I3は、トレンチピッチPT1よりも狭い。間隔I3は、トレンチピッチPT1の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。
図13Bを参照して、第1ダミー帯状構造94と第2ダミートレンチ構造93Aとの間には、半導体層7の一部により形成された第4メサ部248が形成されている。この形態では、第4メサ部248の第1方向Xの幅は、間隔I3によって規定される。この形態では、複数の第4メサ部248が、第1方向Xにずれている。
図13Bを参照して、第2方向Yに隣り合う2つの第2ダミートレンチ構造93Aの間には、半導体層7の一部により形成された第5メサ部249が形成されている。また、第2方向Yに隣り合う第2ダミートレンチ構造93Aおよびトレンチゲート構造11の間にも、半導体層7の一部により形成された第5メサ部249が形成されている。第5メサ部249は、第1方向Xに帯状に延びている。第5メサ部249の第2方向Yの幅は、トレンチピッチPT3によって規定される。
第4メサ部248の第1方向Xの幅(間隔I3)は、第5メサ部249の第2方向Yの幅(トレンチピッチPT3)よりも狭い。第4メサ部248の第1方向Xの幅(間隔I3)は、第5メサ部249の第2方向Yの幅(トレンチピッチPT3)の0.5倍以上0.8倍未満である。
第2ダミートレンチ構造93Aは、長さを除いて、第2ダミートレンチ構造93と同等の構造である。すなわち、第2ダミートレンチ構造93Aは、第2ダミートレンチ110、第2ダミー絶縁膜111および第2ダミー埋設体112を含む。そして、図16Bを参照して、接続配線層130は、第2ダミートレンチ構造93Aの第2ダミー埋設体112に上方から接している。また、第2ダミートレンチ構造93Aの第2ダミートレンチ110には第3電界緩和層113(図17)が形成されている。したがって、第2ダミートレンチ構造93Aは耐圧が高い。第1主面3において、第2ダミートレンチ構造93Aの近傍の領域において耐圧が高く、第2ダミートレンチ構造93Aから離れるに従って耐圧が著しく低下する。
図13Bの形態例では、長トレンチ構造241の個数が1つであり、短トレンチ構造242の個数が2つである。最も外側(複数のトレンチゲート構造11と反対側)の第2ダミートレンチ構造93Aが、短トレンチ構造242である。最も内側(複数のトレンチゲート構造11側)の第2ダミートレンチ構造93Aが、短トレンチ構造242である。
長トレンチ構造241の個数が2つであり、短トレンチ構造242の個数が1つであってもよい。この場合、最も外側(複数のトレンチゲート構造11と反対側)の第2ダミートレンチ構造93Aが、長トレンチ構造241であり、最も内側(複数のトレンチゲート構造11側)の第2ダミートレンチ構造93Aが、長トレンチ構造241である。
第2ダミートレンチ構造93Aの個数は、2つ未満であってもよいし、4つ以上であってもよい。
第2形態例(図13B)においても、第1形態例(図12および図13A)の場合と同等の作用効果を奏する。すなわち、第1ダミートレンチ構造92の途中において、トレンチゲート構造11に並んで延び、かつ第1ダミートレンチ構造92とは電気的に分離された第2ダミートレンチ構造93Aが形成されている。前述のように、第2ダミートレンチ構造93Aの耐圧は高い。そのため、2つの第1ダミー帯状構造94の間の領域やその周囲の領域において、耐圧が著しく低下した領域の削減を図ることができる。これにより、第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)において、耐圧が著しく低下した領域の削減を図ることができる。
第1形態例(図12および図13A)の場合、複数の第2ダミートレンチ構造93の第1終端部106および第2終端部107が、それぞれ第1方向Xに関し揃っていると、第2ダミートレンチ構造93の第1終端部106および第2終端部107の周囲の領域のうち、第2ダミートレンチ構造93または第1ダミー帯状構造94に第1方向Xおよび第2方向Yの双方に対向しない領域(たとえば、図13Aに示す領域R1)において、耐圧が著しく低下した領域が生じるおそれがある。
そのため、第1形態例(図12および図13A)において、第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)の耐圧の向上を図る場合、第1ダミー帯状構造94との間隔を極めて狭く設定する必要がある等、レイアウト寸法上の制約がある。
これに対し、第2形態例(図13B)では、複数の第2ダミートレンチ構造93Aの終端部(第3終端部243、第4終端部244、第5終端部245および第6終端部246)が、第1方向Xに関しずれて配置されている。そのため、第4メサ部248の第1方向Xの幅(間隔I3)を極めて狭く設定しなくても、上記のような耐圧が著しく低下した領域が形成されない。これにより、レイアウト寸法上の制約なく、第1ダミー形成領域81(ダミー形成領域80)において、耐圧が著しく低下した領域を削減できる。
図13Cは、第3形態例に係る第1ダミー構造を説明するための平面図であり、図13Bに対応する図である。図13Dは、第4形態例に係る第1ダミー構造を説明するための平面図であり、図13Bに対応する図である。第3形態例および第4形態例は、いずれも第2形態例(図13B)における変形例である。
この形態では、長トレンチ構造241と第1ダミー帯状構造94との第1方向Xの間隔、および短トレンチ構造242と第1ダミー帯状構造94との第1方向Xの間隔のいずれもが間隔I3であり、これらの間隔が同じである。しかし、これらの間隔が異なっていてもよい。
第3形態例(図13C)では、長トレンチ構造241と第1ダミー帯状構造94との第1方向Xの間隔I31が、短トレンチ構造242と第1ダミー帯状構造94との第1方向Xの間隔I32よりも広い(I31>I32)。
第4形態例(図13D)では、長トレンチ構造241と第1ダミー帯状構造94との第1方向Xの間隔I31が、短トレンチ構造242と第1ダミー帯状構造94との第1方向Xの間隔I32よりも狭い(I31<I32)。
図23は、図11に示すXXIII-XXIII線に沿う断面図である。図24は、図23の一点鎖線XXIVで囲まれた部分の拡大図である。図25は、図12に示すXXV-XXV線に沿う断面図である。図26は、図23の一点鎖線XXVIで囲まれた部分の拡大図である。図27は、図4の一点鎖線XXVIIで囲まれた部分の拡大図である。図28は、図27の一点鎖線XXVIIIで囲まれた部分の拡大図である。図29は、図28に示すXXIX-XXIX線に沿う断面図である。図30は、図28に示すXXX-XXX線に沿う断面図である。図31は、図27の一点鎖線XXXIで囲まれた部分の拡大図である。図32は、図5の一点鎖線XXXIIで囲まれた部分の拡大図である。図33は、図32の一点鎖線XXXIII-XXXIII線で囲まれた部分の拡大図である。
図31および図33を参照して、ダミー形成領域80は、複数のトレンチゲート構造11に対し、第2方向Yの他方側(第3側面5C側)に配置された第2ダミー形成領域82を含む。また、半導体装置1はダミー構造90を含む。ダミー構造90は、第2ダミー形成領域82に形成された第2ダミー構造201を含む。
第2ダミー構造201は、少なくとも1つ(この形態では複数)の第1ダミートレンチ構造92と、第1ダミートレンチ構造92の途中に配置された複数の第2ダミートレンチ構造93(図13A)と、第1ダミートレンチ構造92の終端部に配置された2つの第3ダミートレンチ構造202とを含む。以下、第2ダミー構造201の第1ダミートレンチ構造92および第2ダミートレンチ構造93は、第1ダミー構造91の第1ダミートレンチ構造92および第2ダミートレンチ構造93(図13A)と同じ構成であるので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図31には、2つの第3ダミートレンチ構造202のうち第1方向Xの一方側(第2側面5B側)の第3ダミートレンチ構造202のみを示す。第3ダミートレンチ構造202は、第1ダミートレンチ構造92の終端部に対向している。具体的には、第3ダミートレンチ構造202は、第1ダミートレンチ構造92に含まれる第1ダミー帯状構造94との間に、第1方向Xに間隔I2を空けて配置されている。第3ダミートレンチ構造202は、第1主面3において、活性領域9と外周領域10とを跨るように配置されている。
この形態では、複数(たとえば3つ)の第3ダミートレンチ構造202は、第7終端部206および第8終端部207を有している。第7終端部206は、活性領域9において、第1ダミー帯状構造94に第1方向Xに対向している。第8終端部207は、外周領域10において、周囲配線構造34の第2構造34Bおよび第4構造34D(図31の例では、第2構造34B)に接続されている。
第3ダミートレンチ構造202の第7終端部206は、第1ダミー帯状構造94との間に間隔を空けて形成されている。そのため、第3ダミートレンチ構造202は、第1ダミートレンチ構造92と電気的に分離(絶縁)されている。すなわち、第1ダミートレンチ構造92は、ゲート配線16の第2部分17B,18Bと電気的に分離(絶縁)されている。また、前述したとおり、第1ダミートレンチ構造92は、接続配線構造35と電気的に分離(絶縁)されている。第3ダミートレンチ構造202を第1ダミートレンチ構造92の終端部と間隔を空けて配置することで、第1ダミートレンチ構造92を、電位が付与されないフローティングトレンチ構造に保つことができる。
複数の第3ダミートレンチ構造202は、第1方向Xに第4長さL4を有している。第4長さL4は、1つの第1ダミー帯状構造94の第1方向Xの長さよりも短い。この形態では、第4長さL4は、第2ダミートレンチ構造93の第1トレンチ長L1(図13A)と同等であってもよい。第4長さL4は、第1トレンチ長L1(図13A)よりも長くてもよいし、第1トレンチ長L1(図13A)よりも短くてもよい。この形態では、第3トレンチ長L3は、対向コンタクト領域57Aの第1方向Xの長さLC(図14)よりも短い。第3トレンチ長L3は、対向ボディ部59Aの第1方向Xの長さLB(図14)よりも短い。
複数(たとえば3つ)の第3ダミートレンチ構造202は、第2方向Yに対向している。複数の第3ダミートレンチ構造202の第7終端部206は、第1方向Xに揃っている。複数の第7終端部206は、第2方向Yに沿う同一直線上にある。複数の第3ダミートレンチ構造202の第8終端部207は、第1方向Xに揃っている。複数の第8終端部207は、第2方向Yに沿う同一直線上にある。複数の第3ダミートレンチ構造202の長さは、互いに同じである。
図31を参照して、第3ダミートレンチ構造202は、第2方向Yにトレンチ幅WT4を有している。トレンチ幅WT4は、前述のトレンチ幅WT2とほぼ等しいことが好ましい。トレンチ幅WT4は、前述のトレンチ幅WT3とほぼ等しいことが好ましい。
複数の第3ダミートレンチ構造202は、第2方向YにトレンチピッチPT4の間隔を空けて配列されている。トレンチピッチPT4は、半導体層7の厚さT2未満であることが好ましい。トレンチピッチPT4は、前述のトレンチピッチPT3とほぼ等しいことが好ましい。トレンチピッチPT4は、前述のトレンチピッチPT2とほぼ等しいことが好ましい。
間隔I2は、トレンチピッチPT4よりも狭い。間隔I2は、トレンチピッチPT4の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。間隔I2は、トレンチピッチPT2よりも狭い。間隔I2は、トレンチピッチPT2の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。間隔I2は、トレンチピッチPT1よりも狭い。間隔I2は、トレンチピッチPT1の0.5倍以上0.8倍未満であることが好ましい。
図31を参照して、第1ダミー帯状構造94と第3ダミートレンチ構造202との間には、半導体層7の一部により形成された第6メサ部208が形成されている。第2方向Yに隣り合う2つの第3ダミートレンチ構造202の間には、半導体層7の一部により形成された第7メサ部209が形成されている。
第6メサ部208によって、第1ダミー帯状構造94と第3ダミートレンチ構造202とが電気的かつ物理的に分離されている。第6メサ部208によって、隣り合う第7メサ部209同士が接続されている。第6メサ部208が、第1方向Xに関して揃っている。複数の第6メサ部208の第1方向Xの一方側の端部は、第2方向Yに沿う同一直線上にある。複数の第6メサ部208の第1方向Xの他方側の端部は、第2方向Yに沿う同一直線上にある。
第3ダミートレンチ構造202は、長さを除いて、第2ダミートレンチ構造93と同等の構造である。すなわち、第3ダミートレンチ構造202は、ダミートレンチ(第2ダミートレンチ110(図17)に相当)、ダミー絶縁膜(第2ダミー絶縁膜111(図17)に相当)およびダミー埋設体(第2ダミー埋設体112(図17)に相当)を含む。そのため、第3ダミートレンチ構造202についての詳細な説明を省略する。
半導体装置1は、第3ダミートレンチ構造202の底部に形成された第4電界緩和層を含む。第4電界緩和層は、第3電界緩和層113(図17)と同等の構成である。第4電界緩和層は、第3ダミートレンチ構造202のダミートレンチの底部の奥行方向の全体にわたってダミートレンチの底部に形成されており、ダミートレンチの奥行方向に延びる帯状に形成されている。第4電界緩和層によって第3ダミートレンチ構造202の底壁に対する電界が緩和されることにより、電界集中を抑制でき、第3ダミートレンチ構造202の耐圧の向上を図ることができる。
第2ダミー構造201は、第1形態例の第2ダミートレンチ構造93(図13A)に代えて、第2形態例の第2ダミートレンチ構造93A(図13B)を含んでいてもよい。この場合、この形態では、第4長さL4は、第2ダミートレンチ構造93Aの短トレンチ構造242の第3長さL3(図13B)と同等であってもよい。第4長さL4は、第3長さL3(図13B)よりも長くてもよいし、第3長さL3(図13B)よりも短くてもよい。
図11、図23、図27および図32等を参照して、半導体装置1は、外周領域10において第1主面3の表層部に形成されたp型のアウターボディ領域170を含む。アウターボディ領域170は、1×1015cm-3以上1×1018cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。アウターボディ領域170は、ボディ領域40のp型不純物濃度とほぼ等しいp型不純物濃度を有していることが好ましい。むろん、アウターボディ領域170のp型不純物濃度は、ボディ領域40のp型不純物濃度未満であってもよいし、ボディ領域40のp型不純物濃度よりも高くてもよい。
アウターボディ領域170は、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)から活性領域9側に間隔を空けて形成され、帯状に延びている。アウターボディ領域170は、この形態では、平面視において活性領域9を取り囲み、第1主面3の周縁に平行な4辺を有する多角環状(この形態では四角環状)に区画されている。つまり、アウターボディ領域170は、活性領域9および外周領域10の境界部を形成する領域を含む。
アウターボディ領域170は、活性領域9側の内縁部および第1主面3の周縁側の外縁部を有している。アウターボディ領域170の内縁部は、第1方向Xに延びる部分において複数のボディ領域40に接続されている。これにより、アウターボディ領域170は、複数のボディ領域40に電気的に接続されている。
アウターボディ領域170は、第1主面3の表層部に形成されている。アウターボディ領域170は、半導体層7の底部から第1主面3側に間隔を空けて形成され、半導体層7の一部を挟んでベース層6に対向している。アウターボディ領域170は、半導体層7の中間部から第1主面3側に間隔を空けて形成されていることが好ましい。
図11、図27および図32等を参照して、半導体装置1は、外周領域10において第1主面3に形成されたp型の終端領域175を含む。終端領域175は、「ウェル領域」、「終端ウェル領域」等と称されてもよい。終端領域175は、アウターボディ領域170のp型不純物濃度とは異なるp型不純物濃度を有していてもよい。終端領域175のp型不純物濃度は、アウターボディ領域170のp型不純物濃度よりも高くてもよい。終端領域175のp型不純物濃度は、アウターボディ領域170のp型不純物濃度よりも低くてもよい。むろん、終端領域175のp型不純物濃度は、アウターボディ領域170のp型不純物濃度とほぼ等しくてもよい。
終端領域175は、この形態では、平面視においてアウターボディ領域170を取り囲み、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)に平行な4辺を有する多角環状(この形態では四角環状)に区画されている。図27に示すように、この形態では、終端領域175は、平面視において第1方向Xに延びる部分および第2方向Yに延びる部分を円弧状(好ましくは四分円弧状)に接続する円弧角部175Aを有している。
終端領域175は、半導体層7の底部から第1主面3側に間隔を空けて形成され、半導体層7の一部を挟んでベース層6に対向している。終端領域175は、半導体層7の中間部から第1主面3側に間隔を空けて形成されていることが好ましい。終端領域175は、アウターボディ領域170の厚さ(深さ)とほぼ等しい厚さ(深さ)を有していてもよい。
図27を参照して、終端領域175は、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)から内方に間隔を空けて、第1主面3の周縁およびアウターボディ領域170の間の領域に形成されている。終端領域175は、平面視においてアウターボディ領域170に沿って帯状に延びている。終端領域175は、平面視において第1方向Xに帯状に延びる部分および第2方向Yに帯状に延びる部分を有し、活性領域9を複数方向から区画している。
図11、図27および図32等を参照して、終端領域175は、活性領域9側の内縁部および第1主面3の周縁側の外縁部を有している。終端領域175の内縁部は、アウターボディ領域170の外縁部に接続されている。これにより、終端領域175は、アウターボディ領域170に電気的に接続されている。つまり、終端領域175は、この形態では、アウターボディ領域170を介して複数のボディ領域40に電気的に接続されている。終端領域175の内縁部は、この形態では、全周に亘ってアウターボディ領域170の外縁部に接続されている。
図11、図27および図32等を参照して、終端領域175(内縁部)は、アウターボディ領域170の外縁部にオーバラップしたオーバラップ領域176を有している。オーバラップ領域176は、アウターボディ領域170の外縁部および終端領域175の内縁部を含む高濃度領域である。つまり、オーバラップ領域176は、アウターボディ領域170のp型不純物および終端領域175のp型不純物の双方を含み、アウターボディ領域170のp型不純物濃度および終端領域175のp型不純物濃度の双方よりも高いp型不純物濃度を有している。
オーバラップ領域176は、平面視においてアウターボディ領域170に沿って帯状に延びている。オーバラップ領域176は、平面視において第1方向Xに帯状に延びる部分および第2方向Yに帯状に延びる部分を有している。オーバラップ領域176は、この形態では、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)に平行な4辺を有する多角環状(この形態では四角環状)に区画されている。
半導体装置1は、オーバラップ領域176に代えて比較的高濃度のp型のウェル領域(176)を有していてもよい。この場合、ウェル領域(176)は、アウターボディ領域170のp型不純物濃度および終端領域175のp型不純物濃度の双方よりも高いp型不純物濃度を有している。ウェル領域(176)のp型不純物濃度は、ボディ領域40のp型不純物濃度よりも高い。
図24~図26、図29および図30等を参照して、半導体装置1は、外周領域10において、第1主面3の表層部に形成された第2高濃度p領域177を含む。この形態では、第2高濃度p領域177は、第1主面3に形成されている。第2高濃度p領域177は、外周領域10において、アウターボディ領域170の表層部および終端領域175の表層部に跨るように形成されている。
第2高濃度p領域177は、ボディ領域40とアウターボディ領域170との境界部分の表層部において、第1高濃度p領域83に第2方向Yに隣接して形成されている。第2高濃度p領域177は、第1高濃度p領域83に接続されている。第2高濃度p領域177の不純物濃度は、1×1019cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第2高濃度p領域177は、第1高濃度p領域83とほぼ等しいp型不純物濃度を有していてもよい。第2高濃度p領域177は、第1高濃度p領域83とほぼ等しい深さを有していてもよい。
半導体装置1は、外周領域10において、第1主面3の表層部に形成された第3高濃度p領域178を含む。第3高濃度p領域178は、外周領域10において、アウターボディ領域170および終端領域175と、ドリフト領域8との間に埋め込まれている。第3高濃度p領域178は、第1主面3に沿って層状に延びている。第3高濃度p領域178は、アウターボディ領域170、終端領域175およびドリフト領域8に接続されている。
第3高濃度p領域178は、1×1019cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第3高濃度p領域178は、第1高濃度p領域83とほぼ等しいp型不純物濃度を有していてもよい。第3高濃度p領域178は、第2高濃度p領域177とほぼ等しいp型不純物濃度を有していてもよい。第3高濃度p領域178を起点に拡がる空乏層によって耐圧(たとえばブレークダウン電圧)を向上できる。
図17および図18を参照して、第3高濃度p領域178は、外周領域10だけでなく、活性領域9の一部においても形成されている。具体的には、第3高濃度p領域178は、活性領域9の第1ダミー形成領域81に、第3高濃度p領域178が形成されている。
半導体装置1は、前述のとおり、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)に沿う環状(具体的には略四角環状)の周囲配線構造34を含む。図11、図28および図32等では明瞭化のため、周囲配線構造34の形成領域がハッチングで示されている。
図24、図29等を参照して、周囲配線構造34は、第1主面3の上に配置された周囲配線層195を含む。周囲配線層195は、外周領域10の上に配置されている。周囲配線層195は、活性領域9の上には配置されていない。
この形態では、周囲配線層195は、ポリシリコン配線層33の一部である。CVD法によってトレンチ41を埋めて第1主面3を被覆するポリシリコン膜を形成する場合、当該ポリシリコン膜の一部を利用して、ポリシリコン配線層33(図4)を形成でき、これにより、周囲配線層195を形成できる。
これにより、周囲配線構造34(周囲配線層195)をトレンチゲート構造11と同一工程で製造できる。そのため、周囲配線構造34を、トレンチゲート構造11とは別の材料により形成する場合と比較して、製造工程を削減できる。また、ポリシリコンによって周囲配線構造34を形成する場合、他の材料により形成する場合と比較して、製造効率を高めることができる。
また、この形態では、周囲配線構造34が、第1主面3上に形成された周囲配線層195を含み、トレンチ構造を採用していない。周囲配線構造34を周囲配線層195により実現する場合、材料膜の堆積およびパターンニングを用いて容易に形成できる。これにより、周囲配線構造34をトレンチ構造により実現する場合と比較して、周囲配線構造34を効率よく作成できる。
図24、図29等を参照して、周囲配線層195は、第1主面3を選択的に被覆する第2絶縁膜179の上に配置されている。第2絶縁膜179は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第2絶縁膜179は、主面絶縁膜と称してもよい。
図4を参照して、周囲配線構造34(つまり、周囲配線層195)は、周囲配線構造34(第1構造34A、第2構造34B、第3構造34C、第4構造34D、第5構造34Eおよび第6構造34F)の各所において、ほぼ等しい厚さを有している。
別の言い方では、第1構造34A、第2構造34B、第3構造34C、第4構造34D、第5構造34Eおよび第6構造34Fは、互いに等しい厚さを有している。第1構造34A、第2構造34B、第3構造34C、第4構造34D、第5構造34Eおよび第6構造34Fの上面の高さ位置は、互いに同じである。第1構造34A、第2構造34B、第3構造34C、第4構造34D、第5構造34Eおよび第6構造34Fの底部の深さ位置は、互いに同じである。
図24、図29等を参照して、周囲配線層195の周囲厚さTAは、トレンチゲート構造11の埋設体43の厚さ以上であってもよい。周囲厚さTAは、トレンチゲート構造11のトレンチ41のトレンチ深さDT1(図9)以上であってもよい。周囲厚さTAは、トレンチ深さDT1未満であってもよい。周囲配線層195の周囲厚さTAは、接続配線層130の接続厚さT3(図24)と同じであってもよい。周囲配線層195の周囲厚さTAは、2μm以上10μm以下であってもよい。
図11、図28および図32等を参照して、周囲配線層195(周囲配線構造34)は、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)から活性領域9側に間隔を空けて形成され、活性領域9に沿って帯状に延びている。
図11を参照して、第2構造部分の一例としての第1構造34Aは、活性領域9に対して第2方向Yの一方側(第1側面5A側)を、第1方向Xに帯状に延びている。第1構造34Aは、第2絶縁膜179(図24等)を挟んで、アウターボディ領域170に対向している。第1構造34Aは、終端領域175に対向していない。
図11を参照して、第1構造34Aは、平面視で、第1ゲート配線17の第1部分17Aおよび第2ゲート配線18の第1部分18Aとオーバラップしている(図11では、第1部分17Aのみ図示)。第1構造34Aの内側の周縁は、第1部分17Aおよび第1部分18Aの内側の周縁よりも活性領域9側に位置している。第1構造34Aの外側の周縁は、第1部分17Aの外側の周縁および第1部分18Aの外側の周縁よりも第1主面3の周縁側に位置している。
第1構造34Aの第1配線幅WW1は、ゲート配線16(第1部分17Aおよび第1部分18A)の配線幅よりも広い。第1配線幅WW1は、ソース配線23の配線幅よりも広い。第1配線幅WW1は、10μm以上100μm以下であってもよい。
図27および図28を参照して、第1配線部分の一例としての第2構造34Bは、活性領域9に対して第1方向Xの一方側(第2側面5B側)を、第2方向Yに帯状に延びている。第2構造34Bは、平面視で、第1ゲート配線17の第2部分17Bとオーバラップしている。つまり、第2構造34Bは、第1ゲート配線17の第2部分17Bの下方に形成されている。第2構造34Bは、第2絶縁膜179(図29)を挟んで、アウターボディ領域170に対向している。第2構造34Bは、終端領域175に対向していない。
第2構造34Bの内側の周縁は、第1ゲート配線17の第2部分17Bの内側の周縁よりも活性領域9側に位置している。第2構造34Bの外側の周縁は、第1ゲート配線17の第2部分17Bの外側の周縁よりも第1主面3の周縁側に位置している。第2構造34Bの第2配線幅(第1幅)WW2は、ゲート配線16(第1ゲート配線17の第2部分17B)の配線幅よりも広い。
第2配線幅WW2は、ソース配線23の配線幅よりも広い。この形態では、第2構造34Bの第2配線幅WW2は、第1配線幅WW1とほぼ等しい。第2配線幅WW2は、第1配線幅WW1よりも広くてもよいし、第1配線幅WW1よりも狭くてもよい。第2配線幅WW2は、10μm以上100μm以下であってもよい。
図31等を参照して、周囲配線構造34の第2構造34Bは、第1主面3の外周領域10において、トレンチゲート構造11の終端部11Aおよび第3ダミートレンチ構造202の第8終端部207を被覆している。これにより、第2構造34Bは、トレンチゲート構造11および第3ダミートレンチ構造202に電気的に接続されている。
具体的には、図29および図30を参照して、周囲配線構造34の第2構造34Bは、複数のトレンチゲート構造11の終端部の埋設体43に接続する接続配線部194を備えている。接続配線部194は、鉛直方向Zに延びて、周囲配線層195の内側の周縁と、複数のトレンチゲート構造11の終端部の埋設体43とを接続している。
図27を参照して、第2配線部分の一例としての第3構造34Cは、活性領域9に対して第2方向Yの他方側(第3側面5C側)を、第1方向Xに帯状に延びている。第3構造34Cの両方の終端部は、それぞれ第2構造34Bおよび第4構造34Dに接続されている(図27では、第2構造34Bのみを図示)。
第3構造34Cは、第2構造34Bの第3側面5C側の端部から、平面視で、第3側面5Cに沿って延びている。別の言い方では、第3構造34Cは、平面視で、第2ゲート配線18の第2部分18Bの終端部18D(図3)から、第3側面5Cに沿って延びている。
図32を参照して、第3構造34Cは、第2絶縁膜179(図29)を挟んで、アウターボディ領域170に対向している。第3構造34Cは、終端領域175に対向していない。
図31を参照して、この形態では、第3構造34Cの第3配線幅(第2幅)WW3は、第1配線幅WW1(図11)よりも狭い(WW3<WW1)。第3配線幅WW3は、第2配線幅WW2よりも狭い(WW3<WW2)。第3配線幅WW3は、第1ゲート配線17の第2部分17Bの配線幅W17(図28)および第2ゲート配線18の第2部分18Bの配線幅W18(図3)よりも狭い。第3配線幅WW3が、第2部分18Bの配線幅W17,W18とほぼ等しくてもよいし、第2部分18Bの配線幅W17,W18よりも広くてもよい。第3配線幅WW3は、ソース配線23の配線幅よりも狭い。
第3配線幅WW3は、第2配線幅WW2の0.1倍以上0.8倍であってもよい。第3配線幅WW3は、第2配線幅WW2(第4配線幅WW4)の0.1倍以上0.2倍以下、0.2倍以上0.3倍以下、0.3倍以上0.4倍以下、0.4倍以上0.5倍以下、0.5倍以上0.6倍以下、0.6倍以上0.8倍以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。第3配線幅WW3は、第2配線幅WW2の0.3倍以上0.6倍以下であることが好ましい。
図示を省略するが、周囲配線構造34の第4構造34D(図4)は、第1主面3の外周領域10において、トレンチゲート構造11の終端部11Aおよび第3ダミートレンチ構造202の第8終端部207を被覆している。これにより、第4構造34Dは、トレンチゲート構造11および第3ダミートレンチ構造202に電気的に接続されている。
図4を参照して、第1配線部分の一例としての第4構造34Dは、活性領域9に対して第1方向Xの他方側(第4側面5D側)を、第2方向Yに帯状に延びている。図示を省略するが、第4構造34Dは、平面視で、第2ゲート配線18の第2部分18B(図3)とオーバラップしている。
第4構造34Dは、第2構造34Bと、活性領域9の中央を通る第2方向Yに延びる中心線(図示を省略)を中心とした線対称の形状をなす。そのため、第4構造34Dについては、詳細な図示を省略し、第2構造34Bについての説明を援用するものとする。
念のため、第4構造34Dの構造について記載する。図4を参照して、第4構造34Dは、第2ゲート配線18の第2部分18B(図3)の下方に形成されている。第4構造34Dは、第2絶縁膜179(図29)を挟んで、アウターボディ領域170に対向している。第4構造34Dは、終端領域175(図28)に対向していない。
図4を参照して、第4構造34Dの内側の周縁は、第2ゲート配線18の第2部分18B(図3)の内側の周縁よりも活性領域9側に位置している。第4構造34Dの外側の周縁は、第2ゲート配線18の第2部分18Bの外側の周縁よりも第1主面3の周縁側に位置している。第4構造34Dの第4配線幅WW4は、ゲート配線16(第2ゲート配線18の第2部分18B)の配線幅W18(図3)よりも広い。
図4を参照して、第4配線幅(第1幅)WW4は、ソース配線23の配線幅よりも広い。この形態では、第4配線幅WW4は、第3配線幅WW3(図31)よりも広い(WW4>WW3)。第4配線幅WW4は、第1配線幅WW1(図11)とほぼ等しい(WW4=WW1)。第4配線幅WW4は、第1配線幅WW1よりも広くてもよいし、第1配線幅WW1よりも狭くてもよい。第4配線幅WW4は、第2配線幅WW2(図31)とほぼ等しい(WW4=WW2)。第4配線幅WW4は、第2配線幅WW2よりも広くてもよいし、第2配線幅WW2よりも狭くてもよい。第4配線幅WW4は、10μm以上100μm以下であってもよい。
