JP2024067299A - Semiconductor device ad manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、半導体装置とその製造方法に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
特許文献1には、IGBT(insulated gate bipolar transistor)領域とダイオード領域を含む半導体基板を備えた半導体装置が開示されている。この半導体装置では、半導体基板の上面を被覆するように上部電極が設けられており、半導体基板の下面を被覆するように下部電極が設けられている。IGBT領域内には、上部電極がエミッタ電極になるとともに下部電極がコレクタ電極となるように、IGBT構造が設けられている。ダイオード領域内には、上部電極がアノード電極になるとともに下部電極がカソード電極となるように、ダイオード構造が設けられている。ダイオード構造は、IGBT構造に対して逆並列に接続されており、フリーホイーリングダイオードとして動作することができる。
また、特許文献1の半導体装置では、IGBT領域に複数のトレンチゲートが設けられており、ダイオード領域に複数のダミートレンチが設けられている。さらに、特許文献1の半導体装置では、IGBT領域とダイオード領域の境界に複数のトレンチゲートと複数のダミートレンチよりも深くなるように形成された単一の境界トレンチが設けられている。境界トレンチは、IGBT領域からダイオード領域に向けてキャリアが流入するのを抑えるために設けられている。これにより、特許文献1の半導体装置では、ダイオード構造のリカバリー動作時の耐量が増加するとされている。
In addition, in the semiconductor device of
この種の半導体装置では、IGBT構造がターンオフしたときの耐量を向上させる技術も必要である。本明細書は、IGBT構造がターンオフしたときの耐量を向上させる技術を提供する。 This type of semiconductor device also requires technology to improve the tolerance when the IGBT structure is turned off. This specification provides technology to improve the tolerance when the IGBT structure is turned off.
本明細書が開示する半導体装置は、IGBT領域(20A)とダイオード領域(20B)を含む半導体基板(10)と、前記半導体基板の下面(10b)に設けられている下部電極(44)と、前記半導体基板の上面(10a)に設けられている上部電極(42)と、前記IGBT領域に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数のトレンチゲート(50)と、前記ダイオード領域に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数の第1ダミートレンチ(60)と、前記IGBT領域と前記ダイオード領域の境界部(20C)に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数の第2ダミートレンチ(70)と、を備えてもよい。前記複数の第2ダミートレンチの各々は、前記IGBT領域と前記ダイオード領域を結ぶ方向に沿って相互に間隔を置いて配置されていてもよい。前記複数の第2ダミートレンチの各々は、少なくともその一部に、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチよりも深く形成された深部分(76)を有してもよい。この半導体装置によると、IGBT構造がターンオフしたときに、前記第2ダミートレンチの少なくとも一部が深く形成されているので前記第2ダミートレンチの底部で優先的にアバランシェが発生し、前記トレンチゲートの底部でのアバランシェの発生を抑制することができる。この結果、この半導体装置では、IGBT構造がターンオフしたときの耐量が向上する。 The semiconductor device disclosed in this specification may include a semiconductor substrate (10) including an IGBT region (20A) and a diode region (20B), a lower electrode (44) provided on the lower surface (10b) of the semiconductor substrate, an upper electrode (42) provided on the upper surface (10a) of the semiconductor substrate, a plurality of trench gates (50) extending from the upper surface of the semiconductor substrate located in the IGBT region toward a deeper portion, a plurality of first dummy trenches (60) extending from the upper surface of the semiconductor substrate located in the diode region toward a deeper portion, and a plurality of second dummy trenches (70) extending from the upper surface of the semiconductor substrate toward a deeper portion at a boundary (20C) between the IGBT region and the diode region. Each of the plurality of second dummy trenches may be arranged at intervals from one another along a direction connecting the IGBT region and the diode region. Each of the second dummy trenches may have, at least in part, a deep portion (76) formed deeper than the trench gates and the first dummy trenches. With this semiconductor device, when the IGBT structure is turned off, avalanche occurs preferentially at the bottom of the second dummy trench because at least a portion of the second dummy trench is formed deep, and the occurrence of avalanche at the bottom of the trench gate can be suppressed. As a result, the semiconductor device has improved tolerance when the IGBT structure is turned off.
