JP4488935B2 - High voltage semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、高耐圧半導体装置に関する。 The present invention relates to a high-voltage semiconductor device.
高電圧かつ大電流を扱う電力供給分野において電力変換を行うための高耐圧半導体装置としては、従来からシリコンを素子材料として用いる高耐圧・大電流のための構造が採用されている。しかし、高耐圧半導体装置のさらなる小型化および低ロス化のためには、シリコンを用いたのでは限界がある。そこで各種の物性がシリコンの物性限界を越える新たな材料による半導体装置の開発が望まれていた。シリコンの物性限界をはるかに越える材料として、シリコンカーバイド(以下SiCと表記する)やダイヤモンドなどがある。これら材料の、例えば臨界電界は、シリコンのものの10倍以上であり非常に高く、高臨界電界材料とも呼ばれている。このため、半導体装置のドリフト層の厚みを約10分の1以下にすることができるとともに、キャリア濃度を10倍以上にできる。その結果として電気抵抗を約100分の1以下にできるので、これらの材料を用いた半導体装置は大幅な低ロス化が実現できるものとして期待されている。しかし、SiC等の高臨界電界材料で形成した半導体装置では、オフ状態の半導体装置の内部において、シリコンの半導体装置の10倍以上の高い電界が生じるため、電界集中による破壊が起きやすい。そこで電界を効果的に緩和するために設けるターミネーション部の構造が重要となる。「ターミネーション部」とは、半導体装置の主接合部近傍の電界集中を緩和するために主接合部の周囲に設けた種々の半導体層をいう。 As a high voltage semiconductor device for performing power conversion in a power supply field that handles high voltage and large current, a structure for high voltage and large current using silicon as an element material has been conventionally used. However, there is a limit in using silicon for further miniaturization and low loss of the high voltage semiconductor device. Therefore, it has been desired to develop a semiconductor device using a new material whose various physical properties exceed the physical properties of silicon. Examples of materials that far exceed the physical property limits of silicon include silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) and diamond. The critical electric field of these materials, for example, is 10 times or more that of silicon and very high, and is also called a high critical electric field material. For this reason, the thickness of the drift layer of the semiconductor device can be reduced to about 1/10 or less, and the carrier concentration can be increased 10 times or more. As a result, the electrical resistance can be reduced to about 1/100 or less, and semiconductor devices using these materials are expected to realize a significant reduction in loss. However, in a semiconductor device formed of a high critical electric field material such as SiC, an electric field that is ten times higher than that of a silicon semiconductor device is generated inside the semiconductor device in an off state, so that breakdown due to electric field concentration is likely to occur. Therefore, the structure of the termination portion provided for effectively relaxing the electric field is important. “Termination portion” refers to various semiconductor layers provided around the main junction portion to alleviate electric field concentration near the main junction portion of the semiconductor device.
一般にシリコンの半導体装置では、高耐圧を得るために、JTE(Junction Termination Extention)、FLR(Field Limitting Ring)やFMR(Floating Metal Rings)等のターミネーション部を設けるターミネーション技術を用いている。これらのターミネーション部は半導体チップの周辺部に、主接合部を取り囲むように形成されており、主接合端部の電界を緩和する。
SiC等の高臨界電界材料で高耐圧半導体装置を製作する場合、主接合端部の電界を緩和する前記従来のターミネーション技術は適していない。その理由は、上記のターミネーション技術ではドリフト層に広がる空乏層の幅が小さく、十分に電界を緩和できないためである。 When manufacturing a high voltage semiconductor device with a high critical electric field material such as SiC, the conventional termination technique for relaxing the electric field at the main junction end is not suitable. The reason is that the above-described termination technique has a small width of the depletion layer extending in the drift layer and cannot sufficiently relax the electric field.
図13はJTEによるターミネーション部を有する半導体装置の断面図である。この半導体装置の場合、主接合部5の端部周辺にJTE領域18を形成し、高電圧印加時にはJTE領域18内の全体に空乏層19を拡げることにより、主接合部5の外周方向においてもn−ドリフト層6の深さ方向に空乏層19を拡げ、主接合部5の端部の電界を緩和する。JTE領域18を高濃度にすると、空乏層19はn−ドリフト層6内に拡がるがJTE領域18の端部の空乏層19の幅は小さくなる。また、JTE領域18を低濃度にしすぎると、空乏層19は拡がらず、主接合部5の端部の電界が高くなり、耐圧が低下する。このため、空乏層19の幅をJTE領域18一杯に拡げて高耐圧を達成しようとすると、JTE領域18の濃度依存特性が急峻となり、高耐圧を達成できる最適許容濃度の幅がきわめて狭く、イオン打ち込み等の高精度な濃度制御技術を用いても製作できない。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a JTE termination. In the case of this semiconductor device, the
図14はFLRによるターミネーション部を有する半導体装置の断面図である。この半導体装置ではターミネーション部として複数のFLR層20を用いて空乏層21をFLR層20間のドリフト層6内に拡げている。空乏層21をFLR層20内一杯には拡げなくてすむので、FLR層20を一定濃度以上の高濃度にすればよく、実現しやすい。しかし、複数のターミネーション用FLR層20を並列配置して用いるので、専有面積が大きくなってしまう。すなわち複数のFLR層20を活性領域5の外周を取り囲むように形成するので、その幅は狭くても大きな面積を占有する。そのため、半導体装置の限られた面積において、FLR層20の面積に相当する分だけ活性領域5の面積を減らさざるを得ず電流容量の減少やオン抵抗の増大を招くという点で問題がある。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a FLR termination. In this semiconductor device, the
上記のように高耐圧半導体装置を実現するためには、効果的に電界を緩和するターミネーション構造が必要であるが、SiCなどの高臨界電界材料の半導体装置では、ターミネーション部を形成するために超高精度の濃度制御技術が必要であった。また、ターミネーション部のために大きな専有面積が必要である。 In order to realize a high-voltage semiconductor device as described above, a termination structure that effectively relaxes the electric field is necessary. However, in a semiconductor device made of a high critical electric field material such as SiC, it is necessary to form a termination portion. A highly precise concentration control technique was necessary. Moreover, a large occupied area is required for the termination part.
本発明は超高精度の濃度制御技術を必要とせず、かつ占有面積の少ないターミネーション構造を有する高耐圧半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a high voltage semiconductor device having a termination structure that does not require an ultra-high precision concentration control technique and has a small occupation area.
本発明の高耐圧半導体装置は、
第1の導電型の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分の上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように設けられた環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記各溝の底部から前記第1の導電型の半導体層の内部にそれぞれ形成された第2の導電型の半導体領域、
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
前記各第2の半導体層のうち一部に位置する接続部以外の表面及び前記各溝の内面にそれぞれ形成された絶縁物層、並びに
前記各溝の底部の絶縁物層の表面から、前記溝よりも外周側に位置する前記第2の半導体層の前記接続部の表面にわたって連続的に設けられた導電層、
を有することを特徴とする。
The high voltage semiconductor device of the present invention is
A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers provided so as to surround one semiconductor layer;
The innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers having a bottom at a position away from the first main surface in the depth direction of the first conductivity type semiconductor layer. And a first groove separating the first semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers,
A second conductive type semiconductor region formed in each of the first conductive type semiconductor layers from the bottom of each groove;
A first electrode provided in the first semiconductor layer;
A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulator layer formed on a surface of each of the second semiconductor layers other than the connection portion located in part and on an inner surface of each of the grooves; and
Wherein the surface of the insulating layer at the bottom of each groove, said second semiconductor layer and the connection portion conductive layer provided continuously over the surface of which is located on the outer peripheral side than the groove,
It is characterized by having.