図25、図26等を参照して、周囲配線層195は、鉛直方向Zの深さ位置が互いに異なる上配線層181および下配線層182を含む。下配線層182は活性領域9側に配置され、上配線層181はチップ2の端面側に配置されている。上配線層181および下配線層182は、第1方向Xおよび第2方向Yに沿って延びる平坦状である。周囲配線層195は、上配線層181および下配線層182を電気的および機械的に接続する接続配線を含む。接続配線は、鉛直方向Zに延びて、下配線層182の外側の周縁と、上配線層181の内側の周縁とを接続する。
前述したとおり、外周領域10において、周囲配線層195の下には、第2絶縁膜179が配置されている。第2絶縁膜179は、上配線層181の下に配置された厚膜185と、下配線層182の下に形成された薄膜186とを含む。薄膜186は、厚膜185よりも薄い。薄膜186は、第1絶縁膜131と同じ厚さであってもよい。図24を参照して、薄膜186は、外周領域10と活性領域9との境界部分において第1絶縁膜131に接続されている。
図25、図26等を参照して、半導体装置1は、周囲配線層195の表面に形成された第2シリサイド層184を含む。第2シリサイド層184は、周囲配線層195の上面187A、内側面187Bおよび外側面187C(図37)を被覆する。第2シリサイド層184は、周囲配線層195のポリシリコンをシリサイド化したポリサイド部である。第2シリサイド層184は、「第2金属半導体化合物層」、「第2シリサイド層(ポリサイド層)」、「第2シリサイド領域(ポリサイド領域)」等と称されてもよい。
第2シリサイド層184は、周囲配線層195の上面187Aを被覆する第1被覆層と、周囲配線層195の内側面187Bを被覆する第2被覆層と、周囲配線層195の外側面187C(図37)を被覆する第3被覆層とを含む。第2シリサイド層184の第1被覆層は、周囲配線層195の上面187Aの全域を被覆している。第2シリサイド層184の第1被覆層の内側の周縁は、周囲配線層195の内側面187Bに露出している。
第2シリサイド層184の第2被覆層は、周囲配線層195の内側面187Bの全域を被覆している。第2シリサイド層184の第2被覆層の上端は、周囲配線層195の上面187Aに露出している。第2シリサイド層184の第3被覆層は、周囲配線層195の外側面187C(図37)の全域を被覆している。第2シリサイド層184の第3被覆層の上端は、周囲配線層195の上面187Aに露出している。
第2シリサイド層184は、Tiシリサイド、Niシリサイド、Coシリサイド、MoシリサイドおよびWシリサイドのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第2シリサイド層184は、Tiシリサイド、NiシリサイドまたはCoシリサイドからなることが好ましい。第2シリサイド層184の厚さは、周囲配線層195の表面(上面187A、内側面187Bおよび外側面187C)に沿う平坦状であってもよい。
前述のとおり、半導体装置1は、絶縁層13を含む。図24、図29等を参照して、絶縁層13は、外周領域10を被覆する第3層間絶縁層180を含む。第3層間絶縁層180は、「絶縁膜」、「層間膜」、「中間絶縁膜」等と称されてもよい。第3層間絶縁層180は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第3層間絶縁層180は、積層構造を有していてもよい。第3層間絶縁層180は、単層構造を有していてもよい。
図24、図29等を参照して、第3層間絶縁層180は、周囲配線層195の上方、内方および外方を被覆している。つまり、第3層間絶縁層180は、第2シリサイド層184を介して、周囲配線層195の上面187Aおよび内側面187Bを被覆している。図示を省略するが、第3層間絶縁層180は、外周領域10において、アウターボディ領域170、終端領域175および複数のフィールド領域36を一括して被覆している。
半導体装置1は、外周領域10において第3層間絶縁層180に形成された少なくとも1つ(この形態では複数)のゲート開口188を含む。図23、図26等を参照して、複数のゲート開口188は、第3層間絶縁層180において周囲配線層195を被覆する部分に形成されている。複数のゲート開口188は、第3層間絶縁層180を貫通し、第2シリサイド層184を介して周囲配線層195の上面187Aを露出させている。
図11および図28を参照して、複数のゲート開口188は、周囲配線構造34(周囲配線層195)に沿って間隔を空けて形成されている。複数のゲート開口188は、平面視において四角形状(正方形状)、長方形状、六角形状、円形状等に形成されていてもよい。複数のゲート開口188は、平面視において周囲配線構造34に沿って延びる帯状に形成されていてもよい。半導体装置1は、単一のゲート開口188を有していてもよい。単一のゲート開口188は、周囲配線構造34に沿って延びる帯状に形成されていてもよい。
図11および図28を参照して、半導体装置1は、外周領域10において第3層間絶縁層180に形成された少なくとも1つ(この形態では複数)のアウター開口190を含む。複数のアウター開口190は、第3層間絶縁層180において終端領域175を被覆する部分に形成されている。複数のアウター開口190は、第3層間絶縁層180を貫通し、終端領域175を露出させている。複数のアウター開口190は、この形態では、第3層間絶縁層180において終端領域175のオーバラップ領域176を被覆する部分に形成され、オーバラップ領域176を露出させている。複数のアウター開口190は、終端領域175(オーバラップ領域176)に代えてまたはこれに加えて、アウターボディ領域170を露出させていてもよい。
図11および図28を参照して、複数のアウター開口190は、終端領域175(オーバラップ領域176)に沿って間隔を空けて形成されている。複数のアウター開口190は、平面視において四角形状(正方形状)、長方形状、六角形状、円形状等に形成されていてもよい。複数のアウター開口190は、平面視において終端領域175(オーバラップ領域176)に沿って延びる帯状に形成されていてもよい。
半導体装置1は、単一のアウター開口190を有していてもよい。単一のアウター開口190は、終端領域175(オーバラップ領域176)に沿って延びる帯状に形成されていてもよい。単一のアウター開口190は、平面視において第1方向Xに帯状に延びる部分および第2方向Yに帯状に延びる部分を有していてもよい。
ゲート配線16は、第3層間絶縁層180の上に選択的に引き回され、周囲配線構造34にゲート電位を伝達する。ゲート配線16は、第3層間絶縁層180のうち周囲配線構造34を被覆する部分の上(つまり外周領域10の上)に引き回され、複数のゲート開口188を介して周囲配線構造34(周囲配線層195)に電気的に接続されている。
ゲート配線16は、第3層間絶縁層180を被覆するように第1主面3上に形成されている。図26を参照して、ゲート配線16は、第1主面3側からこの順に積層されたバリア層196および本体層197を含む積層構造を有している。
バリア層196は、第1主面3に沿って膜状に形成されている。バリア層196は、第2高濃度p領域177に接触している。バリア層196は、Ti層、Pd層、Cr層、V層、Mo層、W層、Pt層およびNi層のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。バリア層196の厚さは、0.05μm以上0.3μm以下であってもよい。バリア層196の厚さは、0.1μm以上0.2μm以下であることが好ましい。
図26を参照して、本体層197は、バリア層196の上に形成されている。本体層197は、バリア層196の主面の全域を被覆している。本体層197の厚さは、バリア層196の厚さを超えている。バリア層196の厚さは、1μm以上10μm以下であってもよい。本体層197の厚さは、3μm以上6μm以下であることが好ましい。
図26を参照して、ゲート配線16(第1ゲート配線17、第2ゲート配線18)は、第3層間絶縁層180を挟んで周囲配線層195に対向するように配置され、周囲配線層195に沿って帯状に延びている。ゲート配線16(第1ゲート配線17、第2ゲート配線18)は、第3層間絶縁層180のうち複数のゲート開口188が形成された領域を一括して膜状に被覆している。
図26を参照して、ゲート配線16は、複数のゲート開口188に入り込んで、周囲配線層195に接続された複数の第1接続電極部191を含む。複数の第1接続電極部191は、複数のゲート開口188に1対1に対応している。第1接続電極部191は、各ゲート開口188の底部において周囲配線層195の第2シリサイド層184を膜状に被覆する部分を有し、第2シリサイド層184に機械的および電気的に接続されている。
この形態では、複数の第1接続電極部191は、周囲配線構造34のうち、第1構造34A、第2構造34B、第4構造34Dおよび第5構造34E(図35)に形成されている。
半導体装置1は、前述のとおり、ソース配線23を含む。ソース配線23は、第3層間絶縁層180の上を、終端領域175の上まで引き出され、複数のアウター開口190を介して終端領域175に電気的に接続されている。ソース配線23は、ソースパッド20に付与されたソース電位を終端領域175に伝達する。ソース配線23は、終端領域175(オーバラップ領域176)に沿って帯状に延びている。
図23を参照して、ソース配線23は、複数のアウター開口190に入り込んだ複数の第2接続電極部192を有している。複数の第2接続電極部192は、複数のアウター開口190に1対1に対応している。第2接続電極部192は、アウター開口190の底部において第1主面3を膜状に被覆し、第1主面3(チップ2)に電気的に接続されている。
図11および図28を参照して、第2接続電極部192は、アウター開口190の底部において終端領域175(オーバラップ領域176)に電気的に接続されている。
図27を参照して、この形態では、第1ゲート配線17および第2ゲート配線18は、チップ2の角部Cに終端部17D,18Dを有している。そのため、第1ゲート配線17および第2ゲート配線18は、第2部分17B,18Bの終端部17D,18Dから第3側面5Cに沿って延びる部分を有していない。第3側面5Cに沿って延びる部分を設ける場合には、チップ2の角部Cにおいて、第1ゲート配線17および第2ゲート配線18を屈曲させる必要がある。
メタル配線からなる第1ゲート配線17および第2ゲート配線18と、アッパー絶縁膜25等の絶縁膜との間には、線膨張係数の差がある。第1ゲート配線17および第2ゲート配線18の屈曲部がチップ2の角部Cにあると、屈曲部および絶縁膜の変形量の違いから、絶縁膜が損傷するおそれがある。
これに対し、この形態では、チップ2の角部Cにおいて、第1ゲート配線17および第2ゲート配線18を屈曲させる必要がないので、このような問題の発生を回避できる。
また、この形態では、活性領域9の第3側面5C側の周縁とチップ2の第3側面5Cとの間の領域に、ゲート配線16(第1ゲート配線17および第2ゲート配線18)の終端部17D,18Dが配置されない。より具体的には、図27を参照して、ゲート配線16(第1ゲート配線17および第2ゲート配線18)の終端部17D,18Dは、チップ2の角部Cにおいて、平面視で円弧角部45Aに第1方向Xに対向しないように、第1側面5A側(第3側面5C(第2端面)側と反対側)に退避している。
そのため、活性領域9の第3側面5C側の周縁を、第3側面5C側に寄せて配置することができる。これにより、チップ2の全体に対する活性領域9の面積比を増大させることができる。チップ2の面内を有効活用でき、損失を改善できる。
また、この形態では、前述のとおり、第3配線幅WW3が第1配線幅WW1、第2配線幅WW2および第4配線幅WW4に比べて狭い(WW3<WW1、WW3<WW2、WW3<WW4)。そのため、活性領域9の第3側面5C側の周縁を、第3側面5C側により一層寄せて配置することができる。これにより、第1主面3の全体に対する活性領域9の面積比を、より一層効果的に増大させることができる。
図34は、図4の一点鎖線XXXIVで囲まれた部分の拡大図である。図35は、図34の一点鎖線XXXVで囲まれた部分の拡大図である。図36は、図35に示すXXXVI-XXXVI線に沿う断面図である。図37は、図35に示すXXXVII-XXXVII線に沿う断面図である。図38は、図35に示すXXXVIII-XXXVIII線に沿う断面図である。図39Aは、接続構造部分216の第2形態例についての平面図であり、図35に対応する図である。図39Bは、接続構造部分216の第3形態例についての平面図であり、図35に対応する図である。
前述のとおり、周囲配線構造34は、外周領域10のうちゲートパッド15の周囲の領域に配置された第5構造34Eおよび第6構造34Fを含む。図34および図35では明瞭化のため、周囲配線構造34の形成領域がハッチングで示されている。
図34を参照して、第2構造部分の一例としての第5構造34Eは、一対の構造である。第5構造34Eは、第1構造34Aから第3側面5C側に向けて第2方向Yに延びる帯状に形成されている。第5構造34Eは、第2構造34Bおよび第4構造34Dとの間で、活性領域9を第1方向Xに挟んでいる。
図34を参照して、第1方向Xの一方側(第2側面5B側)の第5構造34Eは、平面視で、第1ゲート配線17の接続部分17Cのうち第2方向Yに沿って延びる帯状部17Fとオーバラップしている。第1方向Xの他方側(第4側面5D側)の第5構造34Eは、平面視で、第2ゲート配線18の接続部分18Cのうち第2方向Yに沿って延びる帯状部18Fとオーバラップしている。
第5構造34Eの内側の周縁(活性領域9側の周縁)は、帯状部17Fおよび帯状部18Fの内側の周縁(活性領域9側の周縁)よりも活性領域9側に位置している。第5構造34Eの外側の周縁(活性領域9側と反対側の周縁)は、帯状部17Fおよび帯状部18Fの外側の周縁(活性領域9側と反対側の周縁)よりも、活性領域9側と反対側に位置している。第5構造34Eの配線幅は、ゲート配線16(帯状部17Fおよび帯状部18F)の配線幅よりも広い。第5構造34Eの配線幅は、ソース配線23の配線幅よりも広い。
図35を参照して、周囲配線構造34の第5構造34Eは、第1主面3の外周領域10において、トレンチゲート構造11の終端部11Aおよび第3ダミートレンチ構造202の第8終端部207を被覆している。これにより、第5構造34Eは、トレンチゲート構造11および第3ダミートレンチ構造202に電気的に接続されている。
図34を参照して、ゲート配線16は、複数のゲート開口188に入り込んで、周囲配線構造34(周囲配線層195)に接続された複数の第1接続電極部191を含む。別の言い方では、周囲配線構造34は、第1構造部分215に電気的に接続されるコンタクト部(第3コンタクト部)193を有している。コンタクト部(第3コンタクト部)193は、周囲配線構造34のうち、第1構造34A、第2構造34B、第4構造34Dおよび第5構造34Eに形成されている。
図34を参照して、第6構造34Fは、一対の第5構造34Eの内側(第3側面5C側)の端部同士を接続し、第1方向Xに延びる帯状に形成されている。図34を参照して、第6構造34Fは、平面視で、第1ゲート配線17の接続部分17Cのうち第1方向Xに沿って延びる第2帯状部17G、および第2ゲート配線18の接続部分18Cのうち第1方向Xに沿って延びる帯状部18Gとオーバラップしている。
第6構造34Fの内側の周縁(活性領域9側の周縁)は、第2帯状部17Gおよび帯状部18Gの内側の周縁(活性領域9側の周縁)よりも活性領域9側に位置している。第6構造34Fの外側の周縁(活性領域9側と反対側の周縁)は、第2帯状部17Gおよび帯状部18Gの外側の周縁よりも活性領域9側と反対側に位置している。第6構造34Fの配線幅は、ゲート配線16(帯状部17Fおよび帯状部18F)の配線幅よりも広い。第6構造34Fの配線幅は、ソース配線23の配線幅よりも広い。
図34および図35を参照して、半導体装置1は、前述のとおり、周囲配線構造34の第1構造34Aの途中に配置された抵抗配線構造38を含む。この形態では、抵抗配線構造38は、外周領域10において第1主面3の上に配置された抵抗配線層210を含む。抵抗配線構造38は、平面視で、ゲートパッド15の第1周縁15Aに沿う帯状である。周囲配線構造34の第1構造34Aに接続されている。
図34を参照して、抵抗配線層210は、ゲートパッド15の第1周縁15Aに沿う帯状である。抵抗配線層210は、ゲートパッド15における第1周縁15Aの周囲の下の領域と接続配線16Aの下の領域とに跨って形成されている。抵抗配線層210は、外周領域10に配置されている。抵抗配線層210は、活性領域9には配置されていない。
抵抗配線層210は、導電性を有する半導体多結晶を含む。この形態では、抵抗配線層210は、第1導電材料としてのポリシリコンにより形成されている。このポリシリコンは、p型の導電性ポリシリコンおよびn型の導電性ポリシリコンのうちのいずれか一方または双方を含んでいてもよい。このポリシリコンは、ゲートパッド15、ゲート配線16、ソースパッド20、ソース配線23等に用いられるメタル材料よりも高抵抗な材料である。
この形態では、抵抗配線層210は、ポリシリコン配線層33(図4)の一部である。CVD法によってトレンチ41を埋めて第1主面3を被覆するポリシリコン膜を形成する場合、当該ポリシリコン膜の一部を利用して、ポリシリコン配線層33を形成でき、これにより、抵抗配線層210を形成できる。
これにより、抵抗配線構造38(抵抗配線層210)をトレンチゲート構造11と同一工程で製造できる。そのため、抵抗配線構造38を、トレンチゲート構造11とは別の材料により形成する場合と比較して、製造工程を削減できる。また、ポリシリコンによって抵抗配線構造38を形成する場合、他の材料により形成する場合と比較して、製造効率を高めることができる。
また、この形態では、抵抗配線構造38が、第1主面3上に形成された抵抗配線層210を含み、トレンチ構造を採用していない。抵抗配線構造38を抵抗配線層210により実現する場合、材料膜の堆積およびパターンニングを用いて容易に形成できる。これにより、抵抗配線構造38をトレンチ構造により実現する場合と比較して、抵抗配線構造38を効率よく作成できる。
図34を参照して、抵抗配線層210の外側の周縁は、第1構造34Aの外側の周縁と揃っている。抵抗配線層210は、第1構造34Aに接続されている。抵抗配線層210は、周囲配線構造34の第1構造34Aの途中に配置され、第1構造34Aを第1方向Xに分断している。別の言い方では、抵抗配線層210は、第1構造34Aの2つの部分によって、第1方向Xに挟まれている。
図36および図38を参照して、抵抗配線層210は、第2絶縁膜179(厚膜185)の上に配置されている。抵抗配線層210は、第2絶縁膜179を挟んで、アウターボディ領域170に対向している。抵抗配線層210の上面212は、周囲配線構造34の上配線層181の上面と同等の深さ位置を有している。図38を参照して、抵抗配線層210は、周囲配線構造34の周囲配線層195に接続されている。
図36を参照して、半導体装置1は、抵抗配線層210の表面に形成された第3シリサイド層211を含む。第3シリサイド層211は、抵抗配線層210の上面212および外側面213を被覆する。第3シリサイド層211は、抵抗配線層210のポリシリコンをシリサイド化したポリサイド部である。第3シリサイド層211は、「第3金属半導体化合物層」、「第3シリサイド層(ポリサイド層)」、「第3シリサイド領域(ポリサイド領域)」等と称されてもよい。
第3シリサイド層211は、Tiシリサイド、Niシリサイド、Coシリサイド、MoシリサイドおよびWシリサイドのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第3シリサイド層211は、Tiシリサイド、NiシリサイドまたはCoシリサイドからなることが好ましい。第3シリサイド層211は、抵抗配線層210の表面(上面212および外側面213)に沿う平坦状であってもよい。
図36を参照して、抵抗配線層210は、第3層間絶縁層180によって被覆されている。第3層間絶縁層180は、周囲配線層95だけでなく、抵抗配線層210の上方および側方を被覆している。つまり、第3層間絶縁層180は、第3シリサイド層211を介して、抵抗配線層210の上面212および外側面213を被覆している。
図34を参照して、抵抗配線層210は、第1構造部分215と、第1構造部分215を第1方向Xに挟む2つ(一対)の接続構造部分216とを含む。第1構造部分215および2つの接続構造部分216は一体に形成されている。第1構造部分215の外側の周縁と、接続構造部分216の外側の周縁とは、互いに揃っている。
第1構造部分215は、トレンチゲート構造11に電気的に接続される抵抗としてチップ2に組み込まれている。つまり、この形態では、ポリシリコン配線層33の一部である第1構造部分215が、ゲート抵抗部として機能する。第1構造部分215は、スイッチング動作時におけるスイッチング速度を遅延させて、サージ電流を抑制する。つまり、第1構造部分215は、サージ電流に起因するノイズを抑制する。
図34を参照して、第1構造部分215は、この形態では、第3層間絶縁層180のうち外周領域10を被覆する部分の上に配置され、平面視においてゲートパッド15の第1周縁15Aに第2方向Yに対向している。第1構造部分215は、この形態では、平面視において第1方向Xに延びる帯状に形成されている。第1構造部分215は、第1方向Xに抵抗長L11を有している。第1構造部分215の平面形状は任意である。
図35を参照して、第1構造部分215は、ゲートパッド15とゲート配線16(接続配線16A)とが対向する方向(すなわち、第2方向Y)に第1対向幅IF1を有している。この形態では、第1対向幅IF1は、第1配線幅WW1よりも広くてもよい。
図36を参照して、第1構造部分215は、鉛直方向Zに抵抗厚さTRを有している。抵抗厚さTRは、達成すべき抵抗値に応じて適宜調整される。つまり、第1構造部分215の抵抗値は、抵抗厚さTRの増減および抵抗長L11の増減によって調節される。
図34および図36を参照して、半導体装置1は、外周領域10において第3層間絶縁層180に形成された少なくとも(この形態では複数)の第1コンタクト開口217を含む。この形態では、複数の第1コンタクト開口217は、互いに間隔を空けて第1方向Xに沿う一列状に配列されている。複数の第1コンタクト開口217は、第3層間絶縁層180において第1構造部分215を被覆する部分に形成されている。
複数の第1コンタクト開口217は、平面視において四角形状(正方形状)、長方形状、六角形状、円形状等に形成されていてもよい。半導体装置1は、単一の第1コンタクト開口217を有していてもよい。単一の第1コンタクト開口217は、平面視において第1構造部分215に沿って第1方向Xに延びる帯状に形成されていてもよい。
図36を参照して、ゲートパッド15は、複数の第1コンタクト開口217に入り込んで、第1構造部分215に接続された複数の第3接続電極部218を含む。複数の第3接続電極部218は、複数の第1コンタクト開口217に1対1に対応している。第3接続電極部218は、第1コンタクト開口217の底部において抵抗配線層210の第3シリサイド層211を膜状に被覆する部分を有し、第3シリサイド層211に機械的および電気的に接続されている。別の言い方では、第1構造部分215は、第1コンタクト開口217によって区画された領域に、ゲートパッド15に電気的に接続される第1コンタクト部219を有している。
図34および図36を参照して、半導体装置1は、外周領域10において第3層間絶縁層180に形成された少なくとも(この形態では複数)の第2コンタクト開口220を含む。この形態では、複数の第2コンタクト開口220は、互いに間隔を空けて第1方向Xに沿う一列状に配列されている。複数の第2コンタクト開口220は、第3層間絶縁層180において第1構造部分215を被覆する部分に形成されている。
複数の第2コンタクト開口220は、平面視において四角形状(正方形状)、長方形状、六角形状、円形状等に形成されていてもよい。半導体装置1は、単一の第2コンタクト開口220を有していてもよい。単一の第2コンタクト開口220は、平面視において第1構造部分215に沿って第1方向Xに延びる帯状に形成されていてもよい。
図36を参照して、ゲート配線16(接続配線16A)は、複数の第2コンタクト開口220に入り込んで、第1構造部分215に接続された複数の第4接続電極部221を含む。複数の第4接続電極部221は、複数の第2コンタクト開口220に1対1に対応している。第4接続電極部221は、第2コンタクト開口220の底部において抵抗配線層210の第3シリサイド層211を膜状に被覆する部分を有し、第3シリサイド層211に機械的および電気的に接続されている。別の言い方では、第1構造部分215は、第2コンタクト開口220によって区画された領域に、ゲート配線16(接続配線16A)に電気的に接続される第2コンタクト部222を有している。
図35を参照して、第2対向距離WF2は、達成すべき抵抗値に応じて適宜調整される。つまり、第1構造部分215の抵抗値は、抵抗厚さTRの増減および抵抗長L11の増減だけでなく、第2対向距離WF2の増減によっても調節される。第2対向距離WF2は、第2対向幅IF2の0.5倍未満であってもよい。第2対向距離WF2は、第2対向幅IF2の0.1倍以上0.2倍以下、0.2倍以上0.3倍以下、0.4倍以上0.5倍未満のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。第2対向距離WF2が、第2対向幅IF2の0.5倍以上であってもよい。
図35を参照して、接続構造部分216は、第1構造部分215および第1構造34Aによって、第1方向Xに挟まれた領域である。接続構造部分216は、この形態では、その外形が、平面視で四角形状に形成されている。この形態では、接続構造部分216は、平面視においてゲートパッド15の第1周縁15Aに第2方向Yに対向している。接続構造部分216は、平面視において第1周縁15Aと揃っていてもよい。
接続構造部分216は、第1構造34Aに対し、第2側面5B(第4側面5D)側に隣接している。接続構造部分216は、第1構造34Aに機械的および電気的に接続されている。別の言い方では、第1構造部分215は、接続構造部分216によって、第1構造34Aに機械的および電気的に接続されている。さらに別の言い方では、第1構造部分215は、接続構造部分216および第1構造34Aを介して、第5構造34Eに電気的に接続されている。
図35を参照して、この形態では、接続構造部分216、第1構造部分215、第1構造34Aおよび第5構造34Eが、ポリシリコン配線層33(図4)の一部である配線構造230に含まれる。前述のとおり、接続構造部分216および第1構造部分215は抵抗配線層210に含まれ、第1構造34Aおよび第5構造34Eは周囲配線層195に含まれる。すなわち、配線構造230は、第1主面3上に形成された配線層を含む。
図35を参照して、接続構造部分216は、ゲートパッド15とゲート配線16(接続配線16A)とが対向する方向(すなわち第2方向Y)に第2対向幅IF2を有している。第2対向幅IF2は、第1対向幅IF1と異なっていてもよい。この形態では、第2対向幅IF2は、第1対向幅IF1よりも狭い。第2対向幅IF2は、第1配線幅WW1よりも広い。
図35を参照して、この形態では、第1コンタクト部219と第1構造部分215の外縁215Aとの第1対向距離WF1が、第1対向幅IF1よりも狭くかつ第2対向幅IF2よりも広い(IF2<WF1<IF1)。すなわち、第1コンタクト部219は、接続構造部分216に、第1方向X(第2方向Yに交差する方向)に対向していない。
図35を参照して、第2コンタクト部222と第1構造部分215の外縁215Aとの第2対向距離WF2が、第2対向幅IF2よりも狭い(WF2<IF2)。すなわち、第2コンタクト部222は、接続構造部分216に、第1方向Xに対向している。
図38を参照して、この形態では、第1構造部分215の下面223、接続構造部分216の下面224、第1構造34Aの下面225が同一の平面(第1主面3に平行な平面)を有している。別の言い方では、接続構造部分216の下部(下面224)、第1構造部分215の下部(下面223)および第1構造34Aの下部(下面225)が互いに同じ深さ位置にある。
具体的には、第1構造部分215の下面223が、接続構造部分216の下面224に同一平面で連なっている。接続構造部分216の下面224が、第1構造34Aの下面225に同一平面で連なっている。
図示を省略するが、第5構造34Eの下面は、第1構造34Aの下面225と同じ深さ位置にある。そのため、第5構造34Eの下面は、第1構造部分215の下面223、接続構造部分216の下面224および第1構造34Aの下面225と同一の平面(第1主面3に平行な平面)を有している。別の言い方では、配線構造230の下面が、同一の平面を有している。
図38を参照して、前述のように、抵抗厚さTRは、周囲厚さTAと同等の厚さを有している。抵抗厚さTRが、周囲厚さTAよりも厚くてもよいし、周囲厚さTAよりも薄くてもよい。
図34を参照して、第1構造部分215の個数は1つ(単数)に限られず、2つ以上の複数であってもよい。接続構造部分216の個数は2つに限られず、1つ(単数)であってもよいし、3つ以上の複数であってもよい。
半導体装置1において、ゲートパッド15に付与された外部からのゲート電位は、複数のトレンチゲート構造11に伝達される。図35および図38を参照して、この形態では、ゲートパッド15から複数のトレンチゲート構造11に至る電流経路として、第1経路RT1および第2経路RT2の少なくとも2経路がある。第1経路RT1は、ゲートパッド15から、第1構造部分215、ゲート配線16(接続配線16A)、ならびに第1構造34Aおよび第5構造34Eの少なくとも一方を通って複数のトレンチゲート構造11に至る電流経路である。
図35および図38を参照して、第2経路RT2は、ゲートパッド15から、第1構造部分215、接続構造部分216、ならびに周囲配線構造34の第1構造34Aおよび第5構造34Eの少なくとも一方を通って複数のトレンチゲート構造11に至る電流経路である。
メタル配線からなるゲート配線16(接続配線16A)は、ポリシリコンからなる接続構造部分216よりも低抵抗である。しかも、接続構造部分216の第2対向幅IF2が狭い(第1対向幅IF1よりも狭い)。そのため、ゲートパッド15から第1構造部分215に至った電流は、接続構造部分216よりも、ゲート配線16(接続配線16A)に流れ易い。つまり、ゲートパッド15から複数のトレンチゲート構造11に至る電流経路として、第2経路RT2よりも第1経路RT1が優先的に選択される。
仮に、配線構造230において接続構造部分216を廃止することを検討する。この場合、配線構造230において接続構造部分216の形成位置からポリシリコンが除去され、第1構造部分215と第1構造34Aおよび第5構造34Eとが、第1方向Xに分断される。そして、第1構造部分215と第1構造34Aおよび第5構造34Eとの間に、第3層間絶縁層180が入り込む。この場合、ポリシリコン層を除去したために、配線構造230においてに凹凸形状が生じる。しかし、配線構造230に凹凸形状があると、配線構造230(ポリシリコン配線層33)に、応力分布の偏りが発生するおそれがある。
これに対し、この形態では、第1構造部分215と第1構造34Aおよび第5構造34Eとが、接続構造部分216によって接続されている。第1構造部分215と第1構造34Aとが分断されていないので、配線構造230における凹凸形状の削減を図ることができる。これにより、配線構造230(ポリシリコン配線層33の一部)において応力分布が偏ることを抑制または防止できる。
また、前述のように、配線構造230の下面が同一の平面を有している。そのため、配線構造230(ポリシリコン配線層33)において応力分布が偏ることを、より一層効果的に抑制または防止できる。
また、前述のように、ゲートパッド15から複数のトレンチゲート構造11に至る電流経路として、第2経路RT2よりも第1経路RT1が優先的に選択される。そのため、最適な電流経路を確保できる。ゆえに、第1構造部分215と第1構造34Aおよび第5構造34Eとが電気的に接続されていても、そのことに伴う不具合が生じない。
以上、第1形態例(図35)に係る接続構造部分216について説明した。
図39Aを参照して、接続構造部分216の第2形態例では、第2対向幅IF2が、第1対向距離WF1および第2対向距離WF2の両方よりも広い。すなわち、第1対向距離WF1が、第2対向幅IF2よりも狭い。第2対向幅IF2が、第1対向距離WF1と同等であってもよい。すなわち、第1対向距離WF1が第2対向幅IF2とほぼ同じであってもよい。
