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公開番号2025107910
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-22
出願番号2024001457
出願日2024-01-09
発明の名称電界効果トランジスタ
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250714BHJP()
要約【課題】電界緩和領域をソース電極に接続する経路の電気抵抗を好適に低減する電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】電界効果トランジスタ10は、トレンチ14内に配置されたゲート絶縁膜16及びゲート電極18と、ソース電極22を有する。半導体基板12は、p型の電界緩和領域56と、ソース電極に接する位置から電界緩和領域に接する位置まで深さ方向に沿って伸びているp型のピラー領域50を有する。ピラー領域は、ソース電極に接する位置に設けられるとともにボディ領域42よりも高いp型不純物濃度を有するp型のコンタクト領域52と、コンタクト領域の下端から電界緩和領域に接する位置まで伸びているとともにコンタクト領域より低いとともにボディ領域よりも高いp型不純物濃度を有するp型の接続領域54と、を有する。コンタクト領域と接続領域の境界は、ボディ領域の下端よりもz方向上側に位置している。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電界効果トランジスタであって、
上面にトレンチが設けられている半導体基板と、
前記トレンチ内に配置されたゲート絶縁膜及びゲート電極と、
前記半導体基板の前記上面に接するソース電極、
を有し、
前記半導体基板が、
前記ソース電極と前記ゲート絶縁膜に接するｎ型のソース領域と、
前記ソース領域の下側で前記ゲート絶縁膜に接するｐ型のボディ領域と、
前記ボディ領域に対して下側から接しており、前記ボディ領域の下側で前記ゲート絶縁膜に接しており、前記トレンチの下端よりも下側まで分布している下部ｎ型領域と、
前記トレンチの下端を含む深さ範囲、または、前記トレンチの下端よりも下側の深さ範囲内に配置されており、前記下部ｎ型領域に接しているｐ型の電界緩和領域と、
前記ソース電極に接する位置から前記電界緩和領域に接する位置まで深さ方向に沿って伸びているｐ型のピラー領域、
を有し、
前記ピラー領域が、
前記ソース電極に接する位置に設けられており、前記ボディ領域よりも高いｐ型不純物濃度を有するｐ型のコンタクト領域と、
前記コンタクト領域の下端から前記電界緩和領域に接する位置まで伸びており、前記コンタクト領域より低いとともに前記ボディ領域よりも高いｐ型不純物濃度を有するｐ型の接続領域、
を有し、
前記コンタクト領域と前記接続領域の境界が、前記ボディ領域の下端よりも上側に位置している、
電界効果トランジスタ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
少なくとも一部の断面において、前記電界緩和領域の幅が前記ピラー領域の幅よりも広く、
前記ピラー領域の幅方向における中心線上において、前記電界緩和領域の深さ方向における中心位置から前記ソース電極に至る経路上のｐ型不純物濃度が、前記中心位置におけるｐ型不純物濃度よりも高い、
請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項３】
前記半導体基板の前記上面に複数の前記トレンチが設けられており、
前記トレンチによって区画された半導体領域のそれぞれに前記ピラー領域が設けられている、
請求項１または２に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項４】
前記接続領域が前記電界緩和領域を貫通していない、請求項１または２に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項５】
前記下部ｎ型領域が、
前記ボディ領域に対して下側から接している第１ｎ型領域と、
前記第１ｎ型領域に対して下側から接しており、前記第１ｎ型領域よりもｎ型不純物濃度が低い第２ｎ型領域、
を有し、
前記接続領域のｐ型不純物濃度が、前記第１ｎ型領域のｎ型不純物濃度よりも高い、請求項１または２に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項６】
