JP2013247188A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、第1導電形の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた第2導電形の第1半導体層と、前記第1半導体層上に設けられた第1導電形の第2半導体層と、前記第2半導体層上に設けられた第2導電形の第1ウェルと、前記第1ウェル上の一部に設けられた第1導電形の第2ウェルと、前記第2ウェル上の一部に設けられ、前記第1ウェルから離隔した第2導電形のソース層と、前記第2ウェル上の他の一部に設けられた第1導電形のバックゲート層と、前記第1ウェル上の他の一部に設けられた第2導電形のドレイン層と、前記半導体基板に接続された基板電極と、を備える。前記第2半導体層と前記第2ウェルとは、前記第1ウェルによって相互に離隔されている。
【選択図】図1
Description
先ず、第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図2は、本実施形態に係る半導体装置が組み込まれるHスイッチを例示する回路図であり、
図3(a)は、本実施形態に係る半導体装置の動作を例示する模式的断面図であり、(b)は(a)の等価回路図である。
図4は、本比較例に係る半導体装置を例示する断面図であり、
図5(a)は、本比較例に係る半導体装置の動作を例示する模式的断面図であり、(b)は(a)の等価回路図である。
図6は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図6に示すように、本実施形態に係る半導体装置2は、前述の第1の実施形態に係る半導体装置1(図1参照)と比較して、n形ウェル13上にn形ドリフト層41が設けられている点が異なっている。半導体装置2においては、ドレイン層17はn形ドリフト層41上に設けられており、n形ウェル13ではなく、n形ドリフト層41に接している。また、n形ドリフト層41はp形ウェル14に接している。n形ドリフト層41の実効的な不純物濃度は、n形ウェル13の実効的な不純物濃度よりも高く、ドレイン層17の実効的な不純物濃度よりも低い。
図7は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図7に示すように、本実施形態に係る半導体装置3は、前述の第1の実施形態に係る半導体装置1(図1参照)と比較して、n形ウェル13上にn形ウェル42が設けられている点が異なっている。半導体装置3において、ドレイン層17はn形ウェル42上に設けられており、n形ウェル42に接している。また、n形ウェル42はp形ウェル14から離隔しており、n形ウェル42とp形ウェル14との間には、n形ウェル13の一部が介在している。n形ウェル42の実効的な不純物濃度は、n形ウェル13の実効的な不純物濃度よりも高く、ドレイン層17の実効的な不純物濃度よりも低い。
図8は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図8に示すように、本実施形態は、前述の第2の実施形態と第3の実施形態を組み合わせた例である。すなわち、本実施形態に係る半導体装置4においては、n形ウェル13上にn形ドリフト層41及びn形ウェル42が設けられている。n形ドリフト層41はn形ウェル42とp形ウェル14との間に配置されており、n形ウェル42及びp形ウェル14に接している。一方、n形ウェル42はn形ドリフト層41によってp形ウェル14から離隔されている。ドレイン層17はn形ウェル42上に設けられており、n形ウェル42に接している。n形ドリフト層41の実効的な不純物濃度は、n形ウェル13の実効的な不純物濃度よりも高く、n形ウェル42の実効的な不純物濃度は、n形ドリフト層41の実効的な不純物濃度よりも高く、ドレイン層17の実効的な不純物濃度は、n形ウェル42の実効的な不純物濃度よりも高い。
図9は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図9に示すように、本実施形態に係る半導体装置5は、前述の第1の実施形態に係る半導体装置1(図1参照)と比較して、p形リサーフ層12とp形ウェル14との間にn形埋込層43が設けられており、p形リサーフ層12とp形ウェル14とは、n形ウェル14の一部ではなく、n形埋込層43によって相互に離隔されている点が異なっている。n形ウェル13は、p形リサーフ層12及びドレイン層17に接している。
図10は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図10に示すように、本実施形態に係る半導体装置6は、前述の第5の実施形態に係る半導体装置5(図9参照)と比較して、n形埋込層43がp形リサーフ層12とn形ウェル13との間にも配置されている点が異なっている。すなわち、n形ウェル13はn形埋込層43上に配置されており、ドレイン層17はn形ウェル13に接している。
図11は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図11に示すように、本実施形態に係る半導体装置7は、前述の第6の実施形態に係る半導体装置6(図10参照)と比較して、n形埋込層43上の一部にn形ウェル42が設けられている点が異なっている。n形ウェル42の実効的な不純物濃度は、n形ウェル13の実効的な不純物濃度よりも高い。n形ウェル42はn形ウェル13によってp形ウェル14から離隔されており、ドレイン層17はn形ウェル42上に配置されており、n形ウェル42に接している。
図12(a)及び(b)は、半導体装置内に形成される不純物濃度分布のシミュレーション結果を例示する図であり、(a)は実施例を示し、(b)は比較例を示し、
図13は、横軸にp形基板に対するドレイン層の電位をとり、縦軸にp形基板からドレイン層に流れる電流の大きさをとって、I−V特性のシミュレーション結果を例示するグラフ図である。
Claims (11)
