JP7374795B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図1に示すように、実施形態に係る半導体装置110は、第1電極51、第2電極52、第3電極53、第1半導体領域11、第2半導体領域12、第3半導体領域13、第1部材31、及び、第1絶縁部材40を含む。
図2に示すように、実施形態に係る半導体装置111は、第1電極51、第2電極52、第3電極53、第1半導体領域11、第2半導体領域12、第3半導体領域13、第1部材31、及び、第1絶縁部材40に加えて、第1対向部材31Cを含む。半導体装置111について以下に説明する部分を除いて、半導体装置111は、半導体装置110と同様の構成を有してよい。
図3は、第1部材31の抵抗率とブロッキング電圧との関係のシミュレーション結果の例を示している。図3の横軸は、第1部材31の抵抗率R1である。図3の縦軸は、ブロッキング電圧BVである。図3に示すように、第1部材31の抵抗率R1が、5×107Ωcm以上において、高いブロッキング電圧BVが得られる。
図5は、第1部材31の厚さ(長さt41)とブロッキング電圧との関係のシミュレーション結果の例を示している。図5の横軸は、第1部材31の厚さ(長さt41)である。図5の縦軸は、ブロッキング電圧BVである。図5に示すように、第1部材31の厚さ(長さt41)が薄くなると、ブロッキング電圧BVが上昇する。例えば、長さt41が20nm以上250nm以下において、特に高いブロッキング電圧BVが得られる。実施形態において、長さt41は20nm以上250nm以下であることが好ましい。これにより、高いブロッキング電圧BVが得やすくなる。長さt41は20nm以上200nm以下でもよい。
図6は、第3部分領域11cにおける電界の深さ方向の分布のシミュレーション結果を例示している。図6には、第1部材31を含む半導体装置111の特性と、参考例の半導体装置119の特性と、が例示されている。半導体装置119においては、第1部材31の抵抗率が1×1010Ωcmであり、第1部材31と第1部分領域11aとの間には、絶縁膜が設けられている。図6の横軸は、Z軸方向(深さ方向)における位置pZである。縦軸は、電界EFである。図6において、位置pZが約1μmから約5μmの領域が、第1部材31が設けられる深さに対応する。
図7は、第1半導体領域11における第1導電形(n形)の不純物の濃度とブロッキング電圧との関係のシミュレーション結果の例を示している。図7の横軸は、不純物の濃度C1である。縦軸は、ブロッキング電圧BVである。図7には、半導体装置111と半導体装置119とにおける特性が例示されている。
これらの図は、第1半導体領域11における不純物の濃度C1を変えたときの特性のシミュレーション結果の例を示している。図8~図10の横軸は、ブロッキング電圧BVである。図8の縦軸は、ゲート電圧が10Vのときのオン抵抗RonAである。図9の縦軸は、ドレイン電圧が0Vから50Vの範囲で放出される、ソース-ドレイン間の電荷量Qossである。図10の縦軸は、オン抵抗RonA及び電荷量Qossの積である。これらの図には、半導体装置111の特性と、参考例の半導体装置119の特性と、が示されている。
図11に示すように、実施形態に係る半導体装置112において、第1導電部61は、第1導電領域61a及び第2導電領域61bを含む。第1導電領域61aは、例えば、第1端31aと接する。第2導電領域61bは、Z軸方向に延びる。第2導電領域61bは、第1導電領域61a及び第2電極52と接する。このような第1導電部61により第1部材31と第2電極52とが電気的に接続されてもよい。
図16に示すように、実施形態に係る半導体装置120においては、第1半導体領域11は、第4部分領域11dをさらに含む。第2部分領域11bは、第2方向(X軸方向)において、第4部分領域11dと第1部分領域11aとの間にある。第3電極53は、第1方向(Z軸方向)において、第4部分領域11dと第2電極52との間にある。第1絶縁部材40は、第3絶縁領域43を含む。第3絶縁領域43は、第1方向(Z軸方向)において、第4部分領域11dと第3電極53との間にある。
図17に示すように、実施形態に係る半導体装置121においては、半導体装置120の構成において、第1対向部材31Cがさらに設けられる。
図18に示すように、実施形態に係る半導体装置122は、第2導電部62を含む。第2導電部62は、第2電極52と電気的に接続される。図18の例のように、例えば、配線62Lにより、第2導電部62が第2電極52と電気的に接続されてもよい。
図21は、第2実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図21に示すように、実施形態に係る半導体装置130は、第1電極51、第2電極52、第1半導体領域11、第2半導体領域12、第1部材31、及び、第1絶縁部材40を含む。
図22に示す実施形態に係る半導体装置131のように、第1対向部材31C及び第1対向導電部61Cを含んでもよい。第1絶縁部材40は、第1対向絶縁領域41Cを含んでもよい。半導体装置131においても、特性を向上できる半導体装置を提供できる。
図23(a)、図23(b)、図24(a)、図24(b)、図25(a)、図25(b)、及び、図26は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図23(a)に示すように、例えば、第5半導体領域15(例えば半導体基板)の上に、第1半導体領域11となるn形半導体層を形成する。n形半導体層の厚さは、例えば、8.75μmである。n形半導体層は、例えば、エピタキシャル成長により形成される。
Claims (15)
- 第1電極と、
第2電極であって、前記第1電極から前記第2電極への方向は、第1方向に沿う、前記第2電極と、
