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公開番号2025140019
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024039159
出願日2024-03-13
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 12/00 20250101AFI20250919BHJP()
要約【課題】オン電圧を低減可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、半導体装置は、第1、2電極と半導体層と第1、2ゲート電極と第1、2絶縁領域とを含む。第2電極から第1電極への方向は、第1方向に沿う。半導体層は、第1、2電極の間に設けられる。半導体層は、第1導電形の第1、2、6半導体領域と第2導電形の第3、4、5半導体領域とを含む。第2半導体領域は、第1半導体領域と第1電極との間に設けられ、第1電極と電気的に接続される。第3半導体領域の一部は、第1、2半導体領域の間に設けられ第1ゲート電極と対向する。第4半導体領域は、第1半導体領域と第2電極との間に設けられ、第2電極と電気的に接続される。第6半導体領域は、第1領域を含む。第1領域は、第4半導体領域と第5半導体領域との間に設けられ第2ゲート電極と対向する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１電極と、
第２電極であって、前記第２電極から前記第１電極への方向は、第１方向に沿う、第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１電極の側の第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有する半導体層であって、前記第１面及び前記第２面は、前記第１方向に垂直な第２方向に沿って延在する、半導体層と、
前記半導体層の前記第１電極の側に設けられた第１ゲート電極と、
前記半導体層の前記第２電極の側に設けられた第２ゲート電極であって、前記第２面が前記第１面と前記第２電極との間に位置する第２ゲート電極と、
前記第１ゲート電極と前記半導体層との間に設けられた第１絶縁領域と、
前記第２ゲート電極と前記半導体層の前記第２面との間に設けられた第２絶縁領域と、
を備え、
前記半導体層は、
第１導電形の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１電極と電気的に接続された、第１導電形の第２半導体領域と、
前記第１電極と電気的に接続された第２導電形の第３半導体領域であって、前記第３半導体領域の一部は、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域との間に設けられ前記第１絶縁領域と接して前記第１ゲート電極と対向する、第３半導体領域と、
前記第１半導体領域と前記第２電極との間に設けられ、前記第２電極と電気的に接続された、第２導電形の第４半導体領域と、
前記第２方向において前記第４半導体領域から離れた、第２導電形の第５半導体領域と、
前記第４半導体領域と前記第５半導体領域との間に設けられ前記第２絶縁領域と接して前記第２ゲート電極と対向する第１領域を含む、第１導電形の第６半導体領域と、
を含む、半導体装置。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記第６半導体領域は、前記第１半導体領域と前記第５半導体領域との間に設けられた第２領域を含み、
前記第６半導体領域における第１導電形の不純物濃度は、前記第１半導体領域における第１導電形の不純物濃度よりも高い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
第１電極と、
第２電極であって、前記第２電極から前記第１電極への方向は、第１方向に沿う、第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた半導体層と
前記半導体層の前記第１電極の側に設けられた第１ゲート電極と、
前記半導体層の前記第２電極の側に設けられた第２ゲート電極と、
前記第１ゲート電極と前記半導体層との間に設けられた第１絶縁領域と、
前記第２ゲート電極と前記半導体層との間に設けられた第２絶縁領域と、
を備え、
前記半導体層は、
第１導電形の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１電極と電気的に接続された、第１導電形の第２半導体領域と、
前記第１電極と電気的に接続された第２導電形の第３半導体領域であって、前記第３半導体領域の一部は、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域との間に設けられ前記第１絶縁領域と接して前記第１ゲート電極と対向する、第３半導体領域と、
前記第１半導体領域と前記第２電極との間に設けられ、前記第２電極と電気的に接続された、第２導電形の第４半導体領域と、
前記第４半導体領域から離れた、第２導電形の第５半導体領域と、
前記第４半導体領域と前記第５半導体領域との間に設けられ前記第２絶縁領域と接して前記第２ゲート電極と対向する第１領域と、前記第１半導体領域と前記第５半導体領域との間に設けられた第２領域と、を含む第１導電形の第６半導体領域であって、前記第６半導体領域における第１導電形の不純物濃度は、前記第１半導体領域における第１導電形の不純物濃度よりも高い、第６半導体領域と、
を含む、半導体装置。
【請求項４】
前記第５半導体領域における第２導電形の不純物濃度は、前記第４半導体領域における第２導電形の不純物濃度よりも高い、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第５半導体領域の前記第１方向に垂直な第２方向に沿った長さは、前記第４半導体領域の前記第２方向に沿った長さよりも短い、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第５半導体領域の前記第１方向に垂直な第２方向に沿った長さは、前記第４半導体領域の前記第２方向に沿った長さよりも長い、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第４半導体領域は、前記第１方向に垂直な第２方向に複数並べて設けられ、
前記第１領域は、前記第２方向に複数並べて設けられ、
複数の前記第４半導体領域のうち前記第２方向において互いに隣接する２つの前記第４半導体領域の間に、複数の前記第１領域のうち前記第２方向において互いに隣接する２つの前記第１領域が設けられ、
前記２つの前記第１領域の間に、１つの前記第５半導体領域が設けられ、
前記２つの前記第１領域及び前記１つの前記第５半導体領域は、１つの前記第２ゲート電極と前記第１方向において対向する、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第４半導体領域は、前記第１方向に垂直な第２方向に複数並べて設けられ、
前記第１領域は、前記第２方向に複数並べて設けられ、
前記第２ゲート電極は、前記第２方向に複数並べて設けられ、
複数の前記第４半導体領域のうち前記第２方向において互いに隣接する２つの前記第４半導体領域の間に、複数の前記第１領域のうち前記第２方向において互いに隣接する２つの前記第１領域が設けられ、
前記２つの前記第１領域の間に、１つの前記第５半導体領域が設けられ、
前記２つの前記第１領域のそれぞれは、複数の前記第２ゲート電極のうち前記第２方向において互いに隣接する２つの前記第２ゲート電極のそれぞれと前記第１方向において対向し、
