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JP7366869B2 - semiconductor equipment - Google Patents
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Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to semiconductor devices.

Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(MOSFET)などの半導体装置は、電力変換等の用途に用いられる。半導体装置の電力損失は、小さいことが望ましい。 Semiconductor devices such as Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) are used for applications such as power conversion. It is desirable that the power loss of a semiconductor device be small.

特開2019-12813号公報JP 2019-12813 Publication

本発明が解決しようとする課題は、電力損失を低減可能な半導体装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can reduce power loss.

実施形態に係る半導体装置は、第1電極と、半導体層と、第1導電部と、第2導電部と、第2電極と、を備える。前記半導体層は、前記第1電極の上に設けられている。前記半導体層は、前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域、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、及び前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域を含む。前記第1導電部は、前記第1半導体領域中に第1絶縁部を介して設けられた埋込電極部を含む。前記第2導電部は、前記埋込電極部の上に第2絶縁部を介して設けられ、且つ前記第2半導体領域とゲート絶縁部を介して対向するゲート電極部を含む。前記第2電極は、前記半導体層の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続されている。前記第1導電部は、前記第2導電部と電気的に接続されている。前記第1導電部の電気抵抗は、前記第2導電部の電気抵抗よりも大きい。 A semiconductor device according to an embodiment includes a first electrode, a semiconductor layer, a first conductive part, a second conductive part, and a second electrode. The semiconductor layer is provided on the first electrode. The semiconductor layer includes a first semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first electrode, a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region, and a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region. The semiconductor device includes a third semiconductor region of the first conductivity type provided on the second semiconductor region. The first conductive portion includes a buried electrode portion provided in the first semiconductor region via a first insulating portion. The second conductive portion includes a gate electrode portion that is provided on the buried electrode portion with a second insulating portion interposed therebetween and faces the second semiconductor region with the gate insulating portion interposed therebetween. The second electrode is provided on the semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region. The first conductive part is electrically connected to the second conductive part. The electrical resistance of the first conductive part is greater than the electrical resistance of the second conductive part.

第1実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment. 図1及び図2のIII-III断面図である。3 is a sectional view taken along line III-III in FIGS. 1 and 2. FIG. 図1及び図2のIV-IV断面図である。3 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIGS. 1 and 2. FIG. 参考例に係る半導体装置の特性を表すグラフである。3 is a graph showing characteristics of a semiconductor device according to a reference example. 第1実施形態に係る半導体装置の特性を表すグラフである。3 is a graph showing characteristics of the semiconductor device according to the first embodiment. 参考例及び第1実施形態に係る半導体装置の特性を表すグラフである。3 is a graph showing characteristics of semiconductor devices according to a reference example and a first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の容量の測定方法を表す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for measuring the capacitance of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置における抵抗及び容量を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing resistance and capacitance in the semiconductor device according to the first embodiment. 容量の測定時の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram when measuring capacitance. 第1実施形態に係る半導体装置の容量の測定方法を表す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for measuring the capacitance of the semiconductor device according to the first embodiment. 容量の測定時の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram when measuring capacitance. 第1実施形態の第1変形例に係る半導体装置を表す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment. 図13のXIV-XIV断面図である。14 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 13. FIG. 第1実施形態の第2変形例に係る半導体装置を表す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a semiconductor device according to a second modification of the first embodiment. 図15のXVI-XVI断面図である。16 is a sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. 15. FIG. 第1実施形態の第3変形例に係る半導体装置を表す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a semiconductor device according to a third modification of the first embodiment. 図17のXVIII-XVIII断面図である。FIG. 18 is a sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. 17; 第1実施形態の第3変形例に係る半導体装置の一部を表す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor device according to a third modification of the first embodiment. 第1実施形態の第4変形例に係る半導体装置を表す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a fourth modification of the first embodiment. 第1実施形態の第5変形例に係る半導体装置を表す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a fifth modification of the first embodiment. 半導体装置の特性を表すグラフである。It is a graph showing the characteristics of a semiconductor device. 第1実施形態の第5変形例に係る半導体装置を表す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a semiconductor device according to a fifth modification of the first embodiment. 第1実施形態の第5変形例に係る半導体装置の一部を表す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor device according to a fifth modification of the first embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a semiconductor device according to a second embodiment. 図25のXXVI-XXVI断面図である。26 is a sectional view taken along line XXVI-XXVI in FIG. 25. FIG. 第2実施形態に係る半導体装置を表す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a second embodiment. 参考例及び第2実施形態に係る半導体装置の特性を表すグラフである。7 is a graph showing characteristics of semiconductor devices according to a reference example and a second embodiment. 第2実施形態の第1変形例に係る半導体装置を表す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a first modification of the second embodiment. 第2実施形態の第2変形例に係る半導体装置を表す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a second modification of the second embodiment. 参考例、第1実施形態、及び第2実施形態に係る半導体装置の特性を表すグラフである。3 is a graph showing characteristics of semiconductor devices according to a reference example, a first embodiment, and a second embodiment. 第3実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a semiconductor device according to a third embodiment. 図32のXXXIII-XXXIII断面図である。33 is a cross-sectional view taken along XXXIII-XXXIII in FIG. 32. FIG.

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下の説明及び図面において、n、n、n及びp、pの表記は、各不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「+」が付されている表記は、「+」及び「-」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「-」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。これらの表記は、それぞれの領域にp形不純物とn形不純物の両方が含まれている場合には、それらの不純物が補償しあった後の正味の不純物濃度の相対的な高低を表す。
以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のp形とn形を反転させて各実施形態を実施してもよい。
Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as those in reality. Even when the same part is shown, the dimensions and ratios may be shown differently depending on the drawing.
In the specification of this application and each figure, elements similar to those already explained are given the same reference numerals, and detailed explanations are omitted as appropriate.
In the following description and drawings, n + , n, n and p + , p represent relative levels of each impurity concentration. In other words, a notation with a "+" has a relatively higher impurity concentration than a notation with neither a "+" nor a "-", and a notation with a "-" Indicates that the impurity concentration is relatively lower than the notation without . When each region contains both p-type impurities and n-type impurities, these notations represent the relative height of the net impurity concentration after these impurities compensate for each other.
Each of the embodiments described below may be implemented by inverting the p-type and n-type of each semiconductor region.

(第1実施形態)
図1及び図2は、第1実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。
図3は、図1及び図2のIII-III断面図である。図4は、図1及び図2のIV-IV断面図である。
図2では、ソース電極32が省略され、ゲート電極部21が破線で表されている。
第1実施形態に係る半導体装置は、MOSFETである。図1~図4に表したように、第1実施形態に係る半導体装置100は、半導体層SL、第1導電部10、第2導電部20、ドレイン電極31(第1電極)、ソース電極32(第2電極)、及びゲートパッド33(第3電極)を含む。半導体層SLは、n形(第1導電形)ドリフト領域1(第1半導体領域)、p形(第2導電形)ベース領域2(第2半導体領域)、n形ソース領域3(第3半導体領域)、p形コンタクト領域4、及びn形ドレイン領域5を含む。
(First embodiment)
1 and 2 are plan views showing the semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III--III in FIGS. 1 and 2. FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIGS. 1 and 2.
In FIG. 2, the source electrode 32 is omitted and the gate electrode portion 21 is shown by a broken line.
The semiconductor device according to the first embodiment is a MOSFET. As shown in FIGS. 1 to 4, the semiconductor device 100 according to the first embodiment includes a semiconductor layer SL, a first conductive part 10, a second conductive part 20, a drain electrode 31 (first electrode), and a source electrode 32. (second electrode), and gate pad 33 (third electrode). The semiconductor layer SL includes an n type (first conductivity type) drift region 1 (first semiconductor region), a p type (second conductivity type) base region 2 (second semiconductor region), and an n + type source region 3 (second semiconductor region). 3 semiconductor region), a p + type contact region 4, and an n + type drain region 5.

実施形態の説明では、XYZ直交座標系を用いる。ドレイン電極31からn形ドリフト領域1に向かう方向をZ方向(第1方向)とする。Z方向に対して垂直であり、相互に直交する2方向をX方向(第2方向)及びY方向(第3方向)とする。また、説明のために、ドレイン電極31からn形ドリフト領域1に向かう方向を「上」と言い、その反対方向を「下」と言う。これらの方向は、ドレイン電極31とn形ドリフト領域1との相対的な位置関係に基づき、重力の方向とは無関係である。 In the description of the embodiments, an XYZ orthogonal coordinate system is used. The direction from the drain electrode 31 toward the n type drift region 1 is defined as the Z direction (first direction). Two directions that are perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are defined as the X direction (second direction) and the Y direction (third direction). Furthermore, for the sake of explanation, the direction from the drain electrode 31 toward the n - type drift region 1 is referred to as "up", and the opposite direction is referred to as "down". These directions are based on the relative positional relationship between the drain electrode 31 and the n - type drift region 1, and are independent of the direction of gravity.

図1に表したように、半導体装置100の上面には、ソース電極32及びゲートパッド33が設けられている。図1に表した例では、第1配線部12及び第2配線部22がさらに設けられている。第1配線部12、第2配線部22、及びゲートパッド33は、ソース電極32から離れている。図1に表した例では、Y方向において一対の第1配線部12が設けられている。複数の第2配線部22が、一対の第1配線部12の間に設けられている。複数のソース電極32が、隣り合う第1配線部12と第2配線部22との間、及び隣り合う第2配線部22同士の間にそれぞれ設けられている。 As shown in FIG. 1, a source electrode 32 and a gate pad 33 are provided on the upper surface of the semiconductor device 100. In the example shown in FIG. 1, a first wiring section 12 and a second wiring section 22 are further provided. The first wiring section 12, the second wiring section 22, and the gate pad 33 are separated from the source electrode 32. In the example shown in FIG. 1, a pair of first wiring portions 12 are provided in the Y direction. A plurality of second wiring parts 22 are provided between the pair of first wiring parts 12. A plurality of source electrodes 32 are provided between adjacent first wiring portions 12 and second wiring portions 22, and between adjacent second wiring portions 22.

図3に表したように、半導体装置100の下面には、ドレイン電極31が設けられている。ドレイン電極31の上には、n形ドレイン領域5を介してn形ドリフト領域1が設けられている。n形ドリフト領域1は、n形ドレイン領域5を介してドレイン電極31と電気的に接続されている。p形ベース領域2は、n形ドリフト領域1の上に設けられている。n形ソース領域3及びp形コンタクト領域4は、p形ベース領域2の上に設けられている。 As shown in FIG. 3, a drain electrode 31 is provided on the bottom surface of the semiconductor device 100. An n type drift region 1 is provided above the drain electrode 31 with an n + type drain region 5 interposed therebetween. The n type drift region 1 is electrically connected to the drain electrode 31 via the n + type drain region 5 . The p-type base region 2 is provided on the n - type drift region 1. An n + type source region 3 and a p + type contact region 4 are provided on the p type base region 2 .

ソース電極32は、n形ソース領域3及びp形コンタクト領域4の上に設けられている。ソース電極32は、p形ベース領域2、n形ソース領域3、及びp形コンタクト領域4と電気的に接続されている。図3に表した例では、1つのp形ベース領域2の上に、一対のn形ソース領域3が設けられている、また、ソース電極32の下にプラグ32aが設けられている。プラグ32aは、n形ソース領域3同士の間をZ方向に延びている。プラグ32aの下端は、p形ベース領域2中に位置する。p形コンタクト領域4は、p形ベース領域2とプラグ32aの下端との間に設けられている。 Source electrode 32 is provided on n + type source region 3 and p + type contact region 4 . Source electrode 32 is electrically connected to p type base region 2, n + type source region 3, and p + type contact region 4. In the example shown in FIG. 3, a pair of n + type source regions 3 are provided on one p-type base region 2, and a plug 32a is provided below the source electrode 32. The plug 32a extends in the Z direction between the n + type source regions 3. The lower end of the plug 32a is located in the p-type base region 2. P + type contact region 4 is provided between p type base region 2 and the lower end of plug 32a.

図4に表したように、第1導電部10は、埋込電極部11及び第1配線部12を含む。第2導電部20は、ゲート電極部21及び第2配線部22を含む。図3に表したように、埋込電極部11は、第1絶縁部11aを介してn形ドリフト領域1中に埋め込まれている。ゲート電極部21は、埋込電極部11の上に第2絶縁部11bを介して設けられている。ゲート電極部21は、ゲート絶縁部21aを介してp形ベース領域2と対向している。図3に表した例では、ゲート電極部21は、n形ドリフト領域1の一部及びn形ソース領域3の一部とさらに対向している。 As shown in FIG. 4, the first conductive part 10 includes a buried electrode part 11 and a first wiring part 12. The second conductive section 20 includes a gate electrode section 21 and a second wiring section 22 . As shown in FIG. 3, the buried electrode portion 11 is buried in the n type drift region 1 via the first insulating portion 11a. The gate electrode section 21 is provided on the buried electrode section 11 via the second insulating section 11b. Gate electrode portion 21 faces p-type base region 2 via gate insulating portion 21a. In the example shown in FIG. 3, the gate electrode portion 21 further faces a portion of the n type drift region 1 and a portion of the n + type source region 3.

