JP6226765B2 - 半導体素子、半導体素子の製造方法、および半導体装置 - Google Patents
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Description
別の実施形態の半導体素子は、第1電極と、第2電極と、前記第2電極と前記第1電極との間に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、前記第1半導体領域と前記第2電極との間に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、前記第2半導体領域と前記第2電極との間に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第2電極に接続された第1導電形の第3半導体領域と、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、を有する第1トランジスタ部と、第1方向において前記第1電極に並ぶ第4電極と、前記第1方向において前記第2電極に並ぶ第5電極と、前記第5電極と前記第4電極との間に設けられた第1導電形の第4半導体領域と、前記第4半導体領域と前記第5電極との間に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、前記第5半導体領域と前記第5電極との間に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第5電極に接続された第1導電形の第6半導体領域と、前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、を有し、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並ぶ第2トランジスタ部と、前記第1方向と交差する第2方向に延在し前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられた第7電極を有し、前記第5電極と前記第1電極とを電気的に接続する接続領域と、前記第2電極と前記第4電極との間に接続された容量素子部と、を備える。前記第7電極とは反対側の前記第1トランジスタ部の横に設けられ、前記第2方向に延在する第8電極を有する。前記第8電極は、前記第2電極に電気的に接続される。前記容量素子部は、前記第8電極を介して前記第2電極と、前記第4電極と、の間で接続されている。
別の実施形態の半導体素子は、第1電極と、第2電極と、前記第2電極と前記第1電極との間に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、前記第1半導体領域と前記第2電極との間に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、前記第2半導体領域と前記第2電極との間に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第2電極に接続された第1導電形の第3半導体領域と、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、を有する第1トランジスタ部と、第1方向において前記第1電極に並ぶ第4電極と、前記第1方向において前記第2電極に並ぶ第5電極と、前記第5電極と前記第4電極との間に設けられた第1導電形の第4半導体領域と、前記第4半導体領域と前記第5電極との間に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、前記第5半導体領域と前記第5電極との間に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第5電極に接続された第1導電形の第6半導体領域と、前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、を有し、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並ぶ第2トランジスタ部と、前記第1方向と交差する第2方向に延在し前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられた第7電極を有し、前記第5電極と前記第1電極とを電気的に接続する接続領域と、前記第2電極と前記第4電極との間に接続された容量素子部と、を備える。前記容量素子部に含まれる誘電体は、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並んでいる。前記誘電体は、前記第2トランジスタ部とは反対側において、前記第1トランジスタ部に並んでいる。
別の実施形態の半導体素子の製造方法は、第1導電形の第1半導体領域と、前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、前記第2半導体領域の上に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電形の第3半導体領域と、前記第2半導体領域の上および前記第3半導体領域の上に設けられ、前記第3半導体領域に接続された第2電極と、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、前記第1半導体領域に第1方向において並ぶ第1導電形の第4半導体領域と、前記第4半導体領域の上に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、前記第5半導体領域の上に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電形の第6半導体領域と、前記第5半導体領域の上および前記第6半導体領域の上に設けられ、前記第6半導体領域に接続された第5電極と、前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられ、前記第2電極または前記第5電極に電気的に接続された第7電極と、前記第1半導体領域、前記第4半導体領域、および前記第7電極の下側に設けられ、前記第1半導体領域および前記第4半導体領域に連なる第1導電形の半導体層と、を有する構造体を準備する工程を含む。前記製造方法は、前記構造体から前記半導体層を除去し、前記構造体から前記第7電極の下端を露出させる工程を含む。前記製造方法は、前記構造体の下側に、前記第7電極の前記下端に接続された第1電極を形成する工程を含む。前記第1電極を形成する工程の後に、前記第2電極と前記第4電極との間を接続する容量素子部を形成する。前記容量素子部に含まれる誘電体を、前記第1電極または前記第4電極の下側に配置する。