別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、In another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
第1の導電型の半導体層、A semiconductor layer of a first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分の上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように設けられた環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers provided so as to surround one semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、The innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers having a bottom at a position away from the first main surface in the depth direction of the first conductivity type semiconductor layer. And a first groove separating the first semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers,
前記各溝の底部から前記第1の導電型の半導体層の内部にそれぞれ形成された第2の導電型の半導体領域、A second conductive type semiconductor region formed in each of the first conductive type semiconductor layers from the bottom of each groove;
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、A first electrode provided in the first semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記第2の半導体層の表面及び前記各溝の側面に形成された絶縁物層、並びにAn insulator layer formed on a surface of the second semiconductor layer and a side surface of each groove; and
前記各溝の底面から、前記溝よりも外周側に位置する前記第2の半導体層の絶縁物層の表面にわたって連続的に設けられた導電層、A conductive layer provided continuously from the bottom surface of each groove over the surface of the insulator layer of the second semiconductor layer located on the outer peripheral side of the groove;
を有することを特徴とする。It is characterized by having.
さらに別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、In yet another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
第1の導電型の半導体層、A semiconductor layer of a first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分の上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように環状に設けられ、前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもつ複数個の溝を有し、The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of grooves each having a bottom at a position away from the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type in a depth direction so as to surround one semiconductor layer;
前記複数個の溝のうち、最内周の溝は前記第1の半導体層と前記第1の半導体層の外側の前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面との間を隔てており、前記最内周の溝よりも外側の溝は前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面を複数に区分しており、Of the plurality of grooves, the innermost groove is between the first semiconductor layer and the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer outside the first semiconductor layer. A groove outside the innermost groove is divided into a plurality of first main surfaces of the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記各溝の底、隣りあう2つの前記溝の間の前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面、及び最外周の前記溝の外側に位置する前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面にそれぞれ設けられたショットキー接合を形成するための導電層、The bottom of each groove, the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type between two adjacent grooves, and the first conductivity type located outside the outermost groove. A conductive layer for forming a Schottky junction provided on each of the first main surfaces of the semiconductor layer;
前記第1の半導体層に設けられた第1の電極、並びにA first electrode provided in the first semiconductor layer; and
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
を有することを特徴とする。It is characterized by having.
一実施形態の高耐圧半導体装置では、前記複数個の導電層のうち最外周の導電層が設けられた前記第1の導電型の半導体層の表面部において、前記最外周の導電層の内周の端部から所定距離離れた外周領域に、前記第1の導電型の半導体層の不純物濃度より濃い不純物濃度を有する第1の導電型の他の半導体層が設けられていることを特徴とする。In one embodiment of the high breakdown voltage semiconductor device, an inner periphery of the outermost conductive layer is formed on a surface portion of the first conductive type semiconductor layer provided with an outermost conductive layer among the plurality of conductive layers. And a semiconductor layer of another first conductivity type having an impurity concentration higher than the impurity concentration of the semiconductor layer of the first conductivity type is provided in an outer peripheral region separated by a predetermined distance from the end of the first conductivity type. .
さらに別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、In yet another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
第1の導電型の半導体層、A semiconductor layer of a first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers formed inside the first conductivity type semiconductor layer so as to surround the first semiconductor layer;
前記第1及び第2の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、Each of the first and second semiconductor layers has a bottom at a position away from the bottom surface in the depth direction, and the innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers and the first semiconductor layer A first groove separating the semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers;
前記第2の半導体層の表面及び前記各溝の側面に形成された絶縁物層、An insulator layer formed on a surface of the second semiconductor layer and a side surface of each groove;
前記各溝の底面にそれぞれ設けられ、前記第1の導電型の半導体層とショットキーコンタクトする導電層、A conductive layer provided on a bottom surface of each groove and in Schottky contact with the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記第1の半導体層に設けられた第1の電極、並びにA first electrode provided in the first semiconductor layer; and
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
を有することを特徴とする。It is characterized by having.
一実施形態の高耐圧半導体装置では、In the high voltage semiconductor device of one embodiment,
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち最外周の前記第2の半導体層よりも外側の周辺部上に形成された他の導電層、及びAnother conductive layer formed on the outer peripheral portion of the first main surface of the first conductive type semiconductor layer outside the outermost second semiconductor layer; and
前記他の導電層が形成された前記第1の導電型の半導体層の表面部において、前記他の導電層の内周の端部から所定距離離れた外周領域に形成された、前記第1の導電型の半導体層の不純物濃度より濃い濃度の第1の導電型の他の半導体領域を備えたことを特徴とする。In the surface portion of the first conductive type semiconductor layer on which the other conductive layer is formed, the first conductive layer is formed in an outer peripheral region that is a predetermined distance away from an inner peripheral end of the other conductive layer. Another semiconductor region of the first conductivity type having a concentration higher than the impurity concentration of the conductivity type semiconductor layer is provided.
一実施形態の高耐圧半導体装置では、前記導電層が前記各溝の底面において両側面の前記絶縁物層にはさまれた部分に形成されたことを特徴とする。In the high breakdown voltage semiconductor device of one embodiment, the conductive layer is formed in a portion sandwiched between the insulator layers on both sides at the bottom of each groove.
さらに別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、In yet another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
第1の導電型の半導体層、A semiconductor layer of a first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers formed inside the first conductivity type semiconductor layer so as to surround the first semiconductor layer;
前記第1及び第2の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、Each of the first and second semiconductor layers has a bottom at a position away from the bottom surface in the depth direction, and the innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers and the first semiconductor layer A first groove separating the semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers;
前記各溝の底面にそれぞれ形成され、前記第1の導電型の半導体層とショットキーコンタクトする導電層、A conductive layer formed on a bottom surface of each of the grooves and in Schottky contact with the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記各第2の半導体層の表面及び前記各導電層上の前記溝の側面に形成された絶縁層、An insulating layer formed on a surface of each second semiconductor layer and a side surface of the groove on each conductive layer;
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、並びにA first electrode provided in the first semiconductor layer; and
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けた第2の電極、A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
を有することを特徴とする。It is characterized by having.
さらに別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、
第1の導電型の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1及び第2の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記各溝の底部から前記第1の導電型の半導体層の内部にそれぞれ形成された第2の導電型の半導体領域、
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
前記各第2の半導体層のうち一部に位置する接続部以外の表面及び前記第1、第2の溝の内面にそれぞれ形成された絶縁物層、並びに
前記各溝の底部の絶縁物層の表面から、前記溝よりも外周側に位置する前記第2の半導体層の前記接続部の表面にわたって連続的に設けられた導電層、
を有することを特徴とする。
In yet another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers formed inside the first conductivity type semiconductor layer so as to surround the first semiconductor layer;
Each of the first and second semiconductor layers has a bottom at a position away from the bottom surface in the depth direction, and the innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers and the first semiconductor layer A first groove separating the semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers;
A second conductive type semiconductor region formed in each of the first conductive type semiconductor layers from the bottom of each groove;
A first electrode provided in the first semiconductor layer;
A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulating layer formed on a surface of each of the second semiconductor layers other than the connection portion located in part and on the inner surfaces of the first and second grooves, and
Wherein the surface of the insulating layer at the bottom of each groove, said second semiconductor layer and the connection portion conductive layer provided continuously over the surface of which is located on the outer peripheral side than the groove,
It is characterized by having.
