JP6258561B1 - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
半導体基板の一方の主面と他方の主面との間に主電流が流れる半導体装置であって、
前記半導体基板の前記一方の主面には、活性領域と、前記活性領域を取り囲み、前記半導体基板の周縁部を含む耐圧領域とが設けられ、
前記半導体装置は、
前記耐圧領域の前記一方の主面に選択的に形成され、前記活性領域を取り囲む第2導電型の拡散層と、
前記拡散層上、および当該拡散層の外側に位置する第1導電型の周辺半導体領域上に形成された絶縁膜と、
前記活性領域側から前記半導体基板の周縁部へ向かって前記絶縁膜上に交互に隣接配置された第1導電型の半導体層と第2導電型の半導体層とを有する過電圧保護ダイオードと、
前記絶縁膜上に前記耐圧領域に沿って形成された第1の導体部および第2の導体部と、を備え、
前記第1の導体部は、前記絶縁膜を介して前記拡散層の上方に配置され、前記第2の導体部は、前記絶縁膜を介して前記周辺半導体領域の上方に配置されており、
逆バイアス印加状態において前記絶縁膜近傍の前記拡散層が空乏化するように前記第1の導体部の端部が前記過電圧保護ダイオードに電気的に接続され、および/または、前記逆バイアス印加状態において前記絶縁膜近傍の前記周辺半導体領域が空乏化するように前記第2の導体部の端部が前記過電圧保護ダイオードに電気的に接続されていることを特徴とする。
前記第1導電型がN型であり、前記第2導電型がP型であり、
前記第1の導体部の端部は、前記逆バイアス印加状態において前記第1の導体部の電位が自身の直下における前記拡散層の電位よりも高くなるように前記過電圧保護ダイオードの側面の第1の部位に電気的に接続され、
前記第2の導体部の端部は、前記逆バイアス印加状態において前記第2の導体部の電位が自身の直下における前記周辺半導体領域の電位よりも低くなるように前記過電圧保護ダイオードの前記側面の第2の部位に電気的に接続されているようにしてもよい。
前記第1の導体部は、
前記半導体基板の周縁部に沿って延在する第1の導体構成部と、
前記第1の導体構成部に一端が接続され、前記過電圧保護ダイオードの近傍まで延在する第2の導体構成部と、
前記第2の導体構成部と前記過電圧保護ダイオードを電気的に接続する第3の導体構成部と、を有し、
前記第2の導体構成部は、前記第1の導体構成部よりも幅広に形成され、
前記第3の導体構成部は、前記第2の導体構成部の他端の幅よりも幅狭に形成され、かつ前記半導体基板の側端側に寄るように設けられているようにしてもよい。
前記第2の導体部は、
前記半導体基板の周縁部に沿って延在する第1の導体構成部と、
前記第1の導体構成部に一端が接続され、前記過電圧保護ダイオードの近傍まで延在する第2の導体構成部と、
前記第2の導体構成部と前記過電圧保護ダイオードを電気的に接続する第3の導体構成部と、を有し、
前記第2の導体構成部は、前記第1の導体構成部よりも幅広に形成され、
前記第3の導体構成部は、前記第2の導体構成部の他端の幅よりも幅狭に形成され、かつ前記活性領域側に寄るように設けられているようにしてもよい。
前記第2の導体構成部は、前記過電圧保護ダイオードに近づくにつれて太くなるようにしてもよい。
前記第1導電型がP型であり、前記第2導電型がN型であり、
前記第1の導体部の端部は、前記逆バイアス印加状態において前記第1の導体部の電位が自身の直下における前記拡散層の電位よりも低くなるように前記過電圧保護ダイオードの側面の第1の部位に電気的に接続され、
前記第2の導体部の端部は、前記逆バイアス印加状態において前記第2の導体部の電位が自身の直下における前記周辺半導体領域の電位よりも高くなるように前記過電圧保護ダイオードの前記側面の第2の部位に電気的に接続されているようにしてもよい。
前記第1の導体部は、
前記半導体基板の周縁部に沿って延在する第1の導体構成部と、
前記第1の導体構成部に一端が接続され、前記過電圧保護ダイオードの近傍まで延在する第2の導体構成部と、
前記第2の導体構成部と前記過電圧保護ダイオードを電気的に接続する第3の導体構成部と、を有し、
前記第2の導体構成部は、前記第1の導体構成部よりも幅広に形成され、
前記第3の導体構成部は、前記第2の導体構成部の他端の幅よりも幅狭に形成され、かつ前記活性領域側に寄るように設けられているようにしてもよい。
前記第2の導体部は、
前記半導体基板の周縁部に沿って延在する第1の導体構成部と、
前記第1の導体構成部に一端が接続され、前記過電圧保護ダイオードの近傍まで延在する第2の導体構成部と、
前記第2の導体構成部と前記過電圧保護ダイオードを電気的に接続する第3の導体構成部と、を有し、
前記第2の導体構成部は、前記第1の導体構成部よりも幅広に形成され、
前記第3の導体構成部は、前記第2の導体構成部の他端の幅よりも幅狭に形成され、かつ前記半導体基板の側端側に寄るように設けられているようにしてもよい。
前記第2の導体構成部は、前記過電圧保護ダイオードに近づくにつれて太くなるようにしてもよい。
前記半導体基板はシリコン基板であり、前記絶縁膜はシリコン酸化膜であるようにしてもよい。
前記第1の導体部および/または前記第2の導体部は、隣接する前記第1導電型の半導体層と前記第2導電型の半導体層の接合境界を跨ぐようにして前記過電圧保護ダイオードに接続されていてもよい。
前記拡散層中に形成された第1導電型の拡散領域と、
前記拡散領域上に形成されたエミッタ電極と、
前記過電圧保護ダイオード上に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板の前記他方の主面に形成された第2導電型のコレクタ領域と、
前記コレクタ領域上に形成されたコレクタ電極と、
