特開2021-190683IP 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】バッテリー逆接続時大電流が流れ破壊されることを防止しオン抵抗の増加を抑制することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置70はエンハンスメント型MOSFET80と接合型FET90とを備える。MOSFET80は第1導電型の第1の半導体基板1aと、第1導電型の第1の第1半導体層2aと、第2導電型の第1の第2半導体領域5aと、第1導電型の第1の第1半導体領域6aと、第1のゲート絶縁膜7aと、第1のゲート電極8と、第1の第1電極10と、第1の第2電極11aとを有する。FET90は、第1導電型の第2の半導体基板1bと、第1導電型の第2の第1半導体層2bと、第1導電型の第2の第1半導体領域6bと、第2導電型の第2の第2半導体層4と、第2のゲート電極44と、第2の第1電極12と、第2の第2電極11bと、を有する。第1の第2電極11aと第2の第2電極11bとが電気的に接続されている。
【選択図】図1

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、pチャネルMOSFET102のオン抵抗はnチャネルMOSFET101のオン抵抗の3倍程度であるため、従来の半導体装置の逆接続防止回路の第1例では、通常の接続時にnチャネルMOSFET101がオンしてpチャネルMOSFET102の寄生ダイオードに順方向の電流が流れる際のpチャネルMOSFET102のオン抵抗が大きくなるという課題がある。オン抵抗を上げないようにするには、チップの面積を大きくする必要があり、その場合、コストの増加やパッケージの大きさの制限の問題がある。 また、逆接続防止ダイオード103の順方向電圧Vfの分だけオン抵抗が上昇するため、従来の半導体装置の逆接続防止回路の第2例でも、オン抵抗が大きくなるという課題がある。また、制御回路で対策する方法でも、制御回路分だけオン抵抗が上昇し、さらに、制御回路形成のための工程や制御回路によるチップ面積増加により、コストが増加する。また、逆接続防止ダイオード103をショットキーバリアダイオードに置き換える、あるいはMOSFETに逆接続防止として、低不純物濃度のp型領域を設けてコンタクトをp型のショットキー接合とする製品がある。しかし、ショットキーとした場合、ショットキーはばらつき易く、漏れ電流も多いという課題がある。 また、MOSFETのソース電極同士を接続する構造、または、MOSFETのドレイン電極同士を接続する構造でも、MOSFET同士が直列に接続されるため、オン抵抗が大きくなるという課題がある。接合型FETと、DMOS FETとを直列接続の一体化構造にした先行文献(特許文献1)は、バッテリー逆接続時を想定しておらず、逆接続時に電流を制限する事ができない構造である。 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、バッテリー等の逆接続時、大電流が制御回路等に流れ破壊されることを防止し、オン抵抗の増加を抑制す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。半導体装置は、エンハンスメント型MOSFETと接合型FETと、を備える。エンハンスメント型MOSFETは、第1導電型の第1の半導体基板と、前記第1の半導体基板のおもて面に設けられた、前記第1の半導体基板より不純物濃度が低い第1導電型の第1の第1半導体層と、前記第1の半導体基板および前記第1の第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の製造方法によれば、バッテリー逆接続時、大電流が流れ破壊されることを防止し、オン抵抗の増加を抑制す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の構造を示す断面図である。

【図2】実施の形態1にかかる半導体装置の等価回路図である。

【図3】実施の形態1にかかる半導体装置のバッテリー逆接続時の出力特性を示すグラフである。

【図4】実施の形態1にかかる半導体装置の第1の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図5】実施の形態1にかかる半導体装置の第1の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図6】実施の形態1にかかる半導体装置の第1の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図7】実施の形態1にかかる半導体装置の第1の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その4)。

【図8】実施の形態1にかかる半導体装置の第1の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その5)。

【図9】実施の形態1にかかる半導体装置の第1の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その6)。

【図10】実施の形態1にかかる半導体装置の第1の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その7)。

【図11】実施の形態1にかかる半導体装置の第1の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その8)。