本明細書はまた、上記半導体装置を製造する方法を開示することができる。この製造方法は、前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びる複数のトレンチを形成するトレンチ形成工程であって、前記複数の第2ダミートレンチに対応する前記トレンチの少なくとも一部のトレンチ幅が、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチに対応する前記トレンチのトレンチ幅よりも大きい、トレンチ形成工程、を備えてもよい。この製造方法によると、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチと前記複数の第2ダミートレンチの各々に対応したトレンチを同時に形成することができる。 This specification may also disclose a method for manufacturing the semiconductor device. This manufacturing method may include a trench forming step of forming a plurality of trenches extending from the upper surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof, in which the trench width of at least a portion of the trenches corresponding to the plurality of second dummy trenches is greater than the trench width of the trenches corresponding to the plurality of trench gates and the plurality of first dummy trenches. According to this manufacturing method, the trenches corresponding to the plurality of trench gates, the plurality of first dummy trenches, and the plurality of second dummy trenches can be formed simultaneously.
以下、図面を参照し、各実施形態について説明する。各実施形態を通して共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略する。また、図示明瞭化を目的として、繰り返し配置されている構成要素については、そのうちの一部のみに符号を付すことがある。 Each embodiment will be described below with reference to the drawings. Components common to each embodiment will be given the same reference numerals, and their description will be omitted. Also, for the purpose of clarity of illustration, only some of the components that are repeatedly arranged may be given the same reference numerals.
図1に示すように、半導体装置1は、半導体基板10を備えている。半導体基板10は、特に限定されるものではないが、例えば炭化珪素(SiC)基板であってもよい。なお、以下では、半導体基板10の厚み方向をz方向といい、半導体基板10の上面に平行な一方向をx方向といい、半導体基板10の上面に平行かつx方向に直交する方向をy方向という。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、半導体基板10は、特に限定されるものではないが、例えば2つの素子領域20と、素子領域20の周囲に配置されている終端領域30と、を備えていてもよい。素子領域20の各々は、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bに区画されている。IGBT領域20A内にはIGBTを構成するための構造が設けられており、ダイオード領域20B内にはダイオードを構成するための構造が設けられている。素子領域20の各々において、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bがy方向に沿って交互に配置されている。以下、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bを結ぶ方向であって、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bが交互に配置される方向をIGBT・ダイオード方向ともいう。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、半導体装置1は、上部電極42と、下部電極44と、IGBT領域20Aに設けられている複数のトレンチゲート50と、ダイオード領域20Bに設けられている複数の第1ダミートレンチ60と、境界部20Cに設けられている複数の第2ダミートレンチ70と、を備えている。上部電極42は、半導体基板10の上面10aを被覆するように設けられている。下部電極44は、半導体基板10の下面10bを被覆するように設けられている。このように、半導体装置1は、縦型デバイスとして構成されている。上部電極42は、IGBT構造のエミッタ電極として機能するとともにダイオード構造のアノード電極としても機能する。下部電極44は、IGBT構造のコレクタ電極として機能するとともにダイオード構造のカソード電極としても機能する。
2, the
半導体装置1の半導体基板10は、p+型のコレクタ領域11と、n+型のカソード領域12と、n型領域13と、p型領域14と、n+型のエミッタ領域15と、p+型のコンタクト領域16と、を備えている。
