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公開番号2022072843
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-17
出願番号2020182505
出願日2020-10-30
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 29/739 20060101AFI20220510BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】オン電圧を低減可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体装置は、キャリア蓄積層と、キャリア蓄積層を貫通するトレンチの上部の内壁に沿う第1絶縁膜上に配設され、ゲート電極と接続された上段ポリシリコンである上段アクティブ部と、トレンチの下部の内壁に沿う第2絶縁膜上に配設され、上段アクティブ部との間に第3絶縁膜が配設された下段ポリシリコンとを備える。上段アクティブ部の下端が、キャリア蓄積層の下端よりも下方に位置する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
エミッタ電極及びゲート電極が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板の上面側に配設された第1導電型のキャリア蓄積層と、
前記キャリア蓄積層の前記上面側に配設された第2導電型のベース層と、
前記ベース層の前記上面側に配設された第1導電型のソース層と、
前記ソース層、前記ベース層、及び、前記キャリア蓄積層を貫通するトレンチの上部の内壁に沿う第1絶縁膜上に配設され、前記ゲート電極と接続された上段ポリシリコンである上段アクティブ部と、
前記トレンチの下部の内壁に沿う第2絶縁膜上に配設され、前記上段アクティブ部との間に第3絶縁膜が配設された下段ポリシリコンと
を備え、
前記下段ポリシリコンは、
前記エミッタ電極と接続された下段ダミー部、前記ゲート電極と接続された下段アクティブ部、及び、電気的にフローティングされた下段フローティング部のいずれかであり、
前記上段アクティブ部の下端が、前記キャリア蓄積層の下端よりも下方に位置する、半導体装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
請求項1に記載の半導体装置であって、
前記上段アクティブ部の深さが、前記ベース層の深さの1.5倍以上である、半導体装置。
【請求項3】
請求項2に記載の半導体装置であって、
前記上段アクティブ部の深さが、前記ベース層の深さの2倍以上である、半導体装置。
【請求項4】
請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置であって、
前記第2絶縁膜の厚みは、前記第1絶縁膜の厚みよりも厚い、半導体装置。
【請求項5】
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置であって、
前記ソース層、前記ベース層、及び、前記キャリア蓄積層を貫通するトレンチの上部から下部までの内壁に沿う第4絶縁膜上に配設され、前記ゲート電極と接続されたポリシリコンであるアクティブ部、または、前記エミッタ電極と接続されたポリシリコンであるダミー部をさらに備え、
前記第4絶縁膜の厚みは、前記第1絶縁膜の厚みよりも厚い、半導体装置。
【請求項6】
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置であって、
前記キャリア蓄積層の前記上面側に配設され、電気的にフローティングされた第2導電型の半導体層と、
前記半導体層、及び、前記キャリア蓄積層を貫通するトレンチの上部から下部までの内壁に沿う第4絶縁膜上に配設され、前記ゲート電極と接続されたポリシリコンであるアクティブ部と
をさらに備える、半導体装置。
【請求項7】
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置であって、
前記半導体基板のうち前記トレンチの底部に配設された第2導電型のボトム層をさらに備える、半導体装置。
【請求項8】
請求項7に記載の半導体装置であって、
前記ボトム層は前記第1絶縁膜に接することなく前記第2絶縁膜に接する、半導体装置。
【請求項9】
請求項1から請求項8のうちのいずれか1項に記載の半導体装置であって、
前記上段アクティブ部は、RC-IGBTのゲートに用いられる、半導体装置。
【請求項10】
請求項1から請求項8のうちのいずれか1項に記載の半導体装置であって、
前記上段アクティブ部は、MOSFETのゲートに用いられる、半導体装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体装置に関する。
続きを表示(約 2,300 文字)【背景技術】
【0002】
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(InsuLated Gate BipoLar Transistor:以下「IGBT」と呼ぶこともある)などの半導体装置について、様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、ゲート電極に接続された上段アクティブ部と、エミッタ電極に接続され、上段アクティブ部と絶縁された下段ダミー部とをトレンチ内に含む2段ゲートが、IGBTのゲートに用いられたIGBTが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2017-147431号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記2段ゲートを備えるIGBTでは、ターンオフ時にトレンチ底部付近の電界次第で生じていたダイナミックアバランシェ(DA)のホットキャリアが下段ダミー部のゲート酸化膜に注入されても、ゲート特性の劣化が発生しないという利点がある。しかしながら、このようなIGBTでは、オン電圧が比較的高いという問題があった。
【0005】
そこで、本開示は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、オン電圧を低減可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る半導体装置は、エミッタ電極及びゲート電極が設けられた半導体基板と、前記半導体基板の上面側に配設された第1導電型のキャリア蓄積層と、前記キャリア蓄積層の前記上面側に配設された第2導電型のベース層と、前記ベース層の前記上面側に配設された第1導電型のソース層と、前記ソース層、前記ベース層、及び、前記キャリア蓄積層を貫通するトレンチの上部の内壁に沿う第1絶縁膜上に配設され、前記ゲート電極と接続された上段ポリシリコンである上段アクティブ部と、前記トレンチの下部の内壁に沿う第2絶縁膜上に配設され、前記上段アクティブ部との間に第3絶縁膜が配設された下段ポリシリコンとを備え、前記下段ポリシリコンは、前記エミッタ電極と接続された下段ダミー部、前記ゲート電極と接続された下段アクティブ部、及び、電気的にフローティングされた下段フローティング部のいずれかであり、前記上段アクティブ部の下端が、前記キャリア蓄積層の下端よりも下方に位置する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、上段アクティブ部の下端が、キャリア蓄積層の下端よりも下方に位置するので、オン電圧を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
ターンオン損失を説明するための図である。
ターンオン損失を説明するための図である。
ターンオン損失を説明するための図である。
第1関連半導体装置の製造方法を示す断面図である。
第2関連半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態2に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
変形例1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
変形例1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
変形例2に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
変形例3に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態3に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態4に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
変形例1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
変形例1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態1~4の変形例1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の各実施の形態で説明される特徴は例示であり、すべての特徴は必ずしも必須ではない。また、以下に示される説明では、複数の実施の形態において同様の構成要素には同じまたは類似する符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「表」または「裏」などの特定の位置と方向は、実際の実施時の方向とは必ず一致しなくてもよい。
【0010】
また、ある部分が別部分よりも濃度が高いことは、例えば、ある部分の濃度の平均が、別部分の濃度の平均よりも高いことを意味するものとする。逆に、ある部分が別部分よりも濃度が低いことは、例えば、ある部分の濃度の平均が、別部分の濃度の平均よりも低いことを意味するものとする。また以下では、第1導電型をn型、第2導電型をp型として説明するが、第1導電型をp型、第2導電型をn型としてもよい。また、n

は不純物濃度がnよりも低濃度であることを示し、n

は不純物濃度がnよりも高濃度であることを示す。同様に、p

は不純物濃度がpよりも低濃度であることを示し、p

は不純物濃度がpよりも高濃度であることを示す。
(【0011】以降は省略されています)

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