JP2024003235A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
n+型ソース領域17は、各単位セル15の側面(ゲートトレンチ9の側面)およびソーストレンチ47の側面を形成している。
2 SiC基板
3 アクティブ部
4 ゲートフィンガー部
8 ゲートフィンガー
9 ゲートトレンチ
10 ゲートフィンガートレンチ
11 第1ゲートフィンガートレンチ
12 第2ゲートフィンガートレンチ
17 n+型ソース領域
19 p型チャネル領域
20 n型ドレイン領域
22 ゲート電極
23 ゲート絶縁膜
24 オーバーラップ部
25 (ゲート絶縁膜の)側面部
26 (ゲート絶縁膜の)底面部
27 (ゲート絶縁膜の)表面部
28 p型領域
32 上部エッジ
33 オーバーハング部
34 傾斜面
35 円形面
36 p型領域
37 平坦領域
38 底部p型領域
39 円形面
41 p型突出領域
42 p型フローティング領域
43 p型領域
45 第2ゲートフィンガートレンチ
46 p型ピラー層
Claims (22)
- アクティブ部およびゲートフィンガー部を含む半導体層と、
前記アクティブ部に形成されたMISトランジスタであって、ゲートトレンチと、前記ゲートトレンチの側面に順に沿う第1導電型のソース領域、第2導電型のチャネル領域および第1導電型のドレイン領域とを含むMISトランジスタと、
前記チャネル領域に連なるように形成され、前記ドレイン領域において、前記半導体層の裏面側に向かって前記チャネル領域および前記ゲートトレンチよりも深い位置まで延びる第2導電型の第1不純物領域と、
前記ゲートフィンガー部において前記ゲートトレンチの延長部で構成された複数の第1ゲートフィンガートレンチと、
前記ゲートトレンチおよび前記第1ゲートフィンガートレンチにゲート絶縁膜を介して埋め込まれたゲート電極と、
前記第1ゲートフィンガートレンチの少なくとも底部に形成された第2導電型の第1底部不純物領域と、
前記ゲート電極に電気的に接続されたゲートフィンガーと、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間において、前記第1ゲートフィンガートレンチの底部よりも深く形成された第2導電型の電界緩和領域とを含み、
前記電界緩和領域の最深部の深さである第1深さは、前記第1不純物領域の深さである第2深さと同じか、前記第2深さよりも小さい、半導体装置。 - 隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間に形成され、前記ゲートトレンチと一体的な第2ゲートフィンガートレンチをさらに含み、
前記電界緩和領域は、前記第2ゲートフィンガートレンチの少なくとも底部に形成された第2導電型の第2底部不純物領域をさらに含む、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第2ゲートフィンガートレンチは、前記第1ゲートフィンガートレンチに沿って延びている、請求項2に記載の半導体装置。
- 隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の領域は、一方の前記第1ゲートフィンガートレンチから他方の前記第1ゲートフィンガートレンチまで前記半導体層の表面が連続する平坦領域を含み、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の前記領域は、前記平坦領域において前記第1ゲートフィンガートレンチの底部よりも浅く形成された第2導電型の表面部不純物領域をさらに含み、
前記電界緩和領域は、前記表面部不純物領域に連なるように形成された領域を含む、請求項1に記載の半導体装置。 - 隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の領域は、一方の前記第1ゲートフィンガートレンチから他方の前記第1ゲートフィンガートレンチまで前記半導体層の表面が連続する平坦領域を含み、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の前記領域は、前記平坦領域において前記第1ゲートフィンガートレンチの底部よりも浅く形成された第2導電型の表面部不純物領域をさらに含み、
前記電界緩和領域は、前記表面部不純物領域の下方に間隔を空けて形成された領域を含む、請求項1に記載の半導体装置。 - 隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の領域は、一方の前記第1ゲートフィンガートレンチから他方の前記第1ゲートフィンガートレンチまで前記半導体層の表面が連続する平坦領域を含み、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の前記領域は、前記平坦領域において前記第1底部不純物領域の底部と同じ深さで形成された第2導電型の第2不純物領域をさらに含み、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の前記領域は、前記第2不純物領域により完全に覆われている、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記MISトランジスタは、隣り合う前記ゲートトレンチの間の単位セルにおいて前記ソース領域に隣接して形成された第2導電型のチャネルコンタクト領域と、前記単位セルの前記チャネル領域の内側の領域に形成された第2導電型のピラー層とをさらに含み、
前記ピラー層は、前記チャネル領域に連なるように形成され、前記ドレイン領域において、前記半導体層の裏面側に向かって前記チャネル領域および前記ゲートトレンチよりも深い位置まで延びている、請求項1~6のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記ゲートフィンガー部は、前記アクティブ部を取り囲んでおり、
前記半導体装置は、前記アクティブ部を覆うソースメタルと、ゲートパッドとをさらに含み、
前記ソースメタルの周縁部には、前記ゲートフィンガー部に沿って前記ソースメタルの中央部を取り囲む除去領域が形成されており、