The
コレクタ領域11は、半導体基板10のIGBT領域20Aに設けられており、半導体基板10の下面10bに露出する位置に配置されている。コレクタ領域11は、下部電極44にオーミック接触している。カソード領域12は、半導体基板10のダイオード領域20Bに設けられており、半導体基板10の下面10bに露出する位置に配置されている。カソード領域12は、下部電極44にオーミック接触している。このように、半導体基板10の下面10bに露出する位置において、IGBT領域20Aの全体にコレクタ領域11が設けられており、ダイオード領域20Bの全体にカソード領域12が設けられている。換言すると、半導体基板10は、コレクタ領域11が設けられている範囲がIGBT領域20Aとして区画され、カソード領域12が設けられている範囲がダイオード領域20Bとして区画されている。
The
n型領域13は、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bに双方に設けられている。n型領域13は、IGBT領域20Aにおいて、コレクタ領域11とp型領域14の間に配置されており、IGBT構造のドリフト領域として機能する。n型領域13は、ダイオード領域20Bにおいて、カソード領域12とp型領域14の間に設けられており、ダイオード構造の低濃度領域として機能する。
The n-
p型領域14は、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bに双方に設けられている。p型領域14は、IGBT領域20Aにおいて、n型領域13上に配置されており、IGBT構造のボディ領域として機能する。p型領域14は、ダイオード領域20Bにおいて、n型領域13上に配置されており、ダイオード構造のアノード領域として機能する。
The p-
エミッタ領域15は、IGBT領域20Aに設けられており、半導体基板10の上面10aに露出する位置に分散して配置されている。エミッタ領域15は、上部電極42にオーミック接触している。エミッタ領域15は、トレンチゲート50の側面に接しており、p型領域14によってn型領域13から隔てられている。n型領域13とエミッタ領域15を隔てるp型領域14であってトレンチゲート50の側面に接する部分がチャネルとして機能する。
The
コンタクト領域16は、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bに双方に設けられており、半導体基板10の上面10aに露出する位置に分散して配置されている。コンタクト領域16は、上部電極42にオーミック接触している。p型領域14は、コンタクト領域16を介して上部電極42に電気的に接続されている。
The
複数のトレンチゲート50は、IGBT領域20Aに位置する半導体基板10の上層部に設けられている。複数のトレンチゲート50の各々は、半導体基板10を平面視したときに、x方向に延びているとともにy方向に相互に間隔を置いて配列されている。このように、複数のトレンチゲート50は、ストライプ状に配置されている。複数のトレンチゲート50の各々は、半導体基板10の上面10aからp型領域14を貫通してn型領域13に達するように形成されている。複数のトレンチゲート50の各々は、ゲート絶縁膜52と、ゲート絶縁膜52によって半導体基板10から絶縁されているゲート電極54と、を備えている。複数のトレンチゲート50の各々のゲート電極54は、層間絶縁膜によって上部電極42から絶縁されている。
The
複数の第1ダミートレンチ60は、ダイオード領域20Bに位置する半導体基板10の上層部に設けられている。複数の第1ダミートレンチ60の各々は、半導体基板10を平面視したときに、x方向に延びているとともにy方向に相互に間隔を置いて配列されている。このように、複数の第1ダミートレンチ60は、ストライプ状に配置されている。複数の第1ダミートレンチ60の各々は、半導体基板10の上面10aからp型領域14を貫通してn型領域13に達するように形成されている。複数の第1ダミートレンチ60の各々は、ダミー絶縁膜62と、ダミー絶縁膜62によって半導体基板10から絶縁されているダミー電極64と、を備えている。複数の第1ダミートレンチ60の各々のダミー電極64は、上部電極42に電気的に接続されている。
The
複数の第2ダミートレンチ70は、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bの境界部20Cに位置する半導体基板10の上層部に設けられている。ここで、境界部20Cとは、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bの境界(即ち、コレクタ領域11とカソード領域12の境界)からIGBT・ダイオード方向(この例ではy方向)に沿ってIGBT領域20Aとダイオード領域20Bの各々に向けて所定距離だけ広がった範囲として定義される。所定距離は、半導体基板10の厚み方向に沿って測定されるn型領域13の膜厚の1/2である。したがって、IGBT・ダイオード方向に沿って測定される境界部20Cの幅は、n型領域13と膜厚と一致する。複数の第2ダミートレンチ70は、この境界部20C内の少なくとも一部の領域に配置されていればよい。この例では、複数の第2ダミートレンチ70が、境界部20CのうちIGBT領域20Aとダイオード領域20Bの双方に配置されている。
The
複数の第2ダミートレンチ70の各々は、半導体基板10を平面視したときに、x方向に延びているとともにy方向に相互に間隔を置いて配列されている。このように、複数の第2ダミートレンチ70は、ストライプ状に配置されている。複数の第2ダミートレンチ70の各々は、半導体基板10の上面10aからp型領域14を貫通してn型領域13に達するように形成されている。複数の第2ダミートレンチ70の各々は、ダミー絶縁膜72と、ダミー絶縁膜72によって半導体基板10から絶縁されているダミー電極74と、を備えている。複数の第2ダミートレンチ70の各々のダミー電極74は、上部電極42に電気的に接続されている。
When the