さらに別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、In yet another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
第1の導電型の半導体層、A semiconductor layer of a first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers formed inside the first conductivity type semiconductor layer so as to surround the first semiconductor layer;
前記第1及び第2の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、Each of the first and second semiconductor layers has a bottom at a position away from the bottom surface in the depth direction, and the innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers and the first semiconductor layer A first groove separating the semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers;
前記各溝の底部から前記第1の導電型の半導体層の内部にそれぞれ形成された第2の導電型の半導体領域、A second conductive type semiconductor region formed in each of the first conductive type semiconductor layers from the bottom of each groove;
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、A first electrode provided in the first semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記第2の半導体層の表面及び前記各溝の側面に形成された絶縁物層、並びにAn insulator layer formed on a surface of the second semiconductor layer and a side surface of each groove; and
前記各溝の底面から、前記溝よりも外周側に位置する前記第2の半導体層の絶縁物層の表面にわたって連続的に設けられた導電層、A conductive layer provided continuously from the bottom surface of each groove over the surface of the insulator layer of the second semiconductor layer located on the outer peripheral side of the groove;
を有することを特徴とする。It is characterized by having.
さらに別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、In yet another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
第1の導電型の半導体層、A semiconductor layer of a first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように環状に設けられ、前記第1の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもつ複数個の溝を有し、A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of grooves provided in an annular shape so as to surround the first semiconductor layer, each having a bottom at a position away from the bottom surface of the first semiconductor layer in the depth direction;
前記複数個の溝のうち、最内周の溝は前記第1の半導体層と前記第1の半導体層の外側の前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面との間を隔てており、前記最内周の溝よりも外側の溝は前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面を複数に区分しており、Of the plurality of grooves, the innermost groove is between the first semiconductor layer and the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer outside the first semiconductor layer. A groove outside the innermost groove is divided into a plurality of first main surfaces of the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記各溝の底、隣りあう2つの前記溝の間の前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面、及び最外周の前記溝の外側に位置する前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面にそれぞれ設けられたショットキー接合を形成するための導電層、The bottom of each groove, the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type between two adjacent grooves, and the first conductivity type located outside the outermost groove. A conductive layer for forming a Schottky junction provided on each of the first main surfaces of the semiconductor layer;
前記第1の半導体層に設けられた第1の電極、並びにA first electrode provided in the first semiconductor layer; and
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
を有することを特徴とする。It is characterized by having.
さらに別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、In yet another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
第1の導電型の半導体層、A semiconductor layer of a first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように設けられた環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers provided so as to surround one semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、The innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers having a bottom at a position away from the first main surface in the depth direction of the first conductivity type semiconductor layer. And a first groove separating the first semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers,
前記第2の半導体層の表面及び前記各溝の側面に形成された絶縁物層、An insulator layer formed on a surface of the second semiconductor layer and a side surface of each groove;
前記各溝の底面にそれぞれ設けられ、前記第1の導電型の半導体層とショットキーコンタクトする導電層、A conductive layer provided on a bottom surface of each groove and in Schottky contact with the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記第1の半導体層に設けられた第1の電極、並びにA first electrode provided in the first semiconductor layer; and
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
を有することを特徴とする。It is characterized by having.
さらに別の局面では、本発明の高耐圧半導体装置は、In yet another aspect, the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention includes:
第1の導電型の半導体層、A semiconductor layer of a first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように設けられた環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers provided so as to surround one semiconductor layer;
