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公開番号2024103697
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024089982,2020144602
出願日2024-06-03,2020-08-28
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 27/146 20060101AFI20240725BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】より安定して動作可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、素子部と、絶縁部と、クエンチ部と、を備える。前記素子部は、第1導電形の第1半導体領域と、第1導電形の第2半導体領域と、第2導電形の第3半導体領域と、第2導電形の第4半導体領域と、を含む。前記第2半導体領域は、前記第1半導体領域の上に設けられ、前記第1半導体領域よりも高い第1導電形の不純物濃度を有する。前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域の上に設けられている。前記第4半導体領域は、前記第1半導体領域から前記第2半導体領域に向かう第1方向と交差する第1面に沿って前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の周りに設けられている。前記第4半導体領域は、前記第3半導体領域よりも低い第2導電形の不純物濃度を有する。前記絶縁部は、前記第1面に沿って前記素子部の周りに設けられている。前記クエンチ部は、前記第3半導体領域と電気的に接続されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電形の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域の上に設けられ、前記第１半導体領域よりも高い第１導電形の不純物濃度を有する第１導電形の第２半導体領域と、
前記第２半導体領域の上に設けられた第２導電形の第３半導体領域と、
前記第１半導体領域から前記第２半導体領域へ向かう上方向に平行な第１方向と交差する第１面に沿って、前記第２半導体領域及び前記第３半導体領域の周りに設けられ、前記第３半導体領域よりも低い第２導電形の不純物濃度を有する第２導電形の第４半導体領域と、
前記第４半導体領域の下に設けられ、第１導電形の不純物濃度が、前記第１半導体領域における第１導電形の不純物濃度よりも高く、前記第２半導体領域における第１導電形の不純物濃度よりも低い第１導電形の第５半導体領域と、
を含む素子部と、
前記第１面に沿って前記素子部の周りに設けられ、前記上方向と反対の下方向における端部が、前記第５半導体領域の前記下方向における端部よりも下方に位置する絶縁部と、
前記第３半導体領域と電気的に接続されたクエンチ部と、
を備えた半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第５半導体領域は、前記第１方向において、前記第１半導体領域の一部と、前記第１半導体領域の別の一部と、の間に位置し、
前記第５半導体領域における第１導電形の不純物濃度は、前記第１半導体領域の前記一部における第１導電形の不純物濃度よりも高く、前記第１半導体領域の前記別の一部における第１導電形の不純物濃度よりも高い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第５半導体領域の前記第１方向における長さは、前記第４半導体領域の前記第１方向における長さよりも短い請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
第１導電形の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域の上に設けられ、前記第１半導体領域よりも高い第１導電形の不純物濃度を有する第１導電形の第２半導体領域と、
前記第２半導体領域の上に設けられた第２導電形の第３半導体領域と、
前記第１半導体領域から前記第２半導体領域へ向かう上方向に平行な第１方向と交差する第１面に沿って、前記第２半導体領域及び前記第３半導体領域の周りに設けられ、前記第３半導体領域よりも低い第２導電形の不純物濃度を有する第２導電形の第４半導体領域と、
前記第４半導体領域の下に設けられ、第１導電形の不純物濃度が、前記第１半導体領域における第１導電形の不純物濃度よりも高く、前記第２半導体領域における第１導電形の不純物濃度よりも低く、前記第１方向における長さが前記第４半導体領域の前記第１方向における長さよりも短い第１導電形の第５半導体領域と、
を含む素子部と、
前記第１面に沿って前記素子部の周りに設けられた絶縁部と、
前記第３半導体領域と電気的に接続されたクエンチ部と、
を備えた半導体装置。
【請求項５】
前記下方向における前記第４半導体領域の端部は、前記下方向における前記第２半導体領域の端部よりも上方に位置する請求項１～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第５半導体領域は、前記第１方向において前記第４半導体領域から離れ、