複数の第2ダミートレンチ70の各々の少なくとも一部は、複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60よりも深く形成された深部分76を有している。なお、後述するように、複数の第2ダミートレンチ70の各々は、その全体が複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60よりも深く構成されていてもよく、少なくとも一部が複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60よりも深く構成されていてもよい。第2ダミートレンチ70の全体が複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60よりも深く構成されている例では、第2ダミートレンチ70の全体が深部分76で構成されているということができる。
At least a portion of each of the
複数の第2ダミートレンチ70は、複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60とは別工程で形成してもよい。しかしながら、複数の第2ダミートレンチ70を複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60と同一工程で形成することにより、製造コストを低減することができる。図3~図5を参照し、製造コストを低減するのに適した形態を有する複数の第2ダミートレンチ70について説明する。
The
図3の例では、第2ダミートレンチ70の全体のトレンチ幅70Wが、トレンチゲート50のトレンチ幅50Wよりも大きい。なお、第1ダミートレンチ60のトレンチ幅はトレンチゲート50のトレンチ幅50Wと同一である。このため、第2ダミートレンチ70のトレンチ幅70Wは、第1ダミートレンチ60のトレンチ幅よりも大きい。ここで、トレンチ幅とは、トレンチの短手方向(この例ではy方向)の幅をいう。
3, the
半導体基板10にトレンチを形成するとき、トレンチ幅が大きいトレンチではエッチングガスがトレンチ内に入り込み易くなり、エッチング速度が増加する。このため、単一のフォトマスクを用いた1回のエッチングでトレンチ幅が異なる複数のトレンチを形成すると、深さの異なるトレンチを作り分けることができる。したがって、図3に示す例の半導体装置1の製造方法は、半導体基板10上にフォトマスクを成膜するステップと、ドライエッチングによりフォトマスクの開口から露出する半導体基板10の上層部に複数のトレンチを形成するステップと、を含むトレンチ形成工程を備えている。フォトマスクは、複数の第2ダミートレンチ70に対応するトレンチのトレンチ幅が複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60に対応するトレンチのトレンチ幅よりも大きくなるようにパターニングされる。これにより、単一のフォトマスクを用いた1回のエッチングによって複数の第2ダミートレンチ70に対応するトレンチの深さを複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60に対応するトレンチの深さよりも大きくすることができる。
When forming a trench in the
図3の例では、複数の第2ダミートレンチ70の各々は、長手方向のいずれの位置におけるトレンチ幅も複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60の各々のトレンチ幅よりも大きく形成されていた。これにより、複数の第2ダミートレンチ70の各々は、その全体が複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60よりも深くなるように構成されていた。この例に代えて、図4に示す例では、複数の第2ダミートレンチ70の各々は、長手方向の一部の位置におけるトレンチ幅が複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60の各々のトレンチ幅よりも大きく形成されている。これにより、複数の第2ダミートレンチ70の各々は、その長手方向の一部の位置に対応した部分が複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60よりも深くなるように構成されている。図4の例では、複数の第2ダミートレンチ70の各々の一部に深部分76が形成され、それら深部分76が境界部20C内に分散して配置されている。図4の例も、単一のフォトマスクを用いた1回のエッチングによって深部分76に対応するトレンチの深さを複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60に対応するトレンチの深さよりも大きくすることができる。
In the example of FIG. 3, each of the
図5の例では、IGBT・ダイオード方向に隣り合う第2ダミートレンチ70の間に複数の連結ダミートレンチ80が設けられている。複数の連結ダミートレンチ80の各々は、半導体基板10を平面視したときに、y方向に延びているとともにx方向に相互に間隔を置いて配列されている。また、複数の連結ダミートレンチ80の各々は、半導体基板10の上面からp型領域14を貫通してn型領域13に達するように形成されている。複数の連結ダミートレンチ80の各々は、ダミー絶縁膜82と、ダミー絶縁膜82によって半導体基板10から絶縁されているダミー電極84と、を備えている。複数の連結ダミートレンチ80の各々のダミー電極84は、上部電極42に電気的に接続されている。
In the example of FIG. 5, a plurality of linking
複数の連結ダミートレンチ80の各々は、その両端が隣り合う第2ダミートレンチ70の各々に連結している。連結ダミートレンチ80が第2ダミートレンチ70に連結する部分に、深部分76が形成され、それら深部分76が境界部20C内に分散して配置されている。図5の例も、単一のフォトマスクを用いた1回のエッチングによって複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60と複数の第2ダミートレンチ70と複数の連結ダミートレンチ80の各々に対応するトレンチが同時に形成される。連結ダミートレンチ80が第2ダミートレンチ70に連結する部分では、トレンチの実効的なトレンチ幅が大きくなる。このため、図5の例も、単一のフォトマスクを用いた1回のエッチングによって深部分76に対応するトレンチの深さを複数のトレンチゲート50と複数の第1ダミートレンチ60に対応するトレンチの深さよりも大きくすることができる。