前記ゲートパッドは、前記除去領域に形成されており、
前記ゲートフィンガーは、前記ゲートパッドから前記除去領域の全体に渡って延びている、請求項1~7のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記ソースメタル、前記ゲートパッドおよび前記ゲートフィンガーは、アルミニウムにより形成されている、請求項8に記載の半導体装置。
- 一対の前記ゲートフィンガーが、前記ゲートパッドに対して対称な形状で形成されている、請求項8または9に記載の半導体装置。
- 前記第1ゲートフィンガートレンチは、前記第1ゲートフィンガートレンチの側面と前記半導体層の表面との交差部である上部エッジを含み、
前記上部エッジは、前記半導体層の表面と前記第1ゲートフィンガートレンチの内面とを連ならせる傾斜面を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第1ゲートフィンガートレンチは、前記第1ゲートフィンガートレンチの側面と前記半導体層の表面との交差部である上部エッジを含み、
前記上部エッジは、前記半導体層の表面と前記第1ゲートフィンガートレンチの内面とを連ならせる円形面を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第1ゲートフィンガートレンチの底部上の前記ゲート絶縁膜は、前記第1ゲートフィンガートレンチの側面上の前記ゲート絶縁膜よりも厚い、請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1ゲートフィンガートレンチの前記ゲート絶縁膜は、前記半導体層の表面に、前記第1ゲートフィンガートレンチの側面上の前記ゲート絶縁膜よりも厚い部分をさらに含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1ゲートフィンガートレンチは、前記第1ゲートフィンガートレンチの底部に下部エッジを含み、
前記第1ゲートフィンガートレンチの前記下部エッジは、前記第1ゲートフィンガートレンチの側面と前記第1フィンガートレンチの底部とを連ならせる円形面を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記半導体層は、ワイドバンドギャップ半導体を含む、請求項1~12のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記半導体層は、SiC半導体層である、請求項16に記載の半導体装置。
- アバランシェ降伏が、前記ゲートフィンガー部よりも前記アクティブ部において優先的に発生する、請求項1~17のいずれか一項に記載の半導体装置。
- アクティブ部およびゲートフィンガー部を含むSiC半導体層と、
前記アクティブ部に形成されたMISトランジスタであって、ゲートトレンチと、前記ゲートトレンチの側面に順に沿う第1導電型のソース領域、第2導電型のチャネル領域および第1導電型のドレイン領域とを含むMISトランジスタと、
前記チャネル領域に連なるように形成され、前記ドレイン領域において、前記SiC半導体層の裏面側に向かって前記チャネル領域および前記ゲートトレンチよりも深い位置まで延びる第2導電型の第1不純物領域と、
前記ゲートフィンガー部において前記ゲートトレンチの延長部で構成された複数の第1ゲートフィンガートレンチと、
前記ゲートトレンチおよび前記第1ゲートフィンガートレンチにゲート絶縁膜を介して埋め込まれたゲート電極と、
前記第1ゲートフィンガートレンチの少なくとも底部に形成された第2導電型の第1底部不純物領域と、
前記ゲート電極に電気的に接続されたゲートフィンガーと、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間において、前記第1ゲートフィンガートレンチの底部よりも深く形成された第2導電型の電界緩和領域とを含み、
前記電界緩和領域の最深部の深さである第1深さは、前記第1不純物領域の深さである第2深さと同じか、前記第2深さよりも小さく、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の領域は、一方の前記第1ゲートフィンガートレンチから他方の前記第1ゲートフィンガートレンチまで前記SiC半導体層の表面が連続する平坦領域を含み、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の前記領域は、前記平坦領域において前記第1底部不純物領域の底部と同じ深さで形成された第2導電型の第2不純物領域をさらに含み、
隣り合う前記第1ゲートフィンガートレンチの間の前記領域は、前記第2不純物領域により完全に覆われており、
前記MISトランジスタは、隣り合う前記ゲートトレンチの間の単位セルにおいて前記ソース領域に隣接して形成された第2導電型のチャネルコンタクト領域と、前記単位セルの前記チャネル領域の内側の領域に形成された第2導電型のピラー層とをさらに含み、
前記ピラー層は、前記チャネル領域に連なるように形成され、前記ドレイン領域において、前記SiC半導体層の裏面側に向かって前記チャネル領域および前記ゲートトレンチよりも深い位置まで延びている、半導体装置。 - 前記ゲートフィンガー部は、前記アクティブ部を取り囲んでおり、
前記半導体装置は、前記アクティブ部を覆うソースメタルと、ゲートパッドとをさらに含み、
前記ソースメタルの周縁部には、前記ゲートフィンガー部に沿って前記ソースメタルの中央部を取り囲む除去領域が形成されており、
前記ゲートパッドは、前記除去領域に形成されており、
前記ゲートフィンガーは、前記ゲートパッドから前記除去領域の全体に渡って延びている、請求項19に記載の半導体装置。 - 前記ゲートパッドおよび前記ゲートフィンガーは、アルミニウムにより形成されている、請求項19または20に記載の半導体装置。
- 一対の前記ゲートフィンガーが、前記ゲートパッドに対して対称な形状で形成されている、請求項19~21のいずれか一項に記載の半導体装置。
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