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公開番号2025015955
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023118896
出願日2023-07-21
発明の名称半導体装置
出願人サンケン電気株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250124BHJP()
要約【課題】スナップバック現象を抑制した半導体装置を提供する。
【解決手段】実施の形態に係る半導体装置100は、第1半導体領域5上の第2半導体領域7と、第2半導体領域の上の第3半導体領域8と、第2半導体領域を貫通する第1トレンチ14と、第1トレンチ内電極14aと、第1半導体領域の下の第4半導体領域2と、第3半導体領域と接続する上部電極11と、第4半導体領域と接続する下部電極1とを有する第1半導体素子10と、上部電極と電気的に接続し、第1半導体領域の上の第5半導体領域12と、下部電極と接続する第6半導体領域3とを有する第2半導体素子20と、第1半導体素子と第2半導体素子との間に、第1半導体領域の上の第7半導体領域7Dと、第7半導体領域を貫通する第3トレンチ15と、第3トレンチ内の第1トレンチ電極と電気的に接続する第3トレンチ内電極15aとを有するダミー領域30と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電型の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域５の上に設けられた第２導電型の第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１導電型の第３半導体領域と、
前記第２半導体領域を深さ方向に貫通するように設けられた第１トレンチと、
前記第１トレンチ内に第１絶縁膜を介して設けられた第１トレンチ内電極と、
前記第１半導体領域の下であって前記第２半導体領域と対向する反対側に設けられた第２導電型の第４半導体領域と、
前記第３半導体領域と電気的に接続している上部電極と、
前記第４半導体領域と電気的に接続している下部電極と
を有する第１半導体素子と、
前記上部電極と電気的に接続し、前記第１半導体領域の上に設けられた第２導電型の第５半導体領域と、
前記第１半導体領域の下であって前記下部電極と電気的に接続し、前記第５半導体領域と対向する反対側に設けられた第１導電型の第６半導体領域と、
前記第５半導体領域を深さ方向に貫通するように設けられた第２トレンチと、
前記第２トレンチ内に第２絶縁膜を介して設けられた第２トレンチ内電極と
を有する第２半導体素子と、
前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間にあって、前記第１半導体領域の上に設けられた第２導電型の第７半導体領域と、
前記第７半導体領域を深さ方向に貫通するように設けられた第３トレンチと、
前記第３トレンチ内に第３絶縁膜を介し、前記第１トレンチ内電極と電気的に接続した第３トレンチ内電極と
を有するダミー領域と、
を備える、半導体装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記第７半導体領域の上に前記第３半導体領域は設けられておらず、
前記第１半導体領域の下であって、前記第７半導体領域と対向する反対側に前記第４半導体領域を備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１トレンチの延伸した第１方向に設けられた前記第３トレンチとが接続し、
前記第１トレンチ内電極と前記第３トレンチ内電極がトレンチ内で接続している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
平面的に見て、前記第１半導体素子から前記第２半導体素子が配置されている方向と、前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間に設けられた前記第３トレンチ内電極の延伸する方向が平行ではない、請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
平面的に見て、前記第２半導体素子の周囲を囲むように前記ダミー領域が設けられ、
前記ダミー領域の周囲を囲むように前記第１半導体素子の領域が設けられている、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第３トレンチが延伸する前記第２半導体素子の側において、隣り合う前記第３トレンチが接続トレンチを介して接続され、
前記接続トレンチ内には前記第３絶縁膜を介し、前記第３トレンチ内電極が形成されている、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２トレンチが第１方向に延伸し、
前記第２トレンチの前記第１方向と前記第３トレンチの前記第１方向との間であって、前記第１半導体領域の上に設けられた第２導電型の第８半導体領域を備え、
前記第８半導体領域と前記第３半導体領域との前記第１方向の距離は、前記第８半導体領域と前記第３半導体領域との前記第１方向に直交する第２方向の距離よりも長い、請求項３に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）と還流用のダイオードとを一つの半導体基板に形成した半導体装置である逆導通ＩＧＢＴ（Reverse Conducting IGBT：ＲＣ－ＩＧＢＴ）が提案されている。ＲＣ－ＩＧＢＴにおいて、ＩＧＢＴがターンオンしたとき、コレクタ領域が無いダイオードのカソード領域へとドリフト領域内の電子が移動してしまうことで、ＩＧＢＴのコレクタ層からドリフト領域内へのホールの注入が抑制され、ＩＧＢＴの電導度変調が生じにくくなる、スナップバック現象がある。また、半導体装置の外周領域にリサーフ領域と呼ばれる耐圧改善のための領域を設ける例も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開2015-154000号公報
