JP2009194044A - トレンチゲート型半導体装置 - Google Patents
トレンチゲート型半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009194044A JP2009194044A JP2008031228A JP2008031228A JP2009194044A JP 2009194044 A JP2009194044 A JP 2009194044A JP 2008031228 A JP2008031228 A JP 2008031228A JP 2008031228 A JP2008031228 A JP 2008031228A JP 2009194044 A JP2009194044 A JP 2009194044A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- layer
- gate
- region
- conductivity type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 16
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 122
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
- H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
- H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/083—Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
- H01L29/0834—Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
オン電圧が小さく、かつ、寄生容量が小さいトレンチゲート型半導体装置を提供する。
【解決手段】
トレンチゲート型半導体装置において、第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層と隣接する第2導電型の第2半導体層と、前記第2半導体層と隣接する前記第1導電型の第3半導体層と、前記第3半導体層を貫き、前記第2半導体層に達する複数の絶縁ゲートと、前記絶縁ゲートに接する第2導電型の第4半導体層と、前記第3半導体層及び前記第4半導体層に電気的に接続する第1主電極と、前記第1半導体層に電気的に接続する第2主電極とを備え、第3半導体層が容量を介して前記第1主電極に電気的に接続されている。
【選択図】図1
Description
図1に本実施例のトレンチゲート型半導体装置の断面構造図を示す。本実施例の半導体装置は、コレクタ電極100,p導電型のコレクタ層101,n導電型のバッファ層102,n導電型のドリフト層103,p導電型のベース層104,ゲート電極105,ゲート絶縁膜106,絶縁膜107,エミッタ電極109,p導電型のコンタクト層110,n導電型のエミッタ層111,ゲート端子112,短絡抵抗207,エミッタ端子114,フローティング層115(以下FP層と略す),FP層115とエミッタ電極間の容量を構成する絶縁膜121,多結晶シリコン122,コレクタ端子116を備えている。
図3に本実施例の半導体装置の上面図を示す。構造を解りやすく示すために、エミッタ電極109は省略している。また、絶縁膜107も省略し、コンタクトホールのみを破線で示している。図3中A−A′断面は図1に相当する。図3中B−B′断面を図4に示す。図3中C−C′断面を図5に示す。図3〜図5において、図1,図2と同じ構成要素には同一の符号を付けてある。
図6は本実施例の回路図である。図6で図1から5と同じ構成要素には同一の符号を付けてある。図6において、1700はゲート駆動回路、1701は入力端子、1702は入力端子、1703はIGBT、1704はダイオード、1705乃至1707は出力端子である。本実施例の特徴は、インバータに実施例1から2で説明したIGBTを適用した点にある。
図7に本実施例を示す。図7において、1000はバッテリー、1001はインバータ、1002はモーター、1003は変速機、1004は車輪、1005はシャフトである。
101 コレクタ層
102 バッファ層
103 ドリフト層
104 ベース層
105 ゲート電極
106 ゲート酸化膜
107 絶縁膜
109 エミッタ電極
110 コンタクト層
111 エミッタ層
112 ゲート端子
114 エミッタ端子
115 フローティング層
116 コレクタ端子
121 絶縁膜
122 多結晶シリコン
200,1703 IGBT
201 コレクタ−エミッタ間容量Cce
202 コレクタ−ゲート間容量Ccg
203 ゲート−エミッタ間容量Cge
204 FP層−ドリフト層間容量Cfd
205 ゲート−FP層間容量Cgf
206 容量
207 短絡抵抗
300,301,303 コンタクト
302 p導電型のウェル層
1000 バッテリー
1001 インバータ
1002 モーター
1003 変速機
1004 車輪
1005 シャフト
1100 多結晶シリコンゲート配線
1101 ゲート配線
1102 フィールド酸化膜
1103 多結晶シリコンダイオードの高濃度のp型不純物層(アノード層)
1104 多結晶シリコンダイオードの低濃度のn型不純物層(カソード層)
1105 多結晶シリコンダイオードの高濃度のn型不純物層(カソードコンタクト層)
1106 コンタクト層
1700 ゲート駆動回路
1701,1702 入力端子
1704 ダイオード
1705,1707 出力端子
Claims (4)
- 半導体基板上に形成された第1導電型の第1半導体層と、該第1半導体層と隣接する第2導電型の第2半導体層と、該第2半導体層と隣接する第1導電型の第3半導体層と、該第3半導体層の一主表面から該第3半導体層を貫き、該第2半導体層に達する複数の絶縁ゲートと、隣り合う前記絶縁ゲートの間に形成された領域であって、互いに隣接する第1領域及び第2領域と、前記第1領域における前記第3半導体層内において前記絶縁ゲートに接する第2導電型の第4半導体層と、前記第1領域において前記第3半導体層及び前記第4半導体層に電気的に接続する第1主電極と、前記第1半導体層に電気的に接続する第2主電極とを備え、前記第2領域における前記第3半導体層が、容量を介して前記第1主電極に電気的に接続されていることを特徴とするトレンチゲート型半導体装置。
- 前記容量が、前記第2領域における前記第3半導体層と前記第1主電極に接する多結晶シリコン層に挟まれた膜厚が1500Å以下の酸化シリコン膜からなる絶縁層である請求項1に記載のトレンチゲート型半導体装置。
- 半導体基板上に形成された第1導電型の第1半導体層と、該第1半導体層と隣接する第2導電型の第2半導体層と、該第2半導体層と隣接する第1導電型の第3半導体層と、該第3半導体層の一主表面から該第3半導体層を貫き、該第2半導体層に達する複数の絶縁ゲートと、隣り合う前記絶縁ゲートの間に形成された領域であって、互いに隣接する第1領域及び第2領域と、前記第1領域における前記第3半導体層内において前記絶縁ゲートに接する第2導電型の第4半導体層と、前記第1領域において前記第3半導体層及び前記第4半導体層に電気的に接続する第1主電極と、前記第1半導体層に電気的に接続する第2主電極とを備え、前記2領域における前記第3半導体層が、並列の容量と抵抗を介して前記第1主電極に電気的に接続されていることを特徴とするトレンチゲート型半導体装置。
- 前記抵抗が少なくとも100Ω以上である請求項3に記載のトレンチゲート型半導体装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008031228A JP5235443B2 (ja) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | トレンチゲート型半導体装置 |
DE200910008714 DE102009008714B4 (de) | 2008-02-13 | 2009-02-12 | Halbleiterbauteil vom Trench-Gate-Typ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008031228A JP5235443B2 (ja) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | トレンチゲート型半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009194044A true JP2009194044A (ja) | 2009-08-27 |
JP5235443B2 JP5235443B2 (ja) | 2013-07-10 |
Family
ID=40953259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008031228A Expired - Fee Related JP5235443B2 (ja) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | トレンチゲート型半導体装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5235443B2 (ja) |
DE (1) | DE102009008714B4 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011040586A (ja) * | 2009-08-12 | 2011-02-24 | Hitachi Ltd | トレンチゲート型半導体装置 |
JP2011119416A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 |
WO2011080928A1 (ja) * | 2010-01-04 | 2011-07-07 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置、及びそれを用いた電力変換装置 |
CN102412298A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | 株式会社东芝 | 半导体元件及该半导体元件的制造方法 |
US8592917B2 (en) | 2010-09-21 | 2013-11-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing same |
JP2014523122A (ja) * | 2011-07-07 | 2014-09-08 | アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー | 絶縁ゲート型トランジスタおよびその製造方法 |