Each of the multiple linking
次に、半導体装置1の動作について説明する。IGBT構造が動作するモードでは、下部電極44が上部電極42よりも高い電位となるように、下部電極44と上部電極42の間に電圧が印加される。このIGBT構造が動作するモードでは、ゲート電極54と上部電極42の間の電圧が閾値電圧よりも高くなると、トレンチゲート50の側面に接するp型領域14にチャネルが形成され、そのチャネルを介してエミッタ領域15からn型領域13に電子キャリアが注入される。一方、コレクタ領域11からn型領域13に正孔キャリアが注入される。これにより、IGBT構造がオンとなる。ゲート電極54と上部電極42の間の電圧が閾値電圧よりも小さくなると、トレンチゲート50の側面のチャネルが消失し、IGBT領域20AのIGBT構造がオフとなる。このように、IGBT構造が動作するモードでは、トレンチゲート50のゲート電極54の電位に応じてIGBT構造のオンとオフが制御される。
Next, the operation of the
ダイオード構造が動作するモードは、上部電極42が下部電極44よりも高い電位となるように、下部電極44と上部電極42の間に電圧が印加される。このダイオード構造が動作するモードでは、ゲート電極54が上部電極42の電位に設定されており、トレンチゲート50の側面のチャネルは消失している。ダイオード構造が動作するモードでは、上部電極42が下部電極44よりも高い電位となっているので、p型領域14とn型領域13とカソード領域12で構成されるpnダイオードを介して還流電流が流れる。
In the mode in which the diode structure operates, a voltage is applied between the
上記したIGBT構造が動作するモードにおいて、IGBT構造がターンオフすると、n型領域13に残留する正孔キャリアが誘導性負荷の高電圧によって高エネルギーとなり、正孔キャリアが上部電極42に排出される過程でアバランシェを引き起こすことがある。半導体装置1では、第2ダミートレンチ70の少なくとも一部が深く形成されているので、第2ダミートレンチ70の底部で優先的にアバランシェが発生し、トレンチゲート50の底部でのアバランシェの発生を抑制することができる。特に、半導体装置1では、複数の第2ダミートレンチが境界部20CにおいてIGBT・ダイオード方向に沿って間隔を置いて配置されている。このため、半導体装置1では、IGBT領域20Aとダイオード領域20Bの境界近傍に残留する正孔キャリアが排出される経路に第2ダミートレンチ70が確実に配置されている。これにより、半導体装置1では、境界部20Cにおいてアバランシェを優先的に発生させることができ、トレンチゲート50の底部でのアバランシェの発生を抑制することができる。この結果、アバランシェによるトレンチゲート50の破壊が抑制されるので、半導体装置1では、IGBT構造がターンオフするときの耐量が向上する。
In the above-mentioned mode in which the IGBT structure operates, when the IGBT structure is turned off, the hole carriers remaining in the n-
以下、他の実施形態の半導体装置について説明する。これら実施形態の半導体装置も上記した半導体装置1と同様の作用効果を有することができる。
Other embodiments of the semiconductor device will be described below. These embodiments of the semiconductor device can also have the same effects as the
図6の半導体装置2では、境界部20CのうちIGBT領域20Aに第2ダミートレンチ70が偏在して配置されており、境界部20Cのうちダイオード領域20Bに第1ダミートレンチ60が設けられている。
In the
図7の半導体装置3では、境界部20Cのうちダイオード領域20Bに第2ダミートレンチ70が偏在して配置されており、境界部20CのうちIGBT領域20Aにトレンチゲート50が設けられている。
In the
図6と図7の例に示すように、境界部20Cには第2ダミートレンチ70のみが設けられている必要はなく、境界部20Cにはトレンチゲート50と第1ダミートレンチ60が必要に応じて設けられていてもよい。複数の第2ダミートレンチ70が境界部20C内の少なくとも一部に設けられていれば、上記した半導体装置1と同様の作用効果を有することができる。
As shown in the examples of Figures 6 and 7, it is not necessary that only the
また、複数の第2ダミートレンチ70は、トレンチゲート50と第1ダミートレンチ60の間に配置されていてもよいし、トレンチゲート50と第1ダミートレンチ60の間に配置されていなくてもよい。例えば、図8に示すように、境界部20Cに隣接するIGBT領域20Aに第1ダミートレンチ60が設けられていてもよい。
The
以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。 The following summarizes the characteristics of the technology disclosed in this specification. Note that the technical elements described below are independent technical elements that demonstrate technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing.