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、The innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers having a bottom at a position away from the first main surface in the depth direction of the first conductivity type semiconductor layer. And a first groove separating the first semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers,
前記各溝の底面にそれぞれ形成され、前記第1の導電型の半導体層とショットキーコンタクトする導電層、A conductive layer formed on a bottom surface of each of the grooves and in Schottky contact with the semiconductor layer of the first conductivity type;
前記各第2の半導体層の表面及び前記各導電層上の前記溝の側面に形成された絶縁層、An insulating layer formed on a surface of each second semiconductor layer and a side surface of the groove on each conductive layer;
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、並びにA first electrode provided in the first semiconductor layer; and
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けた第2の電極、A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
を有することを特徴とする。It is characterized by having.
本発明によれば、超高精度の濃度制御技術を必要とせず、かつ占有面積の少ないターミネーション構造を有する高耐圧半導体装置を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a high voltage semiconductor device having a termination structure that does not require an ultra-high precision concentration control technique and has a small occupation area.
以下、本発明の半導体装置の好適な実施例を図1から図10を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
《第1参考例》
本発明の基礎となる第1参考例を図1ないし図3を参照して説明する。図1は、本発明の第1参考例の、等間隔のトレンチ型ターミネーション部を設けたトレンチ型MOSFETの平面図であり、図2は図1のII−II断面図である。図1及び図2において、トレンチ型ターミネーション部39は、活性領域1Aの主接合部1を取り囲むように環状に形成されている。この半導体装置の具体例における各部の寸法は以下のとおりである。n−ドリフト層6の厚さは50μm、n+ドレイン層7の厚さは300μmである。p+ボディ層5の厚さは2.5μmであり、p+ボディ層5に設けられているn+ソース層の接合深さは0.5μmである。各トレンチ9の深さおよび幅は4μmである。トレンチゲート10を絶縁するゲート絶縁物層35の厚さはトレンチ底部で1μm、トレンチ側面で0.1μmである。
<< First Reference Example >>
A first reference example as the basis of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a trench MOSFET provided with equally spaced trench termination portions according to a first reference example of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and 2, the trench
ターミネーション部39のトレンチ9の底面および側面の絶縁物層36の厚さは1μmである。ターミネーション部39の隣り合うトレンチ9の間隔は4μmである。なお、トレンチゲート10用のトレンチの底面および側面の絶縁物層35の厚さは、ともに0.4μm程度の厚さでも良い。また、主接合部1の面とトレンチ9の底面の距離は、4μm以下であればよいが、望ましくは1.5μm以下がよい。本参考例では、ゲート電極13はストライプ状であるが、その形状は例えば円形や四角形等であってもかまわない。またゲート電極13は、例えば10個以上のストライプ状のものでもかまわない。
The thickness of the
本参考例の半導体装置の製作工程は、次のとおりである。最初にドレイン層7として機能する1018から1020atm/cm3の不純物濃度のn+形SiC(炭化珪素)の基板を用意し、この一方の表面に1014から1016atm/cm3の不純物濃度のSiCのn−ドリフト層6(第1の導電型の半導体層)を気相成長法等により形成する。次にn−ドリフト層6の上に1016から1018atm/cm3程度の不純物濃度の、後の工程を経てp+ボディ層5(第1の半導体層)及びトレンチ間p+層3(第2の半導体層)となる、SiCのp+層を気相成長法(エピタキシャル法)等により形成する。そして、後の工程で、図1にn+で示す領域となる、1018atm/cm3程度の不純物濃度のn+領域を窒素、りん等のイオン打ち込み法等により所望の領域に選択的に形成する。次に、上記の工程を経た基板を異方性エッチングして、p+層を貫通し底部がn−ドリフト層6内に所定距離進入する、トレンチゲート10及びターミネーション部39用のトレンチ(第1及び第2の溝)9を形成する。次にトレンチ9の底から深さ0.5μmの範囲に、1016から1018atm/cm3程度の不純物濃度のトレンチ底部p+層2(第2の導電型の半導体領域)をホウ素、アルミニウム等のイオン打ち込み等により形成する。続いて、トレンチゲート10用のトレンチの内壁およびターミネーション部39用トレンチ9の内壁にSiO2の絶縁物層35、36を形成する。トレンチゲート10の内壁の絶縁物層35は、厚さ0.1μm程度であるが、ターミネーション部39用トレンチ9の内壁の絶縁物層の厚さは、0.5から1μmと厚くてもよい。その後トレンチ部9及びトレンチゲート10用のトレンチ内に、りんを高濃度に含んだポリシリコンを堆積して埋め込む。次に、トレンチゲート10用のトレンチ内のポリシリコンを残し、他の部分のポリシリコンを除去してポリシリコンのゲート電極13を形成する。最後に、アルミニウム、ニッケル等でp+層5の表面にソース電極12(第1の電極)を形成する。また基板のドレイン層7の表面にドレイン電極11(第2の電極)を形成して完成する。なお、トレンチ間p+層3及びp+ボディ層5はエピタキシャル法で形成したが、イオン打ち込み法を用いても形成できる。
The manufacturing process of the semiconductor device of this reference example is as follows. First, an n + -type SiC (silicon carbide) substrate having an impurity concentration of 10 18 to 10 20 atm / cm 3 that functions as the
本発明の特徴の構造と動作原理について以下に詳細に述べる。
構造の特徴の第一として、FLR(Field Limitting Ring)として用いている半導体領域であるトレンチ底部p+層2がトレンチ9の底部にあり、かつトレンチ間p+層3が隣接するトレンチ9の間にある。
第二にトレンチ9の底部のトレンチ底部p+層2と隣接するトレンチ9の間のトレンチ間p+層3の間には一定の間隔があり、その間にn−ドリフト層6の上層部であるトレンチ間n−層4がある。トレンチ間n−層4が、主接合部1の面とトレンチ底部p+層2の間に介在していることにより、次に述べる効果が得られる。
The structure and operation principle of the features of the present invention will be described in detail below.
As the first feature of the structure, the trench bottom p + layer 2, which is a semiconductor region used as FLR (Field Limiting Ring), is located at the bottom of the
Second, there is a certain distance between the trench bottom p + layer 2 at the bottom of the
上記の構造を有する半導体装置のドレイン電極11に、ソース電極12より高い電圧を印加すると、点線で示す空乏層30は、p+ボディ層5とn−ドリフト層6の間の主接合部1からドレイン電極11およびソース電極12の方向に広がり電圧を阻止する。活性領域1Aの周辺では、空乏層30が主にトレンチ底部p+層2とトレンチ間p+層3間のトレンチ間n−層4に拡がり、活性領域1Aの端部の主接合部1の電界を緩和する。この時、空乏層30をトレンチ底部p+層2とトレンチ間p+層3内にはほとんど拡げなくてすむので、トレンチ底部p+層2とトレンチ間p+層3の不純物濃度を1016atm/cm3以上の高濃度にしさえすればよく、濃度を精密に制御する必要はない。このように濃度制御技術の精度が低くてよいので製造が容易であり実現しやすい。また、トレンチ間n−層4はトレンチ9の壁面に沿ってドリフト層6の深さ方向(半導体装置の表面に垂直な方向)の領域において、トレンチ間p+層3とトレンチ底部p+層2との間に形成されるので、表面積の増加に影響を与えることはない。従って半導体装置の限られた表面積において、トレンチ間n−層4の深さ方向の寸法に相当する分だけ活性領域1Aの面積を大きくできることになる。活性領域1Aの面積が大きくなることから、電流容量の増大やオン抵抗の低減を達成できる。さらに、MOSFETの活性領域1Aにトレンチゲート10用のトレンチを形成する時、同時にターミネーション部39用のトレンチ9を形成できるので、プロセスを簡略化できる。さらに、トレンチ9及びトレンチゲート10用のトレンチの内部をポリシリコンやSiO2等で埋めることにより、半導体装置の表面の汚染を防止することができ高い信頼性を実現できる。
When a voltage higher than that of the