図39Bを参照して、接続構造部分216の第3形態例では、第2対向幅IF2が、第1対向幅IF1と同等である。この場合も、第2対向幅IF2が、第1対向距離WF1および第2対向距離WF2の両方よりも広い。すなわち、第1対向距離WF1が、第2対向幅IF2よりも狭い。
図39Aおよび図39Bの場合には、第1コンタクト部219および第2コンタクト部222の両方が、接続構造部分216に、第1方向Xに対向している。
図40は、図4の一点鎖線XLで囲まれた部分の拡大図である。図41は、図4の一点鎖線XLIで囲まれた部分の拡大図である。図42は、図4の一点鎖線XLIIで囲まれた部分の拡大図である。
図40および図41を参照して、前述のとおり、複数のトレンチゲート構造11の両方の終端部11Aが、それぞれ周囲配線構造34の第2構造34Bおよび第4構造34Dに電気的に接続されている。両方のトレンチゲート構造11の終端部11Aは、トレンチゲート構造11の第1方向Xの第1外縁位置(第1位置)P1における部分、およびトレンチゲート構造11の第1方向Xの第2外縁位置(第1位置)P2における部分である。すなわち、トレンチゲート構造11の両方の終端部11Aは、両方の第2構造34Bおよび第4構造34Dを介して、それぞれ、ゲート配線16の第2部分17B,18Bに電気的に接続されている。
また、この形態では、前述のとおり、複数の接続配線構造35が、ストライプ状に延びる複数のメサ部46を第2方向Yにライン状に横切っている。図40~図42を参照して、複数の接続配線構造35が、ストライプ状に延びるトレンチゲート構造11に接続されている。複数の接続配線構造35は、トレンチゲート構造11の中間部11Mに接続されている。中間部11Mは、トレンチゲート構造11の第1方向Xの中間位置PMにおける部分である。
図40~図42を参照して、複数の接続配線構造35が、トレンチゲート構造11とゲート配線16の第1部分17A,18A(図3)とを電気的に接続する。トレンチゲート構造11の中間部11Mには、接続配線構造35との接続部151が複数形成されている。複数の接続部151は、トレンチゲート構造11において、第1方向Xの複数箇所に形成されている。
この形態では、ゲートパッド15からゲート配線16の第1部分17A,18A(図3)に印加されたゲート信号は、複数の接続配線構造35およびゲート配線16の第1部分17A,18Aのいずれかを通って複数のトレンチゲート構造11に伝達される。
つまり、この形態では、複数の接続配線構造35を配置することにより、ゲート配線16の第1部分17A,18A(図3)に印加されたゲート信号を、ゲート配線16の第2部分17B,18Bだけでなく、複数の接続配線構造35を通って、トレンチゲート構造11に伝達している。
図40および図41を参照して、ゲート配線16の第2部分17Bに近い領域に配置される複数の接続配線構造35を、ゲート配線16の第2部分17B側から順に、それぞれ第1接続配線構造35A、第2接続配線構造35B、第3接続配線構造35Cおよび第4接続配線構造35Dと呼ぶ。また、図41を参照して、ゲート配線16の第2部分18Bに近い領域に配置される複数の接続配線構造35は、ゲート配線16の第2部分17Bに近い領域に配置される複数の接続配線構造35と、第3ゲート配線19を中心として対称に配置されている。そのため、共通の構成については、図40の場合と共通の符号を付して、説明を省略する。
図示を省略するが、第3ゲート配線19は、複数のトレンチゲート構造11に電気的に接続されている。前述のとおり、第3ゲート配線19は、第1方向Xに関しゲートパッド15と同じゲートパッド位置(第3位置)P3から第2方向Yに延びている。この形態では、ゲートパッド位置P3は、ゲートパッド15の第1方向Xの中央位置である。具体的には、第3ゲート配線19は、ゲートパッド位置P3において、平面視で、第3ゲート配線19に鉛直方向Zに対向する全てのトレンチゲート構造11に接続されている。第3ゲート配線19は、ポリシリコン配線層33の一部を用いてトレンチゲート構造11に接続されていてもよい。第3ゲート配線19は、他の配線層を用いてトレンチゲート構造11に接続されていてもよい。
図40および図41を参照して、第1接続配線構造35Aは、第2構造34B(第4構造34D)に対し、第3ゲート配線19側(ゲートパッド15側)に第1方向Xに間隔I11を空けて配置されている。第2接続配線構造35Bは、第1接続配線構造35Aに対し、第3ゲート配線19側(ゲートパッド15側)に第1方向Xに間隔I12を空けて配置されている。第3接続配線構造35Cは、第2接続配線構造35Bに対し、第3ゲート配線19側(ゲートパッド15側)に第1方向Xに間隔I13を空けて配置されている。第4接続配線構造35Dは、第3接続配線構造35Cに対し、第3ゲート配線19側(ゲートパッド15側)に第1方向Xに間隔I14を空けて配置されている。
この形態(第1形態例)では、間隔I13および間隔I14は、いずれも第1間隔IAである。間隔I11および間隔I12は、いずれも第2間隔IBである。第2間隔IBは、第1間隔IAよりも広い。すなわち、間隔I11および間隔I12は、間隔I13および間隔I14よりも広い(I11>II3,I11>I14,I12>II3,I12>I14)。また、第1接続配線構造35Aと第1ゲート配線17の第2部分17B(第2ゲート配線18の第2部分18B)との間隔I10は、間隔I11および間隔I12よりも広い(I10>I11,I10>I12)。
第1間隔IAは、100μm以上300μm以下であってもよい。第1間隔IAは、150μm以上250μm以下であることが好ましい。
第2間隔IBは、第1間隔IAの1.2倍以上2.5倍以下であってもよい。第2間隔IBは、第1間隔IAの1.2倍以上1.5倍以下、1.5倍以上1.8倍以下、1.8倍以上2倍以下、2倍以上2.3倍以下、2.3倍以上2.5倍以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。
図42を参照して、第3ゲート配線19とゲート配線16の第2部分17Bとの間で、第3ゲート配線19に近い領域に配置される複数の接続配線構造35を、第3ゲート配線19側から順に、それぞれ第5接続配線構造35E、第6接続配線構造35F、第7接続配線構造35Gおよび第8接続配線構造35Hと呼ぶ。
図42を参照して、第5接続配線構造35Eは、第3ゲート配線19に対し、第2構造34B側(第4構造34D側)に第1方向Xに間隔I15を空けて配置されている。第6接続配線構造35Fは、第5接続配線構造35Eに対し、第2構造34B側(第4構造34D側)に第1方向Xに間隔I16を空けて配置されている。第7接続配線構造35Gは、第6接続配線構造35Fに対し、第2構造34B側(第4構造34D側)に第1方向Xに間隔I17を空けて配置されている。第8接続配線構造35Hは、第7接続配線構造35Gに対し、第2構造34B側(第4構造34D側)に第1方向Xに間隔I18を空けて配置されている。
この形態(第1形態例)では、間隔I16は、第3間隔ICである。間隔I17および間隔I18は、いずれも第1間隔IAである。第3間隔ICは、第1間隔IAよりも広い。すなわち、間隔I16は、間隔I17および間隔I18よりも広い(I16>I17,I16>I18)。また、間隔I15は、間隔I16よりも広い(I15>I16)。
第3間隔ICは、第1間隔IAの1.2倍以上2.5倍以下であってもよい。第3間隔ICは、第2間隔IBの1.2倍以上1.5倍以下、1.5倍以上1.8倍以下、1.8倍以上2倍以下、2倍以上2.3倍以下、2.3倍以上2.5倍以下のいずれか1つの範囲に属する値を有していてもよい。
この形態によれば、複数の接続配線構造35が、ストライプ状に延びる複数のメサ部46を第2方向Yにライン状に横切っている。複数の接続配線構造35は、ストライプ状に延びるトレンチゲート構造11に接続されて、トレンチゲート構造11とゲート配線16とを電気的に接続する。
トレンチゲート構造11に複数の接続配線構造35が接続されることにより、トレンチゲート構造11には、第1方向Xの複数箇所において、接続配線構造35との接続部151が形成される。ゲート配線16からトレンチゲート構造11へのゲート信号の伝達は、接続配線構造35を通ってトレンチゲート構造11の接続部151に至る経路を用いて行われる。
トレンチゲート構造11において、第1方向Xの複数箇所に形成された複数の接続部151を通ってゲート信号が伝達されるので、トレンチゲート構造11の各部において、ゲート配線16からの信号伝達距離を短くできる。これにより、ゲート配線16からのゲート信号をトレンチゲート構造11の各部に短時間で伝達できる。ゆえに、チップ2が大型化し、それに伴ってトレンチゲート構造11が第1方向Xに長くなった場合であっても、信号遅延を抑制できる。
この形態において、仮に複数の接続配線構造35を配置しないとすると、トレンチゲート構造11には、トレンチゲート構造11の終端部11Aに接続されるゲート配線16の第2部分17B,18Bを通ってのみゲート信号が伝達されることになる。この場合、トレンチゲート構造11の終端部11Aから遠い部分(第3ゲート配線19に近い部分)において、ゲート配線16からの距離が長くなり、信号遅延が生じるおそれがある。とくに、チップ2の大型化に伴ってトレンチゲート構造11が第1方向Xに長くなると、信号遅延の発生の問題が顕在化するおそれがある。
これに対し、この形態では、複数の接続配線構造35を配置することにより、トレンチゲート構造11に対し、ゲート配線16の第2部分17B,18Bだけでなく、複数の接続配線構造35を通ってゲート信号が伝達される。トレンチゲート構造11において第1方向Xの複数箇所に形成された複数の接続部151を通ってゲート信号を伝達するので、トレンチゲート構造11の各部において、ゲート配線16からの信号伝達距離を短くできる。
そのため、トレンチゲート構造11のうちゲート配線16の第2部分17B,18Bから遠い部分(第3ゲート配線19に近い部分)に対し、ゲート配線16からのゲート信号を短時間で伝達できる。これにより、信号遅延の発生を抑制できる。ゆえに、チップ2が大型化し、それに伴ってトレンチゲート構造11が第1方向Xに長くなった場合であっても、信号遅延を抑制できる。
また、前述のとおり、この形態では、活性領域9の第3側面5C側の周縁と、チップ2の第3側面5Cとの間の領域にゲート配線16(第1ゲート配線17および第2ゲート配線18)の終端部(終端部17D,18D(図3))が配置されない。この場合、活性領域9の第3側面5C側の周縁の近くのトレンチゲート構造11において、ゲート信号の信号遅延が発生するおそれがある。
この形態では、複数の接続配線構造35を配置することにより、活性領域9の第3側面5C側の周縁の近くのトレンチゲート構造11において、信号遅延の発生を抑制できる。これにより、信号遅延の発生を抑制しながら、チップ2の全体に対する活性領域9の面積比を増大させることができる。
また、この形態によれば、トレンチゲート構造11の終端部11Aが、ゲート配線16の第2部分17B,18Bに接続され、トレンチゲート構造11の中間部11Mが、接続配線構造35に接続される。
ゲート配線16の第2部分17B,18Bは低抵抗である。そのため、トレンチゲート構造11の終端部11Aが接続されるゲート配線16の第2部分17B,18Bでは、ゲート信号の伝達速度が速い。一方、接続配線構造35は高抵抗である。そのため、トレンチゲート構造11の中間部11Mが接続されるゲート配線16の第1部分17A,18A(図3)では、ゲート信号の伝達速度が遅い。
また、トレンチゲート構造11の終端部11Aは、ゲートパッド15(図3)から遠いので、ゲートパッド15との間の信号伝達距離が長い。一方、トレンチゲート構造11の中間部11Mは、トレンチゲート構造11の終端部11Aよりもゲートパッド15(第3ゲート配線19)から近いので、ゲートパッド15(図3)との間の信号伝達距離が短い。
この形態では、信号伝達距離が長いトレンチゲート構造11の終端部11Aへのゲート信号の伝達に、信号伝達速度が速いゲート配線16の第2部分17B,18Bが用いられる。また、信号伝達距離が短いトレンチゲート構造11の中間部11Mへのゲート信号の伝達に、信号伝達速度が遅い接続配線構造35が用いられる。
ゲート配線16の第2部分17B,18Bと接続配線構造35との伝達速度差を利用することにより、トレンチゲート構造11の各所におけるゲート信号の到達のタイミングを均一にできる。ゆえに、チップ2の面内の信号伝達のバランスを向上できる。
また、この形態によれば、ゲート配線16の第2部分17B,18Bとゲートパッド15との間の領域において、複数の接続配線構造35が第1方向Xに間隔を空けて配列される。複数の接続配線構造35が、ストライプ状に延びる複数のメサ部46を第2方向Yにライン状に横切る。そのため、トレンチゲート構造11と接続配線構造35との接続部151が、トレンチゲート構造11の第1方向Xの複数箇所において形成される。
トレンチゲート構造11において第1方向Xの複数箇所に形成された複数の接続部151を通ってゲート信号を伝達するので、トレンチゲート構造11の各部において、ゲート配線16からの信号伝達距離を短縮できる。これにより、ゲート配線16からのゲート信号をトレンチゲート構造11の各部に短時間で伝達できる。これにより、チップ2の面内の信号伝達のバランスを、より一層向上できる。
また、この形態(複数の接続配線構造35の第1形態例)によれば、ゲート配線16の第2部分17B,18Bとゲートパッド15(図3)との間において、第2部分17B,18Bの遠くの接続配線構造35の間隔I13,I14が、第2部分17B,18Bから近くの接続配線構造35の間隔I12よりも狭い。この場合、トレンチゲート構造11の中間部11Mにおいて、接続配線構造35における第2部分17B,18Bから遠い部分が、接続配線構造35における第2部分17B,18Bの近くの部分よりも、接続部151の配置密度が高い。
トレンチゲート構造11の中間部11Mのうち第2部分17B,18Bから遠くの部分において接続部151の配置密度を高めることができるから、この部分においてゲート配線16との信号伝達距離をより効果的に短縮できる。これにより、チップ2の面内の信号伝達のバランスをより一層向上できる。
図43は、第2形態例に係る複数の接続配線構造35の配置例を説明するための平面図であり、図40に対応する図である。図44は、第2形態例に係る複数の接続配線構造35の配置例を説明するための平面図であり、図42に対応する図である。
第2形態例では、間隔I11、間隔I12、間隔I13および間隔I14は、いずれも第1間隔IAである(I11=I12=I13=I14)。間隔I10は、間隔I11、間隔I12、間隔I13および間隔I14よりも広い(I10>I11,I10>I12、I10>I13、I10>I14)。
第2形態例では、間隔I16、間隔I17および間隔I18は、いずれも第1間隔IAである(I16=I17=I18)。第2形態例では、間隔I15は、第1間隔IAである(I15=I16,I15=I17,I15=I18)。間隔I15が、第1間隔IAよりも広くてもよい(I15>I16,I15>I17,I15>I18)。
図45は、第3形態例に係る複数の接続配線構造35の配置例を説明するための平面図であり、図40に対応する図である。図46は、第3形態例に係る複数の接続配線構造35の配置例を説明するための平面図であり、図42に対応する図である。
第3形態例では、ゲート配線16の第2部分17B,18Bと第3ゲート配線19との間の領域において、複数の接続配線構造35の配線ピッチは、第2部分17B,18Bと第3ゲート配線19との間の領域の第1方向Xの中央に向かうに従って狭くなっている。
具体的には、図45を参照して、間隔I12は、間隔I11よりも狭い。間隔I13は、間隔I12よりも狭い。間隔I14は、間隔I13よりも狭い(I11>I12>I13>I14)。第3形態例では、間隔I10は、間隔I11よりも広くてもよい(I10>I11)。
また、図46を参照して、間隔I17は、間隔I16よりも狭い。間隔I18は、間隔17よりも狭い(I16>I17>I18)。第3形態例では、間隔I15は、間隔I16よりも広くてもよい(I15>I16)。
図47に、第1シリサイド層141の構成を変更した第1変形例を示す。図47を参照して、第1変形例では、接続配線層130の表面に、第1シリサイド層141(図14等)に代えて第1シリサイド層141Aが形成されている。第1シリサイド層141Aは、接続配線層130の表面に部分的に形成されることにおいて、第1シリサイド層141(図14等)と相違している。
第1シリサイド層141Aは、接続配線層130の上面134を被覆する。第1シリサイド層141Aは、接続配線層130の第1側面135および第2側面136を露出している。
第1シリサイド層141Aは、Tiシリサイド、Niシリサイド、Coシリサイド、MoシリサイドおよびWシリサイドのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第1シリサイド層141Aは、Tiシリサイド、NiシリサイドまたはCoシリサイドからなることが好ましい。第1シリサイド層141Aは、接続配線層130の上面134に沿う平坦状である。
第1シリサイド層141Aの厚さは、接続配線層130の接続幅W1(図13)の0.01倍以上0.2倍以下の厚さである。第1シリサイド層141Aは、平面視において接続配線層130に沿って延びる帯状に形成されている。つまり、第1シリサイド層141Aの延在方向は、SiC単結晶のオフ方向に交差している。
第1シリサイド層141Aは、接続配線層130の第1側面135および第2側面136の両方から内方に間隔を空けて形成され、接続配線層130の上面134において、第1側面135側の周縁部および第2側面136側の周縁部の両方を露出させている。
つまり、図47に示す第1変形例において、第1シリサイド層141Aは、第1側面135および第2側面136の両方から露出していない。第1シリサイド層141Aは、平面視において上面134の全域において第1側面135および第2側面136の両方から内方に間隔を空けて形成されている。
第1シリサイド層141Aは、ポリシリコンからなる接続配線層130の上面134にTi、Ni、Co等の金属膜を形成し、その後、金属膜が接続配線層130のポリシリコンと反応してシリサイド化される。その後。接続配線層130(接続配線構造35)の不要な部分が除去される(ポリシリコンのエッチング工程)。
仮に、第1側面135および第2側面136の少なくとも一方にも第1シリサイド層141Aを形成するとすれば、ポリシリコンのエッチング工程において、接続配線層130(接続配線構造35)のエッチング(除去)に併せて、第1シリサイド層141Aもエッチング(除去)されるおそれがある。
これに対し、第1変形例によれば、第1シリサイド層141Aは、第1側面135および第2側面136のいずれにも形成されていない。これにより、接続配線層130(接続配線構造35)の製造過程(ポリシリコンのエッチング工程)において、第1側面135および第2側面136において、第1シリサイド層141Aが除去されずに済む。これにより、第1シリサイド層141Aのエッチングに起因する第1主面3上の他の構造物の金属汚染(金属パーティクル汚染)や製造装置の金属汚染(金属パーティクル汚染)が抑制される。
特に、SiCを有する半導体装置1の場合、その特性(物性)上、LSI等のラテラル型のSi半導体装置等とは異なり、極めて高い電圧が印加される。第1主面3上の金属汚染は、高電圧に起因して半導体装置1の電気的特性に対して予期しない作用を及ぼす可能性がある。したがって、第1主面3上の金属汚染の可能性を排除することによって、適切な電気的特性を有する半導体装置1が提供される。
図48に、接続配線構造35が配置される領域を変更した第2変形例を示す。図48を参照して、第2変形例では、接続配線層130は、第1絶縁膜131を挟んで対向ボディ部59Aに対向している。第2変形例では、第1絶縁膜131と対向ボディ部59Aとの間に、第1コンタクト領域57は存在しない。図48の形態において、対向ボディ部59Aのp型不純物濃度が、他のボディ領域40のp型不純物濃度より高くてもよい。
図49に、接続配線構造35(接続配線層130)が配置される領域を変更した第3変形例を示す。図49を参照して、第3変形例では、接続配線層130は、第1絶縁膜131を挟んでソース領域55(つまり、n型の不純物領域)に対向している。すなわち、平面視で、接続配線層130がソース領域55にオーバラップしている。
図50Aは、半導体装置1の他の実施形態を示し、図12に対応する断面図である。接続配線構造35は、トレンチ配線構造300を有している。トレンチ配線構造300は、トレンチ301と、トレンチ301の側面を被覆する絶縁膜302と、絶縁膜302を挟んでトレンチ301内に埋め込まれた導電体303とを含む。
導電体303は、第1導電材料としてのポリシリコンにより形成されている。このポリシリコンは、p型の導電性ポリシリコンおよびn型の導電性ポリシリコンのうちのいずれか一方または双方を含んでいてもよい。
トレンチ配線構造300のトレンチ301は、トレンチゲート構造11のトレンチ41とつながっている。トレンチ配線構造300は、トレンチ301とトレンチ41とが交差する部分において、トレンチゲート構造11の埋設体43に接続されている。
また、この形態では、周囲配線構造34は、トレンチ型周囲配線304を有している。トレンチ配線構造300の終端部は、トレンチ型周囲配線304に接続されている。
図50Bは、半導体装置1の他の実施形態を示し、図6に対応する平面図である。図50Cは、半導体装置1の他の実施形態を示し、図50Bに示すLC-LC線に沿う断面図である(図7に対応する断面図)である。図50Dは、半導体装置1の他の実施形態を示し、図50Bに示すLD-LD線に沿う断面図(図8に対応する断面図)である。図50Eは、半導体装置1の他の実施形態を示し、図50Cの一点鎖線LEで囲まれた部分の拡大図(図9に対応する断面図)である。図50Fは、半導体装置1の他の実施形態を示し、図50Dの一点鎖線LFで囲まれた部分の拡大図(図10に対応する断面図)である。図50Gは、半導体装置1の他の実施形態を示し、図50Bに示すLG-LG線に沿う断面図である。図50Hは、半導体装置1の他の実施形態を示し、図50Gの一点鎖線LHで囲まれた部分の拡大図である。
図50B~図50Gに示す実施形態では、トレンチ絶縁膜42が、第1主面3に形成されたp型の高濃度領域250を被覆する第1厚膜部254を備えている。第1厚膜部254は、トレンチ絶縁膜42のうち高濃度領域250を被覆する部分である。つまり、トレンチゲート構造11に含まれるトレンチ絶縁膜42が、第1主面3に形成されたp型の高濃度領域250を被覆する部分において、選択的に厚くされている。この点において、図50B~図50Gに示す実施形態は、図1~図49に示す実施形態と相違している。
図50Bを参照して、前述のように、各メサ部46において、第1方向X(トレンチ41の奥行方向)に複数のチャネル区間56が間隔を空けて配列される。チャネル区間56では、メサ部46の第2方向Yの両側のトレンチ41の側面44のいずれにもチャネルが形成される。
図50Eを参照して、チャネル区間56に含まれるボディ領域40(第1ボディ部58)にチャネルが形成される。トレンチ41の側面44および底面45のうち、第1方向Xに関してチャネル区間56と同じ領域を、チャネル対応領域41Cという。
図50Fを参照して、チャネル区間56に含まれないボディ領域40(第2ボディ部59)には、チャネルが形成されない。トレンチ41の側面44および底面45のうち、チャネル対応領域41Cに第1方向Xに隣接する領域であって、第1方向Xに関してチャネル区間56に対応しない領域を、非チャネル対応領域41Hという。
前述のとおり、半導体装置1は、トレンチゲート構造11の底部に形成された第1電界緩和層51を含む。第1電界緩和層51は、第2層54を有している。第2層54は、第1高濃度層としての上層54aを有している。上層54aは、トレンチ41の底部(底面45)から露出している。
図50Eおよび図50Fを参照して、この形態では、第1電界緩和層51の第2層54は、トレンチ41の底面45のうち非チャネル対応領域41Hに形成されている(図50F)。第1電界緩和層51の第2層54は、トレンチ41の底面45のうちチャネル対応領域41Cには形成されていない(図50E)。つまり、上層54aは、トレンチ41の底面45のうち、非チャネル対応領域41Hにのみ形成されている(図50F)。
上層54aのp型の不純物濃度(第2不純物濃度)は、1×1018cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第2不純物濃度が、1×1018cm-3以上1×1019cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していることが好ましい。
この形態では、第1電界緩和層51の第2層54が、下層54bを有していない。そのため、非チャネル対応領域41Hでは、第1層53が、第2層54の上層54aの下面に接している(図50F)。また、チャネル対応領域41Cにおいて、第1層53が、トレンチ41の底面45に露出している(図50E)。
図50Fを参照して、前述のとおり、半導体装置1は、第1主面3の表層部に形成された第2コンタクト領域62を含む。第2コンタクト領域62は、第1コンタクト領域57から第2主面4に向かってトレンチ41の側面44に沿って形成されている。第2コンタクト領域62は、トレンチ41の側面44から露出している。
図50Eおよび図50Fを参照して、第2コンタクト領域62は、トレンチ41の側面44のうち非チャネル対応領域41Hに形成されている(図50F)。第2コンタクト領域62は、トレンチ41の側面44のうちチャネル対応領域41Cには形成されていない(図50E)。つまり、第2コンタクト領域62は、トレンチ41の側面44のうち非チャネル対応領域41Hにのみ形成されている(図50F)。
図50Fを参照して、第2コンタクト領域62は、1×1018cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。第2不純物濃度が、1×1018cm-3以上1×1019cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していることが好ましい。
この形態では、第2コンタクト領域62および第1電界緩和層51の上層54aによって、第2導電型(p型)の高濃度領域250が形成されている。高濃度領域250は、トレンチ41の側面44および底面45のうち非チャネル対応領域41Hに形成されている。高濃度領域250は、トレンチ41の側面44および底面45のうちチャネル対応領域41Cには形成されていない。
図50C~図50Fを参照して、この形態では、トレンチ絶縁膜42は、第1厚膜部254(図50Dおよび図50F)と、第2厚膜部(厚膜部154(図21等))と、薄膜部155(図50Cおよび図50E)とを含む。第2厚膜部(厚膜部154)については、既に説明済みであるので、説明を省略する。
図50D、図50Fおよび図50Gを参照して、この形態では、第1厚膜部254は、トレンチ41の側面44および底面45のうち非チャネル対応領域41Hに形成されている。非チャネル対応領域41Hは、高濃度領域250が側面44および底面45に露出している領域である。
図50Fを参照して、第1厚膜部254は、トレンチ41の底面45を被覆する第1厚膜261と、トレンチ41の側面44を被覆する第2厚膜262とを含む。第1厚膜261は、トレンチ41の底面45に露出する上層54aに接し、上層54aを被覆している。第2厚膜262は、トレンチ41の側面44に露出する第2コンタクト領域62に接し、第2コンタクト領域62を被覆している。第1厚膜261および第2厚膜262は、互いに同じ厚さを有している。
図50C、図50Eおよび図50Gを参照して、この形態では、薄膜部155は、トレンチ41の側面44および底面45のうちチャネル対応領域41Cに形成されている。チャネル対応領域41Cでは、高濃度領域250が側面44および底面45に露出していない。
図50Eを参照して、薄膜部155は、トレンチ41の底面45を被覆する第1薄膜155Aと、トレンチ41の側面44を被覆する第2薄膜155Bとを含む。この形態では、第1薄膜155Aは、トレンチ41の底面45に露出する第1電界緩和層51の第1層53に接し、第1層53を被覆している。第2薄膜155Bは、トレンチ41の側面44に露出するソース領域55およびボディ領域40(第1ボディ部58)に接し、ソース領域55およびボディ領域40(第1ボディ部58)を被覆している。第1薄膜155Aおよび第2薄膜155Bは、互いに同じ厚さを有している。
図50Eおよび図50Fを参照して、トレンチ絶縁膜42の第1厚膜部254の厚さT13(図50F)は、トレンチ絶縁膜42の薄膜部155の厚さT12(図10、図50E等)よりも厚い(T13>T12)。トレンチ絶縁膜42の第1厚膜部254の厚さT13は、たとえば2μm以上10μm以下である。トレンチ絶縁膜42の薄膜部155の厚さT12は、たとえば1μm以上5μm以下である。第1厚膜部254の厚さT13は、薄膜部155の厚さT12の3倍以下であってもよい。第1厚膜部254の厚さT13は、薄膜部155の厚さT12の1.5倍以上2.5倍以下であることが好ましい。第1厚膜部254の厚さT13は、薄膜部155の厚さT12の1.7倍以上2.3倍以下であることがより好ましい。トレンチ絶縁膜42の第1厚膜部254の厚さT13(図50F)は、第2厚膜部(厚膜部154)の厚さT11(図20等)と同じであってもよい(T13=T11)。
図50Gを参照して、非チャネル対応領域41Hとチャネル対応領域41Cとの第1方向Xの第1境界B1付近において、第1厚膜部254は、非チャネル対応領域41Hから第1境界B1を横切って延び、その端部が、チャネル対応領域41Cに達している。つまり、第1厚膜部254が、非チャネル対応領域41Hに形成される第1膜部分271と、チャネル対応領域41Cに形成される第2膜部分272とを含む。第1膜部分271は、隣接する2つの第2膜部分272によって、第1方向Xに挟まれている。別の言い方では、第1厚膜部254が、非チャネル対応領域41Hだけでなく、チャネル対応領域41Cの非チャネル対応領域41H側の周縁部にも形成されている。
さらに、別の言い方では、トレンチ41の内面(側面44および底面45)のうち第1厚膜部254が形成される厚膜形成領域273とトレンチ41の内面(側面44および底面45)のうち第1厚膜部254が形成されない非厚膜形成領域274との第2境界B2は、第1境界B1に対しチャネル対応領域41C側に寄っている。つまり、第2境界B2は、チャネル対応領域41Cに形成されている。
図50Hを参照して、この形態では、第1厚膜部254は、トレンチ41の内面(側面および底面45)側からこの順に積層された第1膜254Aおよび第2膜254Bの積層構造を有している。第1厚膜部254において、第1膜254Aと第2膜254Bとの積層界面が必ずしも現れるわけではない。図50Hでは、便宜上、積層界面を破線で示している。
第1膜254Aは堆積膜である。第1膜254Aは、酸化膜を含む。第1膜254Aは、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第2膜254Bは、この形態では、酸化シリコン膜からなる単層構造を有している。第2膜254Bは、堆積膜であってもよいし、熱酸化膜であってもよい。第2膜254Bは、酸化膜を含む。第2膜254Bは、この形態では、酸化シリコン膜からなる単層構造を有している。
トレンチ絶縁膜42は、トレンチ41の底面45に接する底部絶縁膜42aを有している。図50Gを参照して、底部絶縁膜42aの表面は、第1方向Xに沿う断面視において、第1主面3側に凸をなしている。
具体的には、底部絶縁膜42aにおいて、第1厚膜部254の上面は、薄膜部155の上面よりも第1主面3側に寄っている。図50Hを参照して、底部絶縁膜42aにおいて、第1厚膜部254の上面には、薄膜部155の上面との間に第1主面3側に高い第4段差S4が形成されている。
図50Gに示すように、第1厚膜部254の端面は、鉛直方向Zに対して傾斜する傾斜面である。図50Hでは、図示の関係上、第1厚膜部254の端面を、鉛直方向Zに延びる鉛直面で表している。第1厚膜部254の端面は、傾斜面でなく、鉛直面であってもよい。
図50I~図50Kは、半導体装置1の製造工程の一部(トレンチ絶縁膜42の形成)を説明するための図である。図50I~図50Kは、図50Hに対応する断面図を示している。
図50Iを参照して、トレンチ41の内面(側面および底面45)に、第1厚膜部254のベースになる第3ベース絶縁膜256が形成される。第3ベース絶縁膜256は、CVD法によって形成される。CVD法によって形成するので、第3ベース絶縁膜256の厚さを高精度に制御できる。