前記素子部の上面と前記第５半導体領域の下端との間の前記第１方向における距離は、２．５μｍよりも長く、４μｍよりも短い請求項１～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記素子部から前記絶縁部に向かう方向における前記第５半導体領域の長さは、前記方向における前記第４半導体領域の長さの０．８倍より大きく１．２倍未満である請求項１～６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記素子部は、前記第１方向に交差する第２方向と、前記第１方向及び前記第２方向に沿う面と交差する第３方向と、において複数設けられた請求項１～７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記素子部は、ガイガーモードで動作される請求項１～８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記素子部と電気的に接続されたトランジスタをさらに備えた請求項１～９のいずれか１つに記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
光を検出する半導体装置がある。半導体装置の動作は、より安定であることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－８４３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、より安定して動作可能な半導体装置を提供することである。
【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、素子部と、絶縁部と、クエンチ部と、を備える。前記素子部は、第１導電形の第１半導体領域と、第１導電形の第２半導体領域と、第２導電形の第３半導体領域と、第２導電形の第４半導体領域と、を含む。前記第２半導体領域は、前記第１半導体領域の上に設けられ、前記第１半導体領域よりも高い第１導電形の不純物濃度を有する。前記第３半導体領域は、前記第２半導体領域の上に設けられている。前記第４半導体領域は、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域に向かう第１方向と交差する第１面に沿って前記第２半導体領域及び前記第３半導体領域の周りに設けられている。前記第４半導体領域は、前記第３半導体領域よりも低い第２導電形の不純物濃度を有する。前記絶縁部は、前記第１面に沿って前記素子部の周りに設けられている。前記クエンチ部は、前記第３半導体領域と電気的に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１実施形態に係る半導体装置を表す模式的平面図である。
図１のＡ１－Ａ２断面図である。
参考例に係る半導体装置を表す断面図である。
第２実施形態に係る半導体装置を表す断面図である。
第２実施形態に係る半導体装置に電圧を印加したときの電気力線を表す模式図である。
図５のＡ１－Ａ２断面図及びＢ１－Ｂ２断面図である。
第３実施形態に係る半導体装置を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
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。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。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下の説明及び図面において、ｎ
＋
、ｎ及びｐ
＋
、ｐ、ｐ
－
の表記は、各不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「＋」が付されている表記は、「＋」及び「－」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「－」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。これらの表記は、それぞれの領域にｐ形不純物とｎ形不純物の両方が含まれている場合には、それらの不純物が補償しあった後の正味の不純物濃度の相対的な高低を表す。
以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のｐ形とｎ形を反転させて各実施形態を実施してもよい。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を表す模式的平面図である。図２は、図１のＡ１－Ａ２断面図である。
図１及び図２に表したように、第１実施形態に係る半導体装置１００は、導電層１、素子部１０、絶縁部２０、クエンチ部３０、絶縁層４０、及び配線４１を含む。図１では、絶縁層４０が省略されている。また、コンタクトプラグが破線で表されている。
【０００９】
図２に表したように、素子部１０は、ｐ
－
形（第１導電形）半導体領域１１（第１半導体領域）、ｐ
＋
形半導体領域１２（第２半導体領域）、ｎ
＋
形（第２導電形）半導体領域１３（第３半導体領域）、及びｎ形半導体領域１４（第４半導体領域）を含む。
【００１０】
ここでは、ｐ
－
形半導体領域１１からｐ
＋
形半導体領域１２に向かう方向をＺ方向（第１方向）とする。Ｚ方向に垂直であり、相互に直交する２方向をＸ方向（第２方向）及びＹ方向（第３方向）とする。また、説明のために、ｐ
－
形半導体領域１１からｐ
＋
形半導体領域１２に向かう方向を「上」と言い、その反対方向を「下」と言う。これらの方向は、ｐ
－
形半導体領域１１とｐ
＋
形半導体領域１２との相対的な位置関係に基づき、重力の方向とは無関係である。
（【００１１】以降は省略されています）

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