前記ソース領域の深さ範囲内において、前記ピラー領域のｐ型不純物濃度が前記ソース領域のｎ型不純物濃度よりも高い、請求項１または２に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項７】
請求項１または２に記載の電界効果トランジスタの製造方法であって、
マスクを介して前記半導体基板にｐ型不純物を注入することによって前記コンタクト領域を形成するコンタクト領域形成工程と、
前記コンタクト領域形成工程と共通の前記マスクを介して前記半導体基板にｐ型不純物を注入することによって前記接続領域を形成する接続領域形成工程、
を有する製造方法。
【請求項８】
前記接続領域形成工程で注入されたｐ型不純物の濃度分布である第１濃度分布において下側ほど濃度が低下するように分布している部分が、前記電界緩和領域内のｐ型不純物の濃度分布である第２濃度分布において上側ほど濃度が低下するように分布している部分と重なり、
前記第１濃度分布と前記第２濃度分布とが交差する交差部におけるｐ型不純物濃度が、前記電界緩和領域の深さ方向における中心位置におけるｐ型不純物濃度の半分よりも高い、
請求項７に記載の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、電界効果トランジスタに関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【０００２】
トレンチ型のゲート電極と、トレンチの下端の電界を緩和する電界緩和領域を有する電界効果トランジスタが知られている。例えば、特許文献１には、トレンチの下端に接する電界緩和領域を有する電界効果トランジスタが開示されている。なお、電界緩和領域は、トレンチの下端から離れた位置に配置されていてもよい。電界効果トランジスタがオフするときに、電界緩和領域からその周囲に空乏層が広がることで、トレンチの下端における電界が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－３９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電界効果トランジスタは、コンタクト領域、ボディ領域（ベース領域ともいう）及び接続領域を有している。コンタクト領域は、高いｐ型不純物濃度を有しており、ソース電極に接している。ボディ領域は、コンタクト領域の下側に配置されている。ボディ領域は電界効果トランジスタがオンするときにチャネルが形成される領域であるので、ボディ領域のｐ型不純物濃度は低い。接続領域は、ボディ領域の下側に配置されており、ボディ領域と電界緩和領域とを接続している。接続領域は、ボディ領域よりも高いｐ型不純物濃度を有している。電界緩和領域は、接続領域、ボディ領域、及び、コンタクト領域を介してソース電極に接続されている。ボディ領域のｐ型不純物濃度が低いので、ボディ領域の電気抵抗は高い。電気抵抗が高いボディ領域が接続領域とコンタクト領域の間に配置されているので、電界緩和領域をソース電極に接続する経路の電気抵抗が高い。このため、電界緩和領域の電位が不安定である。また、コンタクト領域がボディ領域を貫通するようにボディ領域を深く形成することで、電界緩和領域とソース電極の間の接続経路の電気抵抗を低減することができる。しかしながら、ｐ型不純物濃度が高いコンタクト領域を深く形成すると、半導体基板内で結晶欠陥が増え、リーク電流が生じ易くなる。本明細書では、電界緩和領域をソース電極に接続する経路の電気抵抗を好適に低減する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電界効果トランジスタは、上面にトレンチが設けられている半導体基板と、前記トレンチ内に配置されたゲート絶縁膜及びゲート電極と、前記半導体基板の前記上面に接するソース電極、を有する。前記半導体基板が、ソース領域と、ボディ領域と、下部ｎ型領域と、電界緩和領域と、ピラー領域を有する。前記ソース領域は、前記ソース電極と前記ゲート絶縁膜に接するｎ型領域である。前記ボディ領域は、前記ソース領域の下側で前記ゲート絶縁膜に接するｐ型領域である。前記下部ｎ型領域は、前記ボディ領域に対して下側から接しており、前記ボディ領域の下側で前記ゲート絶縁膜に接しており、前記トレンチの下端よりも下側まで分布しているｎ型領域である。前記電界緩和領域は、前記トレンチの下端を含む深さ範囲、または、前記トレンチの下端よりも下側の深さ範囲内に配置されており、前記下部ｎ型領域に接しているｐ型領域である。前記ピラー領域は、前記ソース電極に接する位置から前記電界緩和領域に接する位置まで深さ方向に沿って伸びているｐ型領域である。前記ピラー領域が、コンタクト領域と接続領域を有している。前記コンタクト領域は、前記ソース電極に接する位置に設けられており、前記ボディ領域よりも高いｐ型不純物濃度を有するｐ型領域である。前記接続領域は、前記コンタクト領域の下端から前記電界緩和領域に接する位置まで伸びており、前記コンタクト領域より低いとともに前記ボディ領域よりも高いｐ型不純物濃度を有するｐ型領域である。前記コンタクト領域と前記接続領域の境界が、前記ボディ領域の下端よりも上側に位置している。