(特徴1)
IGBT領域(20A)とダイオード領域(20B)を含む半導体基板(10)と、
前記半導体基板の下面(10b)に設けられている下部電極(44)と、
前記半導体基板の上面(10a)に設けられている上部電極(42)と、
前記IGBT領域に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数のトレンチゲート(50)と、
前記ダイオード領域に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数の第1ダミートレンチ(60)と、
前記IGBT領域と前記ダイオード領域の境界部(20C)に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数の第2ダミートレンチ(70)と、を備えており、
前記複数の第2ダミートレンチの各々は、前記IGBT領域と前記ダイオード領域を結ぶ方向に沿って相互に間隔を置いて配置されており、
前記複数の第2ダミートレンチの各々は、少なくともその一部に、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチよりも深く形成された深部分(76)を有する、半導体装置。
(Feature 1)
A semiconductor substrate (10) including an IGBT region (20A) and a diode region (20B);
a lower electrode (44) provided on the lower surface (10b) of the semiconductor substrate;
an upper electrode (42) provided on an upper surface (10a) of the semiconductor substrate;
A plurality of trench gates (50) extending from the upper surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof located in the IGBT region;
A plurality of first dummy trenches (60) extending from the top surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof located in the diode region;
a plurality of second dummy trenches (70) extending from the top surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof at a boundary (20C) between the IGBT region and the diode region,
The second dummy trenches are arranged at intervals along a direction connecting the IGBT region and the diode region,
Each of the second dummy trenches has, at least in a portion thereof, a deep portion (76) formed deeper than the trench gates and the first dummy trenches.
(特徴2)
前記複数の第2ダミートレンチは、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチの間に設けられている、特徴1に記載の半導体装置。
(Feature 2)
2. The semiconductor device according to
(特徴3)
前記複数の第2ダミートレンチのうち一部の第2ダミートレンチは、前記境界部のうち前記IGBT領域に配置されており、
前記複数の第2ダミートレンチのうち他の第2ダミートレンチは、前記境界部のうち前記ダイオード領域に配置されている、特徴1又は2に記載の半導体装置。
(Feature 3)
Some of the second dummy trenches among the plurality of second dummy trenches are disposed in the IGBT region of the boundary portion,
3. The semiconductor device according to
(特徴4)
前記複数の第2ダミートレンチの各々は、その全体が前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチよりも深くなるように構成されている、特徴1~3のいずれか1つに記載の半導体装置。
(Feature 4)
The semiconductor device according to any one of
(特徴5)
前記複数の第2ダミートレンチの各々は、その一部が前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチよりも深くなるように構成されている、特徴1~3のいずれか1つに記載の半導体装置。
(Feature 5)
4. The semiconductor device according to any one of
(特徴6)
前記複数の第2ダミートレンチの各々の前記深部分は、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチのトレンチ幅よりも広いトレンチ幅を有する、請求項1~5のいずれか1つに記載の半導体装置。
(Feature 6)
6. The semiconductor device according to
(特徴7)
隣り合う第2ダミートレンチの間を伸びている連結ダミートレンチ(80)をさらに備えており、
前記複数の第2ダミートレンチの各々の前記深部分は、前記連結ダミートレンチと連結する部分に位置する、特徴5に記載の半導体装置。
(Feature 7)
Further comprising a connecting dummy trench (80) extending between adjacent second dummy trenches,
6. The semiconductor device according to feature 5, wherein the deep portion of each of the plurality of second dummy trenches is located in a portion that is connected to the connecting dummy trench.
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples given above. The technical elements described in this specification or drawings demonstrate technical utility either alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the technology exemplified in this specification or drawings achieves multiple objectives simultaneously, and achieving one of these objectives is itself technically useful.