- p形の半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたn形の第1半導体層と、
前記第1半導体層上に設けられたp形の第2半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられたn形の第1ウェルと、
前記第1ウェル上の一部に設けられたp形の第2ウェルと、
前記第2ウェル上の一部に設けられ、前記第1ウェルから離隔したn形のソース層と、
前記第2ウェル上の他の一部に設けられたp形のバックゲート層と、
前記第1ウェル上の他の一部に設けられ、前記第1ウェルに接したn形のドレイン層と、
前記第2ウェルにおける前記第1ウェルと前記ソース層との間の部分の直上域に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、
前記ソース層及び前記バックゲート層に接続されたソース電極と、
前記ドレイン層に接続されたドレイン電極と、
前記半導体基板に接続された基板電極と、
を備え、
前記第2半導体層と前記第2ウェルとは、前記第1ウェルによって相互に離隔されており、
モータドライバのHスイッチのスイッチング素子を構成する半導体装置。 - 第1導電形の半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第2導電形の第1半導体層と、
前記第1半導体層上に設けられた第1導電形の第2半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられた第2導電形の第1ウェルと、
前記第1ウェル上の一部に設けられた第1導電形の第2ウェルと、
前記第2ウェル上の一部に設けられ、前記第1ウェルから離隔した第2導電形のソース層と、
前記第2ウェル上の他の一部に設けられた第1導電形のバックゲート層と、
前記第1ウェル上の他の一部に設けられた第2導電形のドレイン層と、
前記第2ウェルにおける前記第1ウェルと前記ソース層との間の部分の直上域に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、
前記ソース層及び前記バックゲート層に接続されたソース電極と、
前記ドレイン層に接続されたドレイン電極と、
前記半導体基板に接続された基板電極と、
を備え、
前記第2半導体層と前記第2ウェルとは、前記第1ウェルによって相互に離隔されている半導体装置。 - 前記ドレイン層は、前記第1ウェルに接している請求項2記載の半導体装置。
- 前記第1ウェル上に設けられ、前記第2ウェルに接し、第2導電形であり、実効的な不純物濃度が前記第1ウェルの実効的な不純物濃度よりも高いドリフト層をさらに備え、
前記ドレイン層は、前記ドリフト層上に配置されており、前記ドリフト層に接している請求項2記載の半導体装置。 - 前記第1ウェル上に設けられ、前記第2ウェルから離隔し、第2導電形であり、実効的な不純物濃度が前記第1ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第3ウェルをさらに備え、
前記ドレイン層は、前記第3ウェル上に配置されており、前記第3ウェルに接している請求項2記載の半導体装置。 - 前記第1ウェル上に設けられ、第2導電形であり、実効的な不純物濃度が前記第1ウェルの実効的な不純物濃度よりも高いドリフト層と、
前記第1ウェル上に設けられ、第2導電形であり、実効的な不純物濃度が前記ドリフト層の実効的な不純物濃度よりも高い第3ウェルと、
をさらに備え、
前記第3ウェルは前記ドリフト層に接し、前記ドリフト層により前記第2ウェルから離隔されており、
前記ドレイン層は、前記第3ウェル上に配置されており、前記第3ウェルに接している請求項2記載の半導体装置。 - 第1導電形の半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第2導電形の第1半導体層と、
前記第1半導体層上に設けられた第1導電形の第2半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられた第2導電形の第3半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられた第2導電形の第1ウェルと、
前記第3半導体層上に設けられた第1導電形の第2ウェルと、
前記第2ウェル上の一部に設けられ、前記第1ウェルから離隔した第2導電形のソース層と、
前記第2ウェル上の他の一部に設けられた第1導電形のバックゲート層と、
前記第1ウェル上に設けられた第2導電形のドレイン層と、
前記第2ウェルにおける前記第1ウェルと前記ソース層との間の部分の直上域に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、
前記ソース層及び前記バックゲート層に接続されたソース電極と、
前記ドレイン層に接続されたドレイン電極と、
前記半導体基板に接続された基板電極と、
を備え、
前記第2半導体層と前記第2ウェルとは、前記第3半導体層によって相互に離隔されている半導体装置。 - 前記第1ウェルは前記ドレイン層及び前記第2半導体層に接している請求項7記載の半導体装置。
- 前記第1ウェルは前記第3半導体層上に配置されており、前記ドレイン層は前記第1ウェルに接している請求項7記載の半導体装置。
- 前記第3半導体層上の一部に設けられ、第2導電形であり、実効的な不純物濃度が前記第1ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第3ウェルをさらに備え、
前記第1ウェルは前記第3半導体層上であって、前記第2ウェルと前記第3ウェルとの間に配置されており、
前記ドレイン層は前記第3ウェルに接している請求項7記載の半導体装置。 - モータドライバのHスイッチのスイッチング素子を構成する請求項2〜10のいずれか1つに記載の半導体装置。
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