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公開番号2024071835
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-27
出願番号2022182277
出願日2022-11-15
発明の名称半導体装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人 快友国際特許事務所
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240520BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】寄生ボディダイオードのリカバリ動作では、サージ電圧及び発振(リンギング)の増加を抑えるための技術が必要とされている。
【解決手段】半導体装置1のボディ領域14は、トレンチゲート30の側面に接する位置に設けられている第1ボディ領域14aと、第1ボディ領域を介してトレンチゲートの側面に対向する位置に設けられている第2ボディ領域14bと、を有している。第2ボディ領域は、(A)前記第1ボディ領域のp型のキャリア濃度よりも薄いp型のキャリア濃度を有する、(B)前記第1ボディ領域の厚みよりも小さい厚みを有する、のうちの少なくともいずれか一方を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
半導体装置(1,2,3,4)であって、
上面(10a)と下面(10b)を有する半導体基板(10)であって、n型のドリフト領域(12)とp型のボディ領域(14)とn型のソース領域(15)が前記半導体基板の厚み方向に沿ってこの順で配置されており、前記ソース領域が前記上面に露出する位置に設けられている、半導体基板と、
前記半導体基板の前記上面から前記ソース領域及び前記ボディ領域を超えて前記ドリフト領域に達するように設けられているトレンチゲート(30)と、を備えており、
前記ボディ領域は、
前記トレンチゲートの側面に接する位置に設けられている第1ボディ領域(14a,114a)と、
前記第1ボディ領域を介して前記トレンチゲートの側面に対向する位置に設けられている第2ボディ領域(14b,114b)と、を有しており、
前記第2ボディ領域は、(A)前記第1ボディ領域のp型のキャリア濃度よりも薄いp型のキャリア濃度を有する、(B)前記第1ボディ領域の厚みよりも小さい厚みを有する、のうちの少なくともいずれか一方を備える、半導体装置。
続きを表示(約 460 文字)【請求項2】
前記第2ボディ領域の上面は、前記第1ボディ領域の上面よりも深い位置にあり、
前記第2ボディ領域は、前記第1ボディ領域の厚みよりも小さい厚みを有する、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第2ボディ領域の下面は、前記第1ボディ領域の下面よりも浅い位置にあり、
前記第2ボディ領域は、前記第1ボディ領域の厚みよりも小さい厚みを有する、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記半導体基板は、前記ボディ領域の下面の一部に接するとともに前記トレンチゲートの底面よりも深い位置にまで延びているp型のディープ領域(17)、をさらに備えている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記ディープ領域は、前記半導体基板を平面視したときに、前記トレンチゲートと交差する方向に延びている、請求項4に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記半導体基板が炭化珪素である、請求項1~5のいずれか一項に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本明細書が開示する技術は、トレンチゲートを備えた半導体装置に関する。
続きを表示(約 2,400 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、トレンチゲートを備えた半導体装置の一例が開示されている。このような半導体装置には、p型のボディ領域とn型のドリフト領域で構成される寄生ボディダイオードが内蔵している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2016-66780号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
寄生ボディダイオードのリカバリ動作では、サージ電圧及び発振(リンギング)の増加を抑えるための技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書が開示する半導体装置(1,2,3,4)は、上面(10a)と下面(10b)を有する半導体基板(10)であって、n型のドリフト領域(12)とp型のボディ領域(14)とn型のソース領域(15)が前記半導体基板の厚み方向に沿ってこの順で配置されており、前記ソース領域が前記上面に露出する位置に設けられている、半導体基板と、前記半導体基板の前記上面から前記ソース領域及び前記ボディ領域を超えて前記ドリフト領域に達するように設けられているトレンチゲート(30)と、を備えていてもよい。前記ボディ領域は、前記トレンチゲートの側面に接する位置に設けられている第1ボディ領域(14a,114a)と、前記第1ボディ領域を介して前記トレンチゲートの側面に対向する位置に設けられている第2ボディ領域(14b,114b)と、を有していてもよい。前記第2ボディ領域は、(A)前記第1ボディ領域のp型のキャリア濃度よりも薄いp型のキャリア濃度を有する、(B)前記第1ボディ領域の厚みよりも小さい厚みを有する、のうちの少なくともいずれか一方を備えていてもよい。
【0006】
上記半導体装置では、前記ソース領域と前記第2ボディ領域と前記ドリフト領域で構成される寄生npnバイポーラトランジスタの利得が増加する。このため、寄生ボディダイオードのリカバリ動作では、寄生npnバイポーラトランジスタを介した電流が増加してソフトリカバリーとなり、サージ電圧及び発振(リンギング)の増加が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
半導体装置の要部斜視図を模式的に示す図である。
半導体装置の要部斜視図を模式的に示す図であり、半導体基板上の構造物を取り除いた状態の要部斜視図である。
半導体装置の要部断面図を模式的に示す図であり、ボディ領域を含むxy平面に平行な断面図である。
半導体装置の要部断面図を模式的に示す図であり、単位セルを含むxz平面に平行な断面図である。
半導体装置を製造する一工程における半導体基板の要部断面図を模式的に示す図である。
半導体装置を製造する一工程における半導体基板の要部断面図を模式的に示す図である。
半導体装置を製造する一工程における半導体基板の要部断面図を模式的に示す図である。
半導体装置を製造する一工程における半導体基板の要部断面図を模式的に示す図である。
変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す図であり、単位セルを含むxz平面に平行な断面図である。
変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す図であり、単位セルを含むxz平面に平行な断面図である。
変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す図であり、単位セルを含むxz平面に平行な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して各実施形態を説明する。各実施形態を通して共通する構成要素には共通の符号を付し、その説明を省略する。また、図示明瞭化を目的として、繰り返し配置されている構成要素についてはその一部のみに符号を付すことがある。
【0009】
(第1実施形態)
図1~図4に示されるように、半導体装置1は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)と称される種類のパワーデバイスであり、半導体基板10を備えている。半導体基板10は、特に限定されるものではないが、例えば炭化珪素(SiC)であってもよい。この例に代えて、半導体基板10は、窒化ガリウム(GaN)または酸化ガリウム(Ga
2

3
)等の半導体材料であってもよい。ここで、半導体基板10の厚み方向がz方向であり、半導体基板10の上面10aに平行な一方向(即ち、z方向に直交する一方向)がx方向であり、z方向及びx方向に直交する方向がy方向である。
【0010】
半導体装置1はさらに、半導体基板10の下面10bを被覆するドレイン電極22と、半導体基板10の上面10aを被覆するソース電極24と、半導体基板10の上層部に設けられている複数のトレンチゲート30と、を備えている。複数のトレンチゲート30の各々は、半導体基板10の上面10aに形成されたトレンチTR内に設けられている。複数のトレンチゲート30の各々は、トレンチTRの内面を被覆するゲート絶縁膜32と、ゲート絶縁膜32によって半導体基板10から絶縁されているゲート電極34と、を有している。また、ゲート電極34は、層間絶縁膜によってソース電極24から絶縁されている。複数のトレンチゲート30の各々は、半導体基板10の上面10aに対して直交する方向(即ち、z方向である)から観測したときに(以下、「半導体基板10を平面視したときに」という)、この例ではy方向に沿って延びている。また、複数のトレンチゲート30の各々は、半導体基板10を平面視したときに、この例ではx方向に沿って相互に間隔を開けて配置されている。
(【0011】以降は省略されています)

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