1,2,3:半導体装置、 10:半導体基板、 20A:IGBT領域、 20B:ダイオード領域、 20C:境界部、 50:トレンチゲート、 60:第1ダミートレンチ、 70:第2ダミートレンチ、 80:連結ダミートレンチ
Claims (8)
前記半導体基板の下面(10b)に設けられている下部電極(44)と、
前記半導体基板の上面(10a)に設けられている上部電極(42)と、
前記IGBT領域に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数のトレンチゲート(50)と、
前記ダイオード領域に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数の第1ダミートレンチ(60)と、
前記IGBT領域と前記ダイオード領域の境界部(20C)に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数の第2ダミートレンチ(70)と、を備えており、
前記複数の第2ダミートレンチの各々は、前記IGBT領域と前記ダイオード領域を結ぶ方向に沿って相互に間隔を置いて配置されており、
前記複数の第2ダミートレンチの各々は、少なくともその一部に、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチよりも深く形成された深部分(76)を有する、半導体装置。 A semiconductor substrate (10) including an IGBT region (20A) and a diode region (20B);
a lower electrode (44) provided on the lower surface (10b) of the semiconductor substrate;
an upper electrode (42) provided on an upper surface (10a) of the semiconductor substrate;
A plurality of trench gates (50) extending from the upper surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof located in the IGBT region;
A plurality of first dummy trenches (60) extending from the top surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof located in the diode region;
a plurality of second dummy trenches (70) extending from the top surface of the semiconductor substrate toward a depth thereof at a boundary (20C) between the IGBT region and the diode region,
The second dummy trenches are arranged at intervals along a direction connecting the IGBT region and the diode region,
Each of the second dummy trenches has, at least in a portion thereof, a deep portion (76) formed deeper than the trench gates and the first dummy trenches.
前記複数の第2ダミートレンチのうち他の第2ダミートレンチは、前記境界部のうち前記ダイオード領域に配置されている、請求項1に記載の半導体装置。 Some of the second dummy trenches among the plurality of second dummy trenches are disposed in the IGBT region of the boundary portion,
The semiconductor device according to claim 1 , wherein other of the plurality of second dummy trenches are disposed in the diode region of the boundary portion.
前記複数の第2ダミートレンチの各々の前記深部分は、前記連結ダミートレンチと連結する部分に位置する、請求項5に記載の半導体装置。 Further comprising a connecting dummy trench (80) extending between adjacent second dummy trenches,
The semiconductor device according to claim 5 , wherein the deep portion of each of the plurality of second dummy trenches is located at a portion connected to the coupling dummy trench.
前記半導体基板の下面(10b)に設けられている下部電極(44)と、
前記半導体基板の上面(10a)に設けられている上部電極(42)と、
前記IGBT領域に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数のトレンチゲート(50)と、
前記ダイオード領域に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数の第1ダミートレンチ(60)と、
前記IGBT領域と前記ダイオード領域の境界部(20C)に位置する前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びている複数の第2ダミートレンチ(70)と、を備えており、
前記複数の第2ダミートレンチの各々は、前記IGBT領域と前記ダイオード領域を結ぶ方向に沿って相互に間隔を置いて配置されており、
前記複数の第2ダミートレンチの各々は、少なくともその一部に、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチよりも深く形成された深部分(76)を有する、半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の前記上面から深部に向けて延びる複数のトレンチを形成するトレンチ形成工程であって、前記複数の第2ダミートレンチに対応する前記トレンチの少なくとも一部のトレンチ幅が、前記複数のトレンチゲートと前記複数の第1ダミートレンチに対応する前記トレンチのトレンチ幅よりも大きい、トレンチ形成工程、を備える、半導体装置の製造方法。
A semiconductor substrate (10) including an IGBT region (20A) and a diode region (20B);
a lower electrode (44) provided on the lower surface (10b) of the semiconductor substrate;
an upper electrode (42) provided on an upper surface (10a) of the semiconductor substrate;
A plurality of trench gates (50) extending from the upper surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof located in the IGBT region;
A plurality of first dummy trenches (60) extending from the top surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof located in the diode region;
a plurality of second dummy trenches (70) extending from the top surface of the semiconductor substrate toward a deep portion thereof at a boundary (20C) between the IGBT region and the diode region,
The second dummy trenches are arranged at intervals along a direction connecting the IGBT region and the diode region,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein each of the plurality of second dummy trenches has, at least in a portion thereof, a deep portion (76) formed deeper than the plurality of trench gates and the plurality of first dummy trenches,
a trench formation process for forming a plurality of trenches extending from the top surface of the semiconductor substrate toward a depth thereof, wherein a trench width of at least a portion of the trenches corresponding to the plurality of second dummy trenches is larger than a trench width of the trenches corresponding to the plurality of trench gates and the plurality of first dummy trenches.
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