１つの前記第５半導体領域は、前記２つの前記第２ゲート電極の間に設けられた第３絶縁領域と、前記第１方向において対向する、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第５半導体領域は、第１部分領域と、第２部分領域と、を含み、
前記第１部分領域における第２導電形の不純物濃度は、前記第２部分領域における第２導電形の不純物濃度よりも高く、
前記第２絶縁領域は、前記第２部分領域と前記第２ゲート電極との間に位置し、前記第２部分領域と接する、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２ゲート電極から前記第１部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第２ゲート電極から前記第２部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第２部分領域は、前記第１部分領域と前記第２ゲート電極との間に位置する、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 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０４９６１０号公報
【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、オン電圧を低減可能な半導体装置を提供する。
【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電極と、第２電極と、半導体層と、第１ゲート電極と、第２ゲート電極と、第１絶縁領域と、第２絶縁領域と、を含む。前記第２電極から前記第１電極への方向は、第１方向に沿う。前記半導体層は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる。前記半導体層は、前記第１電極の側の第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有する。前記第１面及び前記第２面は、前記第１方向に垂直な第２方向に沿って延在する。前記第１ゲート電極は、前記半導体層の前記第１電極の側に設けられる。前記第２ゲート電極は、前記半導体層の前記第２電極の側に設けられる。前記第２面は、前記第１面と前記第２電極との間に位置する。前記第１絶縁領域は、前記第１ゲート電極と前記半導体層との間に設けられる。前記第２絶縁領域は、前記第２ゲート電極と前記半導体層の前記第２面との間に設けられる。前記半導体層は、第１導電形の第１半導体領域と、第１導電形の第２半導体領域と、第２導電形の第３半導体領域と、第２導電形の第４半導体領域と、第２導電形の第５半導体領域と、第１導電形の第６半導体領域と、を含む。前記第２半導体領域は、前記第１半導体領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１電極と電気的に接続される。前記第３半導体領域は、前記第１電極と電気的に接続される。前記第３半導体領域の一部は、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域との間に設けられ前記第１絶縁領域と接して前記第１ゲート電極と対向する。前記第４半導体領域は、前記第１半導体領域と前記第２電極との間に設けられ、前記第２電極と電気的に接続される。前記第５半導体領域は、前記第２方向において前記第４半導体領域から離れる。前記第６半導体領域は、第１領域を含む。前記第１領域は、前記第４半導体領域と前記第５半導体領域との間に設けられ前記第２絶縁領域と接して前記第２ゲート電極と対向する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図２は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置の動作を例示する模式図である。
図４は、参考例に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図５は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図６は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図７は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図８は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図９は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１０は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の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。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下の説明及び図面において、ｎ
＋
、ｎ、ｎ
－
、ｐ
＋
、ｐ、ｐ
－
及びの表記は、各不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「＋」が付されている表記は、「＋」及び「－」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「－」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。これらの表記は、それぞれの領域にｐ形不純物とｎ形不純物の両方が含まれている場合には、それらの不純物が補償しあった後の正味の不純物濃度の相対的な高低を表す。以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のｐ形（第２導電形）とｎ形（第１導電形）を反転させて各実施形態を実施してもよい。
【０００８】
図１及び図２は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図２は、図１に示したＡ１－Ａ２線における断面を例示している。図２においては、半導体層３０の裏面側の半導体領域の位置を破線で示している。また、それら半導体領域の不純物濃度（ｎ、ｐ
＋
、ｐ
－
等）を例示している。
図１に表したように、実施形態に係る半導体装置１０１は、第１電極１１（例えばエミッタ電極）と、第２電極１２（例えばコレクタ電極）と、半導体層３０と、を含む。半導体層３０は、第１電極１１と第２電極１２との間に設けられている。
【０００９】
第２電極１２から第１電極１１への方向は、第１方向に沿う。実施形態の説明において、第１方向をＺ方向とする。第１方向と交差する方向を第２方向（Ｘ方向）とする。Ｘ方向は、Ｚ方向に対して垂直な方向でよい。第１方向及び第２方向と交差する方向を第３方向（Ｙ方向）とする。Ｙ方向は、Ｚ方向及びＸ方向に対して垂直な方向でよい。
【００１０】
半導体層３０は、第１面Ｆ１（例えば表面）と第２面Ｆ２（例えば裏面）とを有する。第１面Ｆ１は、半導体層３０の第１電極１１の側の面である。第２面Ｆ２は、半導体層３０の第２電極１２の側の面であり、半導体層３０の第１面Ｆ１とは反対側である。第１面Ｆ１及び第２面Ｆ２は、それぞれ、Ｚ方向に垂直なＸ－Ｙ平面に沿って延在する。
（【００１１】以降は省略されています）

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