別の実施形態の半導体装置は、第1電極と、第2電極と、前記第2電極と前記第1電極との間に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、前記第1半導体領域と前記第2電極との間に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、前記第2半導体領域と前記第2電極との間に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第2電極に接続された第1導電形の第3半導体領域と、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、を有する第1トランジスタ部と、第1方向において前記第1電極に並ぶ第4電極と、前記第1方向において前記第2電極に並ぶ第5電極と、前記第5電極と前記第4電極との間に設けられた第1導電形の第4半導体領域と、前記第4半導体領域と前記第5電極との間に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、前記第5半導体領域と前記第5電極との間に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第5電極に接続された第1導電形の第6半導体領域と、前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、を有し、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並ぶ第2トランジスタ部と、前記第1方向と交差する第2方向に延在し前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられた第7電極を有し、前記第5電極と前記第1電極とを電気的に接続する接続領域と、前記第2電極と前記第4電極との間に接続された容量素子部と、を有する半導体素子を少なくとも一組含む。前記一組の半導体素子は、前記第1方向および前記第2方向に交差する第3方向において並ぶ。前記一組の半導体素子のそれぞれにおける前記第5電極から前記第2電極に流れる電流経路の方向は同じであるか、または、反対である。前記一組の半導体素子のそれぞれの前記第2電極には、第1極性の電位が印加される。前記一組の半導体素子のそれぞれの前記第4電極には、前記第1極性とは反対の第2極性の電位が印加される。前記一組の半導体素子のそれぞれにおいて、前記第5電極から前記第2電極に流れる電流経路の方向が反対である場合、前記一組の半導体素子のそれぞれに含まれる前記第7電極の位置が前記第1方向にずれている。
図1(a)は、第1実施形態に係る半導体装置を表す模式的断面図であり、図1(b)は、第1実施形態に係る半導体装置を表す模式的平面図である。図1(a)には、図1(b)のA−B線に沿った断面が表されている。
図3には、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が表されている。
図7(a)は、第1実施形態の第1変形例に係る半導体装置を表す模式的平面図であり、図7(b)、(c)は、第1実施形態の第1変形例に係る半導体素子内に流れる電流の様子を表す模式図である。
図9(a)および図9(b)は、第1実施形態の第2変形例に係る半導体装置の内部構造を表す模式的断面である。
半導体素子の変形例を以下に例示する。以下に例示する半導体素子を用いても、第1実施形態と同じ効果が得られる。
図13は、第3実施形態に係る半導体素子を表す模式的断面図である。
図14は、第4実施形態の第1例に係る半導体装置を表す模式的平面図である。
図16は、第5実施形態に係る半導体装置を表す模式的平面図である。
30A、30B ベース領域、 40A、40B ソース領域、 41A、41B コンタクト領域、 42A、42B コンタクト領域、 43A、43B コンタクト領域、 50A、50B ゲート電極、 51A、51B ゲート絶縁膜、 60A、60B 半導体含有層、 100、100A、100B 半導体素子、 101、101A、101B 半導体素子、 102 半導体素子、 110 貫通電極、 111 電極、 111r レジスト層、 112 接続領域、 113 絶縁層、 115 トレンチ、 120 貫通電極、 121 電極、 121r レジスト層、 122 接続領域、 123 絶縁層、 125 トレンチ、 150、151 構造体、 160、161、162 配線、 180 絶縁層、 181 絶縁層、 200 電極、 201 電極、 202 誘電体、 203 容量素子部、 300AC 交流端子、 300P 直流端子 400 絶縁層、 TR1 トランジスタ部、 TR2 トランジスタ部、 UC ユニットセル
Claims (10)
- 第1電極と、
第2電極と、
前記第2電極と前記第1電極との間に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域と前記第2電極との間に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域と前記第2電極との間に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第2電極に接続された第1導電形の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、を有する第1トランジスタ部と、
第1方向において前記第1電極に並ぶ第4電極と、
前記第1方向において前記第2電極に並ぶ第5電極と、
前記第5電極と前記第4電極との間に設けられた第1導電形の第4半導体領域と、
前記第4半導体領域と前記第5電極との間に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、
前記第5半導体領域と前記第5電極との間に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第5電極に接続された第1導電形の第6半導体領域と、
前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、を有し、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並ぶ第2トランジスタ部と、
