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公開番号2025007711
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023109289
出願日2023-07-03
発明の名称半導体装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250109BHJP()
要約【課題】温度上昇時に耐圧が低下し難い半導体素子を提案する。
【解決手段】半導体装置であって、外周領域内に、素子p型層に接する外周p型層と、外周p型層から間隔を開けて前記外周p型層よりも外周側に配置されている外周n型層と、前記外周p型層と前記外周n型層の間に位置する半導体基板の上面の一部を含む範囲に配置されている耐圧p型層と、前記耐圧p型層と前記外周n型層の間で前記上面まで伸びているドリフトn型層と、層間絶縁膜を介して前記耐圧p型層の上部に配置されているとともに上部電極に電気的に接続されている保護電極と、前記保護電極と前記外周n型層の間で前記上面を覆っているとともに25℃において1×10⁸Ωcm以上かつ1×10¹⁴Ωcm以下の抵抗率を有する半絶縁膜、を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置であって、
半導体基板（１２）と、
前記半導体基板の上面（１２ａ）に接する上部電極（１４）と、
前記半導体基板の下面（１２ｂ）に接する下部電極（１６）、
を有し、
前記半導体基板が、
前記上部電極と前記上面との接触部の下部に位置する素子領域（２０）と、
前記素子領域と前記半導体基板の外周端面の間に位置する外周領域（４０）、
を有し、
前記半導体基板が、
前記素子領域内に配置されており、前記上部電極に接する素子ｐ型層（２２）と、
前記外周領域内に配置されており、前記上面を含む範囲に配置されており、前記素子ｐ型層に接する外周ｐ型層（４２）と、
前記外周領域内に配置されており、前記上面を含む範囲に配置されており、前記外周ｐ型層から間隔を開けて前記外周ｐ型層よりも外周側に配置されている外周ｎ型層（４６）と、
前記外周領域内に配置されており、前記外周ｐ型層と前記外周ｎ型層の間に位置する前記上面の一部を含む範囲に配置されている耐圧ｐ型層（４４）と、
前記素子ｐ型層の下部から前記外周ｎ型層の下部まで分布しており、前記外周ｎ型層よりも低いｎ型不純物濃度を有しており、前記耐圧ｐ型層と前記外周ｎ型層の間で前記上面まで伸びているドリフトｎ型層（２４）、
を有し、
層間絶縁膜（５０）を介して前記耐圧ｐ型層の上部に配置されており、前記上部電極に電気的に接続されている保護電極（５２）と、
前記保護電極と前記外周ｎ型層の間で前記上面を覆っており、２５℃において１×１０
８
Ωｃｍ以上かつ１×１０
１４
Ωｃｍ以下の抵抗率を有し、前記保護電極と前記外周ｎ型層とを電気的に接続している半絶縁膜（５６）、
を有する、半導体装置。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
前記耐圧ｐ型層が、前記外周ｐ型層に接しており、前記外周ｐ型層よりも浅く、前記外周ｐ型層よりも低いｐ型不純物濃度を有し、
前記保護電極の外周端（５２ａ）が、前記耐圧ｐ型層の外周端（４４ａ）よりも内周側に位置している、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
２５℃において前記上部電極と前記下部電極の間に定格電圧が印加されたときに前記耐圧ｐ型層内に形成される空乏層の内周端（Ｘ１）よりも、前記保護電極の外周端が内周側に位置する、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半絶縁膜の厚さが、内周側から外周側に向かうにしたがって薄くなるように分布している、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半絶縁膜の抵抗率が、内周側から外周側に向かうにしたがって高くなるように分布している、請求項１～３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】
本明細書に開示の技術は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【０００２】