US9082814B2 (en) | 2011-01-12 | 2015-07-14 | Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. | Semiconductor devices and power conversion systems |
JP2016134465A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-25 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JPWO2015141327A1 (ja) * | 2014-03-19 | 2017-04-06 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004039838A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Renesas Technology Corp | トレンチゲート型半導体装置 |
JP2005032941A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JP2005209811A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4310017B2 (ja) | 1999-02-17 | 2009-08-05 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置及び電力変換装置 |
JP4244456B2 (ja) * | 1999-08-04 | 2009-03-25 | 株式会社デンソー | 半導体装置の製造方法、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法及び絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
-
2008
- 2008-02-13 JP JP2008031228A patent/JP5235443B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-02-12 DE DE200910008714 patent/DE102009008714B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004039838A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Renesas Technology Corp | トレンチゲート型半導体装置 |
JP2005032941A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JP2005209811A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011040586A (ja) * | 2009-08-12 | 2011-02-24 | Hitachi Ltd | トレンチゲート型半導体装置 |
US8546847B2 (en) | 2009-12-03 | 2013-10-01 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and power conversion apparatus using the same |
JP2011119416A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 |
CN102136490A (zh) * | 2009-12-03 | 2011-07-27 | 株式会社日立制作所 | 半导体装置以及使用它的电力变换装置 |
US8809903B2 (en) | 2009-12-03 | 2014-08-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and power conversion apparatus using the same |
CN102714217A (zh) * | 2010-01-04 | 2012-10-03 | 株式会社日立制作所 | 半导体装置及使用半导体装置的电力转换装置 |
WO2011080928A1 (ja) * | 2010-01-04 | 2011-07-07 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置、及びそれを用いた電力変換装置 |
US8592917B2 (en) | 2010-09-21 | 2013-11-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing same |
CN102412298A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | 株式会社东芝 | 半导体元件及该半导体元件的制造方法 |
US9013005B2 (en) | 2010-09-21 | 2015-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing same |
US9082814B2 (en) | 2011-01-12 | 2015-07-14 | Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. | Semiconductor devices and power conversion systems |
JP2014523122A (ja) * | 2011-07-07 | 2014-09-08 | アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー | 絶縁ゲート型トランジスタおよびその製造方法 |
JPWO2015141327A1 (ja) * | 2014-03-19 | 2017-04-06 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
US10158011B2 (en) | 2014-03-19 | 2018-12-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2016134465A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-25 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5235443B2 (ja) | 2013-07-10 |
DE102009008714A1 (de) | 2009-09-17 |
DE102009008714B4 (de) | 2013-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5235443B2 (ja) | トレンチゲート型半導体装置 | |
JP4676125B2 (ja) | トレンチゲート型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ | |
US10192978B2 (en) | Semiconductor apparatus | |
JP5157201B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP4090747B2 (ja) | 絶縁ゲート型半導体装置 | |
JP5742711B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5891023B2 (ja) | 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 | |
JP5452195B2 (ja) | 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 | |
JP2008288386A (ja) | 半導体装置 | |
JP5492225B2 (ja) | 半導体装置、及びそれを用いた電力変換装置 | |
JP2007214541A (ja) | 半導体装置 | |
CN102694009A (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
JP6471508B2 (ja) | 半導体装置 | |
WO2018163624A1 (ja) | 半導体装置 | |
JP5487956B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP4944847B2 (ja) | トレンチゲート型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ | |
WO2021220965A1 (ja) | 半導体装置 | |
JP6353804B2 (ja) | 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 | |
JP6946922B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5686507B2 (ja) | トレンチゲート型半導体装置 | |
CN108470732B (zh) | 半导体装置 | |
JP2017017209A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20210305240A1 (en) | Semiconductor device | |
JP5698302B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6038737B2 (ja) | 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100311 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121022 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121030 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130326 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160405 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |