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公開番号2024044260
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2022149685
出願日2022-09-21
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H01L 29/739 20060101AFI20240326BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】スイッチング損失を低減し、破壊耐量を向上させる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、半導体部と、第1乃至第4電極と、制御電極と、を備える。前記第1電極は、前記半導体部の裏面上に設けられ、前記第2電極は、前記裏面とは反対側の表面上に設けられる。前記第3電極は、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記半導体部中に位置し、前記半導体部から電気的に絶縁される。前記制御電極は、前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記半導体部から電気的に絶縁される。前記第4電極は、前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置する。また、前記第4電極は、前記半導体部と前記制御電極との間に位置し、前記第3電極に電気的に接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
半導体部と、
前記半導体部の裏面上に設けられる第1電極と、
前記半導体部の前記裏面とは反対側の表面上に設けられる第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記半導体部中に位置する第3電極であって、前記半導体部から第1絶縁膜により電気的に絶縁される第3電極と、
前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記第3電極に第2絶縁膜を介して向き合う制御電極であって、前記第1絶縁膜は、前記半導体部と前記制御電極との間に延在し、前記制御電極を前記半導体部から電気的に絶縁する、制御電極と、
前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記半導体部と前記制御電極との間に位置する第4電極であって、前記第1絶縁膜は、前記半導体部と前記第4電極との間に延在し、前記第2絶縁膜は、前記第3電極と前記第4電極との間に延在し、前記第4電極は、前記制御電極に第3絶縁膜を介して向き合い、前記第3電極に電気的に接続される、第4電極と、
を備えた半導体装置。
続きを表示(約 2,400 文字)【請求項2】
半導体部と、
前記半導体部の裏面上に設けられる第1電極と、
前記半導体部の前記裏面とは反対側の表面上に設けられる第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記半導体部中に位置する第3電極であって、前記半導体部から第1絶縁膜により電気的に絶縁される第3電極と、
前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記第3電極に第2絶縁膜を介して向き合う制御電極であって、前記第1絶縁膜は、前記半導体部と前記制御電極との間に延在し、前記制御電極を前記半導体部から電気的に絶縁する、制御電極と、
を備え、
前記第3電極は、前記半導体部と前記制御電極との間に延在する延伸部を含み、前記第1絶縁膜は、前記半導体部と前記延伸部との間に延在し、前記制御電極は、前記第2絶縁膜を介して、前記延伸部に向き合う半導体装置。
【請求項3】
前記制御電極および前記第3電極の前記延伸部または前記第4電極は、前記第2電極から第4絶縁膜により電気的に絶縁される請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記半導体部は、第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、前記第1導電形の第3半導体層と、前記第2導電形の第4半導体層と、を含み、
前記第1半導体層は、前記第1電極と前記第2電極との間に延在し、前記第3電極は、前記第1絶縁膜を介して、前記第1半導体層に向き合い、
前記第2半導体層は、前記第1半導体層と前記第2電極との間に設けられ、前記第1絶縁膜を介して、前記制御電極に向き合い、
前記第3半導体層は、前記第2半導体層と前記第2電極との間において前記第1絶縁膜に接するように前記第2半導体層上に部分的に設けられ、
前記第4半導体層は、前記第1半導体層と前記第1電極との間に設けられる請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第3半導体層は、前記第1絶縁膜を介して前記制御電極に向き合う請求項4記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第1電極と前記第2電極との間において、前記半導体部の前記表面側から前記第1半導体層中に延在し、前記半導体部から第5絶縁膜により電気的に絶縁される第5電極をさらに備え、
前記第2半導体層および前記第3半導体層は、前記制御電極と前記第5電極との間に設けられる請求項4記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第5電極は、前記第2電極に電気的に接続される請求項6記載の半導体装置。
【請求項8】
前記半導体層の前記表面側において、前記第2電極から離間して設けられ、前記制御電極に第1配線を介して電気的に接続される第1制御パッドと、
前記半導体層の前記表面側において、前記第2電極および前記第1制御パッドから離間して設けられ、前記第3電極に第2配線を介して電気的に接続される第2制御パッドと、
をさらに備える請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記半導体部中に位置する第2の第3電極であって、前記半導体部から第2の第1絶縁膜により電気的に絶縁される第2の第3電極と、
前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記第2の第3電極に第2の第2絶縁膜を介して向き合う第2の制御電極であって、前記第2の第1絶縁膜は、前記半導体部と前記第2の制御電極との間に延在し、前記第2の制御電極を前記半導体部から電気的に絶縁する、第2の制御電極と、