前記第1方向と交差する第2方向に延在し前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられた第7電極を有し、前記第5電極と前記第1電極とを電気的に接続する接続領域と、
前記第2電極と前記第4電極との間に接続された容量素子部と、
を備え、
前記容量素子部に含まれる誘電体は、前記第1電極または前記第4電極の下側に位置している、半導体素子。 - 第1電極と、
第2電極と、
前記第2電極と前記第1電極との間に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域と前記第2電極との間に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域と前記第2電極との間に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第2電極に接続された第1導電形の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、を有する第1トランジスタ部と、
第1方向において前記第1電極に並ぶ第4電極と、
前記第1方向において前記第2電極に並ぶ第5電極と、
前記第5電極と前記第4電極との間に設けられた第1導電形の第4半導体領域と、
前記第4半導体領域と前記第5電極との間に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、
前記第5半導体領域と前記第5電極との間に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第5電極に接続された第1導電形の第6半導体領域と、
前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、を有し、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並ぶ第2トランジスタ部と、
前記第1方向と交差する第2方向に延在し前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられた第7電極を有し、前記第5電極と前記第1電極とを電気的に接続する接続領域と、
前記第2電極と前記第4電極との間に接続された容量素子部と、
を備え、
前記第7電極とは反対側の前記第1トランジスタ部の横に設けられ、前記第2方向に延在する第8電極を有し、
前記第8電極は、前記第2電極に電気的に接続され、
前記容量素子部は、前記第8電極を介して前記第2電極と、前記第4電極と、の間で接続されている、半導体素子。 - 前記第7電極は、前記第1トランジスタ部と前記第2トランジスタ部との間に設けられている請求項1または2に記載の半導体素子。
- 第1電極と、
第2電極と、
前記第2電極と前記第1電極との間に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域と前記第2電極との間に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域と前記第2電極との間に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第2電極に接続された第1導電形の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、を有する第1トランジスタ部と、
第1方向において前記第1電極に並ぶ第4電極と、
前記第1方向において前記第2電極に並ぶ第5電極と、
前記第5電極と前記第4電極との間に設けられた第1導電形の第4半導体領域と、
前記第4半導体領域と前記第5電極との間に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、
前記第5半導体領域と前記第5電極との間に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第5電極に接続された第1導電形の第6半導体領域と、
前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、を有し、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並ぶ第2トランジスタ部と、
前記第1方向と交差する第2方向に延在し前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられた第7電極を有し、前記第5電極と前記第1電極とを電気的に接続する接続領域と、
前記第2電極と前記第4電極との間に接続された容量素子部と、
を備え、
前記容量素子部に含まれる誘電体は、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並んでおり、
前記誘電体は、前記第2トランジスタ部とは反対側において、前記第1トランジスタ部に並んでいる、半導体素子。 - 前記第2方向に対して垂直に前記第1半導体領域および前記第4半導体領域を切断した切断面を見た場合に、前記第1半導体領域および前記第4半導体領域は、絶縁層によって囲まれている請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体素子。
- 第1導電形の第1半導体領域と、前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、前記第2半導体領域の上に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電形の第3半導体領域と、前記第2半導体領域の上および前記第3半導体領域の上に設けられ、前記第3半導体領域に接続された第2電極と、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、前記第1半導体領域に第1方向において並ぶ第1導電形の第4半導体領域と、前記第4半導体領域の上に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、前記第5半導体領域の上に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電形の第6半導体領域と、前記第5半導体領域の上および前記第6半導体領域の上に設けられ、前記第6半導体領域に接続された第5電極と、前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられ、前記第2電極または前記第5電極に電気的に接続された第7電極と、前記第1半導体領域、前記第4半導体領域、および前記第7電極の下側に設けられ、前記第1半導体領域および前記第4半導体領域に連なる第1導電形の半導体層と、を有する構造体を準備する工程と、