次に、図50Jを参照して、第3ベース絶縁膜256の上にハードマスク257が形成される。ハードマスク257は、CVD法によって形成されていてもよい。ハードマスク257は、厚膜形成領域273を被覆し、非厚膜形成領域274を露出させる。そして、ハードマスク257を介するエッチング法によって、第3ベース絶縁膜256が選択的に除去される。これにより、第3ベース絶縁膜256が厚膜形成領域273にのみ形成される。第3ベース絶縁膜256によって、第2膜254Bが形成される。
次に、図50Kを参照して、トレンチ41の内面(側面および底面45)に、第1厚膜部254および薄膜部155のベースになる第4ベース絶縁膜258が形成される。第4ベース絶縁膜258は、CVD法によって形成されてもよいし、酸化処理法(たとえば熱酸化処理法)によって形成されてもよい。
第4ベース絶縁膜258は、非厚膜形成領域274および第1膜254Aの上に形成される。非厚膜形成領域274を被覆する第4ベース絶縁膜258によって、薄膜部155が形成される。第1膜254Aの上に積層された第4ベース絶縁膜258によって、第2膜254Bが形成される。これにより、厚膜形成領域273に選択的に第1厚膜部254が形成されたトレンチ絶縁膜42を形成できる。
第1厚膜部254が、第2厚膜部(厚膜部154(図20等参照))と同時に形成されていてもよい。この場合、図50Iの工程が、図22Aの工程に並行して行われてもよい。図50Jの工程が、図22Bの工程に並行して行われてもよい。図50Kの工程が、図22Cの工程に並行して行われてもよい。
図50Gを参照して、厚膜形成領域273において埋設体43の上面43aは、非厚膜形成領域274における埋設体43の上面43aよりも第1主面3側に寄っている。つまり、埋設体43の上面43aにおいて、厚膜形成領域273と非厚膜形成領域274との間に、第1主面3側に高い第5段差S5が形成されている。
厚膜形成領域273において埋設体43の下面43bは、非厚膜形成領域274における埋設体43の下面43bよりも第1主面3側に寄っている。図50Hを参照して、埋設体43の下面43bにおいて、厚膜形成領域273と非厚膜形成領域274との間に、第1主面3側に高い第6段差S6が形成されている。第6段差S6は、第4段差S4と同じである。
この形態によれば、高濃度領域250を被覆するトレンチ絶縁膜42が選択的に厚くされている。つまり、トレンチ絶縁膜42が、第1主面3に形成されたp型の高濃度領域250を被覆する第1厚膜部254を備えている。
高濃度領域250では、SiC単結晶(チップ2)の結晶性が低下するおそれがある。高濃度領域250においてSiC単結晶の結晶性が低下すると、高濃度領域250を被覆するトレンチ絶縁膜42の耐久性に影響を及ぼす可能性がある。
この形態によれば、トレンチ絶縁膜42が、第1主面3に形成されたp型の高濃度領域250を被覆する第1厚膜部254を備えている。トレンチ絶縁膜42のうち高濃度領域250を被覆する部分(第1厚膜部254)が厚いので、高濃度領域250においてSiC単結晶の結晶性が低下した場合であっても、第1厚膜部254の耐久性を高く保つことができる。すなわち、第1厚膜部254を含むトレンチ絶縁膜42の耐久性を向上できる。これにより、トレンチゲート構造11において、絶縁性に関する信頼性を向上できる。
また、トレンチ41の内面において、非チャネル対応領域41Hに第1厚膜部254を形成する一方で、チャネル対応領域41Cには薄膜部155が形成される。すなわち、トレンチ絶縁膜42は、チャネル区間56(図50B参照)に対応する領域の大部分において薄膜部155を有している。トレンチ絶縁膜42が薄膜部155であるために、チャネルの形成を良好に行える。したがって、チャネルの形成を良好に行いながら、トレンチゲート構造11の絶縁性に関する信頼性を向上できる。
また、第1厚膜部254が、非チャネル対応領域41Hだけでなく、チャネル対応領域41Cの非チャネル対応領域41H側の周縁部にも形成されている。そのため、第1厚膜部254の耐久性をより一層高めることができ、第1厚膜部254を含むトレンチ絶縁膜42の耐久性を向上できる。これにより、トレンチゲート構造11において、絶縁性に関する信頼性を、より一層向上できる。
図51は、半導体装置1の他の実施形態を示し、図2に対応する断面図である。図52は、半導体装置1の他の実施形態を示し、図6に対応する断面図である。半導体装置1の素子構造は、MISFET構造とは異なり、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)構造であってもよい。この場合、ベース層6に変えて、p型のコレクタ領域400(図51)が形成されていてもよい。また、ボディ領域40によりp型のベース領域401(図52)が形成され、ソース領域55によりn型のエミッタ領域402(図52)が形成されていてもよい。
図53は、半導体装置1の他の実施形態を示し、図2に対応する断面図である。図54は、半導体装置1の他の実施形態を示し、図12に示す一点鎖線LIVで囲まれた部分に対応する平面図である。図55は、半導体装置1の他の実施形態を示し、図54に示すLV-LV線に沿う断面図である。図56は、半導体装置1の他の実施形態を示し、図54に示すLVI-LVI線に沿う断面図である。
半導体装置1のゲート構造は、トレンチゲート構造11とは異なり、プレーナ電極型のプレーナゲート構造(第1導電構造、ゲート構造)500であってもよい。この場合、半導体装置1は、活性領域9において第1主面3の上に配置された複数のプレーナゲート構造500を含む。複数のプレーナゲート構造500は、第1方向Xに延びるストライプ状に配列されている。
この場合、半導体装置1は、活性領域9において第1主面3の表層部に形成されたp型の複数のボディ領域(図1~図49の実施形態のボディ領域40に相当)を含む。複数のボディ領域(ボディ領域40に相当)の表層部には、それぞれソース領域55が形成されていてもよい。ボディ領域(ボディ領域40に相当)の表層部には、第1コンタクト領域57が形成されていてもよい。第1コンタクト領域57には、ボディ領域(ボディ領域40に相当)の表層部においてソース領域55とは異なる領域に形成されている。ボディ領域(ボディ領域40に相当)とソース領域55との間にチャネルが形成される。第1主面3では、第1方向X(トレンチ41の奥行方向)に複数のチャネル区間56が間隔を空けて配列される。
プレーナゲート構造500は、下地絶縁膜としての絶縁膜501の上に形成されたゲート電極502を含んでいてもよい。絶縁膜501は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも1つを含み、第1主面3を被覆していてもよい。
図54を参照して、接続配線層130(接続配線構造35)は、複数のプレーナゲート構造500、および複数のプレーナゲート構造500の間に形成された複数のセル部503を横切るように、第2方向Yに延びている。接続配線層130は、第1コンタクト領域57(ボディ領域40)に鉛直方向Zに対向するように配置されていてもよい。接続配線層130は、ソース領域55に鉛直方向Zに対向しない。
図55を参照して、接続配線層130は、プレーナゲート構造500のゲート電極502に上方から接していてもよい。これにより、接続配線層130とゲート電極502とが電気的に接続される。絶縁膜501は、厚膜部504と、薄膜部505とを含む。厚膜部504は、絶縁膜501に選択的に形成されている。厚膜部504が形成されない絶縁膜501の領域には、薄膜部505が形成されている。
この形態では、絶縁膜501において、トレンチゲート構造11とプレーナゲート構造500との接続部506の下方、およびその接続部506の側方領域507の下方に、厚膜部504が形成されている。絶縁膜501の表面は、第1方向Xに沿う断面視において、第1主面3側に凸をなしている。
絶縁膜501の厚膜部504(第2厚膜部)の厚さT21は、たとえば2μm以上10μm以下である。絶縁膜501の薄膜部505の厚さT22は、たとえば1μm以上5μm以下である。厚膜部504の厚さT21は、薄膜部505の厚さT22の3倍以下であってもよい。厚膜部504の厚さT21は、薄膜部505の厚さT22の1.5倍以上2.5倍以下であることが好ましい。厚膜部504の厚さT21は、薄膜部505の厚さT22の1.7倍以上2.3倍以下であることがより好ましい。
厚膜部504が、接続部506の下方に形成され、側方領域507の下方に形成されなくてもよい。
第1主面3のうち、第1方向Xに関してチャネル区間56と同じ領域(チャネルが形成される領域)を、チャネル対応領域509Cという。第1主面3のうち、チャネル対応領域509Cに第1方向Xに隣接する領域であって、第1方向Xに関してチャネル区間56に対応しない領域を、非チャネル対応領域509Hという。
図56を参照して、第1主面3には、p型の高濃度領域510が選択的に形成されている。p型の高濃度領域510は、第1主面3のうち非チャネル対応領域509Hに形成されている。p型の高濃度領域510は、第1主面3のうちチャネル対応領域509Cには形成されていない。つまり、p型の高濃度領域510は、第1主面3のうち、非チャネル対応領域509Hにのみ形成されている。
高濃度領域510のp型の不純物濃度は、1×1018cm-3以上1×1020cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していてもよい。高濃度領域510のp型の不純物濃度が、1×1018cm-3以上1×1019cm-3以下のp型不純物濃度をピーク値として有していることが好ましい。高濃度領域510のp型不純物濃度は、少なくとも1種の3価元素によって調整されていることが好ましい。高濃度領域510の3価元素は、ホウ素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのうちの少なくとも1種であってもよい。
絶縁膜501は、厚膜部(第2厚膜部)504および薄膜部505に加え、第1厚膜部514をさらに含む。第1厚膜部514は、絶縁膜501のうち高濃度領域510を被覆する部分である。つまり、トレンチゲート構造11に含まれる絶縁膜501が、第1主面3に形成されたp型の高濃度領域510を被覆する部分において、選択的に厚くされている。第1厚膜部514は、絶縁膜501のうち高濃度領域510を被覆する部分である。
絶縁膜501の第1厚膜部514の厚さT23は、絶縁膜501の薄膜部505の厚さT22よりも厚い(T23>T22)。絶縁膜501の第1厚膜部514の厚さT23は、たとえば2μm以上10μm以下である。絶縁膜501の薄膜部505の厚さT22は、たとえば1μm以上5μm以下である。第1厚膜部514の厚さT23は、薄膜部505の厚さT22の3倍以下であってもよい。第1厚膜部514の厚さT23は、薄膜部505の厚さT22の1.5倍以上2.5倍以下であることが好ましい。第1厚膜部514の厚さT23は、薄膜部505の厚さT22の1.7倍以上2.3倍以下であることがより好ましい。
絶縁膜501の第1厚膜部514の厚さT23は、厚膜部504(第2厚膜部)の厚さT21(図55)と同じであってもよい(T23=T21)。第1厚膜部514が、厚膜部504(第2厚膜部)と同時に形成されていてもよい。第1厚膜部514の形成により、絶縁膜501の表面は、第1方向Xに沿う断面視において、第1主面3側に凸をなしている。
第1主面3において、非チャネル対応領域509Hとチャネル対応領域509Cとの第1方向Xの第3境界B3付近において、第1厚膜部514は、非チャネル対応領域509Hから第3境界B3を横切って延び、その端部が、チャネル対応領域509Cに達している。つまり、第1厚膜部514が、非チャネル対応領域509Hに形成される第1膜部分521と、チャネル対応領域509Cに形成される第2膜部分522とを含む。第1膜部分521は、隣接する2つの第2膜部分522によって、第1方向Xに挟まれている。別の言い方では、第1厚膜部514が、非チャネル対応領域509Hだけでなく、チャネル対応領域509Cの非チャネル対応領域509H側の周縁部にも形成されている。
さらに、別の言い方では、第1主面3のうち第1厚膜部514が形成される厚膜形成領域523と第1主面3のうち第1厚膜部514が形成されない非厚膜形成領域524との第4境界B4は、第3境界B3に対しチャネル対応領域509C側に寄っている。つまり、第4境界B4は、チャネル対応領域509Cに形成されている。第1厚膜部514の端面は、鉛直方向Zに対して傾斜する傾斜面であってもよいし、鉛直方向Zに延びる鉛直面であってもよい。
図53~図56の形態では、トレンチゲート構造11が採用された実施形態(図1~図50K等)に関連して述べた作用効果と同等の作用効果を奏する。
本開示の実施形態について説明したが、本開示はさらに他の形態で実施することもできる。
前述の各実施形態(変形例を含む)において、第1導電型がn型、第2導電型がp型である例について説明したが、第1導電型がp型、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。
前述の実施形態(変形例を含む)では、SiC単結晶を含むチップ2が採用された。しかし、チップ2は、SiC単結晶以外のワイドバンドギャップ半導体単結晶を含んでいてもよい。
たとえば、前述の各実施形態では、SiC単結晶をそれぞれ含むベース層6および半導体層7が採用された。しかし、ベース層6および半導体層7の少なくとも1つまたは全部は、SiC単結晶以外のワイドバンドギャップ半導体の単結晶を含んでいてもよい。
ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンのバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する半導体である。ワイドバンドギャップ半導体の単結晶として、炭化シリコン(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンド(C)、酸化ガリウム(Ga2O3)等が例示される。ベース層6および半導体層7は、同一種類の単結晶によって構成されていてもよいし、異なる種類の単結晶によって構成されていてもよい。また、ベース層6および半導体層7の少なくとも1つまたは全部は、シリコン(Si)により構成されていてもよい。
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、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、各付記(Clause)の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下の項目に係る「半導体装置」は、必要に応じて「SiC半導体装置」、「ワイドバンドギャップ半導体装置」、「半導体スイッチング装置」、「半導体整流装置」、「MISFET装置」、「IGBT装置」、「ダイオード装置」等に置き換えられてもよい。
[付記A-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記複数の第1導電構造(11,500)の間に形成されたセル部(46,503)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(16)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記セル部(46,503)を横切るように延び、前記第1導電構造(11,500)と前記第2導電構造(16)とを電気的に接続する複数の接続配線構造(35)とを含む、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記複数の第1導電構造(11,500)の間に形成されたセル部(46,503)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(16)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記セル部(46,503)を横切るように延び、前記第1導電構造(11,500)と前記第2導電構造(16)とを電気的に接続する複数の接続配線構造(35)とを含む、半導体装置(1)。
この構成によれば、複数の接続配線構造(35)が、ストライプ状に延びるセル部(46,503)を第2方向(Y)にライン状に横切っている。複数の接続配線構造(35)は、ストライプ状に延びる第1導電構造(11,500)に接続されて、第1導電構造(11,500)と第2導電構造(16)とを電気的に接続する。
第1導電構造(11,500)に複数の接続配線構造(35)が接続されることにより、第1導電構造(11,500)には、第1方向(X)の複数箇所において、接続配線構造(35)との接続部(151)が形成される。第2導電構造(16)から第1導電構造(11,500)への信号伝達は、第2導電構造(16)から接続配線構造(35)を通って第1導電構造(11,500)の接続部(151)に至る経路を用いて行われる。
第1導電構造(11,500)において第1方向(X)の複数箇所に形成された複数の接続部(151)を通って信号を伝達するので、第1導電構造(11,500)の各部において、第2導電構造(16)からの信号伝達距離を短縮できる。これにより、第2導電構造(16)からの信号を第1導電構造(11,500)の各部に短時間で伝達できる。ゆえに、チップ(2)が大型化し、それに伴って第1導電構造(11,500)が第1方向(X)に長くなった場合であっても、信号遅延を抑制できる。
[付記A-2]
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記A-1に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記A-1に記載の半導体装置(1)。
[付記A-3]
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記A-2に記載の半導体装置(1)。
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記A-2に記載の半導体装置(1)。
[付記A-4]
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記A-1~付記A-3のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記A-1~付記A-3のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記A-5]
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記A-1~付記A-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記A-1~付記A-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記A-6]
前記ゲート構造(11,500)が、前記素子領域(9)に形成されたトレンチゲート構造(11)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記A-5に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)が、前記素子領域(9)に形成されたトレンチゲート構造(11)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記A-5に記載の半導体装置(1)。
[付記A-7]
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチ(41)と、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)と、前記トレンチ絶縁膜(42)を介して前記トレンチ(41)に埋設された埋設体(43)とを含み、
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含み、
前記接続配線層(130)が前記トレンチ(41)の上部において前記埋設体(43)に接している、付記A-6に記載の半導体装置(1)。
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチ(41)と、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)と、前記トレンチ絶縁膜(42)を介して前記トレンチ(41)に埋設された埋設体(43)とを含み、
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含み、
前記接続配線層(130)が前記トレンチ(41)の上部において前記埋設体(43)に接している、付記A-6に記載の半導体装置(1)。
[付記A-8]
前記絶縁層(13)が、前記トレンチ(41)の上部に埋設されて、前記埋設体(43)を被覆する第1層間絶縁層(63)と、前記接続配線層(130)の表面を被覆する第2層間絶縁層(145)とを含む、付記A-7に記載の半導体装置(1)。
前記絶縁層(13)が、前記トレンチ(41)の上部に埋設されて、前記埋設体(43)を被覆する第1層間絶縁層(63)と、前記接続配線層(130)の表面を被覆する第2層間絶縁層(145)とを含む、付記A-7に記載の半導体装置(1)。
[付記A-9]
前記セル部(46,503)が、隣り合う複数の前記トレンチ(41)により挟まれて形成されたメサ部(46)を含み、
前記メサ部(46)の上面を被覆する第1絶縁膜(131)をさらに含み、
前記接続配線層(130)が前記メサ部(46)の上に前記第1絶縁膜(131)を介して配置されている、付記A-7または付記A-8に記載の半導体装置(1)。
前記セル部(46,503)が、隣り合う複数の前記トレンチ(41)により挟まれて形成されたメサ部(46)を含み、
前記メサ部(46)の上面を被覆する第1絶縁膜(131)をさらに含み、
前記接続配線層(130)が前記メサ部(46)の上に前記第1絶縁膜(131)を介して配置されている、付記A-7または付記A-8に記載の半導体装置(1)。
[付記A-10]
前記接続配線層(130)の厚さ(T3)が、前記トレンチ(41)の深さ(DT1)よりも大きい、付記A-7~付記A-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線層(130)の厚さ(T3)が、前記トレンチ(41)の深さ(DT1)よりも大きい、付記A-7~付記A-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記A-11]
前記絶縁層(13)に被覆されるようにかつ平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように前記第1主面(3)上に形成され、前記第1導電構造(11,500)に電気的に接続された周囲配線構造(34)をさらに含み、
前記接続配線構造(35)が、前記周囲配線構造(34)に接続されている、付記A-1~付記A-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記絶縁層(13)に被覆されるようにかつ平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように前記第1主面(3)上に形成され、前記第1導電構造(11,500)に電気的に接続された周囲配線構造(34)をさらに含み、
前記接続配線構造(35)が、前記周囲配線構造(34)に接続されている、付記A-1~付記A-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記A-12]
前記接続配線構造(35)が、前記周囲配線構造(34)の互いに対向する部分(34A,34C;34A,34E)に跨って接続されている、付記A-11に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記周囲配線構造(34)の互いに対向する部分(34A,34C;34A,34E)に跨って接続されている、付記A-11に記載の半導体装置(1)。
[付記A-13]
前記周囲配線構造(34)が、前記第2導電構造(16)の下方に形成された第1配線分(34B,34D)を含む、付記A-11または付記A-12に記載の半導体装置(
1)。
前記周囲配線構造(34)が、前記第2導電構造(16)の下方に形成された第1配線分(34B,34D)を含む、付記A-11または付記A-12に記載の半導体装置(
1)。
[付記A-14]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記A-1~付記A-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記A-1~付記A-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記A-15]
前記第2導電材料が、アルミニウムを含む金属である、付記A-1~付記A-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第2導電材料が、アルミニウムを含む金属である、付記A-1~付記A-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記A-16]
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記A-5に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記A-5に記載の半導体装置(1)。
[付記A-17]
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記A-5~付記A-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記A-5~付記A-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記A-18]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記A-17に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記A-17に記載の半導体装置(1)。
[付記A-19]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記A-17または付記A-18に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記A-17または付記A-18に記載の半導体装置(1)。
[付記A-20]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記A-5~付記A-10および付記A-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記A-5~付記A-10および付記A-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記A-21]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記A-5~付記A-10および付記A-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記A-5~付記A-10および付記A-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記B-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)上に形成されたパッド(15)と、
前記素子領域(9)において前記パッド(15)と前記チップ(2)の端面(5B,5D)との間を第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記パッド(15)に電気的に接続され、前記チップ(2)の前記端面(5B,5D)に向かって前記第1導電構造(11,500)に沿う前記第1方向(X)に延びる第1部分(17A,18A)、および前記第1方向(X)において前記パッド(15)から前記チップ(2)の前記端面(5B,5D)側に離れた第1位置(P1,P2)において前記第1部分(17A,18A)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)に延びる第2部分(17B,18B)を有し、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(16)と、
前記第2導電材料よりも高抵抗な第3導電材料により形成され、前記第2導電構造(16)の第1部分(17A,18A)から前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)に沿って延びる接続配線構造(35)とを含み、
前記第1導電構造(11,500)は、前記第1方向(X)の前記第1位置(P1,P2)における部分(11A)が前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)に接続され、前記第1方向(X)において前記第1位置(P1,P2)よりも前記パッド(15)に近い第2位置(PM)における部分(11M)が前記接続配線構造(35)に接続されている、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)上に形成されたパッド(15)と、
前記素子領域(9)において前記パッド(15)と前記チップ(2)の端面(5B,5D)との間を第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記パッド(15)に電気的に接続され、前記チップ(2)の前記端面(5B,5D)に向かって前記第1導電構造(11,500)に沿う前記第1方向(X)に延びる第1部分(17A,18A)、および前記第1方向(X)において前記パッド(15)から前記チップ(2)の前記端面(5B,5D)側に離れた第1位置(P1,P2)において前記第1部分(17A,18A)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)に延びる第2部分(17B,18B)を有し、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(16)と、
前記第2導電材料よりも高抵抗な第3導電材料により形成され、前記第2導電構造(16)の第1部分(17A,18A)から前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)に沿って延びる接続配線構造(35)とを含み、
前記第1導電構造(11,500)は、前記第1方向(X)の前記第1位置(P1,P2)における部分(11A)が前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)に接続され、前記第1方向(X)において前記第1位置(P1,P2)よりも前記パッド(15)に近い第2位置(PM)における部分(11M)が前記接続配線構造(35)に接続されている、半導体装置(1)。
この構成によれば、第1導電構造(11,500)のうち第1位置(P1,P2)における部分(11A)が、パッド(15)から遠い第1位置(P1,P2)において第2導電構造(16)の第2部分(17B,18B)に接続される。第1導電構造(11,500)のうちパッド(15)に近い第2位置(PM)における部分(11M)が、接続配線構造(35)に接続される。
第2導電構造(16)の第2部分(17B,18B)は低抵抗である。そのため、第1導電構造(11,500)のうち第1位置(P1,P2)における部分(11A)が接続される第2導電構造(16)の第2部分(17B,18B)では、信号の伝達速度が速い。
一方、接続配線構造(35)は高抵抗である。そのため、第1導電構造(11,500)のうちパッド(15)に近い第2位置(PM)における部分(11M)が接続される第2導電構造(16)の第1部分(17A,18A)では、信号の伝達速度が遅い。
また、第1導電構造(11,500)のうち第1位置(P1,P2)における部分(11A)は、パッド(15)から遠いので、パッド(15)との間の信号伝達距離が長い。一方、第1導電構造(11,500)のうちパッド(15)に近い第2位置(PM)における部分(11M)は、パッド(15)から近いので、パッド(15)との間の信号伝達距離が短い。