第1部分領域、第2部分領域及び第3部分領域を含む第1導電形の第1半導体領域であって、前記第2部分領域から前記第1部分領域への第2方向は、前記第1方向と交差した、前記第1半導体領域と、
前記第1導電形の第2半導体領域であって、前記第3部分領域は、前記第1方向において、前記第2部分領域と前記第2半導体領域との間にある、前記第2半導体領域と、
前記第3部分領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2導電形の第3半導体領域と、
第3電極であって、前記第3半導体領域から前記第3電極への方向は、前記第2方向に沿う、前記第3電極と、
第1部材であって、前記第1部分領域から前記第1部材への方向は、前記第1方向に沿い、前記第1部材は、前記第1方向において前記第1部分領域と前記第3電極との間にあり、前記第3部分領域から前記第1部材への方向は、前記第2方向に沿う、前記第1部材と、
第1絶縁領域及び第2絶縁領域を含む第1絶縁部材であって、前記第1絶縁領域は、前記第2方向において前記第3部分領域と前記第1部材との間にあり、前記第2絶縁領域は、前記第2方向において、前記第3半導体領域と前記第3電極との間にある、前記第1絶縁部材と、
を備え、
前記第1部材は、前記第1部分領域と電気的に接続され、
前記第1部材は、前記第2電極と電気的に接続された、または、前記第2電極と電気的に接続されることが可能であり、
前記第1部材は、第1材料、第2材料、第3材料、第4材料、第5材料及び第6材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第1材料は、Si、N及びOを含み、
前記第2材料は、Si-Nの結合、N-Oの結合、及び、N-Nの結合を含み、
前記第3材料は、Si-Nの結合、N-Hの結合、及び、N-Nの結合を含み、
前記第4材料は、Siと、Cと、第1元素と、を含み、前記第1元素は、B及びNよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第5材料は、Siと、Oと、第2元素と、を含み、前記第2元素は、Fe、Au、Ni、Ta、W及びTiよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第6材料は、第3元素及び第4元素を含み、前記第3元素は、In、Al及びGaよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、前記第4元素は、P、As、B、Fe、Au、Ni、Ti、Ta、W及びTiよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、半導体装置。 - 第1対向部材をさらに備え、
前記第3部分領域は、前記第2方向において前記第1対向部材と前記第1部材との間にあり、
前記第1絶縁部材は、第1対向絶縁領域をさらに含み、前記第1対向絶縁領域は、前記第2方向において、前記第1対向部材と前記第3部分領域との間にあり、
前記第1半導体領域は、第1対向部分領域をさらに含み、前記第2部分領域は、前記第2方向において前記第1対向部分領域と前記第1部分領域との間にあり、
前記第1対向部分領域から前記第1対向部材への方向は、前記第1方向に沿い、
前記第1対向部材は、前記第1対向部分領域と電気的に接続され、
前記第1対向部材は、前記第1材料、前記第2材料、前記第3材料、前記第4材料、前記第5材料及び前記第6材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含む、請求項1記載の半導体装置。 - 前記第1絶縁領域の前記第2方向に沿う長さは、20nm以上250nm以下である、請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第1部材と前記第2電極とを電気的に接続する第1導電部をさらに備えた、請求項1~3のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1部材と電気的に接続された端子をさらに備えた、請求項1~3のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1部材は、第1端と、第2端と、を含み、
前記第2端は、前記第1方向において前記第1部分領域と前記第1端との間にあり、
前記第1端の前記第1方向における位置は、前記第3部分領域と前記第3半導体領域との境界の前記第1方向における位置と、前記第2端の前記第1方向における位置との間にある、請求項1~5のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1部材の少なくとも一部は、前記第1方向において、前記第1部分領域と、前記第3電極の少なくとも一部と、の間にあり、
前記第1絶縁部材は、第3絶縁領域を含み、
前記第3絶縁領域は、前記第1部材と前記第3電極との間にある、請求項1~6のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1部分領域と前記第1部材との間に設けられた前記第1導電形の第6半導体領域をさらに備え、
前記第6半導体領域は、前記第1部分領域及び前記第1部材と電気的に接続され、
前記第6半導体領域における前記第1導電形の不純物の濃度は、前記第1半導体領域における前記第1導電形の不純物の濃度よりも高い、請求項7記載の半導体装置。 - 前記第3部分領域における前記第1導電形の不純物の濃度は、前記第1部分領域における前記第1導電形の不純物の濃度よりも低い、請求項7記載の半導体装置。
- 前記第3部分領域と前記第3半導体領域との間に設けられた前記第1導電形の第7半導体領域をさらに備え、
