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公開番号2025127570
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2024024338
出願日2024-02-21
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250826BHJP()
要約【課題】ゲート電極の埋め込み性の悪化を抑えつつ、ゲート配線電極から絶縁されるアクティブトレンチゲートが生じることを防止する。
【解決手段】半導体装置は、第1方向に延伸し、トレンチゲート絶縁膜(9)を介してソース層(5)およびベース層(14)と対向する複数の第1アクティブトレンチゲート(1)と、第1方向と交差する第2方向に延伸し、隣り合う第1アクティブトレンチゲート(1)同士を接続する第2アクティブトレンチゲート(4)とを備える。ゲート配線電極(2)は、第1アクティブトレンチゲート(1)の幅の広い部分に接続する。第2アクティブトレンチゲート(4)は、ゲート配線電極(2)の下方に配置される。第1アクティブトレンチゲート(1)と第2アクティブトレンチゲート(4)との接続箇所は平面視でT字形状である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上面上に設けられたエミッタ電極およびゲート配線電極と、
前記半導体基板の前記上面側の表層部に配置され、前記エミッタ電極と接続した第１導電型のソース層と、
前記ソース層の下側に配置された第２導電型のベース層と、
前記半導体基板の下面上に設けられたコレクタ電極と、
第１方向に延伸し、トレンチゲート絶縁膜を介して前記ソース層および前記ベース層と対向する複数の第１アクティブトレンチゲートと、
前記第１方向と交差する第２方向に延伸し、隣り合う前記第１アクティブトレンチゲート同士を接続する第２アクティブトレンチゲートと、
を備え、
複数の前記第１アクティブトレンチゲートのそれぞれは、他の部分よりも幅の広い部分を有し、
前記ゲート配線電極は、前記第２方向に延伸し、複数の前記第１アクティブトレンチゲートの前記幅の広い部分に接続しており、
前記第２アクティブトレンチゲートは、前記ゲート配線電極の下方に配置され、
前記第１アクティブトレンチゲートと前記第２アクティブトレンチゲートとの接続箇所は平面視でＴ字形状である、
半導体装置。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記第２アクティブトレンチゲートは、前記第１アクティブトレンチゲートの端部に接続している、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１アクティブトレンチゲート同士の間に、前記第１方向に延伸し、前記エミッタ電極と接続されたダミートレンチゲートが設けられている、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１方向に延伸し、前記第１アクティブトレンチゲートである第１下段電極および前記第１下段電極の上に電極分離絶縁膜を介して設けられた第１上段電極が埋め込まれた第１トレンチと、
前記第１方向に延伸し、前記第１アクティブトレンチゲートである第２下段電極および前記第２下段電極の上に電極分離絶縁膜を介して設けられた第２上段電極が埋め込まれた第２トレンチと、
を備え、
前記第１トレンチと前記第２トレンチとは、前記第２方向に向かって交互に設けられ、
前記第２方向に延伸し、前記第２トレンチを跨いで、前記第２トレンチを挟んで隣り合う前記第１上段電極同士を接続する電極接続配線をさらに備え、
前記電極接続配線は、前記ゲート配線電極と接続している、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置に関し、特に、トレンチゲート型の半導体素子を備える半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
トレンチに埋め込まれたゲート電極（以下「トレンチゲート」という）を持つトレンチゲート型の半導体素子を備える半導体装置が知られている。例えばトレンチゲート型のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を備える半導体装置では、ＩＧＢＴを駆動するゲート駆動信号は、半導体装置の上面に設けられたゲートパッドに入力され、ゲート配線電極を通って、複数のトレンチゲートに供給される。
【０００３】
通常、複数のトレンチゲートは、一定の方向に延伸し、その延伸方向と交差する方向に一定間隔で並べて配置される。ゲート配線電極は、ゲート駆動信号を供給すべきトレンチゲート（以下「アクティブトレンチゲート」という）のすべてに接続される。そのため、ゲート配線電極と一部のアクティブトレンチゲートとの接続部位にボイドが発生すると、当該一部のアクティブトレンチゲートがゲート配線電極から絶縁され、ＩＧＢＴが部分的に動作しなくなる。この問題を解決する技術として、下記の特許文献１には、隣り合うアクティブトレンチゲートの間を接続する連結用のトレンチゲートを設けた構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－２３５９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、アクティブトレンチゲートと連結用のトレンチゲートとの交差点でトレンチが局所的に深くなり、その部分でゲート電極の埋め込み性が悪化する問題がある。
【０００６】
本開示は以上のような課題を解決するためになされたものであり、ゲート電極の埋め込み性の悪化を抑えつつ、ゲート配線電極から絶縁されるアクティブトレンチゲートが生じることを防止できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の上面上に設けられたエミッタ電極およびゲート配線電極と、前記半導体基板の前記上面側の表層部に配置され、前記エミッタ電極と接続した第１導電型のソース層と、前記ソース層の下側に配置された第２導電型のベース層と、前記半導体基板の下面上に設けられたコレクタ電極と、第１方向に延伸し、トレンチゲート絶縁膜を介して前記ソース層および前記ベース層と対向する複数の第１アクティブトレンチゲートと、前記第１方向と交差する第２方向に延伸し、隣り合う前記第１アクティブトレンチゲート同士を接続する第２アクティブトレンチゲートと、を備え、複数の前記第１アクティブトレンチゲートのそれぞれは、他の部分よりも幅の広い部分を有し、前記ゲート配線電極は、前記第２方向に延伸し、複数の前記第１アクティブトレンチゲートの前記幅の広い部分に接続しており、前記第２アクティブトレンチゲートは、前記ゲート配線電極の下方に配置され、前記第１アクティブトレンチゲートと前記第２アクティブトレンチゲートとの接続箇所は平面視でＴ字形状である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る半導体装置によれば、ゲート電極の埋め込み性の悪化を抑えつつ、ゲート配線電極から絶縁されるアクティブトレンチゲートが生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係る半導体装置の平面図である。
図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。
図１のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。
図１のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。
実施の形態２に係る半導体装置の平面図である。
実施の形態３に係る半導体装置の平面図である。
実施の形態４に係る半導体装置の平面図である。
図７のＤ－Ｄ線に沿った断面図である。
図７のＥ－Ｅ線に沿った断面図である。
図７のＦ－Ｆ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施の形態においては、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明するが、それとは逆に、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としてもよい。また、不純物濃度が相対的に高いｎ型を「ｎ
＋
」、不純物濃度が相対的に低いｎ型を「ｎ
－
」、不純物濃度が相対的に高いｎ型を「ｐ
＋
」、不純物濃度が相対的に低いｐ型を「ｐ
－
」と表記する。ここで、各領域の不純物濃度の高さはピーク濃度によって規定されるものとする。すなわち、不純物濃度が高い（または低い）領域とは、不純物のピーク濃度が高い（または低い）領域を意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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