特許文献１に開示の半導体装置は、半導体素子が設けられた素子領域と、素子領域の周囲に設けられた外周領域を有している。外周領域内には、リサーフ層、ガードリング等の耐圧構造が設けられている。この半導体装置では、外周領域内の半導体基板の表面が半絶縁膜によって覆われている。また、この半導体装置では、耐圧構造よりも外周側にｎ＋型半導体領域が設けられている。半絶縁膜は、素子領域内の上部電極とｎ＋型半導体層とを電気的に接続している。半絶縁膜には微小電流が流れるので、半絶縁膜の内部に電位差が生じる。半絶縁膜で生じる電位差によって、外周領域内の半導体層中の電位分布の偏りが抑制される。したがって、この半導体装置は高い耐圧を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１５０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半絶縁膜の抵抗率は、高温になると低下する。半絶縁膜の抵抗率が低下すると、半絶縁膜中で生じる電位差が小さくなり、外周領域内の素子領域に近い位置で電界集中が生じる。このように、従来の半絶縁膜を利用した耐圧構造は、半導体装置の温度が上昇したときに耐圧が低下する。本明細書では、温度上昇時に耐圧が低下し難い半導体装置を提案する。
【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は、半導体基板と、前記半導体基板の上面に接する上部電極と、前記半導体基板の下面に接する下部電極、を有している。前記半導体基板が、前記上部電極の下部に位置する素子領域と、前記素子領域と前記半導体基板の外周端面の間に位置する外周領域、を有している。前記半導体基板が、素子ｐ型層と、外周ｐ型層と、外周ｎ型層と、耐圧ｐ型層と、ドリフトｎ型層を有している。前記素子ｐ型層は、前記素子領域内に配置されており、前記上部電極に接している。前記外周ｐ型層は、前記外周領域内に配置されており、前記上面を含む範囲に配置されており、前記素子ｐ型層に接している。前記外周ｎ型層は、前記外周領域内に配置されており、前記上面を含む範囲に配置されており、前記外周ｐ型層から間隔を開けて前記外周ｐ型層よりも外周側に配置されている。前記耐圧ｐ型層は、前記外周領域内に配置されており、前記外周ｐ型層と前記外周ｎ型層の間に位置する前記上面の一部を含む範囲に配置されている。前記ドリフトｎ型層は、前記素子ｐ型層の下部から前記外周ｎ型層の下部まで分布しており、前記外周ｎ型層よりも低いｎ型不純物濃度を有しており、前記耐圧ｐ型層と前記外周ｎ型層の間で前記上面まで伸びている。前記半導体装置は、保護電極と半絶縁膜を有している。前記保護電極は、層間絶縁膜を介して前記耐圧ｐ型層の上部に配置されており、前記上部電極に電気的に接続されている。前記半絶縁膜は、前記保護電極と前記外周ｎ型層の間で前記上面を覆っており、２５℃において１×１０
８
Ωｃｍ以上かつ１×１０
１４
Ωｃｍ以下の抵抗率を有し、前記保護電極と前記外周ｎ型層とを電気的に接続している。
【０００６】
なお、本明細書において、外周側は、半導体基板の外周端に近い方を意味する。
【０００７】
また、耐圧ｐ型層は、リサーフ層であってもよいし、ガードリングであってもよいし、これら両方を含んでいてもよい。
【０００８】
また、半導体基板の上面を覆う半絶縁膜は、半導体基板の上面に接していてもよいし、半導体基板の上面に接してなくてもよい。例えば、半絶縁膜と半導体基板の上面との間に、他の層（例えば、層間絶縁膜）が存在していてもよい。
【０００９】
この半導体装置では、耐圧ｐ型層の上部に保護電極が存在する。保護電極は、上部電極に電気的に接続されており、上部電極と略等しい電位を有する。したがって、半絶縁膜の抵抗率が低下した場合でも、保護電極よりも内周側の半導体層内における電界集中が抑制される。したがって、この半導体装置では、温度が上昇したときに耐圧が低下し難い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例の半導体装置を上から見た平面図。
図１のＡ－Ａ線における縦断面図。
実施例の半導体装置に対して常温において定格電圧を印加したときの電位分布（すなわち、等電位線の分布）を示す図。
比較例の半導体装置に対して常温において定格電圧を印加したときの電位分布を示す図。
実施例の半導体装置に対して高温において定格電圧を印加したときの電位分布を示す図。
比較例の半導体装置に対して高温において定格電圧を印加したときの電位分布を示す図。
第１変形例の半導体装置の図２に対応する縦断面図。
第２変形例の半導体装置の図２に対応する縦断面図。
第３変形例の半導体装置の図２に対応する縦断面図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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