前記第7半導体領域における前記第1導電形の不純物の濃度は、前記第3部分領域における前記第1導電形の不純物の濃度よりも低い、請求項7~9のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1半導体領域は、第4部分領域をさらに含み、
前記第2部分領域は、前記第2方向において、前記第4部分領域と前記第1部分領域との間にあり、
前記第3電極は、前記第1方向において、前記第4部分領域と前記第2電極との間にあり、
前記第1絶縁部材は、第3絶縁領域をさらに含み、
前記第3絶縁領域は、前記第1方向において前記第4部分領域と前記第3電極との間にある、請求項1~5のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第2電極と電気的に接続された第2導電部をさらに備え、
前記第2導電部は、前記第1方向において、前記第4部分領域と前記第3電極との間にあり、
前記第1絶縁部材は、第4絶縁領域をさらに含み、
前記第4絶縁領域は、前記第1方向において前記第4部分領域と前記第2導電部との間にあり、
前記第3絶縁領域は、前記第1方向において前記第2導電部と前記第3電極との間にある、請求項11記載の半導体装置。 - 前記第2電極と電気的に接続された第4半導体領域をさらに備え、
前記第4半導体領域は前記第2導電形であり、
前記第4半導体領域における前記第2導電形の不純物の濃度は、前記第3半導体領域における前記第2導電形の前記不純物の濃度よりも高い、請求項1~12のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1電極と前記第1半導体領域との間に設けられた第5半導体領域をさらに備え、
前記第5半導体領域は前記第1導電形であり、
前記第5半導体領域における前記第1導電形の不純物の濃度は、前記第1半導体領域における前記第1導電形の前記不純物の濃度よりも高い、請求項1~13のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第2半導体領域における前記第1導電形の不純物の濃度は、前記第1半導体領域における前記第1導電形の前記不純物の前記濃度よりも高い、請求項14記載の半導体装置。
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---|---|---|---|---|
CN112349785B (zh) * | 2020-11-06 | 2022-02-08 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 电阻场板电导调制场效应mos器件及其制备方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002217415A (ja) | 2000-12-07 | 2002-08-02 | Internatl Rectifier Corp | 高電圧垂直伝導スーパージャンクション半導体デバイス |
JP2003031821A (ja) | 2001-07-17 | 2003-01-31 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2003523088A (ja) | 2000-02-12 | 2003-07-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 絶縁ゲート電界効果デバイス |
JP2003523086A (ja) | 2000-02-12 | 2003-07-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体デバイスおよび半導体デバイス用の材料を製造する方法 |
JP2003523087A (ja) | 2000-02-12 | 2003-07-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 増加する逆阻止電圧のための分圧器を伴う半導体装置 |
JP2004519848A (ja) | 2001-02-22 | 2004-07-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体デバイス |
JP2007189192A (ja) | 2005-12-15 | 2007-07-26 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2007529115A (ja) | 2003-12-30 | 2007-10-18 | フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション | パワー半導体デバイスおよびその製造方法 |
JP2013503491A (ja) | 2009-08-27 | 2013-01-31 | ビシェイ−シリコニクス | スーパージャンクショントレンチパワーmosfetデバイス |
JP2017055102A (ja) | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社豊田自動織機 | トレンチゲート型半導体装置及びその製造方法 |
JP2019091822A (ja) | 2017-11-15 | 2019-06-13 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2547729B2 (ja) | 1986-01-16 | 1996-10-23 | 株式会社東芝 | 高耐圧パワ−集積回路 |
JP2585331B2 (ja) | 1986-12-26 | 1997-02-26 | 株式会社東芝 | 高耐圧プレーナ素子 |