この構成では、第1導電構造(11,500)のうち第1位置(P1,P2)における部分(11A)への信号伝達に、信号の伝達速度が速い第2導電構造(16)の第2部分(17B,18B)が用いられる。また、第1導電構造(11,500)のうちパッド(15)に近い第2位置(PM)における部分(11M)への信号伝達に、信号の伝達速度が遅い接続配線構造35が用いられる。
第2導電構造(16)の第2部分(17B,18B)と接続配線構造(35)との伝達速度差を利用することにより、第1導電構造(11,500)の各所における信号の到達のタイミングを均一にできる。ゆえに、チップ(2)の面内の信号伝達のバランスを向上できる。
[付記B-2]
前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)と前記パッド(15)との間において、複数の前記接続配線構造(35)が前記第1方向(X)に間隔を空けて配列されている、付記B-1に記載の半導体装置(1)。
前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)と前記パッド(15)との間において、複数の前記接続配線構造(35)が前記第1方向(X)に間隔を空けて配列されている、付記B-1に記載の半導体装置(1)。
[付記B-3]
前記複数の接続配線構造(35)は、相対的に前記第2導電構造(16)の前記第2部分から遠くにおいて第1間隔(IA)で配置され、相対的に前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の近くにおいて、前記第1間隔(IA)よりも広い第2間隔(IB)で配置されている、付記B-2に記載の半導体装置(1)。
前記複数の接続配線構造(35)は、相対的に前記第2導電構造(16)の前記第2部分から遠くにおいて第1間隔(IA)で配置され、相対的に前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の近くにおいて、前記第1間隔(IA)よりも広い第2間隔(IB)で配置されている、付記B-2に記載の半導体装置(1)。
[付記B-4]
前記第2間隔(IB)が前記第1間隔(IA)の1.5倍以上2倍以下である、付記B-3に記載の半導体装置(1)。
前記第2間隔(IB)が前記第1間隔(IA)の1.5倍以上2倍以下である、付記B-3に記載の半導体装置(1)。
[付記B-5]
前記第2導電構造(16)が、前記パッド(15)に電気的に接続され、前記第1方向(X)において前記パッド(15)と同じ第3位置(P3)から前記第2方向(Y)に延びる第3部分(19)をさらに有し、
前記第1導電構造は、前記第1方向(X)において前記第3位置(P3)における部分が前記第2導電構造(16)の前記第3部分(19)に接続されており、
前記複数の接続配線構造(35)が、相対的に前記第2導電構造(16)の前記第3部分(19)の近くにおいて前記第1間隔(IA)よりも広い第3間隔(IC)で配置されている、付記B-3または付記B-4に記載の半導体装置(1)。
前記第2導電構造(16)が、前記パッド(15)に電気的に接続され、前記第1方向(X)において前記パッド(15)と同じ第3位置(P3)から前記第2方向(Y)に延びる第3部分(19)をさらに有し、
前記第1導電構造は、前記第1方向(X)において前記第3位置(P3)における部分が前記第2導電構造(16)の前記第3部分(19)に接続されており、
前記複数の接続配線構造(35)が、相対的に前記第2導電構造(16)の前記第3部分(19)の近くにおいて前記第1間隔(IA)よりも広い第3間隔(IC)で配置されている、付記B-3または付記B-4に記載の半導体装置(1)。
[付記B-6]
前記第3間隔(I16)が前記第1間隔(I17,I18)の1.5倍以上2倍以下である、付記B-5に記載の半導体装置(1)。
前記第3間隔(I16)が前記第1間隔(I17,I18)の1.5倍以上2倍以下である、付記B-5に記載の半導体装置(1)。
[付記B-7]
前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)と前記第2導電構造(16)の前記第3部分(19)との間の領域において、前記複数の接続配線構造(35)の配線ピッチが、前記第1方向の中央に向かうに従って狭くなっている、付記B-5または付記B-6に記載の半導体装置(1)。
前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)と前記第2導電構造(16)の前記第3部分(19)との間の領域において、前記複数の接続配線構造(35)の配線ピッチが、前記第1方向の中央に向かうに従って狭くなっている、付記B-5または付記B-6に記載の半導体装置(1)。
[付記B-8]
前記複数の接続配線構造(35)が等間隔に配置されている、付記B-2に記載の半導体装置(1)。
前記複数の接続配線構造(35)が等間隔に配置されている、付記B-2に記載の半導体装置(1)。
[付記B-9]
前記第3導電材料が、ポリシリコンである、付記B-1~付記B-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第3導電材料が、ポリシリコンである、付記B-1~付記B-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記B-10]
前記第3導電材料が、前記第1導電材料と同じ材料である、付記B-9に記載の半導体装置(1)。
前記第3導電材料が、前記第1導電材料と同じ材料である、付記B-9に記載の半導体装置(1)。
[付記B-11]
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記B-1~付記B-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記B-1~付記B-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記B-12]
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記B-1~付記B-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記B-1~付記B-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記B-13]
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記B-12に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記B-12に記載の半導体装置(1)。
[付記B-14]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記B-1~付記B-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記B-1~付記B-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記B-15]
前記第2導電材料が、アルミニウムを含む金属である、付記B-1~付記B-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第2導電材料が、アルミニウムを含む金属である、付記B-1~付記B-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記B-16]
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記B-12に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記B-12に記載の半導体装置(1)。
[付記B-17]
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記B-12、付記B-13および付記B-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記B-12、付記B-13および付記B-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記B-18]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記B-17に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記B-17に記載の半導体装置(1)。
[付記B-19]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記B-17または付記B-18に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記B-17または付記B-18に記載の半導体装置(1)。
[付記B-20]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記B-12、付記B-13および付記B-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記B-12、付記B-13および付記B-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記B-21]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、 前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記B-12、付記B-13および付記B-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、 前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記B-12、付記B-13および付記B-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有する平面視四角形状のチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に形成されたパッド(15)と、
前記パッド(15)に電気的に接続されるように前記絶縁層(13)上に形成され、前記チップ(2)の第1端面(5B,5D)に向かって前記第1導電構造(11,500)に沿う前記第1方向(X)に延びる第1部分(17A,18A)、および前記第1部分(17A,18A)から前記第1端面(5B,5D)に沿って、前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)に延び、前記チップ(2)の角部(C)に終端部(17D,18D)を有する第2部分(17B,18B)を有する、メタル配線からなる第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の前記終端部(17D,18D)から前記第1端面(5B,5D)に交差する第2端面(5C)に沿って延び、前記第1導電構造(11,500)に電気的に接続された周囲配線構造(34)とを含む、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有する平面視四角形状のチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に形成されたパッド(15)と、
前記パッド(15)に電気的に接続されるように前記絶縁層(13)上に形成され、前記チップ(2)の第1端面(5B,5D)に向かって前記第1導電構造(11,500)に沿う前記第1方向(X)に延びる第1部分(17A,18A)、および前記第1部分(17A,18A)から前記第1端面(5B,5D)に沿って、前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)に延び、前記チップ(2)の角部(C)に終端部(17D,18D)を有する第2部分(17B,18B)を有する、メタル配線からなる第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の前記終端部(17D,18D)から前記第1端面(5B,5D)に交差する第2端面(5C)に沿って延び、前記第1導電構造(11,500)に電気的に接続された周囲配線構造(34)とを含む、半導体装置(1)。
この構成によれば、素子領域(9)および第2端面(5C)の間の領域に、メタル配線からなる第2導電構造(16)が形成されない。そのため、素子領域(9)の外側の周縁を第2端面(5C)側に寄せて配置することにより、素子領域(9)を拡大できる。これにより、チップ(2)の全体に対する素子領域(9)の面積比を増大させることができる。ゆえに、チップ(2)の面内を有効活用でき、損失を改善できる。
[付記C-2]
前記周囲配線構造(34)が、前記第1導電材料により形成されている、付記C-1に記載の半導体装置(1)。
前記周囲配線構造(34)が、前記第1導電材料により形成されている、付記C-1に記載の半導体装置(1)。
[付記C-3]
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記C-2に記載の半導体装置(1)。
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記C-2に記載の半導体装置(1)。
[付記C-4]
前記チップ(2)の前記第1主面(3)には、前記チップ(2)の角部(C)において平面視で円弧状をなす円弧角部(175A)を有し、前記素子領域(9)を包囲する終端領域(170)が形成されており、
前記第2部分(17B,18B)の前記終端部(17D,18D)が、前記チップ(2)の角部(C)において、平面視で前記円弧角部に前記第1方向(X)に対向しないように前記第2端面(5C)側と反対側に退避している、付記C-1~付記C-3に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)の前記第1主面(3)には、前記チップ(2)の角部(C)において平面視で円弧状をなす円弧角部(175A)を有し、前記素子領域(9)を包囲する終端領域(170)が形成されており、
前記第2部分(17B,18B)の前記終端部(17D,18D)が、前記チップ(2)の角部(C)において、平面視で前記円弧角部に前記第1方向(X)に対向しないように前記第2端面(5C)側と反対側に退避している、付記C-1~付記C-3に記載の半導体装置(1)。
[付記C-5]
前記周囲配線構造(34)に接続され、前記複数の前記第1導電構造(11,500)を横切るようにライン状に延びる複数の接続配線構造(35)をさらに含む、付記C-1~付記C-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記周囲配線構造(34)に接続され、前記複数の前記第1導電構造(11,500)を横切るようにライン状に延びる複数の接続配線構造(35)をさらに含む、付記C-1~付記C-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-6]
前記周囲配線構造(34)が、前記素子領域(9)を取り囲む環状に形成されており、
前記接続配線構造(35)が、前記周囲配線構造(34)の互いに対向する部分(34A,34C;34F,34C)に跨って接続されている、付記C-5に記載の半導体装置(1)。
前記周囲配線構造(34)が、前記素子領域(9)を取り囲む環状に形成されており、
前記接続配線構造(35)が、前記周囲配線構造(34)の互いに対向する部分(34A,34C;34F,34C)に跨って接続されている、付記C-5に記載の半導体装置(1)。
[付記C-7]
前記周囲配線構造(34)が、
前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の下方に形成された第1配線部分(34B,34D)と、
前記第1配線部分(34B,34D)に接続され、前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の前記終端部(17D,18D)から前記第2端面(5C)に沿って延びる第2配線部分(34C)とを含み、
前記接続配線構造(35)が、前記第1配線部分(34B,34D)と前記第2配線部分(34C)とを電気的に接続する、付記C-5または付記C-6に記載の半導体装置(1)。
前記周囲配線構造(34)が、
前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の下方に形成された第1配線部分(34B,34D)と、
前記第1配線部分(34B,34D)に接続され、前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の前記終端部(17D,18D)から前記第2端面(5C)に沿って延びる第2配線部分(34C)とを含み、
前記接続配線構造(35)が、前記第1配線部分(34B,34D)と前記第2配線部分(34C)とを電気的に接続する、付記C-5または付記C-6に記載の半導体装置(1)。
[付記C-8]
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記C-5~付記C-7のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記C-5~付記C-7のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-9]
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記C-5~付記C-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記C-5~付記C-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-10]
前記周囲配線構造(34)が、
前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の下方に形成された第1配線部分(34B,34D)と、
前記第1配線部分(34B,34D)に接続され、前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の前記終端部(17D,18D)から前記第2端面(5C)に沿って延びる第2配線部分(34C)とを含む、付記C-1~付記C-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記周囲配線構造(34)が、
前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の下方に形成された第1配線部分(34B,34D)と、
前記第1配線部分(34B,34D)に接続され、前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の前記終端部(17D,18D)から前記第2端面(5C)に沿って延びる第2配線部分(34C)とを含む、付記C-1~付記C-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-11]
前記第1配線部分(34B,34D)が第1幅(WW2,WW4)を有し、
前記第2配線部分(34C)が、前記第1幅(WW2,WW4)よりも狭い第2幅(WW3)を有している、付記C-7または付記C-10に記載の半導体装置(1)。
前記第1配線部分(34B,34D)が第1幅(WW2,WW4)を有し、
前記第2配線部分(34C)が、前記第1幅(WW2,WW4)よりも狭い第2幅(WW3)を有している、付記C-7または付記C-10に記載の半導体装置(1)。
[付記C-12]
前記第2幅(WW3)が、前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の幅よりも狭い、請求項11に記載の半導体装置(1)。
前記第2幅(WW3)が、前記第2導電構造(16)の前記第2部分(17B,18B)の幅よりも狭い、請求項11に記載の半導体装置(1)。
[付記C-13]
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記C-1~付記C-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記C-1~付記C-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-14]
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記C-13に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記C-13に記載の半導体装置(1)。
[付記C-15]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記C-1~付記C-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記C-1~付記C-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-16]
前記メタル配線が、アルミニウムを含む金属により形成されている、付記C-1~付記C-15のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記メタル配線が、アルミニウムを含む金属により形成されている、付記C-1~付記C-15のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-17]
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記C-13に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記C-13に記載の半導体装置(1)。
[付記C-18]
前記周囲配線構造(34)に接続され、前記複数の前記第1導電構造(11,500)を横切るようにライン状に延びる接続配線構造(35)をさらに含み、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記C-13、付記C-14および付記C-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記周囲配線構造(34)に接続され、前記複数の前記第1導電構造(11,500)を横切るようにライン状に延びる接続配線構造(35)をさらに含み、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記C-13、付記C-14および付記C-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-19]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記C-18に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記C-18に記載の半導体装置(1)。
[付記C-20]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記C-18または付記C-19に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記C-18または付記C-19に記載の半導体装置(1)。
[付記C-21]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記C-13、付記C-14および付記C-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記C-13、付記C-14および付記C-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記C-22]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記C-13、付記C-14および付記C-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記C-13、付記C-14および付記C-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)に形成された第1導電構造(11,500)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に形成されたパッド(15)と、
前記絶縁層(13)上に形成され、前記パッド(15)に対して前記第1主面(3)に沿う対向方向(Y)に間隔を空けて前記素子領域(9)の周縁に沿って延びるメタル配線からなる第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記メタル配線(16)よりも高抵抗な材料からなり、前記第1導電構造(11,500)に接続された配線構造(230)とを含み、
前記配線構造(230)は、
前記パッド(15)の下方と前記第2導電構造(16)の下方との間に跨って形成され、前記パッド(15)に電気的に接続する第1コンタクト部(218)および前記第2導電構造(16)に電気的に接続する第2コンタクト部(220)を有する第1構造部分(215)と、
前記第2導電構造(16)の下方に配置され、前記第2導電構造(16)に電気的に接続する第3コンタクト部(193)を有し、前記第1導電構造(11,500)に接続された第2構造部分(34A,34E)と、
前記第1構造部分(215)と前記第2構造部分(34A,34E)とを接続する接続構造部分(216)とを含む、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)に形成された第1導電構造(11,500)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に形成されたパッド(15)と、
前記絶縁層(13)上に形成され、前記パッド(15)に対して前記第1主面(3)に沿う対向方向(Y)に間隔を空けて前記素子領域(9)の周縁に沿って延びるメタル配線からなる第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記メタル配線(16)よりも高抵抗な材料からなり、前記第1導電構造(11,500)に接続された配線構造(230)とを含み、
前記配線構造(230)は、
前記パッド(15)の下方と前記第2導電構造(16)の下方との間に跨って形成され、前記パッド(15)に電気的に接続する第1コンタクト部(218)および前記第2導電構造(16)に電気的に接続する第2コンタクト部(220)を有する第1構造部分(215)と、
前記第2導電構造(16)の下方に配置され、前記第2導電構造(16)に電気的に接続する第3コンタクト部(193)を有し、前記第1導電構造(11,500)に接続された第2構造部分(34A,34E)と、
前記第1構造部分(215)と前記第2構造部分(34A,34E)とを接続する接続構造部分(216)とを含む、半導体装置(1)。
この構成によれば、パッド(15)から第1導電構造(11,500)への電流経路として、少なくとも、第1構造部分(215)、第2導電構造(16)および第2構造部分(34A,34E)を通って第1導電構造(11,500)に至る第1経路(RT1)と、第1構造部分(215)、接続構造部分(216)および第2構造部分(34A,34E)を通って第2構造部分(34A,34E)を通って第1導電構造(11,500)に至る第2経路(RT2)との2経路がある。
メタル配線からなる第2導電構造(16)は、接続構造部分(216)よりも低抵抗である。そのため、パッド(15)から第1構造部分(215)に至った電流は、接続構造部分(216)よりも、第2導電構造(16)に流れ易い。つまり、抵抗率の差に基づいて、第2経路(RT2)よりも第1経路(RT1)が優先的に選択される。そのため、最適な電流経路を確保できる。
また、第1構造部分(215)と第2構造部分(34A,34E)とが、接続構造部分(216)によって接続されている。第1構造部分(215)と第2構造部分(34A,34E)とが分断されていないので、配線構造(230)における凹凸形状の削減を図ることができる。これにより、配線構造(230)において応力分布が偏ることを抑制または防止できる。
[付記D-2]
前記配線構造(230)が、前記第1導電構造(11,500)と同じ材料により形成されている、付記D-1に記載の半導体装置(1)。
前記配線構造(230)が、前記第1導電構造(11,500)と同じ材料により形成されている、付記D-1に記載の半導体装置(1)。
[付記D-3]
前記配線構造(230)が、ポリシリコンにより形成されている、付記D-2に記載の半導体装置(1)。
前記配線構造(230)が、ポリシリコンにより形成されている、付記D-2に記載の半導体装置(1)。
[付記D-4]
前記第1構造部分(215)の下部(223)、前記第2構造部分(34A,34E)の下部(225)および前記接続構造部分(216)の下部(224)が、互いに同じ深さ位置にある、付記D-1~付記D-3のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1構造部分(215)の下部(223)、前記第2構造部分(34A,34E)の下部(225)および前記接続構造部分(216)の下部(224)が、互いに同じ深さ位置にある、付記D-1~付記D-3のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-5]
前記配線構造(230)が、前記第1主面(3)上に形成された配線層を含む、付記D-1~付記D-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記配線構造(230)が、前記第1主面(3)上に形成された配線層を含む、付記D-1~付記D-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-6]
前記接続構造部分(216)が、前記第1構造部分(215)の前記対向方向(Y)の第1対向幅(IF1)と異なる、前記対向方向(Y)の第2対向幅(IF2)を有する、付記D-1~付記D-5のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続構造部分(216)が、前記第1構造部分(215)の前記対向方向(Y)の第1対向幅(IF1)と異なる、前記対向方向(Y)の第2対向幅(IF2)を有する、付記D-1~付記D-5のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-7]
前記第2対向幅(IF2)が、前記第1対向幅(IF1)と同じあるいは前記第1対向幅(IF1)よりも狭い、付記D-6に記載の半導体装置(1)。
前記第2対向幅(IF2)が、前記第1対向幅(IF1)と同じあるいは前記第1対向幅(IF1)よりも狭い、付記D-6に記載の半導体装置(1)。
[付記D-8]
前記第2コンタクト部(222)が、前記接続構造部分(216)に、前記対向方向(Y)に交差する方向(X)に対向し、
前記第1コンタクト部(219)が、前記接続構造部分(216)に、前記対向方向(Y)に交差する前記方向(X)に対向していない、付記D-7に記載の半導体装置(1)。
前記第2コンタクト部(222)が、前記接続構造部分(216)に、前記対向方向(Y)に交差する方向(X)に対向し、
前記第1コンタクト部(219)が、前記接続構造部分(216)に、前記対向方向(Y)に交差する前記方向(X)に対向していない、付記D-7に記載の半導体装置(1)。
[付記D-9]
前記第1コンタクト部(219)および前記第2コンタクト部(222)が、前記接続構造部分(216)に、前記対向方向(Y)に交差する方向(X)に対向している、付記D-7に記載の半導体装置(1)。
前記第1コンタクト部(219)および前記第2コンタクト部(222)が、前記接続構造部分(216)に、前記対向方向(Y)に交差する方向(X)に対向している、付記D-7に記載の半導体装置(1)。
[付記D-10]
前記接続構造部分(216)が、前記第1構造部分(215)を前記対向方向(Y)に交差する方向(X)に挟む一対の接続構造部分(216)を含む、付記D-1~9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続構造部分(216)が、前記第1構造部分(215)を前記対向方向(Y)に交差する方向(X)に挟む一対の接続構造部分(216)を含む、付記D-1~9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-11]
