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公開番号2025022141
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126429
出願日2023-08-02
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250206BHJP()
要約【課題】オン抵抗の低減且つ耐圧の向上が可能な半導体装置の提供。
【解決手段】半導体装置は、半導体層とトレンチ構造部とを備える。トレンチ構造部は、ゲート電極と、導電部材と、ゲート電極と半導体層との間、導電部材と半導体層との間、及びゲート電極と導電部材との間に位置し、固定電荷を含む絶縁部材とを有する。絶縁部材は、第1方向においてゲート電極と半導体層の第2面との間に位置し、且つ第1方向に交差する第2方向において導電部材と半導体層との間に位置する第1絶縁部を有する。第1絶縁部は第1領域と第2領域と第3領域とを有する。第1方向において、第1領域はゲート電極と第2領域との間に位置し、第2領域は第1領域と第3領域との間に位置し、第3領域は第2領域と第2面との間に位置する。第1領域における固定電荷の第1総量は、第2領域における固定電荷の第2総量よりも多い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１面と、第１方向において前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体層と、
前記第１面から前記第１方向に延び、前記半導体層内に位置するトレンチ構造部と、
を備え、
前記トレンチ構造部は、
ゲート電極と、
前記第１方向において前記ゲート電極よりも前記第２面に近い位置に下端部を有する導電部材と、
前記ゲート電極と前記半導体層との間、前記導電部材と前記半導体層との間、及び前記ゲート電極と前記導電部材との間に位置し、固定電荷を含む絶縁部材と、
を有し、
前記絶縁部材は、前記第１方向において前記ゲート電極と前記第２面との間に位置し、且つ前記第１方向に交差する第２方向において前記導電部材と前記半導体層との間に位置する第１絶縁部を有し、
前記第１絶縁部は、第１領域と第２領域と第３領域とを有し、
前記第１方向において、前記第１領域は前記ゲート電極と前記第２領域との間に位置し、前記第２領域は前記第１領域と前記第３領域との間に位置し、前記第３領域は前記第２領域と前記第２面との間に位置し、
前記第１領域における前記固定電荷の第１総量は、前記第２領域における前記固定電荷の第２総量よりも多い、半導体装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第３領域における前記固定電荷の第３総量は、前記第２総量よりも多い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第３総量は、前記第１総量よりも多い、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
第１面と、第１方向において前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体層と、
前記第１面から前記第１方向に延び、前記半導体層内に位置するトレンチ構造部と、
を備え、
前記トレンチ構造部は、
ゲート電極と、
前記第１方向において前記ゲート電極よりも前記第２面に近い位置に下端部を有する導電部材と、
前記ゲート電極と前記半導体層との間、前記導電部材と前記半導体層との間、及び前記ゲート電極と前記導電部材との間に位置し、固定電荷を含む絶縁部材と、
を有し、
前記絶縁部材は、前記第１方向において前記ゲート電極と前記第２面との間に位置し、且つ前記第１方向に交差する第２方向において前記導電部材と前記半導体層との間に位置する第１絶縁部を有し、
前記第１絶縁部は、第１領域と第２領域と第３領域とを有し、
前記第１方向において、前記第１領域は前記ゲート電極と前記第２領域との間に位置し、前記第２領域は前記第１領域と前記第３領域との間に位置し、前記第３領域は前記第２領域と前記第２面との間に位置し、
前記第１領域における前記固定電荷の密度は、前記第２領域における前記固定電荷の密度よりも大きい、半導体装置。
【請求項５】
前記第３領域における前記固定電荷の密度は、前記第２領域における前記固定電荷の密度よりも大きい、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１領域における前記第１方向に沿った前記固定電荷の密度分布の最大値は、前記第１絶縁部と前記半導体層との界面の表面電荷密度に換算して、１．０×１０
１３
ｃｍ
－２
以下である、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第３領域における前記第１方向に沿った前記固定電荷の密度分布の最大値は、前記第１絶縁部と前記半導体層との界面の表面電荷密度に換算して、１．０×１０
１４
ｃｍ
－２
ｃｍ
－２
以下である、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記固定電荷は、水素、ヘリウム、及びアルゴンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１または４に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１面に設けられた第１電極と、
前記第２面に設けられた第２電極と、
をさらに備え、
前記半導体層は、
前記第２電極上に設けられた第１導電型の第１半導体部と、
前記第１半導体部上に設けられた第２導電型の第２半導体部と、
前記第２半導体部上に設けられ、前記第１電極と電気的に接続された第１導電型の第３半導体部と、
を有する、請求項１または４に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記導電部材は、前記第１電極と電気的に接続されている、請求項９に記載の半導体装置。
（【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】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体層に形成したトレンチ内に、ゲート電極と、ソース電位が与えられるフィールドプレート電極とを備えた半導体装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１８５２４５号公報
国際公開第２０１８／０７８７７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、オン抵抗の低減且つ耐圧の向上が可能な半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、半導体装置は、第１面と、第１方向において前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体層と、前記第１面から前記第１方向に延び、前記半導体層内に位置するトレンチ構造部と、を備え、前記トレンチ構造部は、ゲート電極と、前記第１方向において前記ゲート電極よりも前記第２面に近い位置に下端部を有する導電部材と、前記ゲート電極と前記半導体層との間、前記導電部材と前記半導体層との間、及び前記ゲート電極と前記導電部材との間に位置し、固定電荷を含む絶縁部材と、を有し、前記絶縁部材は、前記第１方向において前記ゲート電極と前記第２面との間に位置し、且つ前記第１方向に交差する第２方向において前記導電部材と前記半導体層との間に位置する第１絶縁部を有し、前記第１絶縁部は、第１領域と第２領域と第３領域とを有し、前記第１方向において、前記第１領域は前記ゲート電極と前記第２領域との間に位置し、前記第２領域は前記第１領域と前記第３領域との間に位置し、前記第３領域は前記第２領域と前記第２面との間に位置し、前記第１領域における前記固定電荷の第１総量は、前記第２領域における前記固定電荷の第２総量よりも多い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
（ａ）は実施形態の半導体装置の模式断面図であり、（ｂ）は実施形態の半導体装置の絶縁部材の第１方向における固定電荷密度の分布を示すグラフ図である。
（ａ）はＲｏｎ－Ｖｄｓｓ特性を示すグラフ図であり、（ｂ）は耐圧の電荷密度依存性を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
同一または同様の要素には、同じ符号を付している。
【０００８】
図１（ａ）に示すように、実施形態の半導体装置は、半導体層１０とトレンチ構造部５０とを備える。
【０００９】
半導体層１０は、第１面１０Ａと、第１方向Ｚにおいて第１面１０Ａの反対側に位置する第２面１０Ｂとを有する。第１方向Ｚは、第１面１０Ａから第２面１０Ｂに向かう方向である。図１（ａ）において、第１方向Ｚに交差する方向を第２方向Ｘとする。例えば、第２方向Ｘは、第１方向Ｚに直交する。また、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘに交差する方向を第３方向Ｙとする。例えば、第３方向Ｙは、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘに直交する。第１面１０Ａ及び第２面１０Ｂは、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙに沿って延びる。
【００１０】
半導体層１０の材料として、例えば、シリコンを用いることができる。または、半導体層１０の材料として、例えば、炭化シリコン、窒化ガリウムなどを用いてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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