JPH0799307A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-11 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2001094094A (ja) * | 1999-09-21 | 2001-04-06 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JP4917246B2 (ja) | 2003-11-17 | 2012-04-18 | ローム株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP5587535B2 (ja) | 2007-11-14 | 2014-09-10 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
JP5611653B2 (ja) * | 2010-05-06 | 2014-10-22 | 株式会社東芝 | 窒化物半導体素子 |
JP2015207588A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
JP6400545B2 (ja) | 2015-09-11 | 2018-10-03 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
US10903163B2 (en) * | 2015-10-19 | 2021-01-26 | Vishay-Siliconix, LLC | Trench MOSFET with self-aligned body contact with spacer |
JP2016054324A (ja) | 2015-12-10 | 2016-04-14 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
IT201700057056A1 (it) * | 2017-05-25 | 2018-11-25 | St Microelectronics Srl | Metodo di fabbricazione autoallineata di un transistore vdmos, e transistore vdmos autoallineato |
US10985248B2 (en) * | 2018-11-16 | 2021-04-20 | Infineon Technologies Ag | SiC power semiconductor device with integrated Schottky junction |
JP6958575B2 (ja) * | 2019-01-16 | 2021-11-02 | 株式会社デンソー | 半導体装置およびその製造方法 |
US11114558B2 (en) * | 2019-10-18 | 2021-09-07 | Nami MOS CO., LTD. | Shielded gate trench MOSFET integrated with super barrier rectifier |
-
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003523088A (ja) | 2000-02-12 | 2003-07-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 絶縁ゲート電界効果デバイス |
JP2003523086A (ja) | 2000-02-12 | 2003-07-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体デバイスおよび半導体デバイス用の材料を製造する方法 |
JP2003523087A (ja) | 2000-02-12 | 2003-07-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 増加する逆阻止電圧のための分圧器を伴う半導体装置 |
JP2002217415A (ja) | 2000-12-07 | 2002-08-02 | Internatl Rectifier Corp | 高電圧垂直伝導スーパージャンクション半導体デバイス |
JP2004519848A (ja) | 2001-02-22 | 2004-07-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体デバイス |
JP2003031821A (ja) | 2001-07-17 | 2003-01-31 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2007529115A (ja) | 2003-12-30 | 2007-10-18 | フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション | パワー半導体デバイスおよびその製造方法 |
JP2007189192A (ja) | 2005-12-15 | 2007-07-26 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2013503491A (ja) | 2009-08-27 | 2013-01-31 | ビシェイ−シリコニクス | スーパージャンクショントレンチパワーmosfetデバイス |
JP2017055102A (ja) | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社豊田自動織機 | トレンチゲート型半導体装置及びその製造方法 |
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