JP7626189B2 - 超接合半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明にかかる超接合半導体装置について、SJ-MOSFETを例に説明する。図1は、実施の形態1にかかるSJ-MOSFETの構造を示す断面図である。図2は、実施の形態1にかかるSJ-MOSFETの構造を示す図1のA-A’部分の平面図である。また、図3は、実施の形態1にかかるSJ-MOSFETの構造を示す図1のB-B’部分の平面図である。また、図4は、実施の形態1にかかるSJ-MOSFETの構造を示す図1のB-B’部分の他の平面図である。図1は、図2~図4のa-a’部分の断面図である。
図5は、実施の形態2にかかるSJ-MOSFETの構造を示す断面図である。図5のA-A’部分は、実施の形態1にかかるSJ-MOSFETの構造を示す図2の平面図と同じである。また、実施の形態2にかかるSJ-MOSFETの構造を示す図5のB-B’部分は、実施の形態1にかかる実施の形態1にかかるSJ-MOSFETの構造を示す図3の平面図と同じである。また、実施の形態2にかかるSJ-MOSFETの構造を示す図5のB-B’部分の他の平面図は、図4の平面図と同じである。
次に、実施の形態1および2にかかる超接合半導体装置の製造方法について説明する。図8~図13は、実施の形態1および2にかかるSJ-MOSFET50の製造途中の状態を示す断面図である。まず、シリコンからなりn+型ドレイン層となるn+型半導体基板1を用意する。次に、n+型半導体基板1のおもて面上に、n+型半導体基板1より不純物濃度の低いn型層2aをエピタキシャル成長させる。ここまでの状態が図8に記載される。
図14は、実施の形態3にかかるSJ-MOSFETの構造を示す断面図である。実施の形態3は、リサーフ領域17を第1リサーフ領域17a、第2リサーフ領域17b、第3リサーフ領域17cおよび第4リサーフ領域17dの4つに分割した点で、実施の形態1および実施の形態2と異なる。
図15は、実施の形態4にかかるSJ-MOSFETの構造を示す断面図である。実施の形態4は、第4リサーフ領域17dの不純物濃度および外側のp型カラム領域4bの長さが実施の形態3と異なる。実施の形態4においても、実施の形態3と同様に、第1リサーフ領域17aの幅w1、第2リサーフ領域17bの幅w2、第3リサーフ領域17cの幅w3および第4リサーフ領域17dの幅w4は、w1≦w2≦w3≦w4の関係性を有することが好ましい。
2、102 n型ドリフト層
2a~2f n型層
3a、3b、103 n型カラム領域
4a、4b、4c、4d104 p型カラム領域
5、105 p型ベース領域
6、106 n+型ソース領域
7、107 ゲート絶縁膜
8、108 ゲート電極
10、110 ソース電極
13、113 絶縁膜
14、114 ドレイン電極
15 フィールドプレート電極
15a フィールドプレート電極
15b フィールドプレート電極
15c フィールドプレート電極
15d フィールドプレート電極
16 ストッパー電極
17、117 リサーフ領域
17a 第1リサーフ領域
17b 第2リサーフ領域
17c 第3リサーフ領域
17d 第4リサーフ領域
18 n型領域
19 p型領域
20a、20b イオン注入用マスク
21 イオン注入
25 第1リサーフ領域の端部
30、130 活性領域
40、140 エッジ終端領域
50、150 SJ-MOSFET
60 等電位線
70 表面保護膜
w1 第1リサーフ領域の幅
w2 第2リサーフ領域の幅
w3 第3リサーフ領域の幅
w4 第4リサーフ領域の幅
w11 活性領域の開口幅
w12 エッジ終端領域の開口幅
w13 エッジ終端領域の開口幅
w14 エッジ終端領域のフォトレジスト幅
w15 第1リサーフ領域17aと第2リサーフ領域17bに分けられる箇所のフォトレジスト幅
P1 開口部のピッチ(活性領域)
P2 開口部のピッチ(エッジ終端領域)
P3 開口部のピッチ(エッジ終端領域)
Claims (12)
- 電流が流れる活性領域と、前記活性領域の外側に配置され、前記活性領域の周囲を囲む耐圧構造が形成された終端構造部と、を有する超接合半導体装置であって、
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板のおもて面上に設けられた前記半導体基板より低不純物濃度の第1導電型の第1半導体層と、
前記第1半導体層の上面に設けられた、第1導電型の第1カラムと第2導電型の第2カラムとが前記おもて面に平行な面において繰り返し交互に配置され、前記活性領域に設けられる第1並列pn構造と、
前記第1半導体層内に設けられた、第1導電型の第3カラムと第2導電型の第4カラムとが前記おもて面に平行な面において繰り返し交互に配置され、前記終端構造部に設けられる第2並列pn構造と、を有し、
前記第1半導体層の表面と前記第2並列pn構造の間に設けられ、前記活性領域の側から第1領域と該第1領域の外側に離して設けられる第2領域と、を有する第2導電型の第1半導体領域と、
