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公開番号2025011470
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023113605
出願日2023-07-11
発明の名称半導体装置
出願人ルネサスエレクトロニクス株式会社
代理人弁理士法人筒井国際特許事務所
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250117BHJP()
要約【課題】半導体装置の耐圧を安定化させる。
【解決手段】複数のトレンチTR1の内部には、フィールドプレート電極FPおよびゲート電極GEが形成されている。外周トレンチTR2は、平面視において複数のトレンチTR1を囲んでいる。外周トレンチTR2の内部には、フィールドプレート電極FP(引き出し部FPa)が形成されている。外周トレンチTR2は、Y方向に延在する延在部TR2aと、X方向に延在する延在部TR2bと、平面視でY方向および方向と異なる方向に延在し、且つ、延在部TR2aと延在部TR2bとを繋ぐコーナー部TR2cと、を有する。Y方向において、延在部TR2aに最も近い最近接トレンチTR1の端部10と延在部TR2bとの間隔L2は、他のトレンチTR1の端部10と延在部TR2bとの間隔L3よりも長い。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
上面および下面を有する第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、前記半導体基板に形成され、平面視において第１方向に延在し、且つ、平面視で前記第１方向と直交する第２方向において互いに隣接する複数のトレンチと、
前記複数のトレンチの内部にそれぞれ形成され、且つ、前記半導体基板から電気的に絶縁された複数の第１フィールドプレート電極と、
前記複数の第１フィールドプレート電極の上方にそれぞれ形成され、且つ、前記半導体基板および前記複数の第１フィールドプレート電極からそれぞれ電気的に絶縁された複数の第１ゲート電極と、
前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、前記半導体基板に形成され、且つ、平面視において前記複数のトレンチを囲むように、前記第１方向および前記第２方向に延在する外周トレンチと、
前記外周トレンチの内部に形成され、且つ、前記半導体基板から電気的に絶縁された第２フィールドプレート電極と、
を備え、
前記外周トレンチは、
前記第１方向に延在する第１延在部と、
前記第２方向に延在する第２延在部と、
平面視で前記第１方向および前記第２方向とは異なる方向に延在し、且つ、前記第１延在部と前記第２延在部とを互いに繋ぐコーナー部と、
を有し、
前記複数のトレンチは、
前記第２方向において前記第１延在部に最も近い第１トレンチと、
前記第２方向において前記第１トレンチの次に前記第１延在部に近い第２トレンチと、
を有し、
前記第１トレンチは、前記第１方向において前記第２延在部の近くに位置する第１端部を有し、
前記第２トレンチは、前記第１方向において前記第２延在部の近くに位置する第２端部を有し、
前記第１方向において、前記第１端部と前記第２延在部との間隔は、前記第２端部と前記第２延在部との間隔よりも長い、半導体装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記複数の第１ゲート電極には、ゲート電位が供給され、
前記複数の第１フィールドプレート電極および前記第２フィールドプレート電極には、ソース電位が供給される、半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記コーナー部は、平面視で前記第１方向および前記第２方向から４５度の角度で傾斜した方向に延在している、半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１端部と前記第２延在部との間に位置する前記半導体基板には、前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、第３トレンチが形成され、
前記第３トレンチの内部には、前記半導体基板から電気的に絶縁されたフローティングゲート電極が形成されている、半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記第１方向において、前記第３トレンチと前記第２延在部との間隔、および、前記第３トレンチと前記第１端部との間隔は、前記第２端部と前記第２延在部との前記間隔よりも短く、
前記第２方向において、前記第３トレンチと前記第１延在部との間隔、および、前記第３トレンチと前記第２トレンチとの間隔は、前記第１トレンチと前記第１延在部との間隔、および、前記第１トレンチと前記第２トレンチとの間隔よりも短い、半導体装置。
【請求項６】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記複数の第１ゲート電極には、ゲート電位が供給され、
前記複数の第１フィールドプレート電極および前記第２フィールドプレート電極には、ソース電位が供給され、
前記フローティングゲート電極は、電気的にフローティング状態である、半導体装置。
【請求項７】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記コーナー部は、平面視で前記第１方向および前記第２方向から４５度の角度で傾斜した方向に延在している、半導体装置。
【請求項８】
上面および下面を有する第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、前記半導体基板に形成され、平面視において第１方向に延在し、且つ、平面視で前記第１方向と直交する第２方向において互いに隣接する複数のトレンチと、
前記複数のトレンチの内部にそれぞれ形成され、且つ、前記半導体基板から電気的に絶縁された複数の第１フィールドプレート電極と、
前記複数の第１フィールドプレート電極の上方にそれぞれ形成され、且つ、前記半導体基板および前記複数の第１フィールドプレート電極からそれぞれ電気的に絶縁された複数の第１ゲート電極と、
前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、前記半導体基板に形成され、且つ、平面視において前記複数のトレンチを囲むように、前記第１方向および前記第２方向に延在する外周トレンチと、
前記外周トレンチの内部に形成され、且つ、前記半導体基板から電気的に絶縁された第２フィールドプレート電極と、
を備え、
前記外周トレンチは、
前記第１方向に延在する第１延在部と、
前記第２方向に延在する第２延在部と、
平面視で前記第１方向および前記第２方向とは異なる方向に延在し、且つ、前記第１延在部と前記第２延在部とを互いに繋ぐコーナー部と、
を有し、
前記複数のトレンチは、
前記第２方向において前記第１延在部に最も近い第１トレンチと、
前記第２方向において前記第１トレンチの次に前記第１延在部に近い第２トレンチと、
を有し、