【図12】実施の形態1にかかる半導体装置の第2の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図13】実施の形態1にかかる半導体装置の第2の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図14】実施の形態1にかかる半導体装置の第2の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図15】実施の形態1にかかる半導体装置の第2の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その4)。

【図16】実施の形態1にかかる半導体装置の第2の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その5)。

【図17】実施の形態1にかかる半導体装置の第3の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図18】実施の形態1にかかる半導体装置の第3の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図19】実施の形態1にかかる半導体装置の第3の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図20】実施の形態1にかかる半導体装置の第3の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その4)。

【図21】実施の形態1にかかる半導体装置の第4の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その1)。

【図22】実施の形態1にかかる半導体装置の第4の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その2)。

【図23】実施の形態1にかかる半導体装置の第4の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その3)。

【図24】実施の形態1にかかる半導体装置の第4の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その4)。

【図25】実施の形態1にかかる半導体装置の第4の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その5)。

【図26】実施の形態1にかかる半導体装置の第4の製造方法による製造途中の状態を示す断面図である(その6)。

【図27】実施の形態2にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。

【図28】実施の形態2にかかる半導体装置の等価回路図である。

【図29】実施の形態2にかかる半導体装置の出力特性を示すグラフである。

【図30】実施の形態3にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。

【図31】実施の形態4にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。

【図32】実施の形態4にかかる半導体装置の構造を示す平面図である。

【図33】エンハンスメント型MOSFETと接合型FETの活性領域面積の組み合わせ条件による全活性領域面積とRon、アバランシェ耐量との相関を示すグラフである。

【図34】従来の半導体装置の逆接続防止回路の第1例である。

【図35】従来の半導体装置の逆接続防止回路の第2例である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1、1a、1b n+型半導体基板   2、2a、2b n型ドリフト層   3、3a−1、3a−2、3b−1、3b−2 n型カラム領域   4、4a−1、4a−2、4b−1、4b−2 p型カラム領域   4a 第1p型カラム領域   5a p型ベース領域   6a、6b n+型ソース領域   7a ゲート絶縁膜   8 ゲート電極   9a、9b 層間絶縁膜   10 ソース電極   11、11a、11b 裏面電極   12 ドレイン電極   13a ゲートランナー   14a、14b コンタクトプラグ   15a、15b バリアメタル   16 フレーム電極   17a、17b ゲート配線   18 トレンチ   19、19a、19b はんだ   20a、20b フィールド酸化膜   22 n型エピタキシャル層   23、23a イオン注入用マスク   24、24a、24b、24c、24d、24e イオン注入   25 n型層   26 p型カラム用トレンチ   27 p型エピタキシャル層   28 n-型エピタキシャル層   29、29a、29b p型チャネルストッパ   31a、31b p--型リサーフ領域   32、32a−1、32a−2、32b−1、32b−2 並列pn領域   33 p++型コンタクト領域   34 酸化膜   35 高機能部   36 ソース電極パッド   37 ドレイン電極パッド   38a、38b フィールドプレート   39、39a、39b、39c、39d 酸化膜   40 空乏層   41a−1、41a−2、41b−1、41b−2 コンタクトホール   42a、42b コンタクトホール   43 p-型ウェル領域   44 ゲート電極   50a、50b 活性領域   53a 第1n型カラム注入領域   53b 第2n型カラム注入領域   54a 第1p型カラム注入領域   54b 第2p型カラム注入領域   60a、60b エッジ終端領域   70、71,72、73 半導体装置   80、82 エンハンスメント型MOSFET   83 エンハンスメント型MOSFET領域   90、91、92 接合型FET   93 接合型FET領域   100a、100b 表面   101 nチャネルMOSFET   102 pチャネルMOSFET   103 逆接続防止ダイオード   P1 間隔   P2 間隔   P3−1、P3−2 間隔   P4−1、P4−2 間隔   D ドレイン   S ソース   Vd ドレイン電圧   Id ドレイン電流

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