図2及び図3に表したように、ゲート電極部21は、X方向において複数設けられている。それぞれのゲート電極部21は、Y方向に沿って延びている。同様に、埋込電極部11、p形ベース領域2、n形ソース領域3、及びp形コンタクト領域4のそれぞれは、X方向において複数設けられ、Y方向に沿って延びている。 As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of gate electrode sections 21 are provided in the X direction. Each gate electrode section 21 extends along the Y direction. Similarly, a plurality of buried electrode portions 11, p type base regions 2, n + type source regions 3, and p + type contact regions 4 are provided in plurality in the X direction and extend along the Y direction.

図4に表したように、埋込電極部11は、Y方向の両端において、一対の第1配線部12とそれぞれ電気的に接続されている。ゲート電極部21は、複数の第2配線部22と電気的に接続されている。第1配線部12は、埋込電極部11に加えて、ゲート電極部21と電気的に接続されても良い。 As shown in FIG. 4, the buried electrode section 11 is electrically connected to a pair of first wiring sections 12 at both ends in the Y direction. The gate electrode section 21 is electrically connected to the plurality of second wiring sections 22 . The first wiring section 12 may be electrically connected to the gate electrode section 21 in addition to the buried electrode section 11 .

図1及び図2に表したように、第1導電部10の第1配線部12は、ゲートパッド33と電気的に接続されている。第2導電部20の第2配線部22は、ゲートパッド33と電気的に接続されている。第1導電部10と第2導電部20は、互いに電気的に接続されている。第1導電部10の電気抵抗は、第2導電部20の電気抵抗よりも大きい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first wiring section 12 of the first conductive section 10 is electrically connected to the gate pad 33. The second wiring section 22 of the second conductive section 20 is electrically connected to the gate pad 33 . The first conductive part 10 and the second conductive part 20 are electrically connected to each other. The electrical resistance of the first conductive part 10 is greater than the electrical resistance of the second conductive part 20.

第1導電部10の電気抵抗は、埋込電極部11の電気抵抗、第1配線部12の電気抵抗、埋込電極部11と第1配線部12との間の接続抵抗などを含む。第2導電部20の電気抵抗は、ゲート電極部21の電気抵抗、第2配線部22の電気抵抗、ゲート電極部21と第2配線部22との間の接続抵抗などを含む。 The electrical resistance of the first conductive part 10 includes the electrical resistance of the buried electrode part 11, the electrical resistance of the first wiring part 12, the connection resistance between the buried electrode part 11 and the first wiring part 12, and the like. The electrical resistance of the second conductive part 20 includes the electrical resistance of the gate electrode part 21, the electrical resistance of the second wiring part 22, the connection resistance between the gate electrode part 21 and the second wiring part 22, and the like.

半導体装置100の動作について説明する。
ソース電極32に対してドレイン電極31に正電圧が印加された状態で、ゲートパッド33を介してゲート電極部21に閾値以上の電圧を印加する。p形ベース領域2のゲート絶縁部21a近傍の領域にチャネル(反転層)が形成され、半導体装置100がオン状態となる。電子は、チャネル及びn形ドリフト領域1を通ってソース電極32からドレイン電極31へ流れる。このとき、埋込電極部11にも電圧が印加される。埋込電極部11への電圧の印加により、n形ドリフト領域1の第1絶縁部11a近傍に蓄積層が形成される。これにより、半導体装置100のオン抵抗が低下する。その後、ゲート電極部21に印加される電圧が閾値よりも低くなると、p形ベース領域2におけるチャネルが消滅し、半導体装置100がオフ状態になる。
The operation of the semiconductor device 100 will be explained.
While a positive voltage is applied to the drain electrode 31 with respect to the source electrode 32, a voltage equal to or higher than the threshold is applied to the gate electrode portion 21 via the gate pad 33. A channel (inversion layer) is formed in a region of p-type base region 2 near gate insulating portion 21a, and semiconductor device 100 is turned on. Electrons flow from the source electrode 32 to the drain electrode 31 through the channel and n - type drift region 1 . At this time, a voltage is also applied to the buried electrode section 11. By applying a voltage to the buried electrode portion 11, an accumulation layer is formed in the vicinity of the first insulating portion 11a of the n type drift region 1. This reduces the on-resistance of the semiconductor device 100. Thereafter, when the voltage applied to the gate electrode portion 21 becomes lower than the threshold value, the channel in the p-type base region 2 disappears, and the semiconductor device 100 is turned off.

半導体装置100がオフ状態に切り替わると、埋込電極部11及びゲート電極部21に対してドレイン電極31に印加される正電圧が増大する。正電圧の増大により、第1絶縁部11aとn形ドリフト領域1との界面からn形ドリフト領域1に向けて、空乏層が広がる。この空乏層の広がりにより、半導体装置100の耐圧を高めることができる。又は、半導体装置100の耐圧を維持したまま、n形ドリフト領域1におけるn形不純物濃度を高め、半導体装置100のオン抵抗を低減できる。 When the semiconductor device 100 is switched to the off state, the positive voltage applied to the drain electrode 31 with respect to the buried electrode section 11 and the gate electrode section 21 increases. As the positive voltage increases, the depletion layer spreads from the interface between the first insulating portion 11a and the n - type drift region 1 toward the n - type drift region 1. This expansion of the depletion layer allows the breakdown voltage of the semiconductor device 100 to be increased. Alternatively, the on-resistance of the semiconductor device 100 can be reduced by increasing the n-type impurity concentration in the n type drift region 1 while maintaining the breakdown voltage of the semiconductor device 100.

半導体装置100の各構成要素の材料の一例を説明する。
形ドリフト領域1、p形ベース領域2、n形ソース領域3、p形コンタクト領域4、及びn形ドレイン領域5は、半導体材料として、シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム、またはガリウムヒ素を含む。半導体材料としてシリコンが用いられる場合、n形不純物として、ヒ素、リン、またはアンチモンを用いることができる。p形不純物として、ボロンを用いることができる。
埋込電極部11及びゲート電極部21は、ポリシリコンなどの導電材料を含む。導電材料には、不純物が添加されていても良い。
第1絶縁部11a、第2絶縁部11b、及びゲート絶縁部21aは、酸化シリコンなどの酸化物系の絶縁材料を含む。
第1配線部12、第2配線部22、ドレイン電極31、ソース電極32、及びゲートパッド33は、アルミニウム又は銅などの金属を含む。プラグ32aは、タングステンなどの金属を含む。
An example of the material of each component of the semiconductor device 100 will be explained.
The n type drift region 1, the p type base region 2, the n + type source region 3, the p + type contact region 4, and the n + type drain region 5 are made of silicon, silicon carbide, gallium nitride, or gallium as a semiconductor material. Contains arsenic. When silicon is used as the semiconductor material, arsenic, phosphorus, or antimony can be used as the n-type impurity. Boron can be used as the p-type impurity.
The buried electrode section 11 and the gate electrode section 21 contain a conductive material such as polysilicon. Impurities may be added to the conductive material.
The first insulating section 11a, the second insulating section 11b, and the gate insulating section 21a include an oxide-based insulating material such as silicon oxide.
The first wiring section 12, the second wiring section 22, the drain electrode 31, the source electrode 32, and the gate pad 33 contain metal such as aluminum or copper. Plug 32a includes metal such as tungsten.

図5は、参考例に係る半導体装置の特性を表すグラフである。
図6は、第1実施形態に係る半導体装置の特性を表すグラフである。
図5及び図6において、横軸は、時間Tを表す。縦軸は、ドレイン電極31に対するゲート電極部21の電圧Vgを表す。時間T及び電圧Vgは、任意単位で表されている。図5及び図6は、ゲートパッド33に電圧を印加したときのゲート電極部21の電圧の変化を示すシミュレーション結果を表している。
FIG. 5 is a graph showing the characteristics of the semiconductor device according to the reference example.
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the semiconductor device according to the first embodiment.
In FIGS. 5 and 6, the horizontal axis represents time T. The vertical axis represents the voltage Vg of the gate electrode section 21 with respect to the drain electrode 31. Time T and voltage Vg are expressed in arbitrary units. 5 and 6 show simulation results showing changes in the voltage of the gate electrode section 21 when a voltage is applied to the gate pad 33. FIG.

参考例に係る半導体装置100a及び100bでは、第1導電部10の電気抵抗が、第2導電部20の電気抵抗と同じである。また、半導体装置100aでは、第1導電部10が、第1配線部12を含んでいない。埋込電極部11は、ゲートパッド33とは電気的に分離され、ソース電極32と電気的に接続されている。半導体装置100bでは、半導体装置100と同様に、第1導電部10はゲートパッド33と電気的に接続されている。 In the semiconductor devices 100a and 100b according to the reference example, the electrical resistance of the first conductive section 10 is the same as the electrical resistance of the second conductive section 20. Furthermore, in the semiconductor device 100a, the first conductive section 10 does not include the first wiring section 12. The buried electrode portion 11 is electrically isolated from the gate pad 33 and electrically connected to the source electrode 32 . In the semiconductor device 100b, the first conductive portion 10 is electrically connected to the gate pad 33, similarly to the semiconductor device 100.

半導体装置100bでは、オン状態においてn形ドリフト領域1に形成される蓄積層によって、半導体装置100aに比べてオン抵抗が低下する。一方で、半導体装置100bでは、半導体装置100aに比べてドレイン電極31とゲートパッド33との間の容量Cgdが増大する。 In the semiconductor device 100b, the on-resistance is lower than that in the semiconductor device 100a due to the accumulation layer formed in the n - type drift region 1 in the on state. On the other hand, in the semiconductor device 100b, the capacitance Cgd between the drain electrode 31 and the gate pad 33 is increased compared to the semiconductor device 100a.

ドレイン電極31とソース電極32との間の電圧が変化している期間では、容量Cgdに応じた電流がゲートパッド33を流れる。この期間(ミラー期間)では、等価的にゲートパッド33とソース電極32の間に、容量CgdをGm倍した巨大なキャパシタが接続された様に見えるミラー効果が生じる。Gmは、半導体装置100の相互コンダクタンスである。ミラー期間では、この巨大なキャパシタへの充電又は放電が生じているように見え、電圧Vgが略一定となる。容量Cgdの増大により、図5から分かる通り、半導体装置100bでは、半導体装置100aに比べてミラー期間Pが長くなる。ミラー期間Pが長くなると、半導体装置のスイッチング時の電力損失が増大する。このため、電力損失の低減の観点からは、ミラー期間Pが短いことが望ましい。 During a period when the voltage between the drain electrode 31 and the source electrode 32 is changing, a current corresponding to the capacitance Cgd flows through the gate pad 33. In this period (mirror period), a mirror effect occurs that looks like a huge capacitor whose capacitance Cgd is multiplied by Gm is connected between the gate pad 33 and the source electrode 32. Gm is the mutual conductance of the semiconductor device 100. During the mirror period, charging or discharging of this huge capacitor appears to occur, and the voltage Vg becomes approximately constant. As can be seen from FIG. 5, due to the increase in capacitance Cgd, the mirror period P becomes longer in the semiconductor device 100b than in the semiconductor device 100a. As the mirror period P becomes longer, power loss during switching of the semiconductor device increases. Therefore, from the viewpoint of reducing power loss, it is desirable that the mirror period P be short.

第1実施形態に係る半導体装置100では、第1導電部10の電気抵抗が、第2導電部20の電気抵抗よりも大きい。ドレイン電極31に対してゲートパッド33の電圧が変化したときには、埋込電極部11の電圧は、ゲート電極部21の電圧よりも遅れて変化する。これにより、第1導電部10によって発生する容量Cgd成分への充電又は放電は、第2導電部20によって発生する容量Cgd成分への充電又は放電よりも遅れて生じる。ゲートパッド33の電圧の変化時に、第1導電部10による容量Cgd成分が、ミラー効果として現れにくくなる。換言すれば、第1導電部10によって発生する容量Cgdの充電又は放電が完了する前に、ゲート電極部21の電位により、p形ベース領域2のゲート絶縁部21a近傍の領域に形成されたチャネル(反転層)により、ドレイン電極31とソース電極32の間の電圧が下がってミラー期間が終了する。この結果、電圧Vgが略一定となるミラー期間Pを短縮できる。 In the semiconductor device 100 according to the first embodiment, the electrical resistance of the first conductive part 10 is greater than the electrical resistance of the second conductive part 20. When the voltage of the gate pad 33 changes with respect to the drain electrode 31, the voltage of the buried electrode section 11 changes with a delay compared to the voltage of the gate electrode section 21. As a result, charging or discharging of the capacitance Cgd component generated by the first conductive section 10 occurs later than charging or discharging of the capacitance Cgd component generated by the second conductive section 20. When the voltage of the gate pad 33 changes, the capacitance Cgd component due to the first conductive portion 10 becomes less likely to appear as a mirror effect. In other words, before the charging or discharging of the capacitance Cgd generated by the first conductive part 10 is completed, the channel formed in the region near the gate insulating part 21a of the p-type base region 2 due to the potential of the gate electrode part 21 (The inversion layer) lowers the voltage between the drain electrode 31 and the source electrode 32, and the mirror period ends. As a result, the mirror period P during which the voltage Vg remains substantially constant can be shortened.