をさらに備えてもよい。
前記拡散層中に形成された第1導電型の拡散領域と、
前記拡散領域上に形成されたエミッタ電極と、
前記過電圧保護ダイオード上に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板の前記他方の主面に形成された第1導電型のドレイン領域と、
前記ドレイン領域上に形成され、前記ドレイン領域とショットキー障壁を形成するコレクタ電極と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半導体装置。
前記拡散層中に形成された第1導電型の拡散領域と、
前記拡散領域上に形成されたソース電極と、
前記過電圧保護ダイオード上に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板の前記他方の主面に形成された第1導電型のドレイン領域と、
前記ドレイン領域上に形成されたドレイン電極と、
をさらに備えてもよい。
前記耐圧領域の前記一方の主面に選択的に形成され、前記拡散層を取り囲む1本または複数本の第2導電型のガードリングをさらに備えてもよい。
本発明の第1の実施形態について説明する。第1の実施形態に係る半導体装置1は、IGBTである。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態に係る半導体装置1Aは、縦型MOSFETである。半導体装置1Aの平面図は、図1と同様である。図9は、半導体装置1Aの断面図であり、第1の実施形態で説明した図2に対応する。なお、図9において、第1の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付している。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
2 半導体基板
2a 上面
2b 下面
3 拡散層
4 絶縁膜
5 過電圧保護ダイオード
5a,5b 半導体層
6,7,8,9,31,32,33,34,35 導体部
6a,7a,8a,9a,6b,7b,8b,9b,6c,7c,8c,9c 導体構成部
10 周辺半導体領域
11 バッファ領域
12 コレクタ領域
12A,12B ドレイン領域
13 拡散領域
14 ストッパ領域
15 絶縁膜
16 表面保護膜
21 エミッタ電極
21A ソース電極
22 ゲート電極
23 コレクタ電極
23A ドレイン電極
24 ストッパ電極
25 ガードリング
A 活性領域
B 耐圧領域
E1,E2 端点
P1,P2 (拡散層3の)境界
R 領域
Claims (14)
- 半導体基板の一方の主面と他方の主面との間に主電流が流れる半導体装置であって、
前記半導体基板の前記一方の主面には、活性領域と、前記活性領域を取り囲み、前記半導体基板の周縁部を含む耐圧領域とが設けられ、
前記半導体装置は、
前記耐圧領域の前記一方の主面に選択的に形成され、前記活性領域を取り囲む第2導電型の拡散層と、
前記拡散層上、および当該拡散層の外側に位置する第1導電型の周辺半導体領域上に形成された絶縁膜と、
前記活性領域側から前記半導体基板の周縁部へ向かって前記絶縁膜上に交互に隣接配置された第1導電型の半導体層と第2導電型の半導体層とを有する過電圧保護ダイオードと、
前記絶縁膜上に前記耐圧領域に沿って形成された第1の導体部および第2の導体部と、を備え、
前記第1の導体部は、前記絶縁膜を介して前記拡散層の上方に配置され、前記第2の導体部は、前記絶縁膜を介して前記周辺半導体領域の上方に配置されており、
逆バイアス印加状態において前記絶縁膜近傍の前記拡散層が空乏化するように前記第1の導体部の端部が前記過電圧保護ダイオードに電気的に接続され、
前記第1導電型がN型であり、前記第2導電型がP型であり、
前記第1の導体部の端部は、前記逆バイアス印加状態において前記第1の導体部の電位が自身の直下における前記拡散層の電位よりも高くなるように前記過電圧保護ダイオードの側面の第1の部位に電気的に接続され、
前記第2の導体部の端部は、前記逆バイアス印加状態において前記第2の導体部の電位が自身の直下における前記周辺半導体領域の電位よりも低くなるように前記過電圧保護ダイオードの前記側面の第2の部位に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の導体部は、
前記半導体基板の周縁部に沿って延在する第1の導体構成部と、
前記第1の導体構成部に一端が接続され、前記過電圧保護ダイオードの近傍まで延在する第2の導体構成部と、
前記第2の導体構成部と前記過電圧保護ダイオードを電気的に接続する第3の導体構成部と、を有し、
前記第2の導体構成部は、前記第1の導体構成部よりも幅広に形成され、
前記第3の導体構成部は、前記第2の導体構成部の他端の幅よりも幅狭に形成され、かつ前記半導体基板の側端側に寄るように設けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第2の導体部は、
前記半導体基板の周縁部に沿って延在する第1の導体構成部と、
前記第1の導体構成部に一端が接続され、前記過電圧保護ダイオードの近傍まで延在する第2の導体構成部と、
前記第2の導体構成部と前記過電圧保護ダイオードを電気的に接続する第3の導体構成部と、を有し、
前記第2の導体構成部は、前記第1の導体構成部よりも幅広に形成され、
前記第3の導体構成部は、前記第2の導体構成部の他端の幅よりも幅狭に形成され、かつ前記活性領域側に寄るように設けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第2の導体構成部は、前記過電圧保護ダイオードに近づくにつれて太くなることを特徴とする請求項2または3に記載の半導体装置。