前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記半導体部と前記第2の制御電極との間に位置する第2の第4電極であって、前記第2の第1絶縁膜は、前記半導体部と前記第2の第4電極との間に延在し、前記第2の第2絶縁膜は、前記第2の第3電極と前記第2の第4電極との間に延在し、前記第2の第4電極は、前記第2の制御電極に第2の第3絶縁膜を介して向き合い、前記第2の第3電極に電気的に接続される、第2の第4電極と、
をさらに備え、
前記第2の第4電極は、前記半導体部を介して、前記第4電極に向き合う請求項1記載の半導体装置。
【請求項10】
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記半導体部中に位置する第2の第3電極であって、前記半導体部から第2の第1絶縁膜により電気的に絶縁される第2の第3電極と、
前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記第2の第3電極に第2の第2絶縁膜を介して向き合う第2の制御電極であって、前記第2の第1絶縁膜は、前記半導体部と前記第2の制御電極との間に延在し、前記第2の制御電極を前記半導体部から電気的に絶縁する、第2の制御電極と、
前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記半導体部と前記第2の制御電極との間に位置する第2の第4電極であって、前記第2の第1絶縁膜は、前記半導体部と前記第2の第4電極との間に延在し、前記第2の第2絶縁膜は、前記第2の第3電極と前記第2の第4電極との間に延在し、前記第2の第4電極は、前記第2の制御電極に第2の第3絶縁膜を介して向き合い、前記第2の第3電極に電気的に接続される、第2の第4電極と、
をさらに備え、
前記第2の制御電極は、前記半導体部を介して、前記制御電極に向き合う請求項1記載の半導体装置。
(【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】
実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
電力制御用半導体装置には、スイッチング損失を低減し、破壊耐量を向上させることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019-12813号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
実施形態は、スイッチング損失を低減し、破壊耐量を向上させる半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に係る半導体装置は、半導体部と、第1電極と、第2電極と、第3電極と、制御電極と、第4電極と、を備える。前記第1電極は、前記半導体部の裏面上に設けられる。前記第2電極は、前記半導体部の前記裏面とは反対側の表面上に設けられる。前記第3電極は、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記半導体部中に位置し、前記半導体部から第1絶縁膜により電気的に絶縁される。前記制御電極は、前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記第3電極に第2絶縁膜を介して向き合う。前記第1絶縁膜は、前記半導体部と前記制御電極との間に延在し、前記制御電極を前記半導体部から電気的に絶縁する。前記第4電極は、前記半導体部の前記表面側から前記半導体部中に延在し、前記第2電極と前記第3電極との間に位置し、前記半導体部と前記制御電極との間に位置する。前記第1絶縁膜は、前記半導体部と前記第4電極との間に延在し、前記第2絶縁膜は、前記第3電極と前記第4絶縁膜との間に延在する。前記第4電極は、前記制御電極に第3絶縁膜を介して向き合い、前記第3電極に電気的に接続される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。
実施形態に係る半導体装置を示す模式平面図である。
実施形態に係る半導体装置を示す別の模式断面図である。
実施形態に係る半導体装置を示すさらなる別の模式断面図である。
実施形態に係る半導体装置の動作を示すタイムチャートである。
実施形態に係る半導体装置の製造過程を示す模式断面図である。
図6に続く製造過程を示す模式断面図である。
図7に続く製造過程を示す模式断面図である。
実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示す模式断面図である。
実施形態の第2変形例に係る半導体装置を示す模式平面図である。
実施形態の第3変形例に係る半導体装置を示す模式断面図である。
実施形態の第4変形例に係る半導体装置を示す模式断面図である。
実施形態の第4変形例に係る半導体装置の製造過程を示す模式断面図である。
図13に続く製造過程を示す模式断面図である。
実施形態の第5変形例に係る半導体装置を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、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。また、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。
【0008】
さらに、各図中に示すX軸、Y軸およびZ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。X軸、Y軸、Z軸は、相互に直交し、それぞれX方向、Y方向、Z方向を表す。また、Z方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。
【0009】
図1は、実施形態に係る半導体装置1を示す模式断面図である。半導体装置1は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。
【0010】
図1に示すように、半導体装置1は、半導体部10と、第1電極20と、第2電極30と、制御電極40と、第3電極50と、第4電極60と、を備える。半導体部10は、例えば、シリコンである。
(【0011】以降は省略されています)

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