特開2022-56498号公報
特開2018-46187号公報
特開2004-349556号公報
特許第5383009号公報
【非特許文献】
【０００４】
U. R. Vemulapati, N. Kaminski, D. Silber, L. Storasta, and M. Rahimo, “Analytical Model for the Initial Snapback Phenomenon in RCIGBTs”, ISPS, August 2012, Prague, Czech Republic, [2012] IEEE. Reprinted from the Internacional Seminar on Power Semiconductors.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施の形態が解決しようとする課題は、スナップバック現象を抑制した半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施の形態に係る半導体装置は、第１導電型の第１半導体領域と、第１半導体領域の上に設けられた第２導電型の第２半導体領域と、第２半導体領域の上に設けられた第１導電型の第３半導体領域と、第２半導体領域を深さ方向に貫通するように設けられた第１トレンチと、第１トレンチ内に第１絶縁膜を介して設けられた第１トレンチ内電極と、第１半導体領域の下であって第２半導体領域と対向する反対側に設けられた第２導電型の第４半導体領域と、第３半導体領域と電気的に接続している上部電極と、第４半導体領域と電気的に接続している下部電極とを有する第１半導体素子と、上部電極と電気的に接続し、第１半導体領域の上に設けられた第２導電型の第５半導体領域と、第５半導体領域を深さ方向に貫通するように設けられた第２トレンチと、第２トレンチ内に第２絶縁膜を介して設けられた第２トレンチ内電極と、第１半導体領域の下であって下部電極と電気的に接続し、第５半導体領域と対向する反対側に設けられた第１導電型の第６半導体領域とを有する第２半導体素子と、第１半導体素子と第２半導体素子との間にあって、第１半導体領域の上に設けられた第２導電型の第７半導体領域と、第７半導体領域を深さ方向に貫通するように設けられた第３トレンチと、第３トレンチ内に第３絶縁膜を介し、第１トレンチ内電極と電気的に接続した第３トレンチ内電極とを有するダミー領域と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施の形態によれば、スナップバック現象を抑制した半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施の形態に係る半導体装置の全体構造の上面図。
図１の一部分の拡大された上面図。
図２のＩ－Ｉ線に沿う断面図。
図２のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図。
図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図。
図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図。
図１のＶ－Ｖ線に沿う断面図。
第１の実施の形態に係る半導体装置において、ダミー部におけるスナップバック動作中期における電磁界分布のシミュレーション結果。
第１の実施の形態に係る半導体装置において、ダミー部におけるスナップバック動作後期における電磁界分布のシミュレーション結果。
比較例に係る半導体装置において、ダミー部におけるスナップバック動作中期における電磁界分布のシミュレーション結果。
比較例に係る半導体装置において、ダミー部におけるスナップバック動作後期における電磁界分布のシミュレーション結果。
第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の断面図。
第１の実施の形態に係る半導体装置のＩＧＢＴの一部分の上面図。
第２の実施の形態に係る半導体装置の全体構造の上面図。
図１２の一部分の拡大された上面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部の長さの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１０】
また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。尚、本発明において「上」、「下」などの上、下を特定する用語は、記載の便宜上使用しているのであって、側面上に設けられている場合であっても、本発明の構成要件と実質同一であれば、本発明の権利範囲に属するものである。また、「上」とは対象に接して形成される場合だけでなく、別の層を介して形成される場合をも含む。また、本発明において「接続」とは直接接続に限定されるものではなく、間に抵抗体等の何かを介在させて接続した場合であっても、本発明の構成要件と実質同一であれば、本発明の権利範囲に属するものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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