図6は、第2導電部20の電気抵抗Rgを固定し、第1導電部10の電気抵抗Rfpを、抵抗Rgの2倍から20倍まで変化させたときのミラー期間Pの変化を表している。図6から、抵抗Rfpが抵抗Rgの2倍のとき、抵抗Rfpと抵抗Rgが等しいときに比べて、ミラー期間Pの終わりの電圧Vgの上昇が急峻となり、ミラー期間Pが短縮していることが分かる。このため、抵抗Rfpは、抵抗Rgの2倍以上が好ましい。抵抗Rfpが抵抗Rgの10倍以上のときには、抵抗Rfpと抵抗Rgが等しいときに比べて、ミラー期間Pが半減し、大きく短縮されている。このため、抵抗Rfpは、抵抗Rgの10倍以上であることがより好ましい。 FIG. 6 shows changes in the mirror period P when the electrical resistance Rg of the second conductive part 20 is fixed and the electrical resistance Rfp of the first conductive part 10 is varied from twice to 20 times the resistance Rg. There is. From FIG. 6, when the resistance Rfp is twice the resistance Rg, the rise in the voltage Vg at the end of the mirror period P is steeper than when the resistance Rfp and the resistance Rg are equal, and the mirror period P is shortened. I understand. For this reason, the resistance Rfp is preferably twice or more the resistance Rg. When the resistance Rfp is 10 times or more the resistance Rg, the mirror period P is halved and greatly shortened compared to when the resistance Rfp and the resistance Rg are equal. For this reason, it is more preferable that the resistance Rfp is 10 times or more the resistance Rg.

図7は、参考例及び第1実施形態に係る半導体装置の特性を表すグラフである。
図7において、縦軸は、電力損失Lを表す。電力損失Lは、オン状態における電力損失Lon、ターンオン時の電力損失Lton、及びターンオフ時の電力損失Ltoffの和で表されている。図7は、ターンオン時間を20μsとし、ゲートドライバの出力電流を2Aとしたときのシミュレーション結果を表す。各半導体装置の抵抗Rgは、固定である。第1実施形態に係る半導体装置100については、抵抗Rfpを、抵抗Rgの60倍から200倍まで変化させた。
FIG. 7 is a graph showing the characteristics of the semiconductor devices according to the reference example and the first embodiment.
In FIG. 7, the vertical axis represents power loss L. The power loss L is expressed as the sum of the power loss Lon in the on state, the power loss Lton during turn-on, and the power loss Ltoff during turn-off. FIG. 7 shows simulation results when the turn-on time is 20 μs and the output current of the gate driver is 2A. The resistance Rg of each semiconductor device is fixed. In the semiconductor device 100 according to the first embodiment, the resistance Rfp was varied from 60 times the resistance Rg to 200 times the resistance Rg.

半導体装置100aと100bの比較から、半導体装置100bでは、半導体装置100aに比べて電力損失Lonが減少している。一方で、半導体装置100bでは、半導体装置100aに比べて、電力損失Lton及びLtoffが増大している。この結果、半導体装置100bにおける全体の電力損失Lは、半導体装置100aに比べて増大していることが分かる。 A comparison of the semiconductor devices 100a and 100b shows that the semiconductor device 100b has a lower power loss Lon than the semiconductor device 100a. On the other hand, in the semiconductor device 100b, the power losses Lton and Ltoff are increased compared to the semiconductor device 100a. As a result, it can be seen that the overall power loss L in the semiconductor device 100b is increased compared to the semiconductor device 100a.

半導体装置100と100aの比較から、半導体装置100では、半導体装置100aに比べて電力損失Lonが減少している。半導体装置100では、半導体装置100bと同様に、半導体装置100aに比べて電力損失Lton及びLtoffが増大している。しかし、増大量が、半導体装置100aに比べて抑えられている。この結果、半導体装置100における全体の電力損失Lは、半導体装置100aに比べて低下している。また、抵抗Rfpが大きくなるほど、電力損失Lが減少していることが分かる。 A comparison of the semiconductor devices 100 and 100a shows that the power loss Lon of the semiconductor device 100 is smaller than that of the semiconductor device 100a. In the semiconductor device 100, similarly to the semiconductor device 100b, the power losses Lton and Ltoff are increased compared to the semiconductor device 100a. However, the amount of increase is suppressed compared to the semiconductor device 100a. As a result, the overall power loss L in the semiconductor device 100 is lower than that in the semiconductor device 100a. It can also be seen that the larger the resistance Rfp is, the smaller the power loss L is.

一方で、抵抗Rfpが過度に大きいと、半導体装置100のスイッチング時に電流が埋込電極部11を流れた際に、埋込電極部11の電位が変動し易くなる。例えば、一時的にドレイン電極31と埋込電極部11との間の電位差が大きくなり、n形ドリフト領域1においてアバランシェ降伏が発生し易くなる。この結果、半導体装置100の耐圧が低下する可能性がある。耐圧の低下を抑制するために、抵抗Rfpは、抵抗Rgの300倍以下が好ましい。 On the other hand, if the resistance Rfp is excessively large, the potential of the buried electrode section 11 tends to fluctuate when a current flows through the buried electrode section 11 during switching of the semiconductor device 100. For example, the potential difference between the drain electrode 31 and the buried electrode portion 11 temporarily increases, making it easier for avalanche breakdown to occur in the n type drift region 1. As a result, the breakdown voltage of the semiconductor device 100 may decrease. In order to suppress a decrease in breakdown voltage, the resistance Rfp is preferably 300 times or less the resistance Rg.

抵抗Rfpが抵抗Rgよりも大きくなるように、埋込電極部11の電気抵抗率は、ゲート電極部21の電気抵抗率よりも大きいことが好ましい。例えば、埋込電極部11のX方向における長さ及びZ方向における長さを小さくすることで、埋込電極部11の電気抵抗率を大きくできる。埋込電極部11及びゲート電極部21に不純物が添加される場合、埋込電極部11における不純物濃度が、ゲート電極部21における不純物濃度よりも低くても良い。図4に表したように、第2配線部22の数を第1配線部12の数よりも多くすることで、抵抗Rgと抵抗Rfpの差を大きくしても良い。 The electrical resistivity of the buried electrode section 11 is preferably greater than the electrical resistivity of the gate electrode section 21 so that the resistance Rfp is greater than the resistance Rg. For example, by reducing the length of the buried electrode portion 11 in the X direction and the length in the Z direction, the electrical resistivity of the buried electrode portion 11 can be increased. When impurities are added to the buried electrode portion 11 and the gate electrode portion 21, the impurity concentration in the buried electrode portion 11 may be lower than the impurity concentration in the gate electrode portion 21. As shown in FIG. 4, the difference between the resistance Rg and the resistance Rfp may be increased by making the number of the second wiring parts 22 larger than the number of the first wiring parts 12.

抵抗Rg及び抵抗Rfpの特定方法について説明する。
図8及び図11は、第1実施形態に係る半導体装置の容量の測定方法を表す模式図である。
図9は、第1実施形態に係る半導体装置における抵抗及び容量を示す模式図である。
図10及び図12は、容量の測定時の等価回路図である。
図8及び図11において、ドレイン電極31は、端子Dに対応する。ソース電極32は、端子Sに対応する。ゲートパッド33は、端子Gに対応する。
A method for specifying the resistance Rg and the resistance Rfp will be explained.
8 and 11 are schematic diagrams showing a method for measuring the capacitance of the semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram showing resistance and capacitance in the semiconductor device according to the first embodiment.
10 and 12 are equivalent circuit diagrams when measuring capacitance.
In FIGS. 8 and 11, the drain electrode 31 corresponds to the terminal D. Source electrode 32 corresponds to terminal S. Gate pad 33 corresponds to terminal G.

抵抗Rg及び抵抗Rfpの特定には、LCRメータが用いられる。まず、出力容量Cossのインピーダンスを測定する。出力容量Cossは、容量Cfpと容量Cgdの和である。図8に表したように、端子GとSを短絡する。LCRメータ90の高圧側の端子Hiを端子Dと接続する。LCRメータ90の低圧側の端子Loを、端子G及びSと接続する。 An LCR meter is used to specify the resistance Rg and the resistance Rfp. First, the impedance of the output capacitance Coss is measured. The output capacitance Coss is the sum of the capacitance Cfp and the capacitance Cgd. As shown in FIG. 8, terminals G and S are shorted. The high voltage side terminal Hi of the LCR meter 90 is connected to the terminal D. The low voltage side terminal Lo of the LCR meter 90 is connected to the terminals G and S.

このとき、端子Hiと端子Loとの間の半導体装置100には、図9に表したように、容量Cgd、容量Cfp、容量Cgs、抵抗Rg、及び抵抗Rfpが存在する。図9において、容量Cfpは、n形ドリフト領域1と埋込電極部11との間の容量を表す。容量Cgdは、n形ドリフト領域1とゲート電極部21との間の容量を表す。容量Cgsは、p形ベース領域2とゲート電極部21との間の容量を表す。n形ドリフト領域1とp形ベース領域2との間のpn接合容量は、容量Cfpに比べて十分に小さいため、無視できる。 At this time, the semiconductor device 100 between the terminal Hi and the terminal Lo includes a capacitor Cgd, a capacitor Cfp, a capacitor Cgs, a resistor Rg, and a resistor Rfp, as shown in FIG. In FIG. 9, capacitance Cfp represents the capacitance between n type drift region 1 and buried electrode portion 11. The capacitance Cgd represents the capacitance between the n type drift region 1 and the gate electrode portion 21. Capacitance Cgs represents the capacitance between p-type base region 2 and gate electrode section 21. The pn junction capacitance between the n - type drift region 1 and the p-type base region 2 is sufficiently smaller than the capacitance Cfp and can therefore be ignored.

図9に表した半導体装置100の各抵抗及び各容量は、図10に示す回路図で等価的に表される。半導体装置100では、抵抗Rgは、抵抗Rfpよりも小さい。このため、抵抗Rg及び容量Cgsを無視する。このとき、出力容量CossのインピーダンスZは、数式1で表される。

Figure 0007366869000001
Each resistance and each capacitance of the semiconductor device 100 shown in FIG. 9 is equivalently represented by the circuit diagram shown in FIG. In the semiconductor device 100, the resistance Rg is smaller than the resistance Rfp. Therefore, the resistance Rg and the capacitance Cgs are ignored. At this time, the impedance Z of the output capacitance Coss is expressed by Formula 1.
Figure 0007366869000001

容量Cgdは、容量Cfpに対して小さい。このため、数式1は、数式2で表すことができる。

Figure 0007366869000002

すなわち、インピーダンスの実部(レジスタンス)の測定結果は、抵抗Rfpとみなすことができる。 Capacitance Cgd is smaller than capacitance Cfp. Therefore, Equation 1 can be expressed as Equation 2.
Figure 0007366869000002

That is, the measurement result of the real part (resistance) of impedance can be regarded as resistance Rfp.

抵抗Rfpの特定後は、入力容量Cissのインピーダンスを測定する。入力容量Cissは、容量Cgdと容量Cgsの和である。図11に表したように、端子GとSを短絡する。LCRメータ90の高圧側の端子Hiを端子Dと接続する。LCRメータ90の低圧側の端子Loを、端子G及びSと接続する。 After specifying the resistance Rfp, the impedance of the input capacitance Ciss is measured. The input capacitance Ciss is the sum of the capacitance Cgd and the capacitance Cgs. As shown in FIG. 11, terminals G and S are shorted. The high voltage side terminal Hi of the LCR meter 90 is connected to the terminal D. The low voltage side terminal Lo of the LCR meter 90 is connected to the terminals G and S.

このとき、図9に表した半導体装置100の各抵抗及び各容量は、図12に示す回路図で等価的に表される。入力容量CissのインピーダンスZは、数式3で表される。

Figure 0007366869000003

数式3の実部に、上述した方法で特定した抵抗Rfpを代入する。代入後の実部の式とインピーダンスの実部の測定結果とを比較することで、抵抗Rgを算出できる。 At this time, each resistance and each capacitance of the semiconductor device 100 shown in FIG. 9 are equivalently represented by the circuit diagram shown in FIG. The impedance Z of the input capacitance Ciss is expressed by Equation 3.
Figure 0007366869000003

The resistance Rfp specified by the method described above is substituted into the real part of Equation 3. The resistance Rg can be calculated by comparing the equation of the real part after substitution with the measurement result of the real part of the impedance.

