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公開番号2025172002
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2025075142
出願日2025-04-30
発明の名称半導体装置
出願人サンケン電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/65 20250101AFI20251113BHJP()
要約【課題】安定して高耐圧化が図れる半導体装置を得る。
【解決手段】高電位領域と低電位領域と、の間の耐圧改善領域の表面において、各々が前記表面と絶縁層を介して対向して形成され、高電位領域と低電位領域の間において互いに容量結合するように配列して形成されると共に、配列方向と交差する方向に延伸する複数のフィールドプレート31と、耐圧改善領域を構成するn型の第1半導体領域の表面において、フィールドプレート31に対応して局所的に設けられたp型の補助半導体領域15と、補助半導体領域15と対応するフィールドプレート31とを接続する接続電極33と、を具備する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板において、高電位側の電極と接続された一領域である高電位領域と、低電位側の電極と接続された他の一領域である低電位領域と、の間の耐圧改善領域の表面において、
各々が前記表面と絶縁層を介して対向して形成され、前記高電位領域と前記低電位領域の間において互いに容量結合するように配列して形成されると共に、配列方向と交差する方向に延伸する複数のフィールドプレートと、
前記耐圧改善領域を構成する第１導電型の第１半導体領域の表面において、前記フィールドプレートに対応して局所的に設けられた前記第１導電型と逆の第２導電型の補助半導体領域と、
前記補助半導体領域と、対応する前記フィールドプレートとを接続する接続電極と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記高電位領域側に設けられた前記フィールドプレートは前記高電位側の電極と接続された、又は前記低電位領域側に設けられた前記フィールドプレートは前記低電位側の電極と接続された、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
平面視において、前記フィールドプレートの延伸方向に沿った前記フィールドプレートの長さに対する前記補助半導体領域の長さの比率が１／１０以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
３つ以上の異なる前記フィールドプレートに対応した前記補助半導体領域は、平面視において一直線上に配されないことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記フィールドプレートの延伸方向において前記フィールドプレートが部分的に切り取られた領域内に前記補助半導体領域が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記複数のフィールドプレートは、
平面視において離間して配列された複数の前記フィールドプレートである第１フィールドプレートで構成された第１フィールドプレート群と、
隣接する２つの前記第１フィールドプレート間の各々において、前記２つの前記第１フィールドプレートの各々と容量結合するように形成された第２フィールドプレートで構成された第２フィールドプレート群と、
を含んで構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記フィールドプレートの上方において絶縁層を介して金属板をさらに備え、
前記金属板の直下の前記第１半導体領域の表面には前記補助半導体領域が設けられていないことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記金属板は前記高電位側の電極又は前記低電位側の電極と接続されたことを特徴とする請求項７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、フィールドプレート構造が用いられることによって電界集中が抑制される構造を具備する半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
横型のパワー半導体装置におけるドレイン・ゲート間や、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ等）が形成された半導体基板の周囲に形成された終端領域等においては、横方向に空乏層が広がる際に、局所的に電界強度が高まることを抑制し、電界強度を均一化することによって、耐圧を高めるための耐圧改善構造が用いられている。こうした構造として、フィールドプレートが用いられる場合がある。
【０００３】