本参考例のトレンチ型ターミネーション部39の各部の寸法の一例を図3の(a)に示す。また、この半導体装置と同程度の耐圧を持つ従来の半導体装置のFLR付MOSFETのターミネーション部の寸法を図3の(b)に示す。図3の(a)においてトレンチ底部p+層2とトレンチ間p+層3の水平方向の寸法はそれぞれ2μmであり、合計寸法は4μmである。またトレンチ間p+層3とトレンチ底部p+層2間の距離、すなわちトレンチ間n−層4の深さ方向の寸法は1μmである。これに対して図3の(b)においては、2個のp+層2A、2Bの水平方向の寸法はそれぞれ2μmであり合計寸法は4μmである。2個のp+層2Aと2Bの間のn−層4Bの距離は1μmであり、p+層2Aとp+ボディ層5との間のn−層4Aの距離は1μmである。従って合計寸法は6μmである。本参考例のターミネーション部39では、図3の(b)におけるn−層4A及び4Bに対応するトレンチ間n−層4が、ドリフト層6の深さ方向のトレンチ間p+層3とトレンチ底部p+層の間に形成されることになる。その結果、トレンチ間n−層4がターミネーション部39の面積の増大に無関係となり、トレンチ間n−層4の存在がターミネーション部39の表面積の増大につながらない。すなわち、その分従来のものに比べて表面積が減少する。本参考例のターミネーション部39の面積は、従来技術のFLRの場合に比べ、3分の2の面積になり、同一サイズの半導体装置ではその分活性領域1Aの面積を大きくできるので電流容量の増大やオン抵抗の低減を達成できる。
An example of the dimensions of each part of the trench
本参考例では、図1に示すように3個のトレンチ9を含むターミネーション部39を有する半導体装置を例に挙げたが、さらに多数のトレンチ9を有するターミネーション部39を設けることにより更なる高耐圧を実現できる。例えば、3個のトレンチ9を有するターミネーション部39を設けた場合の4800Vの耐圧が、5個のトレンチ9を有するターミネーション部39を設けたものでは5300Vに上昇した。本参考例ではトレンチ底部p+層2とトレンチ間p+層3とをほとんど同一不純物濃度にしてプロセスを簡略化したが、これらの不純物濃度を個々にかえることによりMOSFETのオン特性と耐圧をそれぞれ独立して改善できるので更なる高性能化が図れる。また複数のトレンチ底部p+層2の不純物濃度をそれぞれ所定の値にし、かつ複数のトレンチ間p+層3の不純物濃度をそれぞれ所定の値にすることにより、オン特性と耐圧を更に改善することができる。例えば、トレンチ底部p+層2の不純物濃度を3×1017atm/cm3、トレンチ間p+層3の不純物濃度を1018atm/cm3とした場合には、耐圧は4800Vと変わらないが、オン抵抗を35mΩcm2から28mΩcm2に低減できた。さらに、複数のトレンチ底部p+層2及びトレンチ間p+層3の不純物濃度について、それぞれの最内周のものの不純物濃度を最も高くし、それより外周にあるものは不純物濃度が外周へ向かって順次漸減するように形成してもよい。例えば、ターミネーション部39に10個のトレンチ9を設けた場合に、最内周のトレンチ9のトレンチ底部p+層2及びトレンチ間p+層3の不純物濃度を1019atm/cm3とし、それより外周の9個のトレンチ9のトレンチ底部p+層2及びトレンチ間p+層3を、不純物濃度が5×1018から1016atm/cm3に順次漸減するように形成した。それに加えてn−ドリフト層6の厚さを150μm、不純物濃度を1014atm/cm3としたとき、耐圧を20KVに上昇させることができた。
In this reference example , as shown in FIG. 1, the semiconductor device having the
《第2参考例》
図4は、本発明の基礎となる第2参考例の半導体装置の断面図である。本参考例の半導体装置は不等間隔のトレンチ9A、9Bを有するターミネーション部39を有するトレンチ型MOSFETである。図4において、活性領域1Aに隣接する第1段目のトレンチ型ターミネーション部39Aのトレンチ9Aの幅が他のトレンチ9Bの幅より大きくなされている。またトレンチゲート10の底部にp+電界緩和層40を形成している。その他の構成は第1参考例と同じであるので説明を省略する。
本参考例の半導体装置では、電圧を阻止する際に、第1段目の幅の広いトレンチ9Aの底部に形成したトレンチ底部p+層2Aにより、空乏層を主接合部1より更に離れたところまで拡げることができる。したがって主接合部1の端部の電界は更に緩和され、高耐圧の半導体装置を実現できる。例えば、第1段目のトレンチ9Aの幅を30μmにした時、耐圧を5800Vにすることができた。その結果、幅4μmのトレンチ9を等間隔に形成したトレンチ型ターミネーション部を有する第1参考例の半導体装置に比べ、25%程度耐圧を上げることができた。第1段目のトレンチ9Aの幅を更に拡げることにより、更なる高耐圧化ができる。例えば、60μmにすると、耐圧は6000Vと更に高耐圧化することができた。この場合のオン抵抗は、35mΩ/cm2と第1参考例のものと同等の値にすることができた。
<< Second Reference Example >>
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device of a second reference example serving as a basis of the present invention. The semiconductor device of this reference example is a trench MOSFET having a
In the semiconductor device of this reference example , when the voltage is blocked, the depletion layer is further away from the
≪第1実施例≫
図5は、本発明の第1実施例の半導体装置の断面図である。本実施例の半導体装置は、補助電極(フィールドプレート)14を有する等間隔のトレンチ型ターミネーション部を備えたトレンチ型MOSFETである。まず、図1に示す第1参考例の半導体装置と同様に、ターミネーション部39のトレンチ9の底部および側面にそれぞれSiO2等の絶縁物層15A及び15を形成する。次にトレンチ9の底面の絶縁物層15Aに一端が接する補助電極14を形成する。補助電極14の他端はトレンチ間p+層3の頂部の接続部3Aに接触させる。補助電極14を設けた結果、トレンチ底部p+層2およびトレンチ間p+層3近傍の空乏層30が、ドレイン電極11の方向に更に拡げられた。それにつれて活性領域1Aの外周部に空乏層が更に拡がり、主接合部1近傍の電界が更に緩和される。その結果第1参考例のものに比べて35%以上耐圧が高くなった。また、第1参考例と同様に、従来のターミネーション部に比べ、ターミネーション部の専有面積を約3分の2に減らすことができた。
<< First Example >>
FIG. 5 is a sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device of the present embodiment is a trench MOSFET having equidistant trench termination portions having auxiliary electrodes (field plates) 14. First, similarly to the semiconductor device of the first reference example shown in FIG. 1, insulating
≪第2実施例≫
図6は、本発明の第2実施例の半導体装置の、補助電極14(フィールドプレート)と等間隔トレンチ型ターミネーション部39を有するトレンチ型MOSFETの断面図を示す。第2実施例ではターミネーション部39のトレンチ9の側面およびトレンチ間p+層3の上面にSiO2等の絶縁物層15を形成する。第2実施例は、トレンチ間p+層3の上面の絶縁物層15に一端が接し、他端がトレンチ底部p+層2に接する補助電極14Aを形成した点が第1実施例と異なる。補助電極14Aをトレンチ底部p+層に接触させることにより、トレンチ9内の絶縁物層15の電界が緩和される。その結果第1実施例の場合と同様に主接合部1近傍の電界が緩和され、第1参考例のものに比べて35%以上耐圧が高くなった。また、第1参考例と同様に、従来のターミネーション部と比べ、ターミネーション部39の専有面積を約3分の2に減らすことができた。
<< Second Embodiment >>
FIG. 6 is a cross-sectional view of a trench MOSFET having an auxiliary electrode 14 (field plate) and an equally spaced
《第3参考例》
図7は、本発明の第3参考例の半導体装置の、浅い等間隔のトレンチ9を有するターミネーション部39を備えるトレンチ型MOSFETの断面図である。図において、ターミネーション部39のトレンチ間n−層4とトレンチ間p+層3の接合部43の面の、活性領域1Aの主表面46からの距離が第1参考例のものより大きく、主接合部1の位置よりドレイン電極11側に寄っている。またトレンチ間p+層3の厚さがトレンチ底部p+層2より薄い点も、第1参考例と異なる。トレンチ間p+層3が、ドレイン電極11に近づくことにより、空乏層30がドレイン電極11の方向に向って拡がりやすくなり、その結果高耐圧の半導体装置が実現できる。また、ターミネーション部39の専有面積も第1参考例と同様に従来のものに比べて3分の2に減らすことができる。
<< Third Reference Example >>
FIG. 7 is a cross-sectional view of a trench MOSFET including a
《第3実施例》
図8は、本発明の第3実施例の半導体装置の、ショットキー接合(以下ショットキーコンタクトと称する)を有するトレンチ型ターミネーション部39を備えるトレンチ型MOSFETの断面図である。本実施例では、前記の各実施例のターミネーション部39に設けたトレンチ底部p+層2およびトレンチ間p+層3を形成していない。本実施例では各トレンチ9の底部及び各トレンチ9間のn−ドリフト層6の表面に、金や白金等の薄膜でショットキーコンタクト17A、17B、17C、17D、17E及び17Fを形成する。隣り合うショットキーコンタクト、例えばショットキーコンタクト17A、17Bは互いに段差を有するn−ドリフト層6の上に設けられ、各ショットキーコンタクト17Aないし17Fは活性領域1Aを囲むように環状になされている。ターミネーション部39の最外周のフィールドリミッタn+層16の表面にも金や白金等でショットキーコンタクト17Gを形成し、ショットキーコンタクト17Gの内縁は前記フィールドリミッタn+層16の内縁よりも更に内側にくるようになされている。トレンチ9の底部のショットキーコンタクト17A、17C、17Eおよびトレンチ9間のショットキーコンタクト17B、17D、17F、17Gにより、空乏層30がドレイン電極11の方向に拡がる。その結果主接合部1の近傍の電界が緩和され、第1参考例のものと同様の耐電圧特性が得られる。また、半導体装置の表面が汚染した場合でも、フィールドリミッタn+層16は、空乏層30がn−ドリフト層6の表面に沿って端部まで拡がることを防ぎ、耐圧の低下を防ぐ。
