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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
Ｏ
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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