【０００６】
この電界効果トランジスタでは、コンタクト領域と接続領域の間にｐ型不純物濃度が低いボディ領域が介在しておらず、コンタクト領域と接続領域が接している。このため、電界緩和領域が、接続領域とコンタクト領域を介してソース電極に接続されている。このため、電界緩和領域をソース電極に接続する経路の電気抵抗が低く、電界緩和領域の電位が安定する。また、コンタクト領域と接続領域の境界がボディ領域の下端よりも上側に位置しているので、ｐ型不純物濃度が高いコンタクト領域が半導体基板の上面近傍の浅い範囲内に設けられている。このため、半導体基板に存在する結晶欠陥が少なく、リーク電流が生じ難い。このように、この構成によれば、電界緩和領域をソース電極に接続する経路の電気抵抗を好適に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施例１の電界効果トランジスタの断面斜視図。
実施例１の電界効果トランジスタのｘｚ平面に沿う断面図。
実施例１の電界効果トランジスタを上側から見たときのトレンチ、ピラー領域及び電界緩和領域の配置を示す平面図。
中心線ＣＬにおけるｐ型不純物濃度分布を示すグラフ。
実施例１の電界効果トランジスタの製造方法の説明図。
実施例１の電界効果トランジスタの製造方法の説明図。
実施例１の電界効果トランジスタの製造方法の説明図。
実施例１の電界効果トランジスタの製造方法の説明図。
実施例２の電界効果トランジスタのｘｚ平面に沿う断面図。
実施例３の電界効果トランジスタのｘｚ平面に沿う断面図。
実施例４の電界効果トランジスタのｘｚ平面に沿う断面図。
実施例５の電界効果トランジスタの断面斜視図。
実施例５の電界効果トランジスタを上側から見たときのトレンチ、ピラー領域及び電界緩和領域の配置を示す平面図。
実施例６の電界効果トランジスタの断面斜視図。
実施例６の電界効果トランジスタを上側から見たときのトレンチ、ピラー領域及び電界緩和領域の配置を示す平面図。
実施例７の電界効果トランジスタのｘｚ平面に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１、２に示す実施例１の電界効果トランジスタ１０は、半導体基板１２を有している。半導体基板１２は、ＳｉＣにより構成されている。但し、半導体基板１２が他の半導体材料（例えば、Ｓｉ、ＧａＮ、Ｇａ
２
Ｏ
３
等）により構成されていてもよい。以下では、半導体基板１２の厚み方向をｚ方向といい、半導体基板１２の上面１２ａに平行な一方向をｘ方向といい、上面１２ａに平行でｘ方向に直交する方向をｙ方向という。
【０００９】
半導体基板１２の上面１２ａには、複数のトレンチ１４が設けられている。上面１２ａにおいて、各トレンチ１４は、ｙ方向に直線状に伸びている。各トレンチ１４は、ｘ方向に間隔を空けて配置されている。各トレンチ１４内に、ゲート絶縁膜１６とゲート電極１８が設けられている。ゲート絶縁膜１６は、各トレンチ１４の内面を覆っている。ゲート電極１８は、ゲート絶縁膜１６によって半導体基板１２から絶縁されている。ゲート電極１８の上面は、層間絶縁膜２０によって覆われている。図１に示すように、半導体基板１２の上面１２ａ近傍においては、半導体領域がトレンチ１４によって複数領域に区画されている。以下では、トレンチ１４によって区画された各半導体領域（すなわち、トレンチ１４によって挟まれた半導体領域）を、区画領域６０という。
【００１０】
電界効果トランジスタ１０は、ソース電極２２とドレイン電極２４を有している。ソース電極２２は、半導体基板１２の上面１２ａを覆っている。ソース電極２２は、層間絶縁膜２０によって各ゲート電極１８から絶縁されている。ドレイン電極２４は、半導体基板１２の下面１２ｂを覆っている。
（【００１１】以降は省略されています）

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