特開2020-205319IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

この発明は、半導体装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】メイン半導体素子と同一の半導体基板に電流センス部を備えた半導体装置であって、電流センス部のESD耐量を向上させることができる半導体装置を提供すること。
【解決手段】メイン半導体素子11の単位セルが配置されていないメイン無効領域1bにおいて半導体基板10のおもて面に、センス有効領域12aから、電流センス部12のゲート絶縁膜38bおよびゲート電極39bが延在し、当該ゲート絶縁膜38bおよびゲート電極39bの各延在部38b’,39b’でプレーナゲート構造が構成されている。このプレーナゲート構造のゲート容量は、電流センス部12のゲート容量である。また、このプレーナゲート構造の直下において半導体基板10のおもて面の表面領域に、半導体基板10のおもて面側からp型領域54’、n型領域53’およびp型領域52’が積層された構造となっていることで、ゲート絶縁膜38bの延在部38b’に電界がかからない。
【選択図】図2

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、従来の半導体装置120(図16〜19参照)では、センス有効領域112aの表面積がメイン有効領域101aの表面積の1/1000以下であり、メイン有効領域101aの表面積と比べて小さい。このため、電流センス部112のゲート容量はメイン半導体素子111のゲート容量よりも小さく、電流センス部112のESD(ElectroStatic Discharge:静電気放電)耐量はメイン有効領域101aのESD耐量と比べて低くなっている。これによって、メイン半導体素子111のゲート絶縁膜138aと比べて、電流センス部112のゲート絶縁膜138bが破壊しやすい。 例えば、半導体基板110の、ゲートパッド121bで覆われた領域に、MOSFETとして機能しないトレンチゲート型MOSFETの単位セル(不図示)を配置し、このMOSFETとして機能しないトレンチゲート型MOSFETのMOSゲートを電流センス部112のMOSゲートに電気的に接続することで、電流センス部112のゲート容量を増やして、電流センス部112のESD耐量を高くすることが可能である。しかしながら、ゲートトレンチが増える分、ゲートトレンチの形成精度に依っては、半導体装置120の特性劣化や良品率低下等の新たな問題が生じる。 この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、メイン半導体素子と同一の半導体基板に電流センス部を備えた半導体装置であって、電流センス部のESD耐量を向上させることができる半導体装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。第1の第1導電型領域は、シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる半導体基板の内部に設けられている。第1の第2導電型領域は、前記半導体基板の第1主面と前記第1の第1導電型領域との間に設けられている。第1絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、前記第1の第1導電型領域をドリフト領域とし、前記第1・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明にかかる半導体装置によれば、メイン半導体素子と同一の半導体基板に電流センス部を備えた半導体装置であって、電流センス部のESD耐量を向上させることができるという効果を奏する。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】実施の形態1にかかる半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。

【図2】図1の活性領域の断面構造を示す断面図である。

【図3】図1の活性領域の断面構造を示す断面図である。

【図4】図1の活性領域の断面構造を示す断面図である。

【図5】実施の形態1にかかる半導体装置の等価回路を示す回路図である。

【図6】実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。

【図7】実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。

【図8】実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。

【図9】実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。

【図10】実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。

【図11】実施の形態1にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。

【図12】実施の形態2にかかる半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。

【図13】実施の形態3にかかる半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。

【図14】実施の形態4にかかる半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。

【図15】実施の形態5にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。

【図16】従来の半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。

【図17】図16の活性領域の断面構造を示す断面図である。

【図18】図16の活性領域の断面構造を示す断面図である。

【図19】図16の活性領域の断面構造を示す断面図である。

選択図 図2出願人が指定した本件の代表的な図

1 活性領域   1a,1a’ メイン有効領域   1b メイン無効領域   2 エッジ終端領域   10 半導体基板   11 メイン半導体素子   12 電流センス部   12a センス有効領域   12b センス無効領域   13 温度センス部   14 ゲートパッド部   15 抵抗体   16,16a,16b メイン半導体素子の寄生ダイオード   17 電流センス部の寄生ダイオード   18 引き抜き電極   19,36a,36b p++型コンタクト領域   20,20’,201,202,210 半導体装置   21a ソースパッド(電極パッド)   21b ゲートパッド(電極パッド)   22 OCパッド(電極パッド)   23a アノードパッド(電極パッド)   23b カソードパッド(電極パッド)   31 n+型出発基板   32 n-型ドリフト領域   32b n-型領域   33a,33b n型電流拡散領域   34a,34b,34b’ p型ベース領域   35a,35b n+型ソース領域   37a,37b トレンチ   38a,38b ゲート絶縁膜   39a,39b ゲート電極   40,83 層間絶縁膜   40a,40b,83a,83b コンタクトホール   41a,41b,41e NiSi膜   42a,42b,42e 第1TiN膜   43a,43b,43e 第1Ti膜   44a,44b,44e 第2TiN膜   45a,45b,45e 第2Ti膜   46a,46b,46e バリアメタル   47a〜47e めっき膜   48a〜48e 端子ピン   49a〜49c,49e 第1保護膜   50a〜50c,50e 第2保護膜   51 ドレイン電極   61a,61b,62a,62b,62b’,63b,91,93 p+型領域   71 n-型炭化珪素層   71a n-型炭化珪素層の厚さを増した部分   72 p型炭化珪素層   81 p型ポリシリコン層   82 n型ポリシリコン層   92,94 n型領域   GND 接地点   X 半導体チップのおもて面に平行な方向(第1方向)   Y 半導体チップのおもて面に平行でかつ第1方向と直交する方向(第2方向)   Z 深さ方向   d1 p+型領域の深さ   d2 p+型領域間の距離   d3 n型領域の深さ   t11 n-型炭化珪素層の、n+型出発基板上に最初に積層する厚さ   t12 n-型炭化珪素層の、厚さを増した部分の厚さ   t13 p型炭化珪素層の厚さ   w1 センス無効領域のp型ベース領域とセンス有効領域のp型ベース領域との距離

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