(第1・第2変形例)
図13は、第1実施形態の第1変形例に係る半導体装置を表す平面図である。図14は、図13のXIV-XIV断面図である。
図15は、第1実施形態の第2変形例に係る半導体装置を表す平面図である。図16は、図15のXVI-XVI断面図である。
(First and second variations)
FIG. 13 is a plan view showing a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment. FIG. 14 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 13.
FIG. 15 is a plan view showing a semiconductor device according to a second modification of the first embodiment. FIG. 16 is a sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. 15.

図13及び図14に表した第1変形例に係る半導体装置110は、第2配線部22の数に対する第1配線部12の数の比が、半導体装置100に比べて小さい。第1配線部12の数が少なくなるほど、埋込電極部11とゲートパッド33との間の電気抵抗が増大する。このため、半導体装置110では、半導体装置100に比べて、第1導電部10の電気抵抗が大きい。 In the semiconductor device 110 according to the first modified example shown in FIGS. 13 and 14, the ratio of the number of first wiring parts 12 to the number of second wiring parts 22 is smaller than in the semiconductor device 100. As the number of first wiring sections 12 decreases, the electrical resistance between buried electrode section 11 and gate pad 33 increases. Therefore, in the semiconductor device 110, the electrical resistance of the first conductive portion 10 is greater than that in the semiconductor device 100.

図15及び図16に表した第2変形例に係る半導体装置120は、第1配線部12の数に対する第2配線部22の数の比が、半導体装置110に比べて大きい。第2配線部22の数が多くなるほど、ゲート電極部21とゲートパッド33との間の電気抵抗が低下する。このため、半導体装置120では、半導体装置110に比べて、第2導電部20の電気抵抗が小さい。 In the semiconductor device 120 according to the second modified example shown in FIGS. 15 and 16, the ratio of the number of second wiring parts 22 to the number of first wiring parts 12 is larger than that in the semiconductor device 110. As the number of second wiring sections 22 increases, the electrical resistance between the gate electrode section 21 and the gate pad 33 decreases. Therefore, in the semiconductor device 120, the electrical resistance of the second conductive portion 20 is smaller than that in the semiconductor device 110.

第1変形例又は第2変形例によれば、簡便な構造で、第1導電部10の電気抵抗と第2導電部20の電気抵抗との差をより大きくできる。 According to the first modification or the second modification, the difference between the electrical resistance of the first conductive part 10 and the electrical resistance of the second conductive part 20 can be made larger with a simple structure.

第1配線部12及び第2配線部22の大きさを調整することで、第1導電部10の電気抵抗と第2導電部20の電気抵抗との差を大きくしても良い。例えば、第1配線部12のZ方向における厚みが、第2配線部22のZ方向における厚みよりも小さくても良い。第1配線部12の幅が、第2配線部22の幅よりも狭くても良い。各配線部の幅は、各配線部が延びている方向と垂直な方向における、各配線部の長さに対応する。 By adjusting the sizes of the first wiring section 12 and the second wiring section 22, the difference between the electrical resistance of the first conductive section 10 and the electrical resistance of the second conductive section 20 may be increased. For example, the thickness of the first wiring section 12 in the Z direction may be smaller than the thickness of the second wiring section 22 in the Z direction. The width of the first wiring section 12 may be narrower than the width of the second wiring section 22. The width of each wiring section corresponds to the length of each wiring section in a direction perpendicular to the direction in which each wiring section extends.

(第3変形例)
図17は、第1実施形態の第3変形例に係る半導体装置を表す平面図である。
図18は、図17のXVIII-XVIII断面図である。
図19は、第1実施形態の第3変形例に係る半導体装置の一部を表す断面図である。
第3変形例に係る半導体装置130では、図17に表したように、第1導電部10が配線抵抗13をさらに含む。
(Third modification)
FIG. 17 is a plan view showing a semiconductor device according to a third modification of the first embodiment.
FIG. 18 is a sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. 17.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor device according to a third modification of the first embodiment.
In a semiconductor device 130 according to the third modification, the first conductive section 10 further includes a wiring resistor 13, as shown in FIG.

配線抵抗13は、ゲートパッド33と第1配線部12との間に電気的に接続される。図17及び図19に表した例では、ゲートパッド33に、Y方向に延びる配線部33aが電気的に接続されている。第2配線部22は、ゲートパッド33又は配線部33aと電気的に接続されている。配線抵抗13は、第1配線部12と配線部33aとの間に電気的に接続されている。また、第1導電部10の電気抵抗率を第2導電部20に比べて高めるために、図18に表したように、第1配線部12は、ゲート電極部21とは接続されていない。 The wiring resistor 13 is electrically connected between the gate pad 33 and the first wiring section 12 . In the example shown in FIGS. 17 and 19, a wiring portion 33a extending in the Y direction is electrically connected to the gate pad 33. The second wiring section 22 is electrically connected to the gate pad 33 or the wiring section 33a. The wiring resistor 13 is electrically connected between the first wiring section 12 and the wiring section 33a. Furthermore, in order to increase the electrical resistivity of the first conductive part 10 compared to the second conductive part 20, the first wiring part 12 is not connected to the gate electrode part 21, as shown in FIG.

配線抵抗13の電気抵抗率は、第1配線部12、第2配線部22、ゲートパッド33、及び配線部33aのそれぞれの電気抵抗率よりも高い。これにより、例えば、配線抵抗13の電気抵抗は、第1配線部12、第2配線部22、ゲートパッド33、及び配線部33aのそれぞれの電気抵抗よりも高い。例えば、配線抵抗13の電気抵抗率は、埋込電極部11の電気抵抗率よりも高い。 The electrical resistivity of the wiring resistor 13 is higher than the electrical resistivity of each of the first wiring section 12, the second wiring section 22, the gate pad 33, and the wiring section 33a. Accordingly, for example, the electrical resistance of the wiring resistor 13 is higher than the electrical resistance of each of the first wiring section 12, the second wiring section 22, the gate pad 33, and the wiring section 33a. For example, the electrical resistivity of the wiring resistor 13 is higher than that of the embedded electrode portion 11.

上述した電気抵抗率の関係が実現できれば、配線抵抗13の材料は、任意である。例えば、配線抵抗13は、ポリシリコンを含む。配線抵抗13における不純物濃度は、埋込電極部11における不純物濃度よりも低い。 The material of the wiring resistor 13 is arbitrary as long as the above-mentioned electrical resistivity relationship can be realized. For example, the wiring resistor 13 includes polysilicon. The impurity concentration in the wiring resistor 13 is lower than the impurity concentration in the buried electrode portion 11.

配線抵抗13は、半導体層SLの上に設けられても良いし、半導体層SL中に設けられても良い。配線抵抗13は、半導体層SLとは電気的に分離されている。例えば図19(a)に表したように、配線抵抗13は、半導体層SLの上に絶縁層13aを介して設けられる。又は、図19(b)に表したように、配線抵抗13は、半導体層SL中に絶縁層13bを介して設けられる。 The wiring resistance 13 may be provided on the semiconductor layer SL or may be provided in the semiconductor layer SL. The wiring resistance 13 is electrically isolated from the semiconductor layer SL. For example, as shown in FIG. 19A, the wiring resistor 13 is provided on the semiconductor layer SL with an insulating layer 13a interposed therebetween. Alternatively, as shown in FIG. 19(b), the wiring resistor 13 is provided in the semiconductor layer SL with an insulating layer 13b interposed therebetween.

図19(b)に表した構造では、図19(a)に表した構造に比べて、半導体層SL表面の段差が低減される。配線抵抗13よりも上方にコンタクトを形成する際に、リソグラフィーが容易になる。また、配線抵抗13は、埋込電極部11又はゲート電極部21と同一形成工程で作製でき、半導体装置130の製造に必要な工程数を削減できる。 In the structure shown in FIG. 19(b), the level difference on the surface of the semiconductor layer SL is reduced compared to the structure shown in FIG. 19(a). When forming a contact above the wiring resistor 13, lithography becomes easier. Moreover, the wiring resistor 13 can be manufactured in the same formation process as the buried electrode part 11 or the gate electrode part 21, and the number of steps required for manufacturing the semiconductor device 130 can be reduced.

配線抵抗13を設けることで、第1導電部10の電気抵抗と第2導電部20の電気抵抗との差をさらに大きくできる。 By providing the wiring resistance 13, the difference between the electrical resistance of the first conductive part 10 and the electrical resistance of the second conductive part 20 can be further increased.

(第4変形例)
図20は、第1実施形態の第4変形例に係る半導体装置を表す模式図である。
第4変形例に係る半導体装置140は、図20に表したように、半導体装置100と比べて、抵抗体40をさらに含む。
(Fourth modification)
FIG. 20 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a fourth modification of the first embodiment.
As shown in FIG. 20, the semiconductor device 140 according to the fourth modification further includes a resistor 40 compared to the semiconductor device 100.

ゲートパッド33は、第1導電部10と抵抗体40との間、及び第2導電部20と抵抗体40との間に電気的に接続されている。抵抗体40の電気抵抗Rextは、例えば第2導電部20の電気抵抗Rgよりも大きい。第1導電部10の電気抵抗Rfpは、抵抗Rextよりも大きい。好ましくは、抵抗Rfpは、抵抗Rextの5倍以上150倍以下である。 The gate pad 33 is electrically connected between the first conductive part 10 and the resistor 40 and between the second conductive part 20 and the resistor 40. The electrical resistance Rext of the resistor 40 is larger than the electrical resistance Rg of the second conductive portion 20, for example. The electrical resistance Rfp of the first conductive part 10 is larger than the resistance Rext. Preferably, the resistance Rfp is 5 times or more and 150 times or less the resistance Rext.

上述した電気抵抗率の関係が実現できれば、抵抗体40の材料は、任意である。例えば、抵抗体40は、不純物濃度を調整したポリシリコン、単結晶シリコン、幅を調整した金属で形成される。金属は、例えば、アルミニウム、銅、窒化チタン、及び窒化タングステンからなる群より選択される少なくとも1つである。 The resistor 40 can be made of any material as long as the above-mentioned electrical resistivity relationship can be achieved. For example, the resistor 40 is formed of polysilicon with an adjusted impurity concentration, single crystal silicon, or metal with an adjusted width. The metal is, for example, at least one selected from the group consisting of aluminum, copper, titanium nitride, and tungsten nitride.

(第5変形例)
図21は、第1実施形態の第5変形例に係る半導体装置を表す模式図である。
図22は、半導体装置の特性を表すグラフである。
図23は、第1実施形態の第5変形例に係る半導体装置を表す平面図である。
図24は、第1実施形態の第5変形例に係る半導体装置の一部を表す断面図である。
第5変形例に係る半導体装置150は、図21に表したように、半導体装置100と比べて、双方向のツェナーダイオード50をさらに含む。
(Fifth modification)
FIG. 21 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a fifth modification of the first embodiment.
FIG. 22 is a graph showing the characteristics of the semiconductor device.
FIG. 23 is a plan view showing a semiconductor device according to a fifth modification of the first embodiment.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a part of the semiconductor device according to the fifth modification of the first embodiment.
As shown in FIG. 21, the semiconductor device 150 according to the fifth modification further includes a bidirectional Zener diode 50, compared to the semiconductor device 100.

ツェナーダイオード50は、第1導電部10とゲートパッド33との間に電気的に接続されている。ツェナーダイオード50は、第1導電部10と第2導電部20の一方に、他方よりも大きな電圧が加わった際に、一方から他方へ電流を流す。これにより、第1導電部10及びゲートパッド33への高電圧の印加により、半導体装置150が破壊される可能性を低減できる。 Zener diode 50 is electrically connected between first conductive section 10 and gate pad 33 . The Zener diode 50 allows current to flow from one of the first conductive part 10 and the second conductive part 20 to the other when a voltage larger than the other is applied. Thereby, the possibility that the semiconductor device 150 is destroyed due to the application of high voltage to the first conductive part 10 and the gate pad 33 can be reduced.

ツェナーダイオード50は、例えば、ポリシリコン又は単結晶シリコンを含む。ツェナーダイオード50の降伏電圧は、任意である。逆電圧印加時に、ツェナーダイオード50には、ツェナー降伏によって電流が流れても良いし、アバランシェ降伏によって電流が流れても良い。 Zener diode 50 includes, for example, polysilicon or single crystal silicon. The breakdown voltage of Zener diode 50 is arbitrary. When a reverse voltage is applied, a current may flow through the Zener diode 50 due to Zener breakdown, or a current may flow through the Zener diode 50 due to avalanche breakdown.