<< Third embodiment >>
FIG. 8 is a cross-sectional view of a trench MOSFET including a
フィールドリミッタn+層16の内側のショットキーコンタクト17Gについては、表面に沿って拡がってできた空乏層30の延びをフィールドリミッタn+層16だけでなくショットキーコンタクト17Gの電界効果によっても抑える。これによって、フィールドリミッタn+層16で電界強度が高くなり、耐圧が低下するのを防ぐことができる。
With respect to the
例えば、第1参考例と概略同じ構造諸元の半導体装置において、表面汚染が存在した場合、耐圧が4500Vになったが、第3実施例の半導体装置では4800Vに保つことができた。なお、パッケイジングの工夫などにより、表面汚染が防止できる場合は、このフィールドリミッタn+層16のショットキーコンタクト17Gを設けなくとも所期の効果を達成できることはいうまでもない。
For example, in the semiconductor device having the same structural specifications as the first reference example , when surface contamination exists, the breakdown voltage is 4500 V, but in the semiconductor device of the third embodiment , it can be kept at 4800 V. Needless to say, if surface contamination can be prevented by means of packaging, etc., the desired effect can be achieved without providing the
《第4実施例》
図9は、本発明の第4実施例の半導体装置の断面図である。第4実施例では、第3実施例の半導体装置におけるトレンチ間ショットキーコンタクト17B、17D、17Fの代わりに、イオン打ち込み法によりトレンチ間p+層53を形成した点が、第3実施例と異なる。ターミネーション部39の各トレンチ9の側面とトレンチ間p+層53の表面には絶縁物層15が形成されている。トレンチ9の底面の絶縁物層15にはさまれた部分にそれぞれショットキーコンタクト17A、17C、17Eが設けられている。第4実施例の半導体装置も第3実施例のものと同様に、高耐圧性を示し、ターミネーション部39の専有面積も小さい。
<< 4th Example >>
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, inter-trench Schottky contact 17B in the semiconductor device of the third embodiment, 17D, instead of 17F, the point of forming a trench between the p + layer 53 by an ion implantation method, different from the third embodiment . An insulating
《第5実施例》
図10は、本発明の第5実施例の半導体装置の断面図である。第5実施例では、ターミネーション部39のトレンチ9の底面の全面にそれぞれショットキーコンタクト17A、17C、17Eを形成した点が第4実施例のものと異なる。ショットキーコンタクト17A、17C、17Eをトレンチ9の底面の全面に形成することにより、半導体装置がオフの時にターミネーション部39のトレンチ9の底面端部からも空乏層が拡がり、トレンチ9の底部の側面近傍のトレンチ間n−層4の電界がより緩和され、高耐圧化が達成できる。
<< 5th Example >>
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that
前記の各実施例の半導体装置において、ゲートGをソースSに接続して、ソースSとドレインDの2極の半導体装置すなわちダイオードとして機能させることができる。このようにして構成されたダイオードにおいても前記の各実施例で説明したMOSFETと同様に高耐圧化ができるとともに、低損失かつ大きな電流容量のダイオードを得ることができる。 In the semiconductor device of each embodiment described above, by connecting the gate G to the source S, can function as a two-pole semiconductor device or diode source S and drain Lee emissions D. Even in the diode configured as described above, a high breakdown voltage can be achieved as in the MOSFET described in each of the above embodiments, and a diode having a low loss and a large current capacity can be obtained.
《インバータ装置》
図11は、本発明を適用したMOSFETおよびダイオードを用いて構成した電力変換装置である、三相のインバータの例を示す回路図である。スイッチング素子としての6個のMOSFETSW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32が、当技術分野では周知の接続方法で接続されている。各MOSFETSW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32には、ダイオードD11、D12、D21、D22、D31、D32がそれぞれ逆並列に接続されている。MOSFETSW11〜SW32は、図示を省略した制御回路によりスイッチング制御され、入力の直流電圧は三相の交流電圧に変換されて交流出力60が得られる。MOSFET SW11・・・SW32は、前記のいずれかの実施例のMOSFETであり、高耐圧であるとともに、スイッチング速度の大きなスイッチング素子である。このMOSFETおよびダイオードに本発明を適用することにより、インバータの高耐圧化ができる。SiCを用いた従来のMOSFETでは、500V以上の高耐圧のものではオン抵抗が大きくなり、高耐圧インバータの高性能化が困難であった。本発明の各実施例による半導体装置を適用すれば、高耐圧インバータ装置の高性能化、すなわちコンパクト化、低損失化、低雑音化を達成できる。その結果インバータ装置を用いたシステムの低コスト化、高効率化が実現できる。
《Inverter device》
FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a three-phase inverter, which is a power conversion device configured using a MOSFET and a diode to which the present invention is applied. Six MOSFETs SW11, SW12, SW21, SW22, SW31, and SW32 as switching elements are connected by a connection method well known in the art. Diodes D11, D12, D21, D22, D31, and D32 are connected in reverse parallel to the MOSFETs SW11, SW12, SW21, SW22, SW31, and SW32, respectively. The MOSFETs SW11 to SW32 are subjected to switching control by a control circuit (not shown), and an input DC voltage is converted into a three-phase AC voltage to obtain an
《整流装置》
図12は、本発明を適用したMOSFETおよびダイオードを用いて構成した、整流装置の例を示す回路図である。ブリッジ接続した4個のMOSFETSW11、SW12、SW21、SW22および、MOSFETSW11、SW12、SW21、SW22にそれぞれ逆並列に接続したダイオードD11、D12、D21、D22に、前記のいずれかの実施例の半導体装置を用いる。この整流回路により、交流電源61の交流電圧は直流電圧に変換される。本発明のMOSFETは、高耐圧であるとともに、スイッチング速度の大きな素子であり、この素子とダイオードに本発明を適用することにより、高耐圧整流装置のコンパクト化、低損失化、低雑音化などの効果が得られる。したがって、整流装置を用いたシステムの低コスト、高効率化が達成できる。
《Rectifier device》
FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a rectifier configured using a MOSFET and a diode to which the present invention is applied. The four MOSFETs SW11, SW12, SW21, and SW22 connected in a bridge and the diodes D11, D12, D21, and D22 connected in reverse parallel to the MOSFETs SW11, SW12, SW21, and SW22, respectively, are connected to the semiconductor device of any of the above embodiments. Use. By this rectifier circuit, the AC voltage of the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はさらに多くの適用範囲あるいは派生構造をカバーするものである。
前記の第1、第2、第4及び第5の実施例において、複数のトレンチ底部p+層2及びトレンチ間p+層3の不純物濃度について、それぞれの最内周のものの不純物濃度を最も高くし、それより外周にあるものは不純物濃度が外周に向かって順次漸減するように形成してもよい。また、両者の不純物濃度はそれぞれ任意の値にしてもよい。
前記の各実施例では、SiC素子の場合のみを述べたが、シリコン、ガリウムヒ素等の他の半導体材料にも適用できる。特に、ダイヤモンド、ガリウムナイトライドなどのワイドギャップ半導体材料に有効である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention covers more application ranges or derived structures.