前記配線構造(230)が、平面視において、前記素子領域(9)の周囲を取り囲む環状に形成されている、付記D-1~付記D-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記配線構造(230)が、平面視において、前記素子領域(9)の周囲を取り囲む環状に形成されている、付記D-1~付記D-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-12]
前記配線構造(230)に接続され、前記複数の前記第1導電構造(11,500)を横切るようにライン状に延びる接続配線構造(35)をさらに含む、付記D-1~付記D-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記配線構造(230)に接続され、前記複数の前記第1導電構造(11,500)を横切るようにライン状に延びる接続配線構造(35)をさらに含む、付記D-1~付記D-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-13]
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記D-1~付記D-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記D-1~付記D-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-14]
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記D-13に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記D-13に記載の半導体装置(1)。
[付記D-15]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記D-1~付記D-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記D-1~付記D-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-16]
前記メタル配線(16)が、アルミニウムを含む金属により形成されている、付記D-1~15のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記メタル配線(16)が、アルミニウムを含む金属により形成されている、付記D-1~15のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-17]
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記D-13に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記D-13に記載の半導体装置(1)。
[付記D-18]
前記配線構造(230)に接続され、前記複数の前記第1導電構造(11,500)を横切るようにライン状に延びる接続配線構造(35)をさらに含み、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記D-13、付記D-14および付記D-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記配線構造(230)に接続され、前記複数の前記第1導電構造(11,500)を横切るようにライン状に延びる接続配線構造(35)をさらに含み、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記D-13、付記D-14および付記D-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-19]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記D-18に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記D-18に記載の半導体装置(1)。
[付記D-20]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記D-18または付記D-19に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記D-18または付記D-19に記載の半導体装置(1)。
[付記D-21]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記D-13、付記D-14および付記D-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記D-13、付記D-14および付記D-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記D-22]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記D-13、付記D-14および付記D-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記D-13、付記D-14および付記D-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記複数の第1導電構造(11,500)の間に形成されたセル部(46,503)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(16)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記セル部(46,503)を横切るように延び、前記第1導電構造(11,500)と前記第2導電構造(16)とを電気的に接続する複数の接続配線構造(35)と、
前記接続配線構造(35)の表面に形成された第1シリサイド層(141)とを含む、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記複数の第1導電構造(11,500)の間に形成されたセル部(46,503)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(16)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記セル部(46,503)を横切るように延び、前記第1導電構造(11,500)と前記第2導電構造(16)とを電気的に接続する複数の接続配線構造(35)と、
前記接続配線構造(35)の表面に形成された第1シリサイド層(141)とを含む、半導体装置(1)。
この構成によれば、複数の接続配線構造(35)が、ストライプ状に延びるセル部(46,503)を第2方向(Y)にライン状に横切っている。複数の接続配線構造(35)は、ストライプ状に延びる第1導電構造(11,500)に接続されて、第1導電構造(11,500)と第2導電構造(16)とを電気的に接続する。
第1導電構造(11,500)に複数の接続配線構造(35)が接続されることにより、第1導電構造(11,500)には、第1方向(X)の複数箇所において、接続配線構造(35)との接続部(151)が形成される。第2導電構造(16)から第1導電構造(11,500)への信号伝達は、第2導電構造(16)から接続配線構造(35)を通って第1導電構造(11,500)の接続部(151)に至る経路を用いて行われる。
第1導電構造(11,500)において第1方向(X)の複数箇所に形成された複数の接続部を通って信号を伝達するので、第1導電構造(11,500)の各部において、第2導電構造(16)からの信号伝達距離を短縮できる。これにより、第2導電構造(16)からの信号を第1導電構造(11,500)の各部に短時間で伝達できる。ゆえに、チップ(2)が大型化し、それに伴って第1導電構造(11,500)が第1方向(X)に長くなった場合であっても、信号遅延を抑制できる。
また、接続配線構造(35)の表面に第1シリサイド層(141)が形成されている。接続配線構造(35)に第1シリサイド層(141)が形成されない場合と比較して、接続配線構造(35)の抵抗を低減できる。ゆえに、チップ(2)が大型化した場合であっても、信号遅延を抑制できる。
[付記E-2]
前記第1シリサイド層(141)が、前記接続配線構造(35)の上面(134)および側面(135,136)に形成されている、付記E-1に記載の半導体装置(1)。
前記第1シリサイド層(141)が、前記接続配線構造(35)の上面(134)および側面(135,136)に形成されている、付記E-1に記載の半導体装置(1)。
[付記E-3]
前記第1シリサイド層(141)が、前記接続配線構造(35)の上面(134)に形成されており、前記接続配線構造(35)の側面(135,136)には形成されていない、付記E-1に記載の半導体装置(1)。
前記第1シリサイド層(141)が、前記接続配線構造(35)の上面(134)に形成されており、前記接続配線構造(35)の側面(135,136)には形成されていない、付記E-1に記載の半導体装置(1)。
[付記E-4]
前記第1シリサイド層(141)が、Niシリサイド、TiシリサイドおよびWシリサイドの少なくとも一つを含む、付記E-1~付記E-3のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1シリサイド層(141)が、Niシリサイド、TiシリサイドおよびWシリサイドの少なくとも一つを含む、付記E-1~付記E-3のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-5]
前記絶縁層(13)に被覆されるようにかつ平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように前記第1主面(3)上に形成され、前記第1導電構造(11,500)に電気的に接続された周囲配線構造(34)をさらに含み、
前記接続配線構造(35)が、前記周囲配線構造(34)に接続されており、
前記周囲配線構造(34)の表面に形成された第2シリサイド層(184)をさらに含む、付記E-1~付記E-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記絶縁層(13)に被覆されるようにかつ平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように前記第1主面(3)上に形成され、前記第1導電構造(11,500)に電気的に接続された周囲配線構造(34)をさらに含み、
前記接続配線構造(35)が、前記周囲配線構造(34)に接続されており、
前記周囲配線構造(34)の表面に形成された第2シリサイド層(184)をさらに含む、付記E-1~付記E-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
また、周囲配線構造(34)の表面に第1シリサイド層(141)が形成されている。周囲配線構造(34)に第2シリサイド層(184)が形成されない場合と比較して、周囲配線構造(34)の抵抗を低減できる。
[付記E-6]
前記第2シリサイド層(184)が、前記周囲配線構造(34)の上面(186)および側面(188)に形成されている、付記E-5に記載の半導体装置(1)。
前記第2シリサイド層(184)が、前記周囲配線構造(34)の上面(186)および側面(188)に形成されている、付記E-5に記載の半導体装置(1)。
第2シリサイド層(184)が、周囲配線構造(34)の上面(186)および側面(188)の両方に形成されている周囲配線構造(34)の上面(186)および側面(188)の一方にのみ第2シリサイド層(184)が形成される場合と比較して、周囲配線構造(34)の抵抗を効果的に低減できる。
[付記E-7]
前記第1シリサイド層(141)が、Niシリサイド、TiシリサイドおよびWシリサイドの少なくとも一つを含む、付記E-5または付記E-6に記載の半導体装置(1)。
前記第1シリサイド層(141)が、Niシリサイド、TiシリサイドおよびWシリサイドの少なくとも一つを含む、付記E-5または付記E-6に記載の半導体装置(1)。
[付記E-8]
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記E-1~付記E-7のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記E-1~付記E-7のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-9]
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記E-8に記載の半導体装置(1)。
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記E-8に記載の半導体装置(1)。
[付記E-10]
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記E-1~付記E-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記E-1~付記E-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-11]
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記E-1~付記E-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記E-1~付記E-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-12]
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記E-11に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記E-11に記載の半導体装置(1)。
[付記E-13]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記E-1~付記E-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記E-1~付記E-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-14]
前記第2導電材料が、アルミニウムを含む金属である、付記E-1~付記E-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第2導電材料が、アルミニウムを含む金属である、付記E-1~付記E-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-15]
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記E-11に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記E-11に記載の半導体装置(1)。
[付記E-16]
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記E-11、付記E-12および付記E-15のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)を含む、付記E-11、付記E-12および付記E-15のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-17]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記E-16に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記E-16に記載の半導体装置(1)。
[付記E-18]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記E-16または付記E-17に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記E-16または付記E-17に記載の半導体装置(1)。
[付記E-19]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記E-11、付記E-12および付記E-15~付記E-18のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記E-11、付記E-12および付記E-15~付記E-18のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記E-20]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記E-11、付記E-12および付記E-15~付記E-18のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記E-11、付記E-12および付記E-15~付記E-18のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記第1導電構造(11,500)と前記チップ(2)との間の下地絶縁膜(42,501)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(16)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記第1導電構造(11,500)を横切って延び、前記第1導電構造(11,500)と前記第2導電構造(16)とを電気的に接続する複数の接続配線構造(35)とを含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記第1導電構造(11,500)と前記接続配線構造(35)との接続部(151)において選択的に厚く形成された厚膜部(154,504)を含む、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記第1導電構造(11,500)と前記チップ(2)との間の下地絶縁膜(42,501)と、
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(16)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(16)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記第1導電構造(11,500)を横切って延び、前記第1導電構造(11,500)と前記第2導電構造(16)とを電気的に接続する複数の接続配線構造(35)とを含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記第1導電構造(11,500)と前記接続配線構造(35)との接続部(151)において選択的に厚く形成された厚膜部(154,504)を含む、半導体装置(1)。
この構成によれば、第1導電構造(11,500)と接続配線構造(35)との接続部(151)の下地絶縁膜(42,501)が選択的に厚くされている。そのため、第1導電構造(11,500)の信頼性を向上できる。
[付記F-2]
前記下地絶縁膜(42,501)の上面が、前記第1方向(X)に沿う断面視において、前記第1主面(3)側に凸をなしている、付記F-1に記載の半導体装置(1)。
前記下地絶縁膜(42,501)の上面が、前記第1方向(X)に沿う断面視において、前記第1主面(3)側に凸をなしている、付記F-1に記載の半導体装置(1)。
[付記F-3]
前記厚膜部(154,504)が、前記接続部(151)の下方、および前記接続部(151)の側方領域(152,153)の下方に形成されている、付記F-1または付記F-2に記載の半導体装置(1)。
前記厚膜部(154,504)が、前記接続部(151)の下方、および前記接続部(151)の側方領域(152,153)の下方に形成されている、付記F-1または付記F-2に記載の半導体装置(1)。
[付記F-4]
前記厚膜部(154,504)が、前記下地絶縁膜(42,501)において前記厚膜部(154,504)が形成されない他領域(E2)の厚さの1.5倍以上の厚さを有している、付記F-1~付記F-3に記載の半導体装置(1)。
前記厚膜部(154,504)が、前記下地絶縁膜(42,501)において前記厚膜部(154,504)が形成されない他領域(E2)の厚さの1.5倍以上の厚さを有している、付記F-1~付記F-3に記載の半導体装置(1)。
[付記F-5]
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記F-1~付記F-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)とをさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記F-1~付記F-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-6]
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記F-5に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記F-5に記載の半導体装置(1)。
[付記F-7]
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチ(41)を含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)を含む、付記F-6に記載の半導体装置(1)。
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチ(41)を含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)を含む、付記F-6に記載の半導体装置(1)。
[付記F-8]
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含み、
前記接続配線層(130)が、前記トレンチ絶縁膜(42)を介して前記トレンチ(41)に埋設された埋設体(43)に接する、付記F-7に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含み、
前記接続配線層(130)が、前記トレンチ絶縁膜(42)を介して前記トレンチ(41)に埋設された埋設体(43)に接する、付記F-7に記載の半導体装置(1)。
[付記F-9]
前記厚膜部(154,504)の上方の前記埋設体(43)の上面高さが、前記下地絶縁膜(42,501)において前記厚膜部(154,504)が形成されない他領域(E2)の上方の前記埋設体(43)の上面高さよりも上方に位置している、付記F-8に記載の半導体装置(1)。
前記厚膜部(154,504)の上方の前記埋設体(43)の上面高さが、前記下地絶縁膜(42,501)において前記厚膜部(154,504)が形成されない他領域(E2)の上方の前記埋設体(43)の上面高さよりも上方に位置している、付記F-8に記載の半導体装置(1)。
[付記F-10]
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記F-1~付記F-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記F-1~付記F-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-11]
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記F-1~付記F-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記F-1~付記F-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-12]
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)をさらに含む、付記F-5~付記F-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記チップ(2)の厚さ方向(Z)に前記接続配線構造(35)に対向する第2導電型の第4不純物領域(59A)をさらに含む、付記F-5~付記F-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-13]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記F-12に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記F-12に記載の半導体装置(1)。
[付記F-14]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記F-1~付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記F-1~付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-15]
前記第2導電材料が、アルミニウムを含む金属である、付記F-1~付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第2導電材料が、アルミニウムを含む金属である、付記F-1~付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-16]
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記F-5~付記F-9、付記F-12および付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がプレーナゲート構造(500)であり、
前記第2導電構造(16)がゲート配線(16)である、付記F-5~付記F-9、付記F-12および付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-17]
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記F-12または付記F-13に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)が、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記F-12または付記F-13に記載の半導体装置(1)。
[付記F-18]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記F-5~付記F-9、付記F-12および付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記F-5~付記F-9、付記F-12および付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記F-19]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記F-5~付記F-9、付記F-12および付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記F-5~付記F-9、付記F-12および付記F-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1トレンチ構造(11)と、
前記素子領域(9)において前記複数の第1トレンチ構造(11)の外側に配置され、前記第1トレンチ構造(11)に並んで延びる第1ダミートレンチ構造(92)と、
前記第1ダミートレンチ構造(92)の途中において前記第1トレンチ構造(11)に並んで延び、前記第1ダミートレンチ構造(92)とは電気的に分離された第2ダミートレンチ構造(93,93A)とを含む、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1トレンチ構造(11)と、
前記素子領域(9)において前記複数の第1トレンチ構造(11)の外側に配置され、前記第1トレンチ構造(11)に並んで延びる第1ダミートレンチ構造(92)と、
前記第1ダミートレンチ構造(92)の途中において前記第1トレンチ構造(11)に並んで延び、前記第1ダミートレンチ構造(92)とは電気的に分離された第2ダミートレンチ構造(93,93A)とを含む、半導体装置(1)。
この構成によれば、第1ダミートレンチ構造(92)の途中において、第1トレンチ構造(11)に並んで延び、かつ第1ダミートレンチ構造(92)とは電気的に分離された第2ダミートレンチ構造(93,93A)が配置されている。
仮に、第1ダミートレンチ構造(92)が第1方向(X)の途中で分断されており、かつ第2ダミートレンチ構造(93,93A)が形成されていない場合、第1ダミートレンチ構造(92)の途中の周囲において電界集中の抑制を図ることができず、耐圧が著しく低下した領域が形成されるおそれがある。
第2ダミートレンチ構造(93,93A)の耐圧が高い場合、第1ダミートレンチ構造92の途中に、第2ダミートレンチ構造(93,93A)を形成することにより、第1ダミートレンチ構造(92)の途中の周囲において電界集中の抑制を図ることができ、この周囲に耐圧が著しく低下した領域が形成されるのを削減できる。これにより、素子領域(9)において複数の第1トレンチ構造(11)の外側において、耐圧が著しく低下した領域を削減できる。
[付記G-2]
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が、前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)に間隔を空けて形成された複数の第2ダミートレンチ構造(93A)を含み、
前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(106,107)が、前記第1方向(X)に関し揃っている、付記G-1に記載の半導体装置(1)。
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が、前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)に間隔を空けて形成された複数の第2ダミートレンチ構造(93A)を含み、
前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(106,107)が、前記第1方向(X)に関し揃っている、付記G-1に記載の半導体装置(1)。
[付記G-3]
前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の長さが互いに同じである、付記G-2に記載の半導体装置(1)。
前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の長さが互いに同じである、付記G-2に記載の半導体装置(1)。
[付記G-4]
前記第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(106,107)と前記第1ダミートレンチ構造(92)との前記第1方向(X)の間隔(I1)が、隣り合う前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の前記第2方向(Y)の間隔(PT3)よりも狭い、付記G-2または付記G-3に記載の半導体装置(1)。
前記第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(106,107)と前記第1ダミートレンチ構造(92)との前記第1方向(X)の間隔(I1)が、隣り合う前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の前記第2方向(Y)の間隔(PT3)よりも狭い、付記G-2または付記G-3に記載の半導体装置(1)。
[付記G-5]
