Top > Search of Japanese Patents > SEMICONDUCTOR DEVICE FOR HIGH-VOLTAGE POWER

SEMICONDUCTOR DEVICE FOR HIGH-VOLTAGE POWER commons meetings

Patent code P130009026
File No. 12007
Posted date Apr 10, 2013
Application number P2012-123461
Publication number P2013-251338A
Patent number P6153151
Date of filing May 30, 2012
Date of publication of application Dec 12, 2013
Date of registration Jun 9, 2017
Inventor
  • (In Japanese)大村 一郎
  • (In Japanese)瀬戸 康太
  • (In Japanese)附田 正則
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
Title SEMICONDUCTOR DEVICE FOR HIGH-VOLTAGE POWER commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device for high-voltage power that has reduced useless space, is easy to be formed, and has short working process time.
SOLUTION: A semiconductor device for high-voltage power includes: a first first-conductivity-type semiconductor layer (high-resistance N- layer) 1; a first second-conductivity-type layer (P layer) 2 selectively formed on one surface of the first first-conductivity-type semiconductor layer 1; a second first-conductivity-type layer (N+ layer) 3 formed on the other surface of the first first-conductivity-type semiconductor layer 1; a trench 4 formed in contact with the first second-conductivity-type layer 2; an insulator 5 in the trench 4; a second second-conductivity-type layer (P layer) 6 formed on a side wall and a bottom of the trench 4; and a third first-conductivity-type layer (N+ layer) 7 selectively formed on the bottom of the trench 4. A depletion layer does not spread to a termination portion of the first first-conductivity-type semiconductor layer 1 by the third first-conductivity-type layer 7 and a termination distance becomes shorter, so that the width of the semiconductor device can be reduced by cutting the termination portion of the first-conductivity-type semiconductor layer 1.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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、
前記トレンチにおける前記第1の第2導電型層側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、前記トレンチにおける底部であって、前記第2の第2導電型層が形成された前記トレンチの側壁と前記絶縁体を挟んで対向する側壁側の底部のみ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導電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。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

※Click image to enlarge.

JP2012123461thum.jpg
State of application right Registered
Please contact us by E-mail or facsimile if you have any interests on this patent.


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close