前記構造体から前記半導体層を除去し、前記構造体から前記第7電極の下端を露出させる工程と、
前記構造体の下側に、前記第7電極の前記下端に接続された第1電極を形成する工程と、
を備え、
前記第1電極を形成する工程の後に、前記第2電極と前記第4電極との間を接続する容量素子部を形成し、
前記容量素子部に含まれる誘電体を、前記第1電極または前記第4電極の下側に配置する、半導体素子の製造方法。 - 第1導電形の第1半導体領域と、前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、前記第2半導体領域の上に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電形の第3半導体領域と、前記第2半導体領域の上および前記第3半導体領域の上に設けられ、前記第3半導体領域に接続された第2電極と、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、前記第1半導体領域に第1方向において並ぶ第1導電形の第4半導体領域と、前記第4半導体領域の上に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、前記第5半導体領域の上に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電形の第6半導体領域と、前記第5半導体領域の上および前記第6半導体領域の上に設けられ、前記第6半導体領域に接続された第5電極と、前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられ、前記第2電極または前記第5電極に電気的に接続された第7電極と、前記第1半導体領域、前記第4半導体領域、および前記第7電極の下側に設けられ、前記第1半導体領域および前記第4半導体領域に連なる第1導電形の半導体層と、を有する構造体を準備する工程と、
前記構造体から前記半導体層を除去し、前記構造体から前記第7電極の下端を露出させる工程と、
前記構造体の下側に、前記第7電極の前記下端に接続された第1電極を形成する工程と、
を備え、
前記第1電極を形成する工程の後に、前記第2電極と前記第4電極との間を接続する容量素子部を形成し、
前記容量素子部に含まれる誘電体を、前記第1方向において、前記第1半導体領域または前記第4半導体領域の横に配置する、半導体素子の製造方法。 - 第1電極と、
第2電極と、
前記第2電極と前記第1電極との間に設けられた第1導電形の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域と前記第2電極との間に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域と前記第2電極との間に設けられ、前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第2電極に接続された第1導電形の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、および前記第3半導体領域に、第1絶縁膜を介して接する第3電極と、を有する第1トランジスタ部と、
第1方向において前記第1電極に並ぶ第4電極と、
前記第1方向において前記第2電極に並ぶ第5電極と、
前記第5電極と前記第4電極との間に設けられた第1導電形の第4半導体領域と、
前記第4半導体領域と前記第5電極との間に設けられた第2導電形の第5半導体領域と、
前記第5半導体領域と前記第5電極との間に設けられ、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高く、前記第5電極に接続された第1導電形の第6半導体領域と、
前記第4半導体領域、前記第5半導体領域、および前記第6半導体領域に、第2絶縁膜を介して接する第6電極と、を有し、前記第1方向において、前記第1トランジスタ部に並ぶ第2トランジスタ部と、
前記第1方向と交差する第2方向に延在し前記第1半導体領域と前記第4半導体領域との間に設けられた第7電極を有し、前記第5電極と前記第1電極とを電気的に接続する接続領域と、
前記第2電極と前記第4電極との間に接続された容量素子部と、
を有する半導体素子を少なくとも一組備え、
前記一組の半導体素子は、前記第1方向および前記第2方向に交差する第3方向において並び、
前記一組の半導体素子のそれぞれにおける前記第5電極から前記第2電極に流れる電流経路の方向は同じであるか、または、反対であり、
前記一組の半導体素子のそれぞれの前記第2電極には、第1極性の電位が印加され、
前記一組の半導体素子のそれぞれの前記第4電極には、前記第1極性とは反対の第2極性の電位が印加され、
前記一組の半導体素子のそれぞれにおいて、前記第5電極から前記第2電極に流れる電流経路の方向が反対である場合、
前記一組の半導体素子のそれぞれに含まれる前記第7電極の位置が前記第1方向にずれている、半導体装置。 - 前記第1電極または前記第5電極に電気的に接続された電極端子をさらに備え、
前記一組の半導体素子は、前記第3方向において複数個、並び、
それぞれの前記第2電極は、共通の第1配線に接続され、
それぞれの前記第4電極は、共通の第2配線に接続され、
それぞれの前記電極端子は、共通の第3配線に接続されている請求項8記載の半導体装置。 - 前記第1電極または前記第5電極に電気的に接続された電極端子をさらに備え、
前記一組の半導体素子は、第1回路ユニット、第2回路ユニット、および第3回路ユニットのそれぞれに少なくとも一組配置され、
それぞれの前記第2電極は、共通の第1配線に接続され、
それぞれの前記第4電極は、共通の第2配線に接続され、
前記第1回路ユニット、前記第2回路ユニット、および前記第3回路ユニットのそれぞれは、第3配線を有し、
前記第1回路ユニット、第2回路ユニット、および第3回路ユニットの各回路ユニット毎に設けられたそれぞれの前記電極端子は、各回路ユニット毎において、前記第3配線に共通に接続され、
前記第1回路ユニットの前記第3配線、前記第2回路ユニットの前記第3配線、および前記第3回路ユニットの前記第3配線から出力される電圧の位相が異なる請求項8記載の半導体装置。
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