JP4635304B2

Bidirectional semiconductor device and method of manufacturing the same

Abstract

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JP4635304B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 27

Term

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Expired 12 July 2020, 6.2 years ago.

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22 claims: 6 independent, 16 dependent

  1. 1
    オン状態では電流を流すとともにオフ状態では空乏化する第1導電型ドリフト領域と第2導電型仕切り領域とを交互に配置した並列pn構造をなす半導体領域と、 前記第1導電型ドリフト領域の一方端に設けられた第1の素子領域と、 前記第1導電型ドリフト領域の他方端に設けられた第2の素子領域と、 前記第1の素子領域に設けられた第2導電型の第1の領域と、前記第2の素子領域に設けられた第2導電型の第2の領域とを互いに分離するとともに、前記第2導電型仕切り領域を前記第1の領域および前記第2の領域の両方から分離する、少なくとも前記第1導電型ドリフト領域を含む第1導電型の半導体と、 を具備 し、 前記第1の素子領域に設けられた第1導電型の第3の領域と、前記第2の素子領域に設けられた第1導電型の第4の領域とは、少なくとも前記第1導電型ドリフト領域を含む第1導電型の半導体により接続されていることを特徴とする双方向超接合半導体素子。
  2. 2
    前記第1の素子領域と前記第2の素子領域は同一の主面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の双方向超接合半導体素子。
  3. 3
    前記第1の素子領域は第1の主面に形成されており、かつ前記第2の素子領域は第2の主面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の双方向超接合半導体素子。
  4. 4
    第1の主面と第2の主面との間に形成され、かつ第1の主面と第2の主面との間にオン状態で電流を流すとともにオフ状態では空乏化する第1導電型ドリフト領域と第2導電型仕切り領域とを交互に配置した並列pn構造をなす半導体領域と、 第1の主面側に形成された第1の素子領域と、 第2の主面側に形成された第2の素子領域と、 を具備し、 前記並列pn構造をなす半導体領域は、前記第1の素子領域に設けられた第1導電型の第3の領域と、前記第2の素子領域に設けられた第1導電型の第4の領域との間に設けられているとともに、 前記第3の領域および前記第4の領域により、前記第1の素子領域に設けられた第2導電型の第1の領域と、前記第2の素子領域に設けられた第2導電型の第2の領域と、前記第2導電型仕切り領域とが、互いに分離されていることを特徴とする双方向超接合半導体素子。
  5. 5
    前記第1導電型ドリフト領域のネットの不純物量と前記第2導電型仕切り領域のネットの不純物量はほぼ同じであることを特徴とする請求項4に記載の双方向超接合半導体素子。
  6. 6
    前記第1導電型ドリフト領域と前記第2導電型仕切り領域との境界面は前記第1の主面または前記第2の主面に対して概ね垂直であることを特徴とする請求項4または5に記載の双方向超接合半導体素子。
  7. 7
    前記第1導電型ドリフト領域および前記第2導電型仕切り領域はそれぞれストライプ状をなしていることを特徴とする請求項4~6のいずれか一つに記載の双方向超接合半導体素子。
  8. 8
    前記第1導電型ドリフト領域の幅および前記第2導電型仕切り領域の幅はほぼ同じであることを特徴とする請求項7に記載の双方向超接合半導体素子。
  9. 9
    前記第1導電型ドリフト領域および前記第2導電型仕切り領域の一方または両方が平面的に、三方格子、正方格子または六方格子の格子点上に配置されていることを特徴とする請求項4~6のいずれか一つに記載の双方向超接合半導体素子。
  10. 10
    前記並列pn構造は、前記第1の主面寄りに形成された第1の並列pn構造半部と、前記第2の主面寄りに形成された第2の並列pn構造半部とからなり、それら2つの並列pn構造半部のストライプ方向は互いに他方に対して概ね垂交していることを特徴とする請求項7または8に記載の双方向超接合半導体素子。
  11. 11