図22において、横軸は、時間Tを表す。縦軸は、ドレイン電極31に対するゲート電極部21の電圧Vgを表す。時間T及び電圧Vgは、任意単位で表されている。図22は、ゲートパッド33の電圧を変化させたときの埋込電極部11の電圧の変化を示すシミュレーション結果を表している。具体的には、時間T=0のときに、ゲートパッド33に電圧が印加されている。時間T=0.5のときに、ゲートパッド33への電圧の印加が停止されている。 In FIG. 22, the horizontal axis represents time T. The vertical axis represents the voltage Vg of the gate electrode section 21 with respect to the drain electrode 31. Time T and voltage Vg are expressed in arbitrary units. FIG. 22 shows simulation results showing changes in the voltage of the buried electrode section 11 when the voltage of the gate pad 33 is changed. Specifically, a voltage is applied to the gate pad 33 at time T=0. At time T=0.5, application of voltage to gate pad 33 is stopped.

図22から、抵抗Rfpが抵抗Rgよりも大きくなるほど、埋込電極部11の電圧の変動が大きくなっていることが分かる。埋込電極部11の電圧が変動したとき、埋込電極部11とゲート電極部21との間の第2絶縁部11bには、埋込電極部11とゲート電極部21との間の電位差が加わる。電位差が過度に大きくなると、第2絶縁部11bで絶縁破壊が生じ、半導体装置150が破壊される可能性がある。ツェナーダイオード50を設けることで、埋込電極部11とゲート電極部21との間の電位差によって半導体装置150が破壊される可能性を低減できる。 It can be seen from FIG. 22 that the larger the resistance Rfp is than the resistance Rg, the larger the fluctuation in the voltage of the buried electrode section 11 becomes. When the voltage of the buried electrode part 11 changes, the potential difference between the buried electrode part 11 and the gate electrode part 21 is generated in the second insulating part 11b between the buried electrode part 11 and the gate electrode part 21. join. If the potential difference becomes excessively large, dielectric breakdown may occur in the second insulating portion 11b, and the semiconductor device 150 may be destroyed. By providing the Zener diode 50, it is possible to reduce the possibility that the semiconductor device 150 will be destroyed by the potential difference between the buried electrode section 11 and the gate electrode section 21.

ツェナーダイオード50は、第1導電部10の少なくとも一部と第2導電部20との間に電気的に接続されている。図21の例では、ツェナーダイオード50は、第1導電部10の一部と第2導電部20との間に電気的に接続され、第1導電部10の別の一部と並列に接続されている。ツェナーダイオード50は、第1導電部10と第2導電部20の一方に、他方よりも大きな電圧が加わった際に、一方から他方へ電流を流す。 Zener diode 50 is electrically connected between at least a portion of first conductive section 10 and second conductive section 20 . In the example of FIG. 21, the Zener diode 50 is electrically connected between a part of the first conductive part 10 and the second conductive part 20, and is connected in parallel with another part of the first conductive part 10. ing. The Zener diode 50 allows current to flow from one of the first conductive part 10 and the second conductive part 20 to the other when a voltage larger than the other is applied.

ツェナーダイオード50を設けたとき、より具体的には、第1導電部10は、図21に表したように電気抵抗Rfp1及びRfp2を含む。第2導電部20は、電気抵抗Rgからなる。ツェナーダイオード50の一端は、抵抗Rfp1とRfp2との間に電気的に接続されている。ツェナーダイオード50の他端は、抵抗Rgに電気的に接続されている。ツェナーダイオード50は、抵抗Rfp1と並列に接続されている。 More specifically, when the Zener diode 50 is provided, the first conductive portion 10 includes electrical resistances Rfp1 and Rfp2 as shown in FIG. 21. The second conductive part 20 is made of electrical resistance Rg. One end of the Zener diode 50 is electrically connected between resistors Rfp1 and Rfp2. The other end of the Zener diode 50 is electrically connected to a resistor Rg. Zener diode 50 is connected in parallel with resistor Rfp1.

半導体装置150において、抵抗Rfp1は、抵抗Rgよりも大きい。抵抗Rfp1は、抵抗Rfp2よりも大きい。これにより、第1導電部10の電気抵抗と第2導電部20の電気抵抗との差を大きくでき、スイッチング時の電力損失を低減できる。 In the semiconductor device 150, the resistance Rfp1 is larger than the resistance Rg. Resistor Rfp1 is larger than resistor Rfp2. Thereby, the difference between the electrical resistance of the first conductive part 10 and the electrical resistance of the second conductive part 20 can be increased, and power loss during switching can be reduced.

例えば、図23に表したように、配線抵抗13及びツェナーダイオード50が、第1配線部12と配線部33aとの間に並列に接続される。ツェナーダイオード50は、図24(a)及び図24(b)に表したように、交互に設けられた複数のn形半導体層51及び複数のp形半導体層52を含む。ツェナーダイオード50は、図24(a)に表したように、半導体層SLの上に絶縁層50aを介して設けられても良い。又は、図24(b)に表したように、ツェナーダイオード50は、半導体層SL中に絶縁層50bを介して設けられても良い。 For example, as shown in FIG. 23, a wiring resistor 13 and a Zener diode 50 are connected in parallel between the first wiring section 12 and the wiring section 33a. The Zener diode 50 includes a plurality of n-type semiconductor layers 51 and a plurality of p-type semiconductor layers 52 that are alternately provided, as shown in FIGS. 24(a) and 24(b). The Zener diode 50 may be provided on the semiconductor layer SL with an insulating layer 50a interposed therebetween, as shown in FIG. 24(a). Alternatively, as shown in FIG. 24(b), the Zener diode 50 may be provided in the semiconductor layer SL with an insulating layer 50b interposed therebetween.

以上で説明した各変形例は、適宜組み合わせることができる。例えば、半導体装置110~130のいずれかに、半導体装置140の抵抗体40又は半導体装置150のツェナーダイオード50が設けられても良い。半導体装置110、120、及び140のいずれかにおいて、第1導電部10が配線抵抗13を含んでいても良い。 The modifications described above can be combined as appropriate. For example, the resistor 40 of the semiconductor device 140 or the Zener diode 50 of the semiconductor device 150 may be provided in any of the semiconductor devices 110 to 130. In any of semiconductor devices 110, 120, and 140, first conductive section 10 may include wiring resistor 13.

(第2実施形態)
図25は、第2実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。図26は、図25のXXVI-XXVI断面図である。
図25では、第1配線部12、第2配線部22、ゲートパッド33、及び配線部33aが、破線で表されている。また、ソース電極32が省略されている。
図25及び図26に表したように、第2実施形態に係る半導体装置200は、第1導電部10がコイル60を含む点で、第1実施形態に係る半導体装置と異なる。
(Second embodiment)
FIG. 25 is a plan view showing the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 26 is a sectional view taken along line XXVI-XXVI in FIG. 25.
In FIG. 25, the first wiring section 12, the second wiring section 22, the gate pad 33, and the wiring section 33a are represented by broken lines. Further, the source electrode 32 is omitted.
As shown in FIGS. 25 and 26, the semiconductor device 200 according to the second embodiment differs from the semiconductor device according to the first embodiment in that the first conductive section 10 includes a coil 60.

コイル60は、埋込電極部11とゲートパッド33との間に電気的に接続される。コイル60は、埋込電極部11と直列に接続されている。図25に表した例では、ゲートパッド33に、Y方向に延びる配線部33aが電気的に接続されている。コイル60は、第1配線部12と配線部33aとの間に電気的に接続されている。 Coil 60 is electrically connected between buried electrode section 11 and gate pad 33 . Coil 60 is connected in series with embedded electrode section 11 . In the example shown in FIG. 25, a wiring portion 33a extending in the Y direction is electrically connected to the gate pad 33. The coil 60 is electrically connected between the first wiring section 12 and the wiring section 33a.

図26に表したように、コイル60は、半導体層SLの上に設けられた絶縁層61中に、X-Y面に沿って螺旋状に設けられている。第1配線部12及び配線部33aは、絶縁層61の上に設けられている。コイル60の一端は、配線部33aと電気的に接続されている。コイル60の他端は、第1配線部12と電気的に接続されている。例えば、埋込電極部11又はゲート電極部21は、コイル60の下には設けられていない。 As shown in FIG. 26, the coil 60 is spirally provided along the XY plane in an insulating layer 61 provided on the semiconductor layer SL. The first wiring section 12 and the wiring section 33a are provided on the insulating layer 61. One end of the coil 60 is electrically connected to the wiring section 33a. The other end of the coil 60 is electrically connected to the first wiring section 12 . For example, the buried electrode section 11 or the gate electrode section 21 is not provided under the coil 60.

コイル60は、埋込電極部11、第1配線部12、ゲート電極部21、第2配線部22などに比べて、大きなインダクタンスを有する。このため、第1導電部10のインダクタンスは、第2導電部20のインダクタンスよりも大きい。 The coil 60 has a larger inductance than the buried electrode section 11, the first wiring section 12, the gate electrode section 21, the second wiring section 22, and the like. Therefore, the inductance of the first conductive part 10 is larger than the inductance of the second conductive part 20.

例えば、容量Cfpが2000pF、抵抗Rfpが1Ωの場合、コイル60のインダクタンスは、10ナノヘンリよりも大きく1マイクロヘンリ未満である。例えば、LCRメータを用いて、コイル60の一端と他端に端子を接触させ、インピーダンスを測定する。インピーダンスの虚部の測定結果から、インダクタンスを算出できる。 For example, when the capacitance Cfp is 2000 pF and the resistance Rfp is 1Ω, the inductance of the coil 60 is greater than 10 nanohenry and less than 1 microhenry. For example, using an LCR meter, terminals are brought into contact with one end and the other end of the coil 60, and the impedance is measured. Inductance can be calculated from the measurement results of the imaginary part of impedance.

コイル60は、例えば、アルミニウム又は銅などの金属を含む。絶縁層61は、酸化シリコンなどの絶縁材料を含む。 Coil 60 includes metal such as aluminum or copper, for example. Insulating layer 61 includes an insulating material such as silicon oxide.

図27は、第2実施形態に係る半導体装置を表す模式図である。
図27に表したように、第1導電部10は、抵抗Rfpと直列に接続されたインダクタンスLfpを含む。インダクタンスLfpは、コイル60のインダクタンスである。抵抗Rfpは、第2導電部20の抵抗Rgと同じでも良いし、抵抗Rgとは異なっていても良い。
FIG. 27 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 27, the first conductive section 10 includes an inductance Lfp connected in series with a resistor Rfp. Inductance Lfp is the inductance of coil 60. The resistance Rfp may be the same as the resistance Rg of the second conductive part 20, or may be different from the resistance Rg.

図28は、参考例及び第2実施形態に係る半導体装置の特性を表すグラフである。
図28において、横軸は、時間Tを表す。縦軸は、電圧Vgを表す。時間T及び電圧Vgは、任意単位で表されている。図28は、ゲートパッド33に電圧を印加したときのゲート電極部21の電圧の変化を示すシミュレーション結果を表している。参考例として、図5に示した半導体装置100bの特性を表している。半導体装置200については、抵抗Rfpを、抵抗Rgよりも小さく設定している。
FIG. 28 is a graph showing the characteristics of the semiconductor devices according to the reference example and the second embodiment.
In FIG. 28, the horizontal axis represents time T. The vertical axis represents voltage Vg. Time T and voltage Vg are expressed in arbitrary units. FIG. 28 shows simulation results showing changes in the voltage of the gate electrode section 21 when a voltage is applied to the gate pad 33. As a reference example, the characteristics of the semiconductor device 100b shown in FIG. 5 are shown. Regarding the semiconductor device 200, the resistance Rfp is set smaller than the resistance Rg.

図28から、半導体装置200のミラー期間Pは、半導体装置100bのミラー期間Pよりも短いことが分かる。すなわち、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、ドレイン電極31に対してゲートパッド33の電圧が変化したとき、埋込電極部11の電圧が、ゲート電極部21の電圧よりも遅れて変化する。この結果、参考例に係る半導体装置に比べて、ミラー期間Pを短縮できる。 It can be seen from FIG. 28 that the mirror period P of the semiconductor device 200 is shorter than the mirror period P of the semiconductor device 100b. That is, according to the second embodiment, as in the first embodiment, when the voltage of the gate pad 33 with respect to the drain electrode 31 changes, the voltage of the buried electrode section 11 becomes lower than the voltage of the gate electrode section 21. also changes with a delay. As a result, the mirror period P can be shortened compared to the semiconductor device according to the reference example.

図27に表したように、ドレイン電極31と第1導電部10との間には、埋込電極部11とn形ドリフト領域1との間で生じる容量Cfpが存在する。抵抗Rfp及びインダクタンスLfpと直列に容量Cfpが存在すると、抵抗Rfp、インダクタンスLfp、及び容量Cfpにより、RLC共振回路が構成される。これにより、図28に表したように、半導体装置200のスイッチング時にゲートパッド33の電圧に振動が生じうる。 As shown in FIG. 27, between the drain electrode 31 and the first conductive portion 10, there is a capacitance Cfp generated between the buried electrode portion 11 and the n type drift region 1. When a capacitor Cfp is present in series with the resistor Rfp and the inductance Lfp, an RLC resonant circuit is configured by the resistor Rfp, the inductance Lfp, and the capacitor Cfp. As a result, as shown in FIG. 28, oscillations may occur in the voltage of the gate pad 33 during switching of the semiconductor device 200.