In the first, second, fourth, and fifth embodiments , the impurity concentration of the innermost periphery of each of the plurality of trench bottom p + layers 2 and inter-trench p + layers 3 is the highest. However, the outer periphery may be formed so that the impurity concentration gradually decreases toward the outer periphery. Further, both impurity concentrations may be arbitrarily set.
In each of the above embodiments, only the case of the SiC element has been described, but the present invention can be applied to other semiconductor materials such as silicon and gallium arsenide. In particular, it is effective for wide gap semiconductor materials such as diamond and gallium nitride.
前記各実施例の説明では、ドリフト層6がn型の素子の場合のみを述べたが、ドリフト層6がp型の素子の場合でも、各n型層をp型層に変え、各p型層をn型層に変えることにより、本発明の構造を適用できる。また、適用できる素子は、MOSFETに限定されるものではなく、IGBT、GTO、SIトランジスタ、SIサイリスタ、ダイオード、サイリスタ等にも幅広く適用できる。また各半導体装置の活性領域あるいは主接合部の構造としては、プレーナ型、トレンチ型、埋め込み型等いずれの場合にも適用できる。
In the description of each of the above embodiments, only the case where the
本発明は、高耐電圧の電力用半導体装置に利用可能である。 The present invention is applicable to a power semiconductor device having a high withstand voltage.
1 主接合部
1A 活性領域
2、2A、2B トレンチ底部p+層
3、3A トレンチ間p+層
4 トレンチ間n−層
4A、4B n−層
5 p+ボディ層
6 n−ドリフト層
7 ドレイン領域
9、9A、9B ターミネーション用トレンチ
10 トレンチゲート
11 ドレイン電極
12 ソース電極
13 ゲート電極
14、14A 補助電極
15 ターミネーション用トレンチ絶縁物層
16 フィールドリミッタ
17、17A、17B、17C、17D、17E、17F、17G ショットキーコンタクト
18 JTE領域
19 空乏層
20 FLR層
21 空乏層
30 空乏層
35、36 絶縁物層
39、39A ターミネーション部
40 p+電界緩和層
43 接合部
46 主表面
53 トレンチ間p+層
MOSFET SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32
ダイオード D11、D12、D21、D22、D31、D32
DESCRIPTION OF
Diode D11, D12, D21, D22, D31, D32
Claims (13)
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分の上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように設けられた環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記各溝の底部から前記第1の導電型の半導体層の内部にそれぞれ形成された第2の導電型の半導体領域、
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
前記各第2の半導体層のうち一部に位置する接続部以外の表面及び前記各溝の内面にそれぞれ形成された絶縁物層、並びに
前記各溝の底部の絶縁物層の表面から、前記溝よりも外周側に位置する前記第2の半導体層の前記接続部の表面にわたって連続的に設けられた導電層、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers provided so as to surround one semiconductor layer;
The innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers having a bottom at a position away from the first main surface in the depth direction of the first conductivity type semiconductor layer. And a first groove separating the first semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers,
A second conductive type semiconductor region formed in each of the first conductive type semiconductor layers from the bottom of each groove;
A first electrode provided in the first semiconductor layer;
A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulator layer formed on a surface of each of the second semiconductor layers other than the connection portion located in part and on an inner surface of each of the grooves; and
Wherein the surface of the insulating layer at the bottom of each groove, said second semiconductor layer and the connection portion conductive layer provided continuously over the surface of which is located on the outer peripheral side than the groove,
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分の上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように設けられた環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記各溝の底部から前記第1の導電型の半導体層の内部にそれぞれ形成された第2の導電型の半導体領域、
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
前記第2の半導体層の表面及び前記各溝の側面に形成された絶縁物層、並びに
前記各溝の底面から、前記溝よりも外周側に位置する前記第2の半導体層の絶縁物層の表面にわたって連続的に設けられた導電層、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers provided so as to surround one semiconductor layer;
The innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers having a bottom at a position away from the first main surface in the depth direction of the first conductivity type semiconductor layer. And a first groove separating the first semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers,
A second conductive type semiconductor region formed in each of the first conductive type semiconductor layers from the bottom of each groove;
A first electrode provided in the first semiconductor layer;
A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulator layer formed on a surface of the second semiconductor layer and a side surface of each groove; and an insulator layer of the second semiconductor layer located on the outer peripheral side of the groove from the bottom surface of each groove. A conductive layer provided continuously over the surface,
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分の上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように環状に設けられ、前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもつ複数個の溝を有し、
前記複数個の溝のうち、最内周の溝は前記第1の半導体層と前記第1の半導体層の外側の前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面との間を隔てており、前記最内周の溝よりも外側の溝は前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面を複数に区分しており、
前記各溝の底、隣りあう2つの前記溝の間の前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面、及び最外周の前記溝の外側に位置する前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面にそれぞれ設けられたショットキー接合を形成するための導電層、
前記第1の半導体層に設けられた第1の電極、並びに
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of grooves each having a bottom at a position away from the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type in a depth direction so as to surround one semiconductor layer;
Of the plurality of grooves, the innermost groove is between the first semiconductor layer and the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer outside the first semiconductor layer. A groove outside the innermost groove is divided into a plurality of first main surfaces of the semiconductor layer of the first conductivity type;
The bottom of each groove, the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type between two adjacent grooves, and the first conductivity type located outside the outermost groove. A conductive layer for forming a Schottky junction provided on each of the first main surfaces of the semiconductor layer;
A first electrode provided on the first semiconductor layer, and a second electrode provided on a second main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1及び第2の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記第2の半導体層の表面及び前記各溝の側面に形成された絶縁物層、
前記各溝の底面にそれぞれ設けられ、前記第1の導電型の半導体層とショットキーコンタクトする導電層、
前記第1の半導体層に設けられた第1の電極、並びに
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers formed inside the first conductivity type semiconductor layer so as to surround the first semiconductor layer;
Each of the first and second semiconductor layers has a bottom at a position away from the bottom surface in the depth direction, and the innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers and the first semiconductor layer A first groove separating the semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers;
An insulator layer formed on a surface of the second semiconductor layer and a side surface of each groove;
A conductive layer provided on a bottom surface of each groove and in Schottky contact with the semiconductor layer of the first conductivity type;
A first electrode provided on the first semiconductor layer, and a second electrode provided on a second main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記他の導電層が形成された前記第1の導電型の半導体層の表面部において、前記他の導電層の内周の端部から所定距離離れた外周領域に形成された、前記第1の導電型の半導体層の不純物濃度より濃い濃度の第1の導電型の他の半導体領域を備えたことを特徴とする請求項5記載の高耐圧半導体装置。 Another conductive layer formed on the outer peripheral portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer outside the outermost second semiconductor layer, and the other conductive layer, In the surface portion of the formed first conductive type semiconductor layer, the first conductive type semiconductor layer formed in the outer peripheral region at a predetermined distance from the inner peripheral end of the other conductive layer. 6. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 5, further comprising another semiconductor region of the first conductivity type having a concentration higher than the impurity concentration.
