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公開番号2024126206
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023034437
出願日2023-03-07
発明の名称半導体装置
出願人株式会社豊田中央研究所,株式会社ミライズテクノロジーズ,トヨタ自動車株式会社,株式会社デンソー
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】アバランシェに起因したホットキャリアによるトレンチゲートの劣化を抑える技術を提供する。
【解決手段】半導体装置の半導体層は、第1導電型のドリフト領域と、ドリフト領域上に設けられている第2導電型のベース領域であって、上側ベース領域と、ドリフト領域と上側ベース領域の間に設けられているとともに上側ベース領域よりも第2導電型不純物の濃度が低い下側ベース領域と、を有している、ベース領域と、ベース領域上の一部に設けられており、第2主電極に接している第1導電型のソース領域と、半導体層の上面から深部に向けて延びており、上端が第2主電極に接しており、下端が下側ベース領域に対向している、第1導電型のピラー領域と、を有している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置であって、
半導体層と、
前記半導体層の下面に設けられている第１主電極と、
前記半導体層の上面に設けられている第２主電極と、
トレンチゲートと、を備えており、
前記半導体層は、
第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域上に設けられている第２導電型のベース領域であって、上側ベース領域と、前記ドリフト領域と前記上側ベース領域の間に設けられているとともに前記上側ベース領域よりも第２導電型不純物の濃度が低い下側ベース領域と、を有している、ベース領域と、
前記ベース領域上の一部に設けられており、前記第２主電極に接している第１導電型のソース領域と、
前記半導体層の前記上面から深部に向けて延びており、上端が前記第２主電極に接しており、下端が前記下側ベース領域に対向している、第１導電型のピラー領域と、を有しており、
前記トレンチゲートは、前記半導体層の前記上面から深部に向けて延びており、前記ドリフト領域と前記ソース領域を隔てる前記ベース領域に対向している、半導体装置。
続きを表示（約 180 文字）【請求項２】
前記ピラー領域は、前記上側ベース領域を貫通しており、下端が前記下側ベース領域に接している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記下側ベース領域は、前記トレンチゲートの側面から離れており、
前記トレンチゲートと前記下側ベース領域の間に前記上側ベース領域の一部が配置されている、請求項１又は２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 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
トレンチゲートを備えた半導体装置は、ｎ型のドリフト領域と、そのドリフト領域上に設けられているｐ型のベース領域と、そのベース領域上の一部に設けられているｎ型のソース領域と、を備えている。トレンチゲートは、ソース領域及びベース領域を貫通してドリフト領域に達するように設けられている。このような半導体装置の一例が特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平７－１８３７２１号公報
特開２０１９－１８６４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置に高電圧が印可されてアバランシェが発生すると、半導体層内に大電流が流れて降伏する。このときに発生するホットキャリアがトレンチゲートのゲート絶縁膜に注入されると、ゲート絶縁膜が劣化する。本明細書は、アバランシェに起因したホットキャリアによるトレンチゲートの劣化を抑える技術を提供する。
【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の一実施形態は、半導体層と、前記半導体層の下面に設けられている第１主電極と、前記半導体層の上面に設けられている第２主電極と、トレンチゲートと、を備えていてもよい。前記半導体層は、第１導電型のドリフト領域と、前記ドリフト領域上に設けられている第２導電型のベース領域であって、上側ベース領域と、前記ドリフト領域と前記上側ベース領域の間に設けられているとともに前記上側ベース領域よりも第２導電型不純物の濃度が低い下側ベース領域と、を有している、ベース領域と、前記ベース領域上の一部に設けられており、前記第２主電極に接している第１導電型のソース領域と、前記半導体層の前記上面から深部に向けて延びており、上端が前記第２主電極に接しており、下端が前記下側ベース領域に対向している、第１導電型のピラー領域と、を有していてもよい。前記トレンチゲートは、前記半導体層の前記上面から深部に向けて延びており、前記ドリフト領域と前記ソース領域を隔てる前記ベース領域に対向していてもよい。
【０００６】
上記半導体装置では、前記ドリフト領域と前記ピラー領域の間の距離が短く構成されている。さらに、前記ドリフト領域と前記ピラー領域の間には、第２導電型不純物の濃度が低い前記下側ベース領域が設けられている。上記半導体装置がオフすると、前記ドリフト領域と前記下側ベース領域のｐｎ接合から伸びる空乏層が前記ピラー領域に到達し、パンチスルーによって電流が流れ、降伏する。このため、上記半導体装置では、アバランシェが発生するよりも前にパンチスルーによって降伏するので、アバランシェの発生が抑えられている。この結果、アバランシェに起因したホットキャリアの発生も抑えられるので、トレンチゲートの劣化も抑えられる。
【０００７】
上記半導体装置では、前記ピラー領域が、前記上側ベース領域を貫通しており、下端前記下側ベース領域に接していてもよい。この半導体装置では、前記ドリフト領域と前記ピラー領域の間に前記下側ベース領域のみが存在する。このため、上記半導体装置がオフしたときに、前記ドリフト領域と前記下側ベース領域のｐｎ接合から伸びる空乏層が前記ピラー領域に到達してパンチスルーが発生しやすい。
【０００８】
前記下側ベース領域は、前記トレンチゲートの側面から離れていてもよい。この場合、前記トレンチゲートと前記下側ベース領域の間に前記上側ベース領域の一部が配置されていてもよい。この半導体装置では、トレンチゲートのゲート閾値電圧の低下が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態の半導体装置の要部断面図を模式的に示す図である。
第２実施形態の半導体装置の要部断面図を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して各実施形態について説明する。各実施形態を通して共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略する。また、繰り返し配置されている構造については、図示明瞭化を目的としてその１つにのみ符号を付すことがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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