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公開番号2025170150
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-14
出願番号2025153460,2024114907
出願日2025-09-16,2021-08-03
発明の名称半導体装置およびその製造方法
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
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H10D 30/66 20250101AFI20251107BHJP()
要約【課題】フィールド絶縁膜の絶縁破壊を抑制しつつ、ゲート引出部が途切れてしまうことを抑制できる構造の半導体装置を提供する。
【解決手段】ゲート電極109から引き出され、アクティブ領域Raから外周領域Rbに至ることで、フィールド絶縁膜110における端部110aに乗り上げて形成されたゲート引出部109aを有している。そして、ゲート引出部109aが乗り上げて形成されるフィールド絶縁膜110の端部110aは、アクティブ領域Raから外周領域Rbに向かうほどフィールド絶縁膜110の厚みが徐々に厚くなるように傾斜させられている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチング素子が形成されたアクティブ領域（Ｒａ）と、該アクティブ領域の外周を囲む外周領域（Ｒｂ）およびパッド（１２ａ～１２ｄ）が配置されるパッド配置領域（Ｒｃ）を有する半導体装置であって、
前記アクティブ領域に、一方向を長手方向としたゲート電極（１０９）を有する前記スイッチング素子が形成された半導体基板（１０１～１０６）と、
前記外周領域および前記パッド配置領域において、前記半導体基板の上に形成されていると共に、前記ゲート電極の長手方向と交差する方向に伸びる端部（１１０ａ）を有するフィールド絶縁膜（１１０）と、
前記ゲート電極から引き出され、前記アクティブ領域から前記外周領域に至ることで、前記フィールド絶縁膜における前記端部に乗り上げて形成されたゲート引出部（１０９ａ）と、
前記パッド配置領域に配置される前記パッドに含まれ、前記ゲート引出部を通じて前記ゲート電極に接続されたゲートパッド（１２ｄ）と、を有し、
前記ゲート引出部が乗り上げて形成される前記フィールド絶縁膜の端部は、前記アクティブ領域から前記外周領域に向かうほど該フィールド絶縁膜の厚みが徐々に厚くなるように傾斜させられており、
前記パッド配置領域に配置される前記フィールド絶縁膜は、前記アクティブ領域に沿って伸びる端部を有し、該アクティブ領域に沿って伸びる端部は、フィールド絶縁膜の厚み方向に対して傾斜していない、半導体装置。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
前記ゲート引出部が乗り上げて形成される前記フィールド絶縁膜の端部は、斜めに傾斜させられた傾斜面とされている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ゲート引出部が乗り上げて形成される前記フィールド絶縁膜の端部は、階段状に傾斜させられている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ゲート電極の厚みが前記フィールド絶縁膜の厚みよりも薄くなっている、請求項１ないし３のいずれか１つ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、ゲート電極を有するスイッチング素子を備えた半導体装置およびその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、スイッチング時に発生する高電圧に起因してゲート絶縁膜が破壊されることを抑制する技術が開示されている。
【０００３】
ＭＯＳＦＥＴをオン状態からオフ状態にスイッチングするときには、ｐ型ベース領域とｎ型ドリフト層との間の容量に相当する電流がソース－ドレイン間に流れる。この電流は、ドレイン電圧の時間変化が大きいほど、つまりｄＶ／ｄｔが大きいほど大きくなる。この電流は、ソース電極側では、ｐ型ベース領域やｐ
＋
型コンタクト領域が形成された領域を流れることになるが、ｐ型ベース領域やｐ
＋
型コンタクト領域の抵抗値が高いと、電流の大きさに比例してｐ型ベース領域やｐ
＋
型コンタクト領域の電位が持ち上がる。つまり、ゲート電圧が０Ｖの状態に対して、ｐ型ベース領域やｐ