    前記第3の領域および前記第4の領域のネットの不純物濃度はいずれも前記第1導電型ドリフト領域のネットの不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項4~10のいずれか一つに記載の双方向超接合半導体素子。
  12. 12
    前記第3の領域および前記第4の領域は、それぞれ、対応する主面により近い側に前記第1導電型ドリフト領域のネットの不純物濃度以上の不純物濃度の領域を有することを特徴とする請求項11に記載の双方向超接合半導体素子。
  13. 13
    前記第1の領域、前記第1の領域によって前記第3の領域から分離された第1導電型の第1のソース領域、前記第1のソース領域と前記第3の領域との間の前記第1の領域の表面にゲート絶縁膜を介して設けられた第1のゲート電極、前記第2の領域、前記第2の領域によって前記第4の領域から分離された第1導電型の第2のソース領域、および前記第2のソース領域と前記第4の領域との間の前記第2の領域の表面にゲート絶縁膜を介して設けられた第2のゲート電極を有するMIS型半導体素子であることを特徴とする請求項4~12のいずれか一つに記載の双方向超接合半導体素子。
  14. 14
    半導体基体または絶縁体の上に積層された半導体層に形成され、かつオン状態で電流を流すとともにオフ状態では空乏化する第1導電型ドリフト領域と第2導電型仕切り領域とを交互に配置した並列pn構造をなす半導体領域と、 前記半導体層の表面に形成された第1および第2の素子領域と、 を具備し、 前記並列pn構造をなす半導体領域は、前記第1の素子領域に設けられた第1導電型の第3の領域と、前記第2の素子領域に設けられた第1導電型の第4の領域との間に設けられているとともに、 前記第3の領域および前記第4の領域により、前記第1の素子領域に設けられた第2導電型の第1の領域と、前記第2の素子領域に設けられた第2導電型の第2の領域と、前記第2導電型仕切り領域とが、互いに分離されていることを特徴とする双方向超接合半導体素子。
  15. 15
    前記第1導電型ドリフト領域のネットの不純物量と前記第2導電型仕切り領域のネットの不純物量はほぼ同じであることを特徴とする請求項14に記載の双方向超接合半導体素子。
  16. 16
    前記第1導電型ドリフト領域および前記第2導電型仕切り領域はそれぞれ短柵状をなしていることを特徴とする請求項14または15に記載の双方向超接合半導体素子。
  17. 17
    前記第1導電型ドリフト領域および前記第2導電型仕切り領域は交互に積層されていることを特徴とする請求項14または15に記載の双方向超接合半導体素子。
  18. 18
    前記第1導電型ドリフト領域および前記第2導電型仕切り領域はそれぞれストライプ状をなしており、前記第1導電型ドリフト領域の幅と前記第2導電型仕切り領域の幅はほぼ同じであることを特徴とする請求項14または15に記載の双方向超接合半導体素子。
  19. 19
    前記第3の領域および前記第4の領域のネットの不純物濃度はいずれも前記第1導電型ドリフト領域のネットの不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項14~18のいずれか一つに記載の双方向超接合半導体素子。
  20. 20
    前記第1の領域、前記第1の領域によって前記第3の領域から分離された第1導電型の第1のソース領域、前記第1のソース領域と前記第3の領域との間の前記第1の領域の表面にゲート絶縁膜を介して設けられた第1のゲート電極、前記第2の領域、前記第2の領域によって前記第4の領域から分離された第1導電型の第2のソース領域、および前記第2のソース領域と前記第4の領域との間の前記第2の領域の表面にゲート絶縁膜を介して設けられた第2のゲート電極を有するMIS型半導体素子であることを特徴とする請求項14~19のいずれか一つに記載の双方向超接合半導体素子。
  21. 21
    前記第1の領域および第2の領域はそれぞれストライプ状をなしていることを特徴とする請求項20に記載の双方向超接合半導体素子。
  22. 22
    前記第3の領域の一部に設けられた第1の溝の内面に設けられ、かつ前記第1の領域に接する第1の絶縁膜、前記第1の領域によって前記第3の領域から分離され、かつ前記第1の絶縁膜に接する第1導電型の第1のソース領域、前記第4の領域の一部に設けられた第2の溝の内面に設けられ、かつ前記第2の領域に接する第2の絶縁膜、および前記第2の領域によって前記第4の領域から分離され、かつ前記第2の絶縁膜に接する第1導電型の第2のソース領域を有するMIS型半導体素子であることを特徴とする請求項14~19のいずれか一つに記載の双方向超接合半導体素子。
Independent claims22