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1及び第2の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記各溝の底面にそれぞれ形成され、前記第1の導電型の半導体層とショットキーコンタクトする導電層、
前記各第2の半導体層の表面及び前記各導電層上の前記溝の側面に形成された絶縁層、
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、並びに
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けた第2の電極、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers formed inside the first conductivity type semiconductor layer so as to surround the first semiconductor layer;
Each of the first and second semiconductor layers has a bottom at a position away from the bottom surface in the depth direction, and the innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers and the first semiconductor layer A first groove separating the semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers;
A conductive layer formed on a bottom surface of each of the grooves and in Schottky contact with the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulating layer formed on a surface of each second semiconductor layer and a side surface of the groove on each conductive layer;
A first electrode provided on the first semiconductor layer; and a second electrode provided on a second main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1及び第2の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記各溝の底部から前記第1の導電型の半導体層の内部にそれぞれ形成された第2の導電型の半導体領域、
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
前記各第2の半導体層のうち一部に位置する接続部以外の表面及び前記第1、第2の溝の内面にそれぞれ形成された絶縁物層、並びに
前記各溝の底部の絶縁物層の表面から、前記溝よりも外周側に位置する前記第2の半導体層の前記接続部の表面にわたって連続的に設けられた導電層、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers formed inside the first conductivity type semiconductor layer so as to surround the first semiconductor layer;
Each of the first and second semiconductor layers has a bottom at a position away from the bottom surface in the depth direction, and the innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers and the first semiconductor layer A first groove separating the semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers;
A second conductive type semiconductor region formed in each of the first conductive type semiconductor layers from the bottom of each groove;
A first electrode provided in the first semiconductor layer;
A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulating layer formed on a surface of each of the second semiconductor layers other than the connection portion located in part and on the inner surfaces of the first and second grooves, and
Wherein the surface of the insulating layer at the bottom of each groove, said second semiconductor layer and the connection portion conductive layer provided continuously over the surface of which is located on the outer peripheral side than the groove,
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1及び第2の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記各溝の底部から前記第1の導電型の半導体層の内部にそれぞれ形成された第2の導電型の半導体領域、
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
前記第2の半導体層の表面及び前記各溝の側面に形成された絶縁物層、並びに
前記各溝の底面から、前記溝よりも外周側に位置する前記第2の半導体層の絶縁物層の表面にわたって連続的に設けられた導電層、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers formed inside the first conductivity type semiconductor layer so as to surround the first semiconductor layer;
Each of the first and second semiconductor layers has a bottom at a position away from the bottom surface in the depth direction, and the innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers and the first semiconductor layer A first groove separating the semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers;
A second conductive type semiconductor region formed in each of the first conductive type semiconductor layers from the bottom of each groove;
A first electrode provided in the first semiconductor layer;
A second electrode provided on a second main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulator layer formed on a surface of the second semiconductor layer and a side surface of each groove; and an insulator layer of the second semiconductor layer located on the outer peripheral side of the groove from the bottom surface of each groove. A conductive layer provided continuously over the surface,
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分から深さ方向に、前記第1の導電型の半導体層の内部に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域から深さ方向に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように環状に設けられ、前記第1の半導体層の底面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもつ複数個の溝を有し、
前記複数個の溝のうち、最内周の溝は前記第1の半導体層と前記第1の半導体層の外側の前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面との間を隔てており、前記最内周の溝よりも外側の溝は前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面を複数に区分しており、
前記各溝の底、隣りあう2つの前記溝の間の前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面、及び最外周の前記溝の外側に位置する前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面にそれぞれ設けられたショットキー接合を形成するための導電層、
前記第1の半導体層に設けられた第1の電極、並びに
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first conductivity type first semiconductor layer formed inside the first conductivity type semiconductor layer in a depth direction from a portion of the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A predetermined gap is maintained between the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer and the first semiconductor layer in a depth direction from a region having no first semiconductor layer in the first main surface. A plurality of grooves provided in an annular shape so as to surround the first semiconductor layer, each having a bottom at a position away from the bottom surface of the first semiconductor layer in the depth direction;
Of the plurality of grooves, the innermost groove is between the first semiconductor layer and the first main surface of the first conductivity type semiconductor layer outside the first semiconductor layer. A groove outside the innermost groove is divided into a plurality of first main surfaces of the semiconductor layer of the first conductivity type;
The bottom of each groove, the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type between two adjacent grooves, and the first conductivity type located outside the outermost groove. A conductive layer for forming a Schottky junction provided on each of the first main surfaces of the semiconductor layer;
A first electrode provided on the first semiconductor layer, and a second electrode provided on a second main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように設けられた環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記第2の半導体層の表面及び前記各溝の側面に形成された絶縁物層、
前記各溝の底面にそれぞれ設けられ、前記第1の導電型の半導体層とショットキーコンタクトする導電層、
前記第1の半導体層に設けられた第1の電極、並びに
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けられた第2の電極、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers provided so as to surround one semiconductor layer;
The innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers having a bottom at a position away from the first main surface in the depth direction of the first conductivity type semiconductor layer. And a first groove separating the first semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers,
An insulator layer formed on a surface of the second semiconductor layer and a side surface of each groove;
A conductive layer provided on a bottom surface of each groove and in Schottky contact with the semiconductor layer of the first conductivity type;
A first electrode provided on the first semiconductor layer, and a second electrode provided on a second main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
前記第1の導電型の半導体層の第1の主面の一部分上に形成された第2の導電型の第1の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面のうち前記第1の半導体層を有しない領域上に、前記第1の半導体層との間に所定の間隔を保って、前記第1の半導体層を囲むように設けられた環状の複数個の第2の導電型の第2の半導体層、
前記第1の導電型の半導体層の前記第1の主面から深さ方向に離れた位置にそれぞれ底をもち、前記複数個の第2の半導体層のうち最内周の第2の半導体層と前記第1の半導体層とを隔てる第1の溝、及び互いに隣りあう2つの前記第2の半導体層の間を隔てる第2の溝、
前記各溝の底面にそれぞれ形成され、前記第1の導電型の半導体層とショットキーコンタクトする導電層、
前記各第2の半導体層の表面及び前記各導電層上の前記溝の側面に形成された絶縁層、
前記第1の半導体層に設けた第1の電極、並びに
前記第1の導電型の半導体層の第2の主面に設けた第2の電極、
を有することを特徴とする高耐圧半導体装置。 A semiconductor layer of a first conductivity type;
A first semiconductor layer of a second conductivity type formed on a portion of the first main surface of the semiconductor layer of the first conductivity type;
The first conductive surface of the first conductivity type semiconductor layer has a predetermined distance between the first main surface and a region not having the first semiconductor layer, with a predetermined interval between the first semiconductor layer and the first main surface. A plurality of annular second conductivity type second semiconductor layers provided so as to surround one semiconductor layer;
The innermost second semiconductor layer of the plurality of second semiconductor layers having a bottom at a position away from the first main surface in the depth direction of the first conductivity type semiconductor layer. And a first groove separating the first semiconductor layer and a second groove separating the two adjacent second semiconductor layers,
A conductive layer formed on a bottom surface of each of the grooves and in Schottky contact with the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulating layer formed on a surface of each second semiconductor layer and a side surface of the groove on each conductive layer;
A first electrode provided on the first semiconductor layer; and a second electrode provided on a second main surface of the first conductivity type semiconductor layer;
A high voltage semiconductor device characterized by comprising:
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