- 半導体基板の一方の主面と他方の主面との間に主電流が流れる半導体装置であって、
前記半導体基板の前記一方の主面には、活性領域と、前記活性領域を取り囲み、前記半導体基板の周縁部を含む耐圧領域とが設けられ、
前記半導体装置は、
前記耐圧領域の前記一方の主面に選択的に形成され、前記活性領域を取り囲む第2導電型の拡散層と、
前記拡散層上、および当該拡散層の外側に位置する第1導電型の周辺半導体領域上に形成された絶縁膜と、
前記活性領域側から前記半導体基板の周縁部へ向かって前記絶縁膜上に交互に隣接配置された第1導電型の半導体層と第2導電型の半導体層とを有する過電圧保護ダイオードと、
前記絶縁膜上に前記耐圧領域に沿って形成された第1の導体部および第2の導体部と、を備え、
前記第1の導体部は、前記絶縁膜を介して前記拡散層の上方に配置され、前記第2の導体部は、前記絶縁膜を介して前記周辺半導体領域の上方に配置されており、
逆バイアス印加状態において前記絶縁膜近傍の前記拡散層が空乏化するように前記第1の導体部の端部が前記過電圧保護ダイオードに電気的に接続され、
前記第1導電型がP型であり、前記第2導電型がN型であり、
前記第1の導体部の端部は、前記逆バイアス印加状態において前記第1の導体部の電位が自身の直下における前記拡散層の電位よりも低くなるように前記過電圧保護ダイオードの側面の第1の部位に電気的に接続され、
前記第2の導体部の端部は、前記逆バイアス印加状態において前記第2の導体部の電位が自身の直下における前記周辺半導体領域の電位よりも高くなるように前記過電圧保護ダイオードの前記側面の第2の部位に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の導体部は、
前記半導体基板の周縁部に沿って延在する第1の導体構成部と、
前記第1の導体構成部に一端が接続され、前記過電圧保護ダイオードの近傍まで延在する第2の導体構成部と、
前記第2の導体構成部と前記過電圧保護ダイオードを電気的に接続する第3の導体構成部と、を有し、
前記第2の導体構成部は、前記第1の導体構成部よりも幅広に形成され、
前記第3の導体構成部は、前記第2の導体構成部の他端の幅よりも幅狭に形成され、かつ前記活性領域側に寄るように設けられていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記第2の導体部は、
前記半導体基板の周縁部に沿って延在する第1の導体構成部と、
前記第1の導体構成部に一端が接続され、前記過電圧保護ダイオードの近傍まで延在する第2の導体構成部と、
前記第2の導体構成部と前記過電圧保護ダイオードを電気的に接続する第3の導体構成部と、を有し、
前記第2の導体構成部は、前記第1の導体構成部よりも幅広に形成され、
前記第3の導体構成部は、前記第2の導体構成部の他端の幅よりも幅狭に形成され、かつ前記半導体基板の側端側に寄るように設けられていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記第2の導体構成部は、前記過電圧保護ダイオードに近づくにつれて太くなることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置。
- 前記半導体基板はシリコン基板であり、前記絶縁膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1の導体部および/または前記第2の導体部は、隣接する前記第1導電型の半導体層と前記第2導電型の半導体層の接合境界を跨ぐようにして前記過電圧保護ダイオードに接続されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記拡散層中に形成された第1導電型の拡散領域と、
前記拡散領域上に形成されたエミッタ電極と、
前記過電圧保護ダイオード上に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板の前記他方の主面に形成された第2導電型のコレクタ領域と、
前記コレクタ領域上に形成されたコレクタ電極と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記拡散層中に形成された第1導電型の拡散領域と、
前記拡散領域上に形成されたエミッタ電極と、
前記過電圧保護ダイオード上に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板の前記他方の主面に形成された第1導電型のドレイン領域と、
前記ドレイン領域上に形成され、前記ドレイン領域とショットキー障壁を形成するコレクタ電極と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記拡散層中に形成された第1導電型の拡散領域と、
前記拡散領域上に形成されたソース電極と、
前記過電圧保護ダイオード上に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板の前記他方の主面に形成された第1導電型のドレイン領域と、
前記ドレイン領域上に形成されたドレイン電極と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記耐圧領域の前記一方の主面に選択的に形成され、前記拡散層を取り囲む1本または複数本の第2導電型のガードリングをさらに備えることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の半導体装置。
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