このような構造は、特許文献１、２に記載されている。特許文献１、２においては、横型のＭＯＳＦＥＴにおけるドリフト層の上の高電位側と低電位側との間に、複数のフィールドプレート（第１フィールドプレート：絶縁層を介して半導体層の表面と対向する導電層）が配列して形成されている。各第１フィールドプレート間は電気的に絶縁される。また、最も高電位（例えばドレイン）側の第１フィールドプレートは高電位電極と接続され、最も低電位（例えばゲート）側の第１フィールドプレートは低電位電極と接続される場合もある。他の第１フィールドプレートは例えば全て浮遊状態とされる。更に、この第１フィールドプレート間の上側に、更に絶縁層を介して上層側の第２フィールドプレートが同様に配列されて形成されている。第２フィールドプレートも同様に全て浮遊状態とされる。この構成においては、第１又は第２フィールドプレート同士間、または第１フィールドプレートと第２フィールドプレートとの間は容量結合され、高電位電極と第１又は第２フィールドプレート間、低電位電極と第１又は第２フィールドプレート間も容量結合される。よって、第１・第２フィールドプレートを含めたフィールドプレート全体は高電位電極と容量結合し、低電位電極と容量結合している。特許文献２に記載の構造では、各フィールドプレートはドレイン領域を囲んで同心の環状に形成されている。また、フィールドプレートの上方は保護膜（絶縁層）で覆われ、各フィールドプレートの浮遊状態は確保される。
【０００４】
上記フィールドプレートを用いた場合、フィールドプレート直下の半導体層の表面電位はその上方のフィールドプレートの電位の影響を受ける。このため、共通のフィールドプレート直下の表面電位が強制的に共通となるように、表面電位が調整され、局所的な電界強度の高まりが抑制される。特に、上記のように２層構造のフィールドプレートの配列を用いた場合には、平面的に見て半導体層の表面の露出を少なくしてフィールドプレートで覆うことができ、かつフィールドプレート間の容量を調整することが容易である。このため、半導体層の表面電位差が適正な間隔に分割され、耐圧改善において特に大きな効果を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１０－１５７７６０号公報
特許第３２７５９６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の構造において、表面保護膜上に例えば外部から不純物イオンが吸着した場合に、電位固定されていないフィールドプレートの電位はこの電荷の影響を受けることがある。これによって半導体層の表面電位もこの電荷の影響を受けてしまい、前記のような半導体層の表面電位の適正な分割ができない場合が生じた。
【０００７】
このため、より安定して高耐圧化が図れる半導体装置が望まれた。
【０００８】
本開示は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決す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】
【０００９】
本開示は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本開示の半導体装置は、半導体基板において、高電位側の電極と接続された一領域である高電位領域と、低電位側の電極と接続された他の一領域である低電位領域と、の間の耐圧改善領域の表面において、各々が前記表面と絶縁層を介して対向して形成され、前記高電位領域と前記低電位領域の間において互いに容量結合するように配列して形成されると共に、配列方向と交差する方向に延伸する複数のフィールドプレートと、前記耐圧改善領域を構成する第１導電型の第１半導体領域の表面において、前記フィールドプレートに対応して局所的に設けられた前記第１導電型と逆の第２導電型の補助半導体領域と、前記補助半導体領域と、対応する前記フィールドプレートとを接続する接続電極と、を具備する。
前記高電位領域側に設けられた前記フィールドプレートは前記高電位側の電極と接続された、又は前記低電位領域側に設けられた前記フィールドプレートは前記低電位側の電極と接続されていてもよい。
平面視において、前記フィールドプレートの延伸方向に沿った前記フィールドプレートの長さに対する前記補助半導体領域の長さの比率が１／１０以下であってもよい。
３つ以上の異なる前記フィールドプレートに対応した前記補助半導体領域は、平面視において一直線上に配されなくともよい。
前記フィールドプレートの延伸方向において前記フィールドプレートが部分的に切り取られた領域内に前記補助半導体領域が設けられてもよい。
前記複数のフィールドプレートは、平面視において離間して配列された複数の前記フィールドプレートである第１フィールドプレートで構成された第１フィールドプレート群と、隣接する２つの前記第１フィールドプレート間の各々において、前記２つの前記第１フィールドプレートの各々と容量結合するように形成された第２フィールドプレートで構成された第２フィールドプレート群と、を含んで構成されていてもよい。
前記フィールドプレートの上方において絶縁層を介して金属板をさらに備え、前記金属板の直下の前記第１半導体領域の表面には前記補助半導体領域が設けられていなくともよい。
前記金属板は前記高電位側の電極又は前記低電位側の電極と接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示は以上のように構成されているので、安定して高耐圧化が図れる半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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