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高電圧電力用半導体装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130009026
整理番号 12007
掲載日 2013年4月10日
出願番号 特願2012-123461
公開番号 特開2013-251338
出願日 平成24年5月30日(2012.5.30)
公開日 平成25年12月12日(2013.12.12)
発明者
  • 大村 一郎
  • 瀬戸 康太
  • 附田 正則
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 高電圧電力用半導体装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】無駄なスペースが少なく、形成が容易で加工工程時間が短い高電圧電力用半導体装置を提供する。
【解決手段】第1の第1導電型半導体層(高抵抗N-層)1と、その一方の面に選択的に形成された第1の第2導電型層(P層)2と、他方の面に形成された第2の第1導電型層(N+層)3と、第1の第2導電型層2に接して形成されたトレンチ4と、トレンチ4内の絶縁体5と、トレンチ4の側壁ならびに底部に形成された第2の第2導電型層(P層)6と、トレンチ4の底部に選択的に形成された第3の第1導電型層(N+層)7とを有する高電圧電力用半導体装置。第3の第1導電型層7により空乏層が第1の第1導電型半導体層1の終端部まで広がらず、終端距離が短くなるため、第1導電型半導体層1の終端部をカットし、半導体装置の幅を小さくすることができる。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


電力用半導体装置、特に小型チップ用の高電圧電力用半導体装置の小型化のネックとなっているのは、チップの終端部領域の寸法の問題である。



パワー半導体では、シリコンチップ内部に高電界部分を有する構造になっているが、図13(平面図(a)、終端部領域の拡大断面図(b)、終端部領域の拡大平面図(c))に示すように、チップ20における回路部21の周辺の端部付近(終端部22)では、高電界をチップ20の表面に逃がすためにガードリング23と呼ばれるリング状のP型層を形成する構造が用いられている(例えば、非特許文献1参照。)。しかし、このガードリング構造は、高電圧を段階的に低くするために複数の同心状のリングを設ける必要があるために、広いスペースがとられ、チップ20の小型化の障壁となっている。このスペースを削減するために、チップ終端部にトレンチを形成する研究が多くなされている(例えば、非特許文献2~4参照。)。



トレンチ終端の構造は、図13(d)に示すように、チップ20における回路部21の終端部に、電圧保持をしている際(電流を流さないオフ状態)に空乏層が広がる高抵抗層の厚さとほぼ同じ深さのトレンチ(溝)24を形成したものである。



また、特許文献1では、パワー半導体の終端部分に、高電圧が掛かる高抵抗層(低濃度層)をほぼ貫通する形でトレンチが形成されている。



特許文献2に開示されたパワー半導体では、終端部に形成したトレンチの内部に多結晶シリコン等の導電体を形成した構造となっており、高電圧では十分な耐圧が得られない。

産業上の利用分野


本発明は、たとえば600~1200Vで使用されるパワー半導体等の、高電圧電力用半導体装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1の第1導電型半導体層と、
前記第1の第1導電型半導体層の一方の面に選択的に形成された第1の第2導電型層と、
前記第1の第1導電型半導体層の他方の面に形成された第2の第1導電型層と、
前記第1の第2導電型層に接して前記第1の第1導電型半導体層に形成されたトレンチと、
前記トレンチ内に充填された絶縁体と、
前記トレンチの側壁ならびに底部に形成された第2の第2導電型層と、
前記第2の第2導電型層と離隔し、前記トレンチの側壁または底部に実質的に接して形成された第3の第1導電型層と
を有する高電圧電力用半導体装置。

【請求項2】
前記トレンチ内に充填される絶縁体は、有機物あるいは有機物を含む材料である請求項1記載の高電圧電力用半導体装置。

【請求項3】
前記トレンチの深さは、前記第1の第1電動型半導体層の厚さに対し0.3~0.4である請求項1または2に記載の高電圧電力用半導体装置。

【請求項4】
前記トレンチ内に充填される絶縁体の誘電率は、比誘電率が2.65~11.7の範囲である請求項1から3のいずれかの項に記載の高電圧電力用半導体装置。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2012123461thum.jpg
出願権利状態 審査請求前
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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