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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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