前記活性領域の前記第1並列pn構造の前記第2導電型の第2カラムの表面に設けられた、第2導電型の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の、前記半導体基板側に対して反対側の表面層に選択的に設けられた第1導電型の第3半導体領域と、
前記第2半導体領域に接触するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の前記第2半導体領域と接触する面と反対側の表面に設けられたゲート電極と、を備え、
前記第2導電型の第4カラムの表面は、前記第2半導体領域の下面より前記半導体基板側に設けられ、
前記第1半導体領域の前記第1領域の下面は、前記第2導電型の第4カラムの複数と接し、
前記第1半導体領域の前記第2領域の下面は、前記活性領域から離れるほど前記半導体基板から離れることを特徴とする超接合半導体装置。 - 前記第1半導体領域の前記第2領域の下面は、前記活性領域の側の端部が前記第1半導体領域の前記第1領域の下面の深さと等しいことを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体装置。
- 前記第1半導体領域の前記第2領域において、前記活性領域から離れた外側の領域は前記第2導電型の第4カラムと接しないことを特徴とする請求項2に記載の超接合半導体装置。
- 前記第1半導体領域の前記第1領域および前記第2領域は、前記第1領域の幅と前記第2領域の幅との比が、3:7~5:5であることを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体装置。
- 前記第1半導体領域の前記第1領域および前記第2領域の平面形状は環状であることを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体装置。
- 前記活性領域の前記第1並列pn構造の前記第1カラムの幅および前記第2カラムの幅は、前記終端構造部の前記第2並列pn構造の前記第3カラムの幅および前記第4カラムの幅より広いことを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体装置。
- 前記第1半導体領域の、前記半導体基板と反対側の表面に第1導電型の第4半導体領域を備えることを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体装置。
- 前記第4半導体領域は、前記第2領域の前記半導体基板と反対側の表面全面に設けられることを特徴とする請求項7に記載の超接合半導体装置。
- 前記第1半導体領域の前記第2領域は、前記活性領域に近いほど不純物濃度が高くなっていることを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体装置。
- 前記第1半導体領域の前記第2領域は前記第4カラムの複数と接することを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体装置。
- 前記第1半導体領域の前記第1領域と前記第2領域の間に、前記第1領域と前記第2領域に接しない前記第4カラムを有することを特徴とする請求項10に記載の超接合半導体装置。
- 電流が流れる活性領域と、前記活性領域の外側に配置され、前記活性領域の周囲を囲む耐圧構造が形成された終端構造部と、を有する超接合半導体装置であって、
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板のおもて面上に設けられた前記半導体基板より低不純物濃度の第1導電型の第1半導体層と、
前記第1半導体層の上面に設けられた、第1導電型の第1カラムと第2導電型の第2カラムとが前記おもて面に平行な面において繰り返し交互に配置され、前記活性領域に設けられる第1並列pn構造と、
前記第1半導体層内に設けられた、第1導電型の第3カラムと第2導電型の第4カラムとが前記おもて面に平行な面において繰り返し交互に配置され、前記終端構造部に設けられる第2並列pn構造と、を有し、
前記第1半導体層の表面と前記第2並列pn構造の間に設けられ、前記活性領域の側から第1領域と該第1領域の外側に離して設けられる第2領域と、を有する第2導電型の第1半導体領域と、
前記活性領域の前記第1並列pn構造の前記第2導電型の第2カラムの表面に設けられた、第2導電型の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の、前記半導体基板側に対して反対側の表面層に選択的に設けられた第1導電型の第3半導体領域と、
前記第2半導体領域に接触するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の前記第2半導体領域と接触する面と反対側の表面に設けられたゲート電極と、を備え、
前記第2導電型の第4カラムの表面は、前記第2半導体領域の下面より前記半導体基板側に設けられ、
前記第1半導体領域の前記第1領域の下面は、前記第2導電型の第4カラムの複数と接し、
前記第1半導体領域の前記第2領域は、前記活性領域に近いほど不純物濃度が高くなっていることを特徴とする超接合半導体装置。
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