ゲートパッド33の電圧の振動期間は、短いことが好ましい。振動中は、ゲートパッド33の電圧の上昇と低下が繰り返される。振動によりゲートパッド33の電圧が一時的に低下しているとき、埋込電極部11によって形成される蓄積層の電気抵抗及びゲート電極部21によって形成される反転層の電気抵抗が上昇する。振動を短くすることで、蓄積層の電気抵抗及び反転層の電気抵抗が上昇する期間を短縮できる。 It is preferable that the voltage oscillation period of the gate pad 33 be short. During vibration, the voltage on the gate pad 33 repeatedly increases and decreases. When the voltage of the gate pad 33 is temporarily lowered due to vibration, the electrical resistance of the storage layer formed by the buried electrode part 11 and the electrical resistance of the inversion layer formed by the gate electrode part 21 increase. By shortening the vibration, the period during which the electrical resistance of the storage layer and the electrical resistance of the inversion layer increase can be shortened.

ゲートパッド33の電圧の振動周期Toは、以下の数式4で表される。

Figure 0007366869000004
The oscillation period To of the voltage of the gate pad 33 is expressed by Equation 4 below.
Figure 0007366869000004

ゲートパッド33の電圧の振動に関するQ値は、以下の数式5で表される。

Figure 0007366869000005
The Q value regarding the voltage vibration of the gate pad 33 is expressed by the following equation 5.
Figure 0007366869000005

ゲートパッド33の電圧の振動期間は、半導体装置200のターンオン時間Tonよりも短いことが好ましい。Ton>QToであれば、ターンオン時間Ton中に、ゲートパッド33の電圧の振動を減衰できる。すなわち、以下の数式6を満たせば良い。

Figure 0007366869000006
It is preferable that the voltage oscillation period of the gate pad 33 be shorter than the turn-on time Ton of the semiconductor device 200. If Ton>QTo, vibrations in the voltage of the gate pad 33 can be damped during the turn-on time Ton. That is, it is sufficient if the following formula 6 is satisfied.
Figure 0007366869000006

一般的なMOSFETは、例えば100kHzより高く200kHz未満の周波数で使用される。すなわち、一般的なMOSFETにおいて、1回のターンオン時間は、2.5μ秒より長く5.0μ秒未満である。2πLfp/Rfpは、2.5×10-6未満であることが好ましい。すなわち、インダクタンスLfpは、抵抗Rfpの0.4×10-6倍未満であることが好ましい。 Typical MOSFETs are used, for example, at frequencies above 100 kHz and below 200 kHz. That is, in a typical MOSFET, one turn-on time is longer than 2.5 μs and less than 5.0 μs. 2πLfp/Rfp is preferably less than 2.5×10 −6 . That is, the inductance Lfp is preferably less than 0.4×10 −6 times the resistance Rfp.

(第1変形例)
図29は、第2実施形態の第1変形例に係る半導体装置を表す模式図である。
第1変形例に係る半導体装置210は、図29に表したように、半導体装置200と比べて、抵抗体40をさらに含む。
(First modification)
FIG. 29 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to the first modification of the second embodiment.
As shown in FIG. 29, the semiconductor device 210 according to the first modification further includes a resistor 40 compared to the semiconductor device 200.

ゲートパッド33は、第1導電部10と抵抗体40との間、及び第2導電部20と抵抗体40との間に電気的に接続されている。抵抗体40の電気抵抗Rextは、例えば第2導電部20の電気抵抗Rgよりも大きい。第1導電部10の電気抵抗Rfpは、抵抗Rextよりも大きくても良いし小さくても良い。 The gate pad 33 is electrically connected between the first conductive part 10 and the resistor 40 and between the second conductive part 20 and the resistor 40. The electrical resistance Rext of the resistor 40 is larger than the electrical resistance Rg of the second conductive portion 20, for example. The electrical resistance Rfp of the first conductive part 10 may be larger or smaller than the resistance Rext.

抵抗体40を設けることで、半導体装置210のスイッチング速度を調整することができる。 By providing the resistor 40, the switching speed of the semiconductor device 210 can be adjusted.

(第2変形例)
図30は、第2実施形態の第2変形例に係る半導体装置を表す模式図である。
第2変形例に係る半導体装置220は、図30に表したように、半導体装置200と比べて、双方向のツェナーダイオード50をさらに含む。
(Second modification)
FIG. 30 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a second modification of the second embodiment.
As shown in FIG. 30, the semiconductor device 220 according to the second modification further includes a bidirectional Zener diode 50, compared to the semiconductor device 200.

ツェナーダイオード50は、インダクタンスLfpと並列に接続されている。すなわち、ツェナーダイオード50は、コイル60と並列に接続されている。ツェナーダイオード50は、第1導電部10と第2導電部20の一方に、他方よりも大きな電圧が加わった際に、一方から他方へ電流を流す。これにより、第1実施形態の第5変形例と同様に、第1導電部10及びゲートパッド33への高電圧の印加により、半導体装置220が破壊される可能性を低減できる。 Zener diode 50 is connected in parallel with inductance Lfp. That is, the Zener diode 50 is connected in parallel with the coil 60. The Zener diode 50 allows current to flow from one of the first conductive part 10 and the second conductive part 20 to the other when a voltage larger than the other is applied. This makes it possible to reduce the possibility that the semiconductor device 220 will be destroyed due to the application of high voltage to the first conductive portion 10 and the gate pad 33, similarly to the fifth modification of the first embodiment.

(第3変形例)
第2実施形態に係る半導体装置において、抵抗Rfpを、抵抗Rgよりも大きくしても良い。抵抗Rfpの増大により、半導体装置200に比べて、埋込電極部11の電圧の変化が、ゲート電極部21の電圧の変化よりもさらに遅延する。これにより、ミラー期間をさらに短縮できる。又は、抵抗Rfpの増大により、ミラー期間の短縮を維持したまま、インダクタンスLfpを小さくできる。これにより、スイッチング時におけるゲートパッド33の電圧の振動を抑制できる。
(Third modification)
In the semiconductor device according to the second embodiment, the resistance Rfp may be larger than the resistance Rg. Due to the increase in resistance Rfp, compared to semiconductor device 200, the change in voltage of buried electrode portion 11 is delayed further than the change in voltage of gate electrode portion 21. This allows the mirror period to be further shortened. Alternatively, by increasing the resistance Rfp, the inductance Lfp can be reduced while maintaining the shortening of the mirror period. Thereby, it is possible to suppress vibrations in the voltage of the gate pad 33 during switching.

図31(a)及び図31(b)は、参考例、第1実施形態、及び第2実施形態に係る半導体装置の特性を表すグラフである。
図31(a)及び図31(b)の横軸は、時間Tを表す。図31(a)の縦軸は、電圧Vgを表す。図31(b)の縦軸は、ソース電極32に対するドレイン電極31の電圧Vdを表す。時間T、電圧Vg、及び電圧Vdは、任意単位で表されている。図31(a)及び図31(b)は、ゲートパッド33に電圧を印加したときの電圧Vg及び電圧Vdの変化を示すシミュレーション結果を表している。参考例として、図5に示した半導体装置100bの特性を表している。第1実施形態に係る半導体装置100については、抵抗Rfpを抵抗Rgの10倍に設定したときの特性を表している。第3変形例に係る半導体装置230については、抵抗Rfpを、抵抗Rgの2倍に設定したときの特性を表している。
FIGS. 31(a) and 31(b) are graphs showing the characteristics of the semiconductor devices according to the reference example, the first embodiment, and the second embodiment.
The horizontal axis in FIGS. 31(a) and 31(b) represents time T. The vertical axis in FIG. 31(a) represents the voltage Vg. The vertical axis in FIG. 31(b) represents the voltage Vd of the drain electrode 31 with respect to the source electrode 32. Time T, voltage Vg, and voltage Vd are expressed in arbitrary units. 31(a) and 31(b) show simulation results showing changes in voltage Vg and voltage Vd when voltage is applied to gate pad 33. FIG. As a reference example, the characteristics of the semiconductor device 100b shown in FIG. 5 are shown. Regarding the semiconductor device 100 according to the first embodiment, the characteristics are shown when the resistance Rfp is set to 10 times the resistance Rg. Regarding the semiconductor device 230 according to the third modification, the characteristics are shown when the resistance Rfp is set to twice the resistance Rg.

図31(a)における電圧Vgの変化から、半導体装置230のミラー期間Pは、半導体装置100bのミラー期間Pよりも短く、半導体装置100のミラー期間Pと同等であることが分かる。また、図31(b)における電圧Vdの変化から、半導体装置100及び230における電圧Vdの低下は、半導体装置100bの電圧Vdの低下よりも急峻である。すなわち、半導体装置100及び230では、ゲートパッド33に電圧が印加されたときに、半導体装置100bに比べて、より早くオン状態に遷移していることが分かる。 From the change in voltage Vg in FIG. 31A, it can be seen that the mirror period P of the semiconductor device 230 is shorter than the mirror period P of the semiconductor device 100b and is equal to the mirror period P of the semiconductor device 100. Moreover, from the change in voltage Vd in FIG. 31(b), the decrease in voltage Vd in semiconductor devices 100 and 230 is steeper than the decrease in voltage Vd in semiconductor device 100b. That is, it can be seen that in the semiconductor devices 100 and 230, when a voltage is applied to the gate pad 33, the transition to the on state occurs more quickly than in the semiconductor device 100b.

また、図28と図31(a)の比較から、半導体装置230における電圧Vgの振動の周期は、半導体装置200における電圧Vgの振動の周期よりも短いことが分かる。これは、第3変形例によれば、半導体装置200に比べて、半導体装置230におけるゲートパッド33の電圧の振動期間を短縮できることを示している。 Further, from a comparison between FIG. 28 and FIG. 31(a), it can be seen that the period of oscillation of the voltage Vg in the semiconductor device 230 is shorter than the period of oscillation of the voltage Vg in the semiconductor device 200. This indicates that according to the third modification, the period of oscillation of the voltage of the gate pad 33 in the semiconductor device 230 can be shortened compared to the semiconductor device 200.

半導体装置230において、ミラー期間Pを効果的に短縮するために、抵抗Rfpは、抵抗Rgの2倍以上が好ましい。また、耐圧の低下を抑制するために、抵抗Rfpは、抵抗Rgの10倍以下が好ましい。 In the semiconductor device 230, in order to effectively shorten the mirror period P, the resistance Rfp is preferably twice or more the resistance Rg. Furthermore, in order to suppress a decrease in breakdown voltage, the resistance Rfp is preferably 10 times or less the resistance Rg.

以上で説明した各変形例は、適宜組み合わせることができる。例えば、半導体装置210に、半導体装置220のツェナーダイオード50が設けられても良い。 The modifications described above can be combined as appropriate. For example, the Zener diode 50 of the semiconductor device 220 may be provided in the semiconductor device 210.

(第3実施形態)
図32は、第3実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。図33は、図32のXXXIII-XXXIII断面図である。
図32では、絶縁部材75が破線で表されている。ソース電極32が省略されている。
第3実施形態に係る半導体装置300は、第1実施形態に係る半導体装置と比べて、コイル60、第1金属部材71、第2金属部材72、及び第3金属部材73をさらに含む。また、ゲートパッド33に代えて、第1パッド14及び第2パッド24が設けられている。
(Third embodiment)
FIG. 32 is a plan view showing a semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 33 is a sectional view taken along XXXIII-XXXIII in FIG. 32.
In FIG. 32, the insulating member 75 is represented by a broken line. Source electrode 32 is omitted.
The semiconductor device 300 according to the third embodiment further includes a coil 60, a first metal member 71, a second metal member 72, and a third metal member 73, compared to the semiconductor device according to the first embodiment. Furthermore, instead of the gate pad 33, a first pad 14 and a second pad 24 are provided.

第1金属部材71は、ドレイン電極31の下に設けられている。ドレイン電極31は、第1金属部材71と電気的に接続されている。第1金属部材71は、Y方向に突出した第1端子71aを含む。第1端子71aは、X方向において複数設けられている。 The first metal member 71 is provided below the drain electrode 31. Drain electrode 31 is electrically connected to first metal member 71 . The first metal member 71 includes a first terminal 71a protruding in the Y direction. A plurality of first terminals 71a are provided in the X direction.

第2金属部材72は、第1金属部材71から離れている。第2金属部材72は、Y方向に突出した第2端子72aを含む。第2端子72aは、第1端子71aとは反対を向いている。第2端子72aは、X方向において複数設けられている。 The second metal member 72 is separated from the first metal member 71. The second metal member 72 includes a second terminal 72a protruding in the Y direction. The second terminal 72a faces opposite to the first terminal 71a. A plurality of second terminals 72a are provided in the X direction.