前記第1ダミートレンチ構造(92)が、電位が付与されないフローティングトレンチ構造である、付記G-1~付記G-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1ダミートレンチ構造(92)が、電位が付与されないフローティングトレンチ構造である、付記G-1~付記G-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-6]
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)と、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成された第2導電型の第4不純物領域(84)とを含み、
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が、前記第4不純物領域(84)に形成されたダミートレンチ(110)と、前記ダミートレンチ(110)の内面に形成されたダミー絶縁膜(111)と、前記ダミー絶縁膜(111)を介して前記ダミートレンチ(110)に埋設されたダミー埋設体(112)とを含み、
前記第1トレンチ構造(11)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するトレンチゲート構造(11)を含む、付記G-1~付記G-5のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)と、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成された第2導電型の第4不純物領域(84)とを含み、
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が、前記第4不純物領域(84)に形成されたダミートレンチ(110)と、前記ダミートレンチ(110)の内面に形成されたダミー絶縁膜(111)と、前記ダミー絶縁膜(111)を介して前記ダミートレンチ(110)に埋設されたダミー埋設体(112)とを含み、
前記第1トレンチ構造(11)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するトレンチゲート構造(11)を含む、付記G-1~付記G-5のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-7]
前記ダミートレンチ(110)の底部に形成された第2導電型の電界緩和層(113)をさらに含む、付記G-6に記載の半導体装置(1)。
前記ダミートレンチ(110)の底部に形成された第2導電型の電界緩和層(113)をさらに含む、付記G-6に記載の半導体装置(1)。
[付記G-8]
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチ(41)と、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)と、前記トレンチ絶縁膜(42)を介して前記トレンチ(41)に埋設された埋設体(43)とを含む、付記G-6または付記G-7に記載の半導体装置(1)。
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチ(41)と、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)と、前記トレンチ絶縁膜(42)を介して前記トレンチ(41)に埋設された埋設体(43)とを含む、付記G-6または付記G-7に記載の半導体装置(1)。
[付記G-9]
前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記複数の前記第1トレンチ構造(11)を横切るように延び、前記第1トレンチ構造(11)に接続された接続配線構造(35)をさらに含み、
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が前記接続配線構造(35)に接続されている、付記G-1~付記G-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記複数の前記第1トレンチ構造(11)を横切るように延び、前記第1トレンチ構造(11)に接続された接続配線構造(35)をさらに含み、
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が前記接続配線構造(35)に接続されている、付記G-1~付記G-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-10]
前記接続配線構造(35)が、前記第2ダミートレンチ構造(93A)を横切るように延びている、付記G-9に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第2ダミートレンチ構造(93A)を横切るように延びている、付記G-9に記載の半導体装置(1)。
[付記G-11]
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記G-9または付記G-10に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記G-9または付記G-10に記載の半導体装置(1)。
[付記G-12]
前記接続配線構造(35)が、ゲート配線(16)に電気的に接続されている、付記G-9~付記G-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、ゲート配線(16)に電気的に接続されている、付記G-9~付記G-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-13]
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記G-9~付記G-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記G-9~付記G-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-14]
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記G-1~付記G-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記G-1~付記G-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-15]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記G-1~付記G-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記G-1~付記G-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-16]
前記第4不純物領域(84)は、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記G-6~付記G-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(84)は、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記G-6~付記G-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-17]
前記第4不純物領域(84)は、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記G-6~付記G-8および付記G-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(84)は、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記G-6~付記G-8および付記G-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-18]
前記ゲート配線(16)が、アルミニウムを含む金属により形成されている、付記G-12に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート配線(16)が、アルミニウムを含む金属により形成されている、付記G-12に記載の半導体装置(1)。
[付記G-19]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記G-6~付記G-8、付記G-16および付記G-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記G-6~付記G-8、付記G-16および付記G-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記G-20]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記G-6~付記G-8、付記G-16および付記G-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記G-6~付記G-8、付記G-16および付記G-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1トレンチ構造(11)と、
前記素子領域(9)において前記複数の第1トレンチ構造(11)の外側に配置され、前記第1トレンチ構造(11)に並んで延びる第1ダミートレンチ構造(92)と、
前記第1ダミートレンチ構造(92)の途中において前記第1トレンチ構造(11)に並んで延び、前記第1ダミートレンチ構造(92)とは電気的に分離された第2ダミートレンチ構造(93A)であって、前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)に間隔を空けて形成された複数の第2ダミートレンチ構造(93A)とを含み、
前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(243,244,245,246)が、前記第1方向(X)に関しずれて配置されている、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1トレンチ構造(11)と、
前記素子領域(9)において前記複数の第1トレンチ構造(11)の外側に配置され、前記第1トレンチ構造(11)に並んで延びる第1ダミートレンチ構造(92)と、
前記第1ダミートレンチ構造(92)の途中において前記第1トレンチ構造(11)に並んで延び、前記第1ダミートレンチ構造(92)とは電気的に分離された第2ダミートレンチ構造(93A)であって、前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)に間隔を空けて形成された複数の第2ダミートレンチ構造(93A)とを含み、
前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(243,244,245,246)が、前記第1方向(X)に関しずれて配置されている、半導体装置(1)。
この構成によれば、第1ダミートレンチ構造(92)の途中において、第1トレンチ構造(11)に並んで延び、かつ第1ダミートレンチ構造(92)とは電気的に分離された第2ダミートレンチ構造(93A)が配置されている。
仮に、第1ダミートレンチ構造(92)が第1方向(X)の途中で分断されており、かつ第2ダミートレンチ構造(93A)が形成されていない場合、第1ダミートレンチ構造(92)の途中の周囲において電界集中の抑制を図ることができず、耐圧が著しく低下した領域が形成されるおそれがある。
第2ダミートレンチ構造(93A)の耐圧が高い場合、第1ダミートレンチ構造92の途中に、第2ダミートレンチ構造(93A)を形成することにより、第1ダミートレンチ構造(92)の途中の周囲において電界集中の抑制を図ることができ、この周囲に耐圧が著しく低下した領域が形成されるのを削減できる。これにより、素子領域(9)において複数の第1トレンチ構造(11)の外側において、耐圧が著しく低下した領域を削減できる。
また、複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の端部(243,244,245,246)が、第1方向(X)に関しずれて配置されている。そのため、第2ダミートレンチ構造(93A)の端部(243,244,245,246)の周囲に、耐圧が著しく低下している領域が形成されない。これにより、素子領域(9)において複数の第1トレンチ構造(11)の外側において、耐圧が著しく低下した領域をより効果的に削減できる。
[付記H-2]
前記第2ダミートレンチ構造(93A)の長さが、前記第1方向(X)に隣り合う前記第2ダミートレンチ構造(93A)の長さと異なっている、付記H-1に記載の半導体装置(1)。
前記第2ダミートレンチ構造(93A)の長さが、前記第1方向(X)に隣り合う前記第2ダミートレンチ構造(93A)の長さと異なっている、付記H-1に記載の半導体装置(1)。
[付記H-3]
前記第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(243,244)が、前記第2方向(Y)に隣り合う前記第2ダミートレンチ構造(242)の終端部(245,246)と前記第1方向(X)に関しずれており、
1つの前記第2ダミートレンチ構造(241)を挟んで前記第2方向(Y)に対向する2つの前記第2ダミートレンチ構造(242)の終端部(245,246)が、前記第1方向(X)に関し互いに揃っている、付記H-1または付記H-2に記載の半導体装置(1)。
前記第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(243,244)が、前記第2方向(Y)に隣り合う前記第2ダミートレンチ構造(242)の終端部(245,246)と前記第1方向(X)に関しずれており、
1つの前記第2ダミートレンチ構造(241)を挟んで前記第2方向(Y)に対向する2つの前記第2ダミートレンチ構造(242)の終端部(245,246)が、前記第1方向(X)に関し互いに揃っている、付記H-1または付記H-2に記載の半導体装置(1)。
[付記H-4]
前記第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(243,244,245,246)と前記第1ダミートレンチ構造(92)との前記第1方向(X)の間隔(I3)が、隣り合う前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の前記第2方向(Y)の間隔(PT3)よりも狭い、付記H-1~付記H-3のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第2ダミートレンチ構造(93A)の終端部(243,244,245,246)と前記第1ダミートレンチ構造(92)との前記第1方向(X)の間隔(I3)が、隣り合う前記複数の第2ダミートレンチ構造(93A)の前記第2方向(Y)の間隔(PT3)よりも狭い、付記H-1~付記H-3のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-5]
前記第1ダミートレンチ構造(92)が、電位が付与されないフローティングトレンチ構造である、付記H-1~付記H-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1ダミートレンチ構造(92)が、電位が付与されないフローティングトレンチ構造である、付記H-1~付記H-4のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-6]
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)と、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成された第2導電型の第4不純物領域(59A)とを含み、
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が、前記第4不純物領域(59A)に形成されたダミートレンチ(110)と、前記ダミートレンチ(110)の内面に形成されたダミー絶縁膜(111)と、前記ダミー絶縁膜を介して前記ダミートレンチ(110)に埋設されたダミー埋設体(112)とを含み、
前記第1トレンチ構造(11)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するトレンチゲート構造(11)を含む、付記H-1~付記H-5のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)と、
前記チップ(2)の前記第1主面(3)の表層部に形成された第2導電型の第4不純物領域(59A)とを含み、
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が、前記第4不純物領域(59A)に形成されたダミートレンチ(110)と、前記ダミートレンチ(110)の内面に形成されたダミー絶縁膜(111)と、前記ダミー絶縁膜を介して前記ダミートレンチ(110)に埋設されたダミー埋設体(112)とを含み、
前記第1トレンチ構造(11)が、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するトレンチゲート構造(11)を含む、付記H-1~付記H-5のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-7]
前記ダミートレンチ(110)の底部に形成された第2導電型の電界緩和層(113)をさらに含む、付記H-6に記載の半導体装置(1)。
前記ダミートレンチ(110)の底部に形成された第2導電型の電界緩和層(113)をさらに含む、付記H-6に記載の半導体装置(1)。
[付記H-8]
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチ(41)と、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)と、前記トレンチ絶縁膜(42)を介して前記トレンチ(41)に埋設された埋設体(43)とを含む、付記H-6または付記H-7に記載の半導体装置(1)。
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチ(41)と、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)と、前記トレンチ絶縁膜(42)を介して前記トレンチ(41)に埋設された埋設体(43)とを含む、付記H-6または付記H-7に記載の半導体装置(1)。
[付記H-9]
前記第2方向(Y)にライン状に前記複数の前記第1トレンチ構造(11)を横切るように延び、前記第1トレンチ構造(11)に接続された接続配線構造(35)をさらに含み、
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が前記接続配線構造(35)に接続されている、付記H-1~付記H-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第2方向(Y)にライン状に前記複数の前記第1トレンチ構造(11)を横切るように延び、前記第1トレンチ構造(11)に接続された接続配線構造(35)をさらに含み、
前記第2ダミートレンチ構造(93A)が前記接続配線構造(35)に接続されている、付記H-1~付記H-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-10]
前記接続配線構造(35)が、前記第2ダミートレンチ構造(93A)を横切るように延びている、付記H-9に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第2ダミートレンチ構造(93A)を横切るように延びている、付記H-9に記載の半導体装置(1)。
[付記H-11]
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記H-9または付記H-10に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1主面(3)上に形成された接続配線層(130)を含む、付記H-9または付記H-10に記載の半導体装置(1)。
[付記H-12]
前記接続配線構造(35)が、ゲート配線(16)に接続されている、付記H-9または付記H-10~付記H-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、ゲート配線(16)に接続されている、付記H-9または付記H-10~付記H-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-13]
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記H-9~付記H-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記H-9~付記H-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-14]
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記H-1~付記H-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記H-1~付記H-13のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-15]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記H-1~付記H-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記H-1~付記H-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-16]
前記第4不純物領域(59A)は、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記H-6~付記H-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)は、前記第2不純物領域(40)と同じ深さを有している、付記H-6~付記H-8のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-17]
前記第4不純物領域(59A)は、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記H-6~付記H-8および付記H-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第4不純物領域(59A)は、前記第2不純物領域(40)と同じ不純物濃度を有している、付記H-6~付記H-8および付記H-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-18]
前記ゲート配線(16)が、アルミニウムを含む金属により形成されている、付記H-12に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート配線(16)が、アルミニウムを含む金属により形成されている、付記H-12に記載の半導体装置(1)。
[付記H-19]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記H-6~付記H-8、付記H-16および付記H-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記H-6~付記H-8、付記H-16および付記H-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記H-20]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記H-6~付記H-8、付記H-16および付記H-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記H-6~付記H-8、付記H-16および付記H-17のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記I-1]
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記第1導電構造(11,500)と前記チップ(2)との間の下地絶縁膜(42,501)と、
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記第2不純物領域(40)よりも第2導電型の不純物濃度の高い高濃度領域(250,510)とを含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記高濃度領域(250,510)を被覆する部分において選択的に厚くされている、半導体装置(1)。
素子領域(9)が形成された第1主面(3)を有するチップ(2)と、
前記素子領域(9)において第1方向(X)にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造(11,500)と、
前記第1導電構造(11,500)と前記チップ(2)との間の下地絶縁膜(42,501)と、
前記チップ(2)に形成された第1導電型の第1不純物領域(7)と、
前記第1不純物領域(7)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域(40)と、
前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記第2不純物領域(40)よりも第2導電型の不純物濃度の高い高濃度領域(250,510)とを含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記高濃度領域(250,510)を被覆する部分において選択的に厚くされている、半導体装置(1)。
この構成によれば、高濃度領域(250,510)を被覆する下地絶縁膜(42,501)が選択的に厚くされている。
第2導電型の高濃度領域(250,510)では、第2導電型の不純物が高濃度に導入されているため、材料の結晶性が低下するおそれがある。高濃度領域(250,510)において結晶性が低下すると、高濃度領域(250,510)を被覆する下地絶縁膜(42,501)の耐久性に影響を及ぼす可能性がある。
この構成によれば、高濃度領域(250,510)を被覆する下地絶縁膜(42,501)が選択的に厚くされている。そのため、下地絶縁膜(42,501)の耐久性を向上させることができ、第1導電構造(11,500)において、絶縁性に関する信頼性を向上できる。
[付記I-2]
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)をさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)は、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記I-1に記載の半導体装置(1)。
前記第2不純物領域(40)の前記第1主面(3)側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域(55)をさらに含み、
前記第1導電構造(11,500)は、前記第2不純物領域(40)に対向し、前記第2不純物領域(40)にチャネルを形成するゲート構造(11,500)を含む、付記I-1に記載の半導体装置(1)。
[付記I-3]
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記高濃度領域(250,510)を被覆する部分に形成された第1厚膜部(254,514)を含み、
前記第1厚膜部(254,514)が、前記第2不純物領域(40)にチャネルが形成されるチャネル区間(56)に対応するチャネル対応領域(41C,509C)に形成されていない、付記I-2に記載の半導体装置(1)。
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記高濃度領域(250,510)を被覆する部分に形成された第1厚膜部(254,514)を含み、
前記第1厚膜部(254,514)が、前記第2不純物領域(40)にチャネルが形成されるチャネル区間(56)に対応するチャネル対応領域(41C,509C)に形成されていない、付記I-2に記載の半導体装置(1)。
[付記I-4]
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチを含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)を含む、付記I-2または付記I-3に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(11,500)がトレンチゲート構造(11)であり、
前記トレンチゲート構造(11)が、前記第1主面(3)から前記第3不純物領域(55)および前記第2不純物領域(40)を通って前記第1不純物領域(7)に達するトレンチを含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記トレンチ(41)の内面に形成されたトレンチ絶縁膜(42)を含む、付記I-2または付記I-3に記載の半導体装置(1)。
[付記I-5]
前記トレンチ絶縁膜(42)が、前記高濃度領域(250)を被覆する第1厚膜部(254)と、前記第1厚膜部(254)よりも薄く、前記高濃度領域(250)を被覆しない薄膜部(155)を含み、
前記薄膜部(155)が、前記第2不純物領域(40)にチャネルが形成されるチャネル区間(56)に対応しない非チャネル対応領域(41H,509H)に形成されている、付記I-4に記載の半導体装置(1)。
前記トレンチ絶縁膜(42)が、前記高濃度領域(250)を被覆する第1厚膜部(254)と、前記第1厚膜部(254)よりも薄く、前記高濃度領域(250)を被覆しない薄膜部(155)を含み、
前記薄膜部(155)が、前記第2不純物領域(40)にチャネルが形成されるチャネル区間(56)に対応しない非チャネル対応領域(41H,509H)に形成されている、付記I-4に記載の半導体装置(1)。
[付記I-6]
前記トレンチゲート構造(11)が、前記トレンチ絶縁膜(42)を挟んで前記トレンチ(41)内に埋設された埋設体(43)をさらに含み、
前記埋設体(43)のうち前記第1厚膜部(254)に接する部分の上面高さが、前記埋設体のうち前記薄膜部(155)に接する部分の上面高さよりも高い、付記I-5に記載の半導体装置(1)。
前記トレンチゲート構造(11)が、前記トレンチ絶縁膜(42)を挟んで前記トレンチ(41)内に埋設された埋設体(43)をさらに含み、
前記埋設体(43)のうち前記第1厚膜部(254)に接する部分の上面高さが、前記埋設体のうち前記薄膜部(155)に接する部分の上面高さよりも高い、付記I-5に記載の半導体装置(1)。
[付記I-7]
前記第1厚膜部(254)が、前記薄膜部(155)の厚さの1.5倍以上の厚さを有している、付記I-5または付記I-6に記載の半導体装置(1)。
前記第1厚膜部(254)が、前記薄膜部(155)の厚さの1.5倍以上の厚さを有している、付記I-5または付記I-6に記載の半導体装置(1)。
[付記I-8]
前記高濃度領域(250)が、前記トレンチ(41)の底面に露出する第1高濃度層(54a)を含み、
前記第1厚膜部(254)が、前記第1高濃度層(54a)を被覆する第1厚膜(261)を含む、付記I-5~付記I-7のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記高濃度領域(250)が、前記トレンチ(41)の底面に露出する第1高濃度層(54a)を含み、
前記第1厚膜部(254)が、前記第1高濃度層(54a)を被覆する第1厚膜(261)を含む、付記I-5~付記I-7のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記I-9]
前記高濃度領域(250)が、前記トレンチ(41)の側面(44)に露出する第2高濃度層(62)をさらに含み、