＋
型コンタクト領域の電位がそれよりも高い電位になる。この電位の持ち上がりによって、ゲート絶縁膜に高電圧が掛かり、ゲート絶縁膜が破壊され得る。このため、特許文献１では、ソースコンタクトホールの位置を工夫し、フィールド絶縁膜を貫通するソースコンタクトホールを設けた構造とすることで、ゲート絶縁膜に印加される電界強度を小さくし、ゲート絶縁膜の破壊を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－５２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の構造やスイッチング条件によっては、上記の電位の持ち上がりによってゲート絶縁膜だけでなく、半導体表面に形成されたフィールド絶縁膜も破壊するほど、フィールド絶縁膜の上下間に電位差が発生することがある。つまり、ゲート電極のうちフィールド絶縁膜上に配置される部分、具体的にはゲート電極のうちのゲートライナーの一部を構成するゲート引出部と半導体表面との間に電位差が発生し得る。フィールド絶縁膜の破壊を抑制するにはフィールド絶縁膜の厚膜化が有効であるが、半導体装置のレイアウト上、ゲート電極の端部からフィールド絶縁膜上に乗り上げるようにしてゲート引出部が配置される。このため、フィールド絶縁膜が厚いとゲート引出部を含むゲート電極の形成時に段差部でゲート引出部が薄くなり、段切れ、つまり途切れてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、フィールド絶縁膜の絶縁破壊を抑制しつつ、ゲート引出部が途切れてしまうことを抑制できる構造の半導体装置およびその製造方法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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、スイッチング素子が形成されたアクティブ領域（Ｒａ）と、該アクティブ領域の外周を囲む外周領域（Ｒｂ）およびパッド（１２ａ～１２ｄ）が配置されるパッド配置領域（Ｒｃ）を有する半導体装置であって、アクティブ領域に、一方向を長手方向としたゲート電極（１０９）を有するスイッチング素子が形成された半導体基板（１０１～１０６）と、外周領域およびパッド配置領域において、半導体基板の上に形成されていると共に、ゲート電極の長手方向と交差する方向に伸びる端部（１１０ａ）を有するフィールド絶縁膜（１１０）と、ゲート電極から引き出され、アクティブ領域から外周領域に至ることで、フィールド絶縁膜における端部に乗り上げて形成されたゲート引出部（１０９ａ）と、パッド配置領域に配置されるパッドに含まれ、ゲート引出部を通じてゲート電極に接続されたゲートパッド（１２ｄ）と、を有している。そして、ゲート引出部が乗り上げられたフィールド絶縁膜の端部は、アクティブ領域から外周領域に向かうほど該フィールド絶縁膜の厚みが徐々に厚くなるように傾斜させられており、パッド配置領域に配置されるフィールド絶縁膜は、アクティブ領域に沿って伸びる端部を有し、該アクティブ領域に沿って伸びる端部は、フィールド絶縁膜の厚み方向に対して傾斜していない。
【０００８】
このように、ゲート引出部の下に位置しているフィールド絶縁膜の端部について、そのフィールド絶縁膜の端部が傾斜させられた状態になっている。このため、フィールド絶縁膜の端部の段差部においてゲート引出部が薄くなることが抑制される。これにより、ゲート引出部がフィールド絶縁膜の端部の段差によって段切れすることを抑制できる。このため、フィールド絶縁膜を絶縁破壊されない膜厚としつつも、ゲート引出部が途切れてしまうことを抑制できる構造の半導体装置にできる。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明では、パッド配置領域に配置されるフィールド絶縁膜は、アクティブ領域に沿って伸びる端部を有し、該アクティブ領域に沿って伸びる端部は、フィールド絶縁膜の厚み方向に対して傾斜していない。
【００１０】
このように、パッド配置領域に配置されるフィールド絶縁膜のアクティブ領域に沿って伸びる端部については、ゲート引出部の乗り上げがない。このため、当該端部をフィールド絶縁膜の厚み方向に対して傾斜していない構造、つまりフィールド絶縁膜の厚み方向に沿った方向とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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