第3金属部材73は、第1金属部材71及び第2金属部材72から離れている。第3金属部材73は、X方向において複数の第2端子72aと並ぶ第3端子73aを含む。 The third metal member 73 is separated from the first metal member 71 and the second metal member 72. The third metal member 73 includes a third terminal 73a aligned with the plurality of second terminals 72a in the X direction.

図32及び図33に表したように、第1導電部10は、埋込電極部11、第1配線部12、及び第1パッド14を含む。第1パッド14は、半導体層SLの上に設けられている。埋込電極部11及び第1配線部12は、第1パッド14と電気的に接続されている。第1パッド14は、ボンディングワイヤW1を介して、金属部材74と電気的に接続されている。金属部材74は、第1金属部材71~第3金属部材73から離れている。 As shown in FIGS. 32 and 33, the first conductive section 10 includes a buried electrode section 11, a first wiring section 12, and a first pad 14. The first pad 14 is provided on the semiconductor layer SL. The buried electrode section 11 and the first wiring section 12 are electrically connected to the first pad 14. The first pad 14 is electrically connected to the metal member 74 via the bonding wire W1. The metal member 74 is separated from the first to third metal members 71 to 73.

第2導電部20は、ゲート電極部21、第2配線部22、及び第2パッド24を含む。第2パッド24は、半導体層SLの上に設けられ、第1パッド14から離れている。ゲート電極部21及び第2配線部22は、第2パッド24と電気的に接続されている。第2パッド24は、ボンディングワイヤW2を介して、第3金属部材73と電気的に接続されている。 The second conductive section 20 includes a gate electrode section 21 , a second wiring section 22 , and a second pad 24 . The second pad 24 is provided on the semiconductor layer SL and is separated from the first pad 14. The gate electrode section 21 and the second wiring section 22 are electrically connected to the second pad 24. The second pad 24 is electrically connected to the third metal member 73 via the bonding wire W2.

金属部材74は、チップ化されたコイル60を介して、第3金属部材73と電気的に接続されている。すなわち、第1導電部10は、コイル60を介して、第3金属部材73と電気的に接続されている。 The metal member 74 is electrically connected to the third metal member 73 via the chipped coil 60. That is, the first conductive part 10 is electrically connected to the third metal member 73 via the coil 60.

絶縁部材75は、第1金属部材71の一部、第2金属部材72の一部、第3金属部材73の一部、金属部材74、及び半導体層SLの上に設けられ、これらを封止している。 The insulating member 75 is provided on a part of the first metal member 71, a part of the second metal member 72, a part of the third metal member 73, the metal member 74, and the semiconductor layer SL, and seals them. are doing.

第1金属部材71、第2金属部材72、第3金属部材73、及び金属部材74は、アルミニウム又は銅などの金属を含む。絶縁部材75は、ポリイミドなどの絶縁性樹脂を含む。 The first metal member 71, the second metal member 72, the third metal member 73, and the metal member 74 include metal such as aluminum or copper. The insulating member 75 includes an insulating resin such as polyimide.

第3実施形態によれば、コイル60により、埋込電極部11の電圧の変化が、ゲート電極部21の電圧の変化よりも遅延する。このため、第3実施形態によれば、第2実施形態と同様に、半導体装置300のミラー期間を短縮できる。 According to the third embodiment, due to the coil 60, the change in the voltage of the buried electrode section 11 is delayed relative to the change in the voltage of the gate electrode section 21. Therefore, according to the third embodiment, the mirror period of the semiconductor device 300 can be shortened similarly to the second embodiment.

以上で説明した各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第1実施形態に係るいずれかの半導体装置に対して、第2実施形態又は第3実施形態に係る半導体装置と同様に、コイル60が設けられても良い。第1実施形態に係るいずれかの半導体装置に対して、半導体装置300と同様に、コイル60、第1金属部材71、第2金属部材72、第3金属部材73、金属部材74、及び絶縁部材75が設けられても良い。 The embodiments described above can be combined as appropriate. For example, the coil 60 may be provided in any of the semiconductor devices according to the first embodiment, similarly to the semiconductor devices according to the second embodiment or the third embodiment. For any semiconductor device according to the first embodiment, similarly to the semiconductor device 300, a coil 60, a first metal member 71, a second metal member 72, a third metal member 73, a metal member 74, and an insulating member are provided. 75 may be provided.

実施形態は、以下の構成を含んでも良い。
(構成1)
第1電極と、
前記第1電極の上に設けられた半導体層であって、
前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域、
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、及び、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域、
を含む前記半導体層と、
前記第1半導体領域中に第1絶縁部を介して設けられた埋込電極部を含む第1導電部と、
前記埋込電極部の上に第2絶縁部を介して設けられ、且つ前記第2半導体領域とゲート絶縁部を介して対向するゲート電極部を含む第2導電部と、
前記半導体層の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された第2電極と、
を備え、
前記第1導電部は、前記第2導電部と電気的に接続され、
前記第1導電部の電気抵抗は、前記第2導電部の電気抵抗よりも大きい、半導体装置。
(構成2)
前記半導体層の上に設けられ、前記第1導電部及び前記第2導電部と電気的に接続された第3電極をさらに備え、
前記第1導電部は、前記埋込電極部と前記第3電極との間に電気的に接続され、前記半導体層の上に設けられた第1配線部をさらに含み、
前記第2導電部は、前記ゲート電極部と前記第3電極との間に電気的に接続され、前記半導体層の上に設けられた第2配線部をさらに含む、構成1記載の半導体装置。
(構成3)
抵抗体をさらに備え、
前記第3電極は、前記抵抗体と前記第1導電部との間、及び前記抵抗体と前記第2導電部との間に電気的に接続され、
前記第1導電部の前記電気抵抗は、前記抵抗体の電気抵抗よりも大きい、構成2記載の半導体装置。
(構成4)
前記第1導電部は、前記第1配線部と前記第3電極との間に電気的に接続された配線抵抗をさらに含み、
前記配線抵抗の電気抵抗率は、前記第1配線部の電気抵抗率よりも高い、構成2又は3に記載の半導体装置。
(構成5)
前記第1導電部の前記電気抵抗は、前記第2導電部の前記電気抵抗の10倍以上300倍以下である、構成1~4のいずれか1つに記載の半導体装置。
(構成6)
前記第1導電部と前記第2導電部との間に電気的に接続された双方向のツェナーダイオードをさらに備えた、構成1~5のいずれか1つに記載の半導体装置。
(構成7)
第1電極と、
前記第1電極の上に設けられた半導体層であって、
前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域、
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、及び、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域、
を含む前記半導体層と、
前記半導体層の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された第2電極と、
前記半導体層の上に設けられた第3電極と、
前記第1半導体領域中に第1絶縁部を介して設けられた埋込電極部、
前記半導体層の上に設けられ、前記埋込電極部と電気的に接続された第1配線部、及び、
前記第1配線部と前記第3電極との間に電気的に接続された配線抵抗、
を含み、前記第3電極と電気的に接続された第1導電部と、
前記埋込電極部の上に第2絶縁部を介して設けられ、且つ前記第2半導体領域とゲート絶縁部を介して対向するゲート電極部を含む第2導電部と、
を備え、
前記配線抵抗の電気抵抗率は、前記第1配線部の電気抵抗率よりも高い、半導体装置。
(構成8)
前記埋込電極部の電気抵抗率は、前記ゲート電極部の電気抵抗率よりも高い、構成7記載の半導体装置。
(構成9)
前記第1導電部と前記第2導電部との間に電気的に接続された双方向のツェナーダイオードをさらに備えた、構成7又は8に記載の半導体装置。
(構成10)
前記第1導電部は、コイルをさらに含む、構成1~9のいずれか1つに記載の半導体装置。
(構成11)
前記第1電極の下に設けられ、前記第1電極と電気的に接続された第1金属部材と、
前記第1金属部材から離れ、前記第2電極と電気的に接続された第2金属部材と、
前記第1金属部材及び前記第2金属部材から離れ、前記第2導電部と電気的に接続され、前記第1導電部とコイルを介して電気的に接続された第3金属部材と、
をさらに備えた構成1及び7~9のいずれか1つに記載の半導体装置。
(構成12)
第1電極と、
前記第1電極の上に設けられた半導体層であって、
前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域、
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、及び、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域、
を含む前記半導体層と、
前記第1半導体領域中に第1絶縁部を介して設けられた埋込電極部と、前記埋込電極部と直列に接続されたコイルと、を含む第1導電部と、
前記埋込電極部の上に第2絶縁部を介して設けられ、且つ前記第2半導体領域とゲート絶縁部を介して対向するゲート電極部を含み、前記第1導電部と電気的に接続された第2導電部と、
前記半導体層の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された第2電極と、
を備えた半導体装置。
(構成13)
前記半導体層の上に設けられ、前記第1導電部及び前記第2導電部と電気的に接続された第3電極をさらに備え、
前記コイルは、前記埋込電極部と前記第3電極との間に電気的に接続された、構成12記載の半導体装置。
(構成14)
第1金属部材と、
前記第1金属部材の上に設けられ、前記第1金属部材と電気的に接続された第1電極と、
前記第1電極の上に設けられた半導体層であって、
前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域、
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、及び、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域、
を含む前記半導体層と、
前記第1半導体領域中に第1絶縁部を介して設けられた埋込電極部を含む第1導電部と、
前記埋込電極部の上に第2絶縁部を介して設けられ、且つ前記第2半導体領域とゲート絶縁部を介して対向するゲート電極部を含む第2導電部と、
前記半導体層の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された第2電極と、
前記第1金属部材から離れ、前記第2電極と電気的に接続された第2金属部材と、
前記第1金属部材及び前記第2金属部材から離れ、前記第2導電部と電気的に接続され、前記第1導電部とコイルを介して電気的に接続された第3金属部材と、
を備えた半導体装置。
(構成15)
前記第1導電部は、前記半導体層の上に設けられた第1パッドを含み、
前記第2導電部は、前記半導体層の上に設けられた第2パッドを含み、
前記第3金属部材は、前記第2パッドと電気的に接続され、前記第1パッドと前記コイルを介して電気的に接続された構成14記載の半導体装置。
(構成16)
前記コイルと並列に接続された双方向のツェナーダイオードをさらに備えた、構成12~15のいずれか1つに記載の半導体装置。
(構成17)
前記第1導電部の電気抵抗は、前記第2導電部の電気抵抗の2倍以上10倍以下である、構成12~16のいずれか1つに記載の半導体装置。
Embodiments may include the following configurations.
(Configuration 1)
a first electrode;
A semiconductor layer provided on the first electrode,
a first semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first electrode;
a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region; and
a third semiconductor region of a first conductivity type provided on the second semiconductor region;
The semiconductor layer comprising;
a first conductive portion including a buried electrode portion provided in the first semiconductor region via a first insulating portion;
a second conductive portion including a gate electrode portion provided on the buried electrode portion via a second insulating portion and facing the second semiconductor region via the gate insulating portion;
a second electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region;
Equipped with
The first conductive part is electrically connected to the second conductive part,
The semiconductor device, wherein the electrical resistance of the first conductive part is greater than the electrical resistance of the second conductive part.
(Configuration 2)
further comprising a third electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the first conductive part and the second conductive part,
The first conductive part further includes a first wiring part that is electrically connected between the buried electrode part and the third electrode and provided on the semiconductor layer,
The semiconductor device according to Configuration 1, wherein the second conductive part further includes a second wiring part that is electrically connected between the gate electrode part and the third electrode and provided on the semiconductor layer.
(Configuration 3)
Further equipped with a resistor,
The third electrode is electrically connected between the resistor and the first conductive part and between the resistor and the second conductive part,
The semiconductor device according to configuration 2, wherein the electrical resistance of the first conductive portion is greater than the electrical resistance of the resistor.
(Configuration 4)
The first conductive part further includes a wiring resistance electrically connected between the first wiring part and the third electrode,
The semiconductor device according to configuration 2 or 3, wherein the electrical resistivity of the wiring resistance is higher than the electrical resistivity of the first wiring portion.
(Configuration 5)
5. The semiconductor device according to any one of configurations 1 to 4, wherein the electrical resistance of the first conductive part is 10 times or more and 300 times or less the electrical resistance of the second conductive part.
(Configuration 6)
6. The semiconductor device according to any one of configurations 1 to 5, further comprising a bidirectional Zener diode electrically connected between the first conductive part and the second conductive part.
(Configuration 7)
a first electrode;
A semiconductor layer provided on the first electrode,
a first semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first electrode;
a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region; and
a third semiconductor region of a first conductivity type provided on the second semiconductor region;
The semiconductor layer comprising;
a second electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region;
a third electrode provided on the semiconductor layer;
a buried electrode portion provided in the first semiconductor region via a first insulating portion;
a first wiring part provided on the semiconductor layer and electrically connected to the buried electrode part; and
a wiring resistance electrically connected between the first wiring part and the third electrode;
a first conductive part electrically connected to the third electrode;
a second conductive portion including a gate electrode portion provided on the buried electrode portion via a second insulating portion and facing the second semiconductor region via the gate insulating portion;
Equipped with
In the semiconductor device, the electrical resistivity of the wiring resistance is higher than the electrical resistivity of the first wiring portion.
(Configuration 8)
8. The semiconductor device according to configuration 7, wherein the buried electrode portion has a higher electrical resistivity than the gate electrode portion.
(Configuration 9)
9. The semiconductor device according to configuration 7 or 8, further comprising a bidirectional Zener diode electrically connected between the first conductive part and the second conductive part.
(Configuration 10)
10. The semiconductor device according to any one of configurations 1 to 9, wherein the first conductive part further includes a coil.
(Configuration 11)
a first metal member provided under the first electrode and electrically connected to the first electrode;
a second metal member separated from the first metal member and electrically connected to the second electrode;
a third metal member separated from the first metal member and the second metal member, electrically connected to the second conductive part, and electrically connected to the first conductive part via a coil;
10. The semiconductor device according to any one of Structures 1 and 7 to 9, further comprising:
(Configuration 12)
a first electrode;
A semiconductor layer provided on the first electrode,
a first semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first electrode;
a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region; and
a third semiconductor region of a first conductivity type provided on the second semiconductor region;
The semiconductor layer comprising;
a first conductive part including a buried electrode part provided in the first semiconductor region via a first insulating part, and a coil connected in series with the buried electrode part;
A gate electrode portion is provided on the buried electrode portion via a second insulating portion and is opposed to the second semiconductor region via the gate insulating portion, and is electrically connected to the first conductive portion. a second conductive part;
a second electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region;
A semiconductor device equipped with
(Configuration 13)
further comprising a third electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the first conductive part and the second conductive part,
13. The semiconductor device according to configuration 12, wherein the coil is electrically connected between the buried electrode section and the third electrode.
(Configuration 14)
a first metal member;
a first electrode provided on the first metal member and electrically connected to the first metal member;
A semiconductor layer provided on the first electrode,
a first semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first electrode;
a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region; and
a third semiconductor region of a first conductivity type provided on the second semiconductor region;
The semiconductor layer comprising;
a first conductive portion including a buried electrode portion provided in the first semiconductor region via a first insulating portion;
a second conductive portion including a gate electrode portion provided on the buried electrode portion via a second insulating portion and facing the second semiconductor region via the gate insulating portion;
a second electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region;
a second metal member separated from the first metal member and electrically connected to the second electrode;
a third metal member separated from the first metal member and the second metal member, electrically connected to the second conductive part, and electrically connected to the first conductive part via a coil;
A semiconductor device equipped with
(Configuration 15)
The first conductive part includes a first pad provided on the semiconductor layer,
The second conductive part includes a second pad provided on the semiconductor layer,
15. The semiconductor device according to configuration 14, wherein the third metal member is electrically connected to the second pad and electrically connected to the first pad via the coil.
(Configuration 16)
16. The semiconductor device according to any one of configurations 12 to 15, further comprising a bidirectional Zener diode connected in parallel with the coil.
(Configuration 17)
17. The semiconductor device according to any one of configurations 12 to 16, wherein the electrical resistance of the first conductive part is 2 times or more and 10 times or less the electrical resistance of the second conductive part.

