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公開番号2024066860
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-16
出願番号2022176618
出願日2022-11-02
発明の名称縦型半導体装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240509BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】アバランシェ耐量を向上できる縦型半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体素子が形成されたセル領域1と、セル領域1を囲む外周領域2とを有する半導体基板10を備え、不純物層14が形成されている領域をセル領域1とし、トレンチゲート構造は、セル領域1から外周領域2まで延設されており、ベース層13は、セル領域1から外周領域2まで延設され、コンタクトホール20aは、セル領域1から外周領域2まで延設され、上部電極21は、外周領域2でもコンタクトホール20aを通じてベース層13と接続されるようにする。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
トレンチゲート構造を有する半導体素子が形成された縦型半導体装置であって、
前記半導体素子が形成されたセル領域（１）と、前記セル領域を囲む外周領域（２）とを有する半導体基板（１０）を備え、
前記セル領域は、
第１導電型のドリフト層（１２）と、
前記ドリフト層上に形成された第２導電型のベース層（１３）と、
前記ベース層の表層部に形成され、前記ドリフト層より高不純物濃度とされた第１導電型の不純物層（１４）と、
前記不純物層および前記ベース層を貫通して前記ドリフト層に達し、前記半導体基板の面方向に沿って延設されたトレンチ（１６）内に、ゲート絶縁膜（１７）を介して、ゲート電極（１８）が配置された前記トレンチゲート構造と、
前記ドリフト層を挟んで前記ベース層と反対側に形成され、前記ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第１導電型または第２導電型の高濃度層（１１）と、
前記半導体基板の一面（１０ａ）上に形成され、前記ベース層および前記不純物層を露出させるコンタクトホール（２０ａ）が形成された層間絶縁膜（２０）と、
前記コンタクトホールを通じて前記不純物層および前記ベース層と電気的に接続される第１電極（２１）と、
前記高濃度層と電気的に接続される第２電極（２２）と、を有し、
前記不純物層が形成されている領域が前記セル領域とされ、
前記トレンチゲート構造は、前記セル領域から前記外周領域まで延設されており、
前記ベース層は、前記セル領域から前記外周領域まで延設され、
前記コンタクトホールは、前記セル領域から前記外周領域まで延設され、
前記第１電極は、前記外周領域でも前記コンタクトホールを通じて前記ベース層と接続されている縦型半導体装置。
続きを表示（約 260 文字）【請求項２】
前記コンタクトホールは、前記外周領域における前記トレンチの延設方向に沿った長さを調整距離（ｄ）とすると、前記調整距離が０．１μｍ以上とされている請求項１に記載の縦型半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板には、前記コンタクトホールと連通するコンタクトトレンチ（２３）が形成されており、
前記不純物層は、前記コンタクトトレンチの側面と接する状態で形成され、
前記ベース層は、前記コンタクトトレンチの底面と接する状態で形成されている請求項１または２に記載の縦型半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレンチゲート構造を有する縦型半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、トレンチゲート構造を有する縦型半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この縦型半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴ（metal 0xide semiconductor field effect transistorの略）素子が形成されて構成されている。より詳しくは、縦型半導体装置は、ｎ
＋
型のドレイン領域上にｎ
－
型のドリフト層が形成され、ドリフト層上にｐ型のベース層が形成されている。ベース層の表層部には、ｎ
＋
型のソース層が形成されており、トレンチゲート構造は、ソース層およびベース層を貫通してドリフト層に達するように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－８４９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような縦型半導体層は、通常、ＭＯＳＦＥＴ素子が形成されるセル領域と、セル領域を囲むように配置される外周領域とを備えている。そして、トレンチゲート構造は、外周領域での電界緩和を図ることができるように、セル領域から外周領域に延設されることがある。
【０００５】
しかしながら、上記のような縦型半導体装置では、ドリフト層、ベース層、ソース層によって寄生バイポーラトランジスタが構成される。そして、本発明者らの検討によれば、外周領域までトレンチゲート構造を延設している場合、外周領域に配置されているトレンチゲート構造の周囲で寄生バイポーラトランジスタが作動し易いことが確認された。このため、寄生バイポーラが作動し難くなるように、アバランシェ耐量を向上させることが望まれている。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、アバランシェ耐量を向上できる縦型半導体装置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】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１では、トレンチゲート構造を有する半導体素子が形成された縦型半導体装置であって、半導体素子が形成されたセル領域（１）と、セル領域を囲む外周領域（２）とを有する半導体基板（１０）を備え、セル領域は、第１導電型のドリフト層（１２）と、ドリフト層上に形成された第２導電型のベース層（１３）と、ベース層の表層部に形成され、ドリフト層より高不純物濃度とされた第１導電型の不純物層（１４）と、不純物層およびベース層を貫通してドリフト層に達し、半導体基板の面方向に沿って延設されたトレンチ（１６）内に、ゲート絶縁膜（１７）を介して、ゲート電極（１８）が配置されたトレンチゲート構造と、ドリフト層を挟んでベース層と反対側に形成され、ドリフト層よりも高不純物濃度とされた第１導電型または第２導電型の高濃度層（１１）と、半導体基板の一面（１０ａ）上に形成され、ベース層および不純物層を露出させるコンタクトホール（２０ａ）が形成された層間絶縁膜（２０）と、コンタクトホールを通じて不純物層およびベース層と電気的に接続される第１電極（２１）と、高濃度層と電気的に接続される第２電極（２２）と、を有し、不純物層が形成されている領域がセル領域とされ、トレンチゲート構造は、セル領域から外周領域まで延設されており、ベース層は、セル領域から外周領域まで延設され、コンタクトホールは、セル領域から外周領域まで延設され、第１電極は、外周領域でもコンタクトホールを通じてベース層と接続されている。
【０００８】
これによれば、縦型半導体装置がアバランシェ動作する際、外周領域のベース層を通じて第１電極からキャリア（例えば、正孔）が引き抜かれ易くなる。したがって、アバランシェ耐量の向上を図ることができ、寄生バイポーラトランジスタが作動することを抑制できる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態における縦型半導体装置の平面図である。
図１中のII－II線に沿った断面図である。
図１中のIII－III線に沿った断面図である。
図１に示す縦型半導体装置の回路構成を示す模式図である。
調整距離とアバランシェ耐量との関係を示す図である。
第２実施形態における縦型半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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