前記第１トレンチは、前記第１方向において前記第２延在部の近くに位置する第１端部を有し、
前記第２トレンチは、前記第１方向において前記第２延在部の近くに位置する第２端部を有し、
前記第１端部の形状は、前記第２端部の形状と異なっている、半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置において、
前記第１端部の形状は、前記コーナー部から離れる方向へ向かって後退している、半導体装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の半導体装置において、
前記第１端部の前記第２方向における幅は、前記第１端部以外の前記第１トレンチの前記第２方向における幅よりも狭く、且つ、前記第２延在部に近づくに連れて連続的に狭くなっている、半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、トレンチの内部にゲート電極およびフィールドプレート電極を備えた半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）のような半導体素子を備えた半導体装置では、トレンチの内部にゲート電極が埋め込まれたトレンチゲート構造が適用されている。トレンチゲート構造の一種として、トレンチの下部にフィールドプレート電極を形成し、トレンチの上部にゲート電極を形成したスプリットゲート構造が開発されている。フィールドプレート電極には、ソース電極からソース電位が供給される。このフィールドプレート電極によってドリフト領域に空乏層を広げることで、ドリフト領域を高濃度化することが可能となり、ドリフト領域の低抵抗化が可能となる。
【０００３】
また、半導体装置の外周には、耐圧の向上を図るための構造が施されている。例えば特許文献１には、複数のＭＯＳＦＥＴが形成されるセル領域を囲むように、外周トレンチが形成されている。外周トレンチの内部にもフィールドプレート電極が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－８２７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セル領域を囲むように、外周トレンチは、平面視でＸ方向およびＹ方向に延在している。しかし、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ独立した外周トレンチの平面部に比べて、Ｘ方向の外周トレンチとＹ方向の外周トレンチとが交差するコーナー部では、Ｘ方向及びＹ方向の双方から延びる空乏層と、セル領域内のトレンチの端部から延びる空乏層とが、局所的に重なり易くなる。そのため、チャージバランスに偏りが生じ、部分空乏化または電界集中などの現象が発生し易い。すなわち、コーナー部付近で、耐圧の低下が起こり易いという問題がある。
【０００６】
本願の主な目的は、Ｘ方向の外周トレンチとＹ方向の外周トレンチとが交差するコーナー部の周囲において、空乏層の重なりを減らすことで、外周トレンチの周囲の耐圧を向上させ、半導体装置の耐圧を安定化させることにある。
【０００７】
その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０００９】
一実施の形態に係る半導体装置は、上面および下面を有する第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、前記半導体基板に形成され、平面視において第１方向に延在し、且つ、平面視で前記第１方向と直交する第２方向において互いに隣接する複数のトレンチと、前記複数のトレンチの内部にそれぞれ形成され、且つ、前記半導体基板から電気的に絶縁された複数の第１フィールドプレート電極と、前記複数の第１フィールドプレート電極の上方にそれぞれ形成され、且つ、前記半導体基板および前記複数の第１フィールドプレート電極からそれぞれ電気的に絶縁された複数の第１ゲート電極と、前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、前記半導体基板に形成され、且つ、平面視において前記複数のトレンチを囲むように、前記第１方向および前記第２方向に延在する外周トレンチと、前記外周トレンチの内部に形成され、且つ、前記半導体基板から電気的に絶縁された第２フィールドプレート電極と、を備える。前記外周トレンチは、前記第１方向に延在する第１延在部と、前記第２方向に延在する第２延在部と、平面視で前記第１方向および前記第２方向とは異なる方向に延在し、且つ、前記第１延在部と前記第２延在部とを互いに繋ぐコーナー部と、を有する。前記複数のトレンチは、前記第２方向において前記第１延在部に最も近い第１トレンチと、前記第２方向において前記第１トレンチの次に前記第１延在部に近い第２トレンチと、を有する。前記第１トレンチは、前記第１方向において前記第２延在部の近くに位置する第１端部を有する。前記第２トレンチは、前記第１方向において前記第２延在部の近くに位置する第２端部を有する。前記第１方向において、前記第１端部と前記第２延在部との間隔は、前記第２端部と前記第２延在部との間隔よりも長い。
【００１０】
一実施の形態に係る半導体装置は、上面および下面を有する第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、前記半導体基板に形成され、平面視において第１方向に延在し、且つ、平面視で前記第１方向と直交する第２方向において互いに隣接する複数のトレンチと、前記複数のトレンチの内部にそれぞれ形成され、且つ、前記半導体基板から電気的に絶縁された複数の第１フィールドプレート電極と、前記複数の第１フィールドプレート電極の上方にそれぞれ形成され、且つ、前記半導体基板および前記複数の第１フィールドプレート電極からそれぞれ電気的に絶縁された複数の第１ゲート電極と、前記半導体基板の前記上面から前記半導体基板の前記下面に向かって所定の深さに達するように、前記半導体基板に形成され、且つ、平面視において前記複数のトレンチを囲むように、前記第１方向および前記第２方向に延在する外周トレンチと、前記外周トレンチの内部に形成され、且つ、前記半導体基板から電気的に絶縁された第２フィールドプレート電極と、を備える。前記外周トレンチは、前記第１方向に延在する第１延在部と、前記第２方向に延在する第２延在部と、平面視で前記第１方向および前記第２方向とは異なる方向に延在し、且つ、前記第１延在部と前記第２延在部とを互いに繋ぐコーナー部と、を有する。前記複数のトレンチは、前記第２方向において前記第１延在部に最も近い第１トレンチと、前記第２方向において前記第１トレンチの次に前記第１延在部に近い第２トレンチと、を有する。前記第１トレンチは、前記第１方向において前記第２延在部の近くに位置する第１端部を有する。前記第２トレンチは、前記第１方向において前記第２延在部の近くに位置する第２端部を有する。前記第１端部の形状は、前記第２端部の形状と異なっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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