以上で説明した各実施形態における、各半導体領域の間の不純物濃度の相対的な高低については、例えば、SCM(走査型静電容量顕微鏡)を用いて確認することが可能である。なお、各半導体領域におけるキャリア濃度は、各半導体領域において活性化している不純物濃度と等しいものとみなすことができる。従って、各半導体領域の間のキャリア濃度の相対的な高低についても、SCMを用いて確認することができる。また、各半導体領域における不純物濃度については、例えば、SIMS(二次イオン質量分析法)により測定することが可能である。 In each of the embodiments described above, the relative level of impurity concentration between each semiconductor region can be confirmed using, for example, an SCM (scanning capacitance microscope). Note that the carrier concentration in each semiconductor region can be considered to be equal to the concentration of activated impurities in each semiconductor region. Therefore, the relative height of carrier concentration between each semiconductor region can also be confirmed using SCM. Further, the impurity concentration in each semiconductor region can be measured by, for example, SIMS (secondary ion mass spectrometry).

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although several embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents. Further, each of the embodiments described above can be implemented in combination with each other.

1 n形ドリフト領域、 2 p形ベース領域、 3 n形ソース領域、 4 p形コンタクト領域、 5 n形ドレイン領域、 10 第1導電部、 11 埋込電極部、 11a 第1絶縁部、 11b 第2絶縁部、 12 第1配線部、 13 配線抵抗、 13a,13b 絶縁層、 14 第1パッド、 20 第2導電部、 21 ゲート電極部、 21a ゲート絶縁部、 22 第2配線部、 24 第2パッド、 31 ドレイン電極、 32 ソース電極、 32a プラグ、 33 ゲートパッド、 33a 配線部、 40 抵抗体、 50 ツェナーダイオード、 50a,50b 絶縁層、 51 n形半導体層、 52 p形半導体層、 60 コイル、 61 絶縁層、 71 第1金属部材、 72 第2金属部材、 73 第3金属部材、 74 金属部材、 75絶縁部材、 90 LCRメータ、 100,100a,100b,110~150 半導体装置、 L 電力損失、 P ミラー期間、 S 端子、 SL 半導体層、 T 時間、 Vg 電圧 1 n - type drift region, 2 p type base region, 3 n + type source region, 4 p + type contact region, 5 n + type drain region, 10 first conductive part, 11 buried electrode part, 11a first insulation part, 11b second insulating part, 12 first wiring part, 13 wiring resistance, 13a, 13b insulating layer, 14 first pad, 20 second conductive part, 21 gate electrode part, 21a gate insulating part, 22 second wiring part , 24 second pad, 31 drain electrode, 32 source electrode, 32a plug, 33 gate pad, 33a wiring section, 40 resistor, 50 Zener diode, 50a, 50b insulating layer, 51 n-type semiconductor layer, 52 p-type semiconductor layer , 60 coil, 61 insulating layer, 71 first metal member, 72 second metal member, 73 third metal member, 74 metal member, 75 insulating member, 90 LCR meter, 100, 100a, 100b, 110 to 150 semiconductor device, L power loss, P mirror period, S terminal, SL semiconductor layer, T time, Vg voltage

Claims (9)

第1電極と、
前記第1電極の上に設けられた半導体層であって、
前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域、
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、及び、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域、
を含む前記半導体層と、
前記第1半導体領域中に第1絶縁部を介して設けられた埋込電極部を含む第1導電部と、
前記埋込電極部の上に第2絶縁部を介して設けられ、且つ前記第2半導体領域とゲート絶縁部を介して対向するゲート電極部を含む第2導電部と、
前記半導体層の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された第2電極と、
を備え、
前記第1導電部は、前記第2導電部と電気的に接続され、
前記第1導電部の電気抵抗は、前記第2導電部の電気抵抗よりも大きい、半導体装置。
a first electrode;
A semiconductor layer provided on the first electrode,
a first semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first electrode;
a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region; and
a third semiconductor region of a first conductivity type provided on the second semiconductor region;
The semiconductor layer comprising;
a first conductive portion including a buried electrode portion provided in the first semiconductor region via a first insulating portion;
a second conductive portion including a gate electrode portion provided on the buried electrode portion via a second insulating portion and facing the second semiconductor region via the gate insulating portion;
a second electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region;
Equipped with
The first conductive part is electrically connected to the second conductive part,
The semiconductor device, wherein the electrical resistance of the first conductive part is greater than the electrical resistance of the second conductive part.
前記半導体層の上に設けられ、前記第1導電部及び前記第2導電部と電気的に接続された第3電極をさらに備え、
前記第1導電部は、前記埋込電極部と前記第3電極との間に電気的に接続され、前記半導体層の上に設けられた第1配線部をさらに含み、
前記第2導電部は、前記ゲート電極部と前記第3電極との間に電気的に接続され、前記半導体層の上に設けられた第2配線部をさらに含む、請求項1記載の半導体装置。
further comprising a third electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the first conductive part and the second conductive part,
The first conductive part further includes a first wiring part that is electrically connected between the buried electrode part and the third electrode and provided on the semiconductor layer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductive part further includes a second wiring part electrically connected between the gate electrode part and the third electrode and provided on the semiconductor layer. .
抵抗体をさらに備え、
前記第3電極は、前記抵抗体と前記第1導電部との間、及び前記抵抗体と前記第2導電部との間に電気的に接続され、
前記第1導電部の前記電気抵抗は、前記抵抗体の電気抵抗よりも大きい、請求項2記載の半導体装置。
Further equipped with a resistor,
The third electrode is electrically connected between the resistor and the first conductive part and between the resistor and the second conductive part,
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the electrical resistance of the first conductive portion is greater than the electrical resistance of the resistor.
前記第1導電部は、前記第1配線部と前記第3電極との間に電気的に接続された配線抵抗をさらに含み、
前記配線抵抗の電気抵抗率は、前記第1配線部の電気抵抗率よりも高い、請求項2又は3に記載の半導体装置。
The first conductive part further includes a wiring resistance electrically connected between the first wiring part and the third electrode,
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the electrical resistivity of the wiring resistance is higher than the electrical resistivity of the first wiring part.
前記第1導電部と前記第2導電部との間に電気的に接続された双方向のツェナーダイオードをさらに備えた、請求項1~4のいずれか1つに記載の半導体装置。 5. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a bidirectional Zener diode electrically connected between the first conductive part and the second conductive part. 前記第1導電部は、コイルをさらに含む、請求項1~5のいずれか1つに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductive section further includes a coil. 前記第1電極の下に設けられ、前記第1電極と電気的に接続された第1金属部材と、
前記第1金属部材から離れ、前記第2電極と電気的に接続された第2金属部材と、
前記第1金属部材及び前記第2金属部材から離れ、前記第2導電部と電気的に接続され、前記第1導電部とコイルを介して電気的に接続された第3金属部材と、
をさらに備えた請求項1記載の半導体装置。
a first metal member provided under the first electrode and electrically connected to the first electrode;
a second metal member separated from the first metal member and electrically connected to the second electrode;
a third metal member separated from the first metal member and the second metal member, electrically connected to the second conductive part, and electrically connected to the first conductive part via a coil;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
第1電極と、
前記第1電極の上に設けられた半導体層であって、
前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域、
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、及び、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域、
を含む前記半導体層と、
前記第1半導体領域中に第1絶縁部を介して設けられた埋込電極部と、前記埋込電極部と直列に接続されたコイルと、を含む第1導電部と、
前記埋込電極部の上に第2絶縁部を介して設けられ、且つ前記第2半導体領域とゲート絶縁部を介して対向するゲート電極部を含み、前記第1導電部と電気的に接続された第2導電部と、
前記半導体層の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された第2電極と、
を備えた半導体装置。
a first electrode;
A semiconductor layer provided on the first electrode,
a first semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first electrode;
a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region; and
a third semiconductor region of a first conductivity type provided on the second semiconductor region;
The semiconductor layer comprising;
a first conductive part including a buried electrode part provided in the first semiconductor region via a first insulating part, and a coil connected in series with the buried electrode part;
A gate electrode portion is provided on the buried electrode portion via a second insulating portion and is opposed to the second semiconductor region via the gate insulating portion, and is electrically connected to the first conductive portion. a second conductive part;
a second electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region;
A semiconductor device equipped with
第1金属部材と、
前記第1金属部材の上に設けられ、前記第1金属部材と電気的に接続された第1電極と、
前記第1電極の上に設けられた半導体層であって、
前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域、
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、及び、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域、
を含む前記半導体層と、
前記第1半導体領域中に第1絶縁部を介して設けられた埋込電極部を含む第1導電部と、
前記埋込電極部の上に第2絶縁部を介して設けられ、且つ前記第2半導体領域とゲート絶縁部を介して対向するゲート電極部を含む第2導電部と、
前記半導体層の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された第2電極と、
前記第1金属部材から離れ、前記第2電極と電気的に接続された第2金属部材と、
前記第1金属部材及び前記第2金属部材から離れ、前記第2導電部と電気的に接続され、前記第1導電部とコイルを介して電気的に接続された第3金属部材と、
を備えた半導体装置。
a first metal member;
a first electrode provided on the first metal member and electrically connected to the first metal member;
A semiconductor layer provided on the first electrode,
a first semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first electrode;
a second semiconductor region of a second conductivity type provided on the first semiconductor region; and
a third semiconductor region of a first conductivity type provided on the second semiconductor region;
The semiconductor layer comprising;
a first conductive portion including a buried electrode portion provided in the first semiconductor region via a first insulating portion;
a second conductive portion including a gate electrode portion provided on the buried electrode portion via a second insulating portion and facing the second semiconductor region via the gate insulating portion;
a second electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region;
a second metal member separated from the first metal member and electrically connected to the second electrode;
a third metal member separated from the first metal member and the second metal member, electrically connected to the second conductive part, and electrically connected to the first conductive part via a coil;
A semiconductor device equipped with
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