特許ウォッチ

公開番号2024168556
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085340
出願日2023-05-24
発明の名称半導体装置及び半導体装置の製造方法
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 29/78 20060101AFI20241128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】pn接合の接合面積を適切に大きくすることが可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体装置は、第1主面及び第2主面を有する半導体基板と、第1主面上に第1絶縁膜を介して設けられたポリシリコン素子とを備える。ポリシリコン素子は、第1絶縁膜上に設けられた、第1導電型の第1領域、及び、第2導電型の第2領域と、第1領域と第2領域との間に設けられ、第2領域よりも不純物濃度が低い第2導電型の第3領域とを含む。断面視における第1領域の幅が、第2主面から第1主面へ向かう方向に対して変化する。
【選択図】図18
特許請求の範囲【請求項１】
第１主面及び第２主面を有する半導体基板と、
前記第１主面上に第１絶縁膜を介して設けられたポリシリコン素子と
を備え、
前記半導体基板は、
前記第１主面側に第１電極が設けられ、前記第２主面側に第２電極が設けられた通電領域を含み、
前記ポリシリコン素子は、
前記第１絶縁膜上に設けられた、第１導電型の第１領域、及び、第２導電型の第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に設けられ、前記第２領域よりも不純物濃度が低い第２導電型の第３領域と
を含み、
断面視における前記第１領域の幅が、前記第２主面から前記第１主面へ向かう方向に対して変化する、半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
断面視における前記第１領域の幅が前記方向に対して変化することによって、前記第１領域がテーパ形状を有する、半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置であって、
断面視における前記第１領域の幅が、前記方向に対して階段状に変化する、半導体装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記第１領域の不純物濃度が、前記方向に対して勾配を有する、半導体装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記ポリシリコン素子は、温度センスダイオードまたはツェナーダイオードである、半導体装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記通電領域は、ＩＧＢＴ領域、及び、ダイオード領域の少なくともいずれか１つである、半導体装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記ポリシリコン素子の上部を少なくとも覆う第２絶縁膜をさらに備え、
前記第１絶縁膜の厚みは、前記第２絶縁膜の厚み以下である、半導体装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
断面視における前記第２領域の幅が、前記方向に対して変化する、半導体装置。
【請求項９】
第１主面及び第２主面を有する半導体基板を準備する工程と、
前記第１主面上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に第２導電型のポリシリコン膜を形成する工程と、
前記ポリシリコン膜のうちの離間した部分に、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物とを注入する工程と、
前記ポリシリコン膜の上部を少なくとも覆う第２絶縁膜を形成する工程と、
アニール処理によって、前記第２絶縁膜を平坦化し、かつ、前記ポリシリコン膜に、第１導電型の第１領域と、第２導電型の第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられ、前記第２領域よりも不純物濃度が低い第２導電型の第３領域とを形成する工程とを備え、
断面視における前記第１領域の幅が、前記第２主面から前記第１主面に向かう方向に対して変化する、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ポリシリコン膜の厚みが５００ｎｍ以下である、半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の温度を測定するための温度センスダイオードが、半導体基板上に設けられた構成が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－２１１０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、断面視における温度センスダイオード中の複数の不純物領域が、上下方向（つまり厚さ方向）に亘って設けられており、ｐｎ接合の境界が上下方向に対して傾かずに延在している。このような温度センスダイオードのｐｎ接合の接合面積を大きくして、順方向電圧を小さくする構成として、平面視での温度センスダイオードの面積を大きくする構成と、断面視での複数の不純物領域の厚みを大きくする構成とが考えられる。しかしながら、平面視での温度センスダイオードの面積を大きくする構成では、半導体装置の通電領域などの有効領域が低減されるという問題がある。また、断面視での不純物領域の厚みを大きくする構成では、不純物を拡散する時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本開示は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、ｐｎ接合の接合面積を適切に大きくすることが可能な技術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】
【０００６】
本開示に係る半導体装置は、第１主面及び第２主面を有する半導体基板と、前記第１主面上に第１絶縁膜を介して設けられたポリシリコン素子とを備え、前記半導体基板は、前記第１主面側に第１電極が設けられ、前記第２主面側に第２電極が設けられた通電領域を含み、前記ポリシリコン素子は、前記第１絶縁膜上に設けられた、第１導電型の第１領域、及び、第２導電型の第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられ、前記第２領域よりも不純物濃度が低い第２導電型の第３領域とを含み、断面視における前記第１領域の幅が、前記第２主面から前記第１主面へ向かう方向に対して変化する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、断面視における第１領域の幅が、第２主面から第１主面へ向かう方向に対して変化する。このような構成によれば、ｐｎ接合の接合面積を適切に大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の別の構成を示す平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域の構成を示す部分拡大平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のダイオード領域の構成を示す部分拡大平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のダイオード領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のダイオード領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の終端領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の終端領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
変形例に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の各実施の形態で説明される特徴は例示であり、すべての特徴は必ずしも必須ではない。また、以下に示される説明では、複数の実施の形態において同様の構成要素には同じまたは類似する符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「表」または「裏」などの特定の位置及び方向は、実際の実施時の位置及び方向とは必ず一致しなくてもよい。
【００１０】
また、ある部分が別部分よりも濃度が高いことは、例えば、ある部分の濃度の平均が、別部分の濃度の平均よりも高いことを意味するものとする。逆に、ある部分が別部分よりも濃度が低いことは、例えば、ある部分の濃度の平均が、別部分の濃度の平均よりも低いことを意味するものとする。また、以下では第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型であるとして説明するが、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型であってもよい。また、ｎ
－
は不純物濃度がｎよりも低濃度であることを示し、ｎ
＋
は不純物濃度がｎよりも高濃度であることを示す。同様に、ｐ
－
は不純物濃度がｐよりも低濃度であることを示し、ｐ
＋
は不純物濃度がｐよりも高濃度であることを示す。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許