前記第1厚膜部(254)が、前記第2高濃度層(62)を被覆する第2厚膜(262)をさらに含む、付記I-8に記載の半導体装置(1)。
前記高濃度領域(250)が、前記トレンチ(41)の側面(44)に露出する第2高濃度層(62)をさらに含み、
前記第1厚膜部(254)が、前記第2高濃度層(62)を被覆する第2厚膜(262)をさらに含む、付記I-8に記載の半導体装置(1)。
[付記I-10]
前記第1高濃度層(54a)および前記第2高濃度層(62)が、互いに同じ濃度である、付記I-9に記載の半導体装置(1)。
前記第1高濃度層(54a)および前記第2高濃度層(62)が、互いに同じ濃度である、付記I-9に記載の半導体装置(1)。
[付記I-11]
前記下地絶縁膜(42,501)の上面が、前記第1厚膜部(254,514)において、前記第1方向(X)に沿う断面視において、前記第1主面(3)側に凸をなしている、付記I-3および付記I-5~付記I-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記下地絶縁膜(42,501)の上面が、前記第1厚膜部(254,514)において、前記第1方向(X)に沿う断面視において、前記第1主面(3)側に凸をなしている、付記I-3および付記I-5~付記I-10のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記I-12]
前記第1厚膜部(254,514)が、前記高濃度領域(250,510)を被覆する第1膜部分(271,521)と、前記高濃度領域(250,510)に前記第1方向(X)に隣接する領域を被覆する第2膜部分(272,522)とを含む、付記I-3および付記I-5~付記I-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1厚膜部(254,514)が、前記高濃度領域(250,510)を被覆する第1膜部分(271,521)と、前記高濃度領域(250,510)に前記第1方向(X)に隣接する領域を被覆する第2膜部分(272,522)とを含む、付記I-3および付記I-5~付記I-11のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記I-13]
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(11)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(11)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記第1導電構造(11,500)を横切って延び、前記第1導電構造(11,500)と前記第2導電構造(11)とを電気的に接続する複数の接続配線構造(35)とを含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記第1導電構造(11,500)と前記接続配線構造(35)との接続部(151)において選択的に厚く形成された第2厚膜部(154,504)をさらに含む、付記I-3および付記I-5~付記I-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1導電構造(11,500)を被覆するように前記第1主面(3)に形成された絶縁層(13)と、
前記絶縁層(13)上に平面視で前記素子領域(9)を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造(11)と、
前記絶縁層(13)に被覆されるように前記第1主面(3)上に形成され、前記第2導電構造(11)から前記第1方向(X)に交差する第2方向(Y)にライン状に前記第1導電構造(11,500)を横切って延び、前記第1導電構造(11,500)と前記第2導電構造(11)とを電気的に接続する複数の接続配線構造(35)とを含み、
前記下地絶縁膜(42,501)が、前記第1導電構造(11,500)と前記接続配線構造(35)との接続部(151)において選択的に厚く形成された第2厚膜部(154,504)をさらに含む、付記I-3および付記I-5~付記I-12のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記I-14]
前記第1厚膜部(254,514)が、前記第2厚膜部(154,504)と同じ厚さを有している、付記I-13に記載の半導体装置(1)。
前記第1厚膜部(254,514)が、前記第2厚膜部(154,504)と同じ厚さを有している、付記I-13に記載の半導体装置(1)。
[付記I-15]
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記I-1~付記I-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、SiCチップである、付記I-1~付記I-14のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記I-16]
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記I-13に記載の半導体装置(1)。
前記接続配線構造(35)が、前記第1導電材料により形成されている、付記I-13に記載の半導体装置(1)。
[付記I-17]
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記I-1~付記I-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記第1導電材料が、ポリシリコンである、付記I-1~付記I-16のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記I-18]
前記ゲート構造(16)がプレーナゲート構造(500)である、付記I-2または付記I-3に記載の半導体装置(1)。
前記ゲート構造(16)がプレーナゲート構造(500)である、付記I-2または付記I-3に記載の半導体装置(1)。
[付記I-19]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記I-2~付記I-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)を有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第1導電型のドレイン領域(6)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたボディ領域(40)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたソース領域(55)とをさらに含む、付記I-2~付記I-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
[付記I-20]
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記I-2~付記I-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
前記チップ(2)が、前記第1主面(3)の反対側の第2主面(4)をさらに有し、
前記第1不純物領域(7)に対して前記第2主面(4)側に形成された第2導電型のコレクタ領域(400)と、
前記第2不純物領域(40)により形成されたベース領域(401)と、
前記第3不純物領域(55)により形成されたエミッタ領域(402)とをさらに含む、付記I-2~付記I-9のいずれか一項に記載の半導体装置(1)。
1 :半導体装置
2 :チップ
3 :第1主面
4 :第2主面
5A :第1側面
5B :第2側面
5C :第3側面
5D :第4側面
6 :ベース層
7 :半導体層(第1不純物領域)
8 :ドリフト領域
9 :活性領域(素子領域)
10 :外周領域
11 :トレンチゲート構造(第1導電構造、第1トレンチ構造、ゲート構造)
11A :終端部(第1位置における部分)
11M :中間部(第2位置における部分)
13 :絶縁層
15 :ゲートパッド(パッド)
15A :第1周縁
15B :第2周縁
15C :第3周縁
15D :第4周縁
16 :ゲート配線(第2導電構造)
16A :接続配線
17 :第1ゲート配線
17A :第1部分
17B :第2部分
17C :第1接続部
17D :終端部
17E :第1終端部
17F :帯状部
17G :帯状部
18 :第2ゲート配線
18A :第1部分
18B :第2部分
18C :接続部分
18D :終端部
18E :第2終端部
18F :帯状部
18G :帯状部
19 :第3ゲート配線
20 :ソースパッド
21 :第1ソースパッド
22 :第2ソースパッド
23 :ソース配線
24 :ドレインパッド
25 :アッパー絶縁膜
26 :ゲートパッド開口
27 :第1ソースパッド開口
28 :第2ソースパッド開口
33 :ポリシリコン配線層
34 :周囲配線構造
34A :第1構造(第2構造部分、互いに対向する部分)
34B :第2構造(第1配線部分)
34C :第3構造(第2配線部分、互いに対向する部分)
34D :第4構造(第1配線部分)
34E :第5構造(第2構造部分)
34F :第6構造(互いに対向する部分)
35 :接続配線構造
35A :第1接続配線構造
35B :第2接続配線構造
35C :第3接続配線構造
35D :第4接続配線構造
35E :第5接続配線構造
35F :第6接続配線構造
35G :第7接続配線構造
35H :第8接続配線構造
36 :フィールド領域
38 :抵抗配線構造
39 :配線構造
40 :ボディ領域(第2不純物領域)
41 :トレンチ(第1トレンチ)
41C :チャネル対応領域
41H :非チャネル対応領域
42 :トレンチ絶縁膜(下地絶縁膜)
42a :底部絶縁膜
43 :埋設体
43a :上面
43b :下面
44 :側面
45 :底面
45A :円弧角部
46 :メサ部(セル部)
47 :上面
48 :リセス
51 :第1電界緩和層
52 :側面
53 :第1層
54 :第2層
54a :上層
54b :下層
55 :ソース領域(第3不純物領域)
56 :チャネル区間
57 :第1コンタクト領域
57A :対向コンタクト領域
57B :非対向部分
57C :対向部分
58 :第1ボディ部
59 :第2ボディ部
59A :対向ボディ部(第4不純物領域)
59B :非対向部分
59C :対向部分
60 :第1境界面
61 :第2境界面
62 :第2コンタクト領域
63 :第1層間絶縁層
64 :上部エッジ
65 :上面
66 :バリア層
67 :本体層
80 :ダミー形成領域
81 :第1ダミー形成領域
82 :第2ダミー形成領域
83 :第1高濃度p領域
84 :第3ボディ部(第4不純物領域)
86 :第4コンタクト領域
90 :ダミー構造
91 :第1ダミー構造
92 :第1ダミートレンチ構造
93 :第2ダミートレンチ構造
93A :第2ダミートレンチ構造
94 :第1ダミー帯状構造
95 :周囲配線層
96 :第1メサ部
100 :第1ダミートレンチ
101 :第1ダミー絶縁膜
102 :第1ダミー埋設体
103 :第2電界緩和層
104 :第3層
105 :第4層
105a :上層
105b :上層
106 :第1終端部
107 :第2終端部
108 :第3メサ部
109 :第2メサ部
110 :第2ダミートレンチ(ダミートレンチ)
111 :第2ダミー絶縁膜(ダミー絶縁膜)
112 :第2ダミー埋設体(ダミー埋設体)
113 :第3電界緩和層(電界緩和層)
114 :第5層
115 :第6層
115a :上層
115b :上層
121 :第1ダミーリセス
122 :第1ダミー層間絶縁層
123 :第2ダミーリセス
124 :第2ダミー層間絶縁層
130 :接続配線層
131 :第1絶縁膜
132 :コンタクト穴
133 :下面
134 :上面
135 :第1側面(側面)
136 :第2側面(側面)
137 :第1コンタクト
138 :下領域
138b :第2周縁
139 :第1側方領域
140 :第2側方領域
140a :外縁
141 :第1シリサイド層
142 :第1被覆層
143 :第2被覆層
144 :第3被覆層
145 :第2層間絶縁層
146 :被覆部
147 :第1張出部
148 :第2張出部
151 :接続部
152 :第1接続側方領域(側方領域)
153 :第2接続側方領域(側方領域)
154 :厚膜部(第2厚膜部)
154A :第1膜
154B :第2膜
155 :薄膜部
155A :第1薄膜
155B :第2薄膜
156 :第1ベース絶縁膜
157 :ハードマスク
158 :第2ベース絶縁膜
170 :アウターボディ領域
175 :終端領域
175A :円弧角部
176 :オーバラップ領域
177 :第2高濃度p領域
178 :第3高濃度p領域
179 :第2絶縁膜
180 :第3層間絶縁層
181 :上配線層
182 :下配線層
184 :第2シリサイド層
185 :厚膜
186 :薄膜
187A :上面
187B :内側面
187C :外側面
188 :ゲート開口
190 :アウター開口
191 :第1接続電極部
192 :第2接続電極部
193 :コンタクト部
194 :接続配線部
195 :周囲配線層
196 :バリア層
197 :本体層
201 :第2ダミー構造
202 :第3ダミートレンチ構造
206 :第7終端部
207 :第8終端部
208 :第6メサ部
209 :第7メサ部
210 :抵抗配線層
211 :第3シリサイド層
212 :上面
213 :外側面
215 :第1構造部分
215A :外縁
216 :接続構造部分
217 :第1コンタクト開口
218 :第3接続電極部
219 :第1コンタクト部
220 :第2コンタクト開口
221 :第4接続電極部
222 :第2コンタクト部
223 :下面
224 :下面
225 :下面
230 :配線構造
241 :長トレンチ構造
242 :短トレンチ構造
243 :第3終端部(終端部)
244 :第4終端部(終端部)
245 :第5終端部(終端部)
246 :第6終端部(終端部)
248 :第4メサ部
249 :第5メサ部
250 :高濃度領域
254 :第1厚膜部(高濃度領域を被覆する部分)
254A :第1膜
254B :第2膜
254C :端部
256 :第1ベース絶縁膜
257 :ハードマスク
258 :第2ベース絶縁膜
261 :第1厚膜
262 :第2厚膜
271 :第1膜部分
272 :第2膜部分
273 :厚膜形成領域
274 :非厚膜形成領域
300 :トレンチ配線構造
301 :トレンチ
302 :絶縁膜
303 :導電体
304 :トレンチ型周囲配線
400 :コレクタ領域
401 :ベース領域
402 :エミッタ領域
500 :プレーナゲート構造
501 :絶縁膜
502 :ゲート電極
503 :セル部
504 :厚膜部
505 :薄膜部
506 :接続部
509C :チャネル対応領域
509H :非チャネル対応領域
510 :高濃度領域
514 :第1厚膜部(高濃度領域を被覆する部分)
521 :第3膜部分
522 :第4膜部分
523 :厚膜形成領域
524 :非厚膜形成領域
B1 :第1境界
B2 :第2境界
B3 :第3境界
B4 :第4境界
BD1 :第1ボディ深さ
BD2 :第2ボディ深さ
BT1 :第1ボディ厚さ
BT2 :第2ボディ厚さ
C :角部
DR1 :第1緩和深さ
DR2 :第2緩和深さ
DR3 :第3緩和深さ
DT1 :トレンチ深さ
DT2 :トレンチ深さ
DT3 :トレンチ深さ
E1 :接続領域
E2 :他領域
I1 :間隔(第1ダミートレンチ構造との第1方向の間隔)
I2 :間隔
I3 :間隔
I10 :間隔
I11 :間隔
I12 :間隔
I13 :間隔
I14 :間隔
I15 :間隔
I16 :間隔
I17 :間隔
I18 :間隔
IA :第1間隔
IB :第2間隔
IC :第3間隔
IF1 :第1対向幅
IF2 :第2対向幅
L1 :第1トレンチ長
L2 :第2トレンチ長
L3 :第3トレンチ長
L11 :抵抗長
LB :長さ
LC :長さ
P1 :第1外縁位置(第1位置)
P2 :第2外縁位置(第1位置)
P3 :ゲートパッド位置(第3位置)
PM :中間位置(第2位置)
PT1 :トレンチピッチ
PT2 :トレンチピッチ
PT3 :トレンチピッチ(間隔)
PT4 :トレンチピッチ
R1 :領域
RT1 :第1経路
RT2 :第2経路
S1 :第1段差
S2 :第2段差
S3 :第3段差
S4 :第4段差
S5 :第5段差
S6 :第6段差
ST1 :ソース厚さ
T1 :厚さ
T2 :厚さ
T3 :接続厚さ(厚さ)
T4 :厚さ
T5 :厚さ
T6 :厚さ
T11 :厚さ
T12 :厚さ
T13 :厚さ
T21 :厚さ
T22 :厚さ
T23 :厚さ
TA :周囲厚さ
TC :接続厚さ
TR :抵抗厚さ
Tr :トランジスタ構造
W1 :第1幅
WF1 :第1対向距離
WF2 :第2対向距離
WR1 :第1緩和幅
WR2 :第2緩和幅
WR3 :第3緩和幅
WT1 :トレンチ幅
WT2 :トレンチ幅
WT3 :トレンチ幅
WT4 :トレンチ幅
WW1 :第1配線幅
WW2 :第2配線幅(第1幅)
WW3 :第3配線幅(第2幅)
WW4 :第4配線幅(第1幅)
X :第1方向
Y :第2方向
Z :鉛直方向
2 :チップ
3 :第1主面
4 :第2主面
5A :第1側面
5B :第2側面
5C :第3側面
5D :第4側面
6 :ベース層
7 :半導体層(第1不純物領域)
8 :ドリフト領域
9 :活性領域(素子領域)
10 :外周領域
11 :トレンチゲート構造(第1導電構造、第1トレンチ構造、ゲート構造)
11A :終端部(第1位置における部分)
11M :中間部(第2位置における部分)
13 :絶縁層
15 :ゲートパッド(パッド)
15A :第1周縁
15B :第2周縁
15C :第3周縁
15D :第4周縁
16 :ゲート配線(第2導電構造)
16A :接続配線
17 :第1ゲート配線
17A :第1部分
17B :第2部分
17C :第1接続部
17D :終端部
17E :第1終端部
17F :帯状部
17G :帯状部
18 :第2ゲート配線
18A :第1部分
18B :第2部分
18C :接続部分
18D :終端部
18E :第2終端部
18F :帯状部
18G :帯状部
19 :第3ゲート配線
20 :ソースパッド
21 :第1ソースパッド
22 :第2ソースパッド
23 :ソース配線
24 :ドレインパッド
25 :アッパー絶縁膜
26 :ゲートパッド開口
27 :第1ソースパッド開口
28 :第2ソースパッド開口
33 :ポリシリコン配線層
34 :周囲配線構造
34A :第1構造(第2構造部分、互いに対向する部分)
34B :第2構造(第1配線部分)
34C :第3構造(第2配線部分、互いに対向する部分)
34D :第4構造(第1配線部分)
34E :第5構造(第2構造部分)
34F :第6構造(互いに対向する部分)
35 :接続配線構造
35A :第1接続配線構造
35B :第2接続配線構造
35C :第3接続配線構造
35D :第4接続配線構造
35E :第5接続配線構造
35F :第6接続配線構造
35G :第7接続配線構造
35H :第8接続配線構造
36 :フィールド領域
38 :抵抗配線構造
39 :配線構造
40 :ボディ領域(第2不純物領域)
41 :トレンチ(第1トレンチ)
41C :チャネル対応領域
41H :非チャネル対応領域
42 :トレンチ絶縁膜(下地絶縁膜)
42a :底部絶縁膜
43 :埋設体
43a :上面
43b :下面
44 :側面
45 :底面
45A :円弧角部
46 :メサ部(セル部)
47 :上面
48 :リセス
51 :第1電界緩和層
52 :側面
53 :第1層
54 :第2層
54a :上層
54b :下層
55 :ソース領域(第3不純物領域)
56 :チャネル区間
57 :第1コンタクト領域
57A :対向コンタクト領域
57B :非対向部分
57C :対向部分
58 :第1ボディ部
59 :第2ボディ部
59A :対向ボディ部(第4不純物領域)
59B :非対向部分
59C :対向部分
60 :第1境界面
61 :第2境界面
62 :第2コンタクト領域
63 :第1層間絶縁層
64 :上部エッジ
65 :上面
66 :バリア層
67 :本体層
80 :ダミー形成領域
81 :第1ダミー形成領域
82 :第2ダミー形成領域
83 :第1高濃度p領域
84 :第3ボディ部(第4不純物領域)
86 :第4コンタクト領域
90 :ダミー構造
91 :第1ダミー構造
92 :第1ダミートレンチ構造
93 :第2ダミートレンチ構造
93A :第2ダミートレンチ構造
94 :第1ダミー帯状構造
95 :周囲配線層
96 :第1メサ部
100 :第1ダミートレンチ
101 :第1ダミー絶縁膜
102 :第1ダミー埋設体
103 :第2電界緩和層
104 :第3層
105 :第4層
105a :上層
105b :上層
106 :第1終端部
107 :第2終端部
108 :第3メサ部
109 :第2メサ部
110 :第2ダミートレンチ(ダミートレンチ)
111 :第2ダミー絶縁膜(ダミー絶縁膜)
112 :第2ダミー埋設体(ダミー埋設体)
113 :第3電界緩和層(電界緩和層)
114 :第5層
115 :第6層
115a :上層
115b :上層
121 :第1ダミーリセス
122 :第1ダミー層間絶縁層
123 :第2ダミーリセス
124 :第2ダミー層間絶縁層
130 :接続配線層
131 :第1絶縁膜
132 :コンタクト穴
133 :下面
134 :上面
135 :第1側面(側面)
136 :第2側面(側面)
137 :第1コンタクト
138 :下領域
138b :第2周縁
139 :第1側方領域
140 :第2側方領域
140a :外縁
141 :第1シリサイド層
142 :第1被覆層
143 :第2被覆層
144 :第3被覆層
145 :第2層間絶縁層
146 :被覆部
147 :第1張出部
148 :第2張出部
151 :接続部
152 :第1接続側方領域(側方領域)
153 :第2接続側方領域(側方領域)
154 :厚膜部(第2厚膜部)
154A :第1膜
154B :第2膜
155 :薄膜部
155A :第1薄膜
155B :第2薄膜
156 :第1ベース絶縁膜
157 :ハードマスク
158 :第2ベース絶縁膜
170 :アウターボディ領域
175 :終端領域
175A :円弧角部
176 :オーバラップ領域
177 :第2高濃度p領域
178 :第3高濃度p領域
179 :第2絶縁膜
180 :第3層間絶縁層
181 :上配線層
182 :下配線層
184 :第2シリサイド層
185 :厚膜
186 :薄膜
187A :上面
187B :内側面
187C :外側面
188 :ゲート開口
190 :アウター開口
191 :第1接続電極部
192 :第2接続電極部
193 :コンタクト部
194 :接続配線部
195 :周囲配線層
196 :バリア層
197 :本体層
201 :第2ダミー構造
202 :第3ダミートレンチ構造
206 :第7終端部
207 :第8終端部
208 :第6メサ部
209 :第7メサ部
210 :抵抗配線層
211 :第3シリサイド層
212 :上面
213 :外側面
215 :第1構造部分
215A :外縁
216 :接続構造部分
217 :第1コンタクト開口
218 :第3接続電極部
219 :第1コンタクト部
220 :第2コンタクト開口
221 :第4接続電極部
222 :第2コンタクト部
223 :下面
224 :下面
225 :下面
230 :配線構造
241 :長トレンチ構造
242 :短トレンチ構造
243 :第3終端部(終端部)
244 :第4終端部(終端部)
245 :第5終端部(終端部)
246 :第6終端部(終端部)
248 :第4メサ部
249 :第5メサ部
250 :高濃度領域
254 :第1厚膜部(高濃度領域を被覆する部分)
254A :第1膜
254B :第2膜
254C :端部
256 :第1ベース絶縁膜
257 :ハードマスク
258 :第2ベース絶縁膜
261 :第1厚膜
262 :第2厚膜
271 :第1膜部分
272 :第2膜部分
273 :厚膜形成領域
274 :非厚膜形成領域
300 :トレンチ配線構造
301 :トレンチ
302 :絶縁膜
303 :導電体
304 :トレンチ型周囲配線
400 :コレクタ領域
401 :ベース領域
402 :エミッタ領域
500 :プレーナゲート構造
501 :絶縁膜
502 :ゲート電極
503 :セル部
504 :厚膜部
505 :薄膜部
506 :接続部
509C :チャネル対応領域
509H :非チャネル対応領域
510 :高濃度領域
514 :第1厚膜部(高濃度領域を被覆する部分)
521 :第3膜部分
522 :第4膜部分
523 :厚膜形成領域
524 :非厚膜形成領域
B1 :第1境界
B2 :第2境界
B3 :第3境界
B4 :第4境界
BD1 :第1ボディ深さ
BD2 :第2ボディ深さ
BT1 :第1ボディ厚さ
BT2 :第2ボディ厚さ
C :角部
DR1 :第1緩和深さ
DR2 :第2緩和深さ
DR3 :第3緩和深さ
DT1 :トレンチ深さ
DT2 :トレンチ深さ
DT3 :トレンチ深さ
E1 :接続領域
E2 :他領域
I1 :間隔(第1ダミートレンチ構造との第1方向の間隔)
I2 :間隔
I3 :間隔
I10 :間隔
I11 :間隔
I12 :間隔
I13 :間隔
I14 :間隔
I15 :間隔
I16 :間隔
I17 :間隔
I18 :間隔
IA :第1間隔
IB :第2間隔
IC :第3間隔
IF1 :第1対向幅
IF2 :第2対向幅
L1 :第1トレンチ長
L2 :第2トレンチ長
L3 :第3トレンチ長
L11 :抵抗長
LB :長さ
LC :長さ
P1 :第1外縁位置(第1位置)
P2 :第2外縁位置(第1位置)
P3 :ゲートパッド位置(第3位置)
PM :中間位置(第2位置)
PT1 :トレンチピッチ
PT2 :トレンチピッチ
PT3 :トレンチピッチ(間隔)
PT4 :トレンチピッチ
R1 :領域
RT1 :第1経路
RT2 :第2経路
S1 :第1段差
S2 :第2段差
S3 :第3段差
S4 :第4段差
S5 :第5段差
S6 :第6段差
ST1 :ソース厚さ
T1 :厚さ
T2 :厚さ
T3 :接続厚さ(厚さ)
T4 :厚さ
T5 :厚さ
T6 :厚さ
T11 :厚さ
T12 :厚さ
T13 :厚さ
T21 :厚さ
T22 :厚さ
T23 :厚さ
TA :周囲厚さ
TC :接続厚さ
TR :抵抗厚さ
Tr :トランジスタ構造
W1 :第1幅
WF1 :第1対向距離
WF2 :第2対向距離
WR1 :第1緩和幅
WR2 :第2緩和幅
WR3 :第3緩和幅
WT1 :トレンチ幅
WT2 :トレンチ幅
WT3 :トレンチ幅
WT4 :トレンチ幅
WW1 :第1配線幅
WW2 :第2配線幅(第1幅)
WW3 :第3配線幅(第2幅)
WW4 :第4配線幅(第1幅)
X :第1方向
Y :第2方向
Z :鉛直方向
Claims (15)
- 素子領域が形成された第1主面を有するチップと、
前記素子領域において第1方向にストライプ状に延び、第1導電材料により形成された複数の第1導電構造と、
前記第1導電構造と前記チップとの間の下地絶縁膜と、
前記チップに形成された第1導電型の第1不純物領域と、
前記第1不純物領域の前記第1主面側の表層部に形成された第2導電型の第2不純物領域と、
前記第1主面の表層部に形成され、前記第2不純物領域よりも第2導電型の不純物濃度の高い高濃度領域とを含み、
前記下地絶縁膜が、前記高濃度領域を被覆する部分において選択的に厚くされている、半導体装置。 - 前記第2不純物領域の前記第1主面側の表層部に形成された第1導電型の第3不純物領域をさらに含み、
前記第1導電構造は、前記第2不純物領域に対向し、前記第2不純物領域にチャネルを形成するゲート構造を含む、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記下地絶縁膜が、前記高濃度領域を被覆する部分に形成された第1厚膜部を含み、
前記第1厚膜部が、前記第2不純物領域にチャネルが形成されるチャネル区間に対応するチャネル対応領域に形成されていない、請求項2に記載の半導体装置。 - 前記ゲート構造がトレンチゲート構造であり、
前記トレンチゲート構造が、前記第1主面から前記第3不純物領域および前記第2不純物領域を通って前記第1不純物領域に達するトレンチを含み、
前記下地絶縁膜が、前記トレンチの内面に形成されたトレンチ絶縁膜を含む、請求項2または3に記載の半導体装置。 - 前記トレンチ絶縁膜が、前記高濃度領域を被覆する第1厚膜部と、前記第1厚膜部よりも薄く、前記高濃度領域を被覆しない薄膜部を含み、
前記薄膜部が、前記第2不純物領域にチャネルが形成されるチャネル区間に対応しない非チャネル対応領域に形成されている、請求項4に記載の半導体装置。 - 前記トレンチゲート構造が、前記トレンチ絶縁膜を挟んで前記トレンチ内に埋設された埋設体をさらに含み、
前記埋設体のうち前記第1厚膜部に接する部分の上面高さが、前記埋設体のうち前記薄膜部に接する部分の上面高さよりも高い、請求項5に記載の半導体装置。 - 前記第1厚膜部が、前記薄膜部の厚さの1.5倍以上の厚さを有している、請求項5または6に記載の半導体装置。
- 前記高濃度領域が、前記トレンチの底面に露出する第1高濃度層を含み、
前記第1厚膜部が、前記第1高濃度層を被覆する第1厚膜を含む、請求項5~7のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記高濃度領域が、前記トレンチの側面に露出する第2高濃度層をさらに含み、
前記第1厚膜部が、前記第2高濃度層を被覆する第2厚膜をさらに含む、請求項8に記載の半導体装置。 - 前記第1高濃度層および前記第2高濃度層が、互いに同じ濃度である、請求項9に記載の半導体装置。
- 前記下地絶縁膜の上面が、前記第1厚膜部において、前記第1方向に沿う断面視において、前記第1主面側に凸をなしている、請求項3および5~10のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1厚膜部が、前記高濃度領域を被覆する第1膜部分と、前記高濃度領域に前記第1方向に隣接する領域を被覆する第2膜部分とを含む、請求項3および5~11のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1導電構造を被覆するように前記第1主面に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に平面視で前記素子領域を取り囲むように形成され、前記第1導電材料よりも低抵抗な第2導電材料により形成された第2導電構造と、
前記絶縁層に被覆されるように前記第1主面上に形成され、前記第2導電構造から前記第1方向に交差する第2方向にライン状に前記第1導電構造を横切って延び、前記第1導電構造と前記第2導電構造とを電気的に接続する複数の接続配線構造とを含み、
前記下地絶縁膜が、前記第1導電構造と前記接続配線構造との接続部において選択的に厚く形成された第2厚膜部をさらに含む、請求項3および5~12のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第1厚膜部が、前記第2厚膜部と同じ厚さを有している、請求項13に記載の半導体装置。
- 前記チップが、SiCチップである、請求項1~14のいずれか一項に記載の半導体装置。
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|---|---|---|---|
| JP2024006734 | 2024-01-19 | ||
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/000712 Pending WO2025154684A1 (ja) | 2024-01-19 | 2025-01-10 | 半導体装置 |
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|---|---|
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Citations (4)
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-
2025
- 2025-01-10 WO PCT/JP2025/000712 patent/WO2025154684A1/ja active Pending
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