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JP2011129616A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2011129616A
JP2011129616A JP2009284851A JP2009284851A JP2011129616A JP 2011129616 A JP2011129616 A JP 2011129616A JP 2009284851 A JP2009284851 A JP 2009284851A JP 2009284851 A JP2009284851 A JP 2009284851A JP 2011129616 A JP2011129616 A JP 2011129616A
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Japan
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electrode
eqr
semiconductor device
source electrode
region
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Application number
JP2009284851A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshimasa Uchinuma
善将 内沼
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Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】MOSFETの逆バイアス耐圧特性が安定する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置100は、半導体基板表面eにソース電極11を有する縦型MOSFETが形成されるFETセル領域21(アクティブ領域)と、半導体基板表面eにソース電極11と距離を隔てて形成されるEQR電極101を有するチャネルストッパ領域22(チャネルストストップ領域)と、を備えている。EQR電極101は、ソース電極11とEQR電極101との電極間距離dが一部において他の部分よりも小さくなるように形成される。
【選択図】図1
A semiconductor device in which reverse bias breakdown voltage characteristics of a MOSFET are stable is provided.
A semiconductor device includes an FET cell region (active region) in which a vertical MOSFET having a source electrode is formed on a surface of a semiconductor substrate, and a distance from the source electrode on the surface of the semiconductor substrate. A channel stopper region 22 (channel stop region) having an EQR electrode 101 to be provided. The EQR electrode 101 is formed so that the inter-electrode distance d between the source electrode 11 and the EQR electrode 101 is partially smaller than the other portions.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、チップ外周部にEQR(Equivalent Potential Ring)構造を有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having an EQR (Equivalent Potential Ring) structure on the outer periphery of a chip.

この種の技術として特許文献1には、チャネルストッパの役目をするEQR(Equivalent Potential Ring)構造を有する半導体装置が開示されている。   As this type of technology, Patent Document 1 discloses a semiconductor device having an EQR (Equivalent Potential Ring) structure that functions as a channel stopper.

特開平9−321282号公報JP-A-9-32282

上記特許文献1の半導体装置の一例を、図5を参照して説明する。   An example of the semiconductor device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.

この半導体装置は、EQR構造を有するNチャネル型の縦型MOSFETである。図5(a)はチップ端部の断面図である。図5(b)はチップ平面図である。   This semiconductor device is an N-channel vertical MOSFET having an EQR structure. FIG. 5A is a cross-sectional view of the end portion of the chip. FIG. 5B is a plan view of the chip.

図5において、1はN+型シリコン基板,2はN−型エピタキシャル層,3はフィールド絶縁膜,4はP型ベース領域,5はN+型ソース領域,6はゲート酸化膜,7はゲート電極,8は層間絶縁膜,9はEQR拡散領域,10はEQR電極,11はソース電極,21はFETセル領域(アクティブ領域)、22はチャネルストッパ領域(チャネルストップ領域)、GPはゲートパッド、GFはゲートフィンガーである。   In FIG. 5, 1 is an N + type silicon substrate, 2 is an N− type epitaxial layer, 3 is a field insulating film, 4 is a P type base region, 5 is an N + type source region, 6 is a gate oxide film, and 7 is a gate electrode. , 8 is an interlayer insulating film, 9 is an EQR diffusion region, 10 is an EQR electrode, 11 is a source electrode, 21 is an FET cell region (active region), 22 is a channel stopper region (channel stop region), GP is a gate pad, GF Is a gate finger.

図5(a)に示すように、FETセル領域21の外側のチップ外周部には、チャネルストッパ領域22が設けられている。   As shown in FIG. 5A, a channel stopper region 22 is provided on the outer periphery of the chip outside the FET cell region 21.

チャネルストッパ領域22には、チャネルストッパの役目をするN+型のEQR拡散領域9が設けられている。   In the channel stopper region 22, an N + type EQR diffusion region 9 serving as a channel stopper is provided.

EQR拡散領域9の上には、一部がEQR拡散領域9と直接接続する、低抵抗金属としての例えばアルミニウムからなるEQR電極10が配置されている。   On the EQR diffusion region 9, an EQR electrode 10 made of, for example, aluminum as a low resistance metal, a part of which is directly connected to the EQR diffusion region 9 is disposed.

EQR電極10は、EQR拡散領域9を全域に渡って同電位にする役目をしている。   The EQR electrode 10 serves to make the EQR diffusion region 9 the same potential over the entire area.

尚、EQR電極10は、ドレイン(N+型シリコン基板1)と同電位である。   The EQR electrode 10 is at the same potential as the drain (N + type silicon substrate 1).

この理由は、ウェーハをダイシングしてチップ分割する際の加工歪みにより、チップ側面を介して表面側と裏面側とが電気的に接続されるためである。   This is because the front surface side and the back surface side are electrically connected via the chip side surface due to processing distortion when the wafer is diced and divided into chips.

このようなMOSFETの製造工程の概略を以下に説明する。   An outline of the manufacturing process of such a MOSFET will be described below.

まず、N+シリコン基板1上に、N−型エピタキシャル層2を形成する。   First, an N− type epitaxial layer 2 is formed on an N + silicon substrate 1.

次に、基板全面にフィールド酸化膜3を形成した後、FETセル領域21のフィールド酸化膜3を除去する。このとき、チャネルストッパ領域22はフィールド酸化膜3で覆われたままである。   Next, after the field oxide film 3 is formed on the entire surface of the substrate, the field oxide film 3 in the FET cell region 21 is removed. At this time, the channel stopper region 22 remains covered with the field oxide film 3.

その後、FETセル領域21にゲート絶縁膜6を形成し、その上にポリシリコンを堆積させ、リンを拡散させてポリシリコンの抵抗値を下げる。   Thereafter, the gate insulating film 6 is formed in the FET cell region 21, polysilicon is deposited thereon, phosphorus is diffused, and the resistance value of the polysilicon is lowered.

その後、フォトリソグラフィ技術を用いて、パターニングを行い、ゲート電極7を形成する。   Thereafter, patterning is performed using a photolithography technique to form the gate electrode 7.

次に、N−型エピタキシャル層2内にゲート電極7と自己整合的にボロンをイオン注入し、熱拡散を行い、P型ベース領域4を形成する。   Next, boron is ion-implanted into the N − -type epitaxial layer 2 in a self-aligned manner with the gate electrode 7, thermal diffusion is performed, and a P-type base region 4 is formed.

その後、レジストを塗布し、チャネルストッパ領域22を開口するようにパターニングを行い、チャネルストッパ領域22のフィールド酸化膜3を除去する。   Thereafter, a resist is applied and patterning is performed so as to open the channel stopper region 22, and the field oxide film 3 in the channel stopper region 22 is removed.

続いて、砒素をイオン注入し、熱拡散を行い、FETセル領域21にN+ソース領域5を形成すると同時にチャネルストッパ領域22にN+型のEQR拡散領域9を形成する。   Subsequently, arsenic is ion-implanted and thermal diffusion is performed to form the N + source region 5 in the FET cell region 21 and simultaneously form the N + type EQR diffusion region 9 in the channel stopper region 22.

その後、CVD法により層間絶縁膜8を形成した後、この層間絶縁膜8にコンタクトを開口する。   Thereafter, an interlayer insulating film 8 is formed by the CVD method, and then a contact is opened in the interlayer insulating film 8.

そして、基板表面にアルミニウムを蒸着法またはスパッタ法で付着させる。   Then, aluminum is deposited on the substrate surface by vapor deposition or sputtering.

次に、所定パターンのレジストマスクを形成し、ソース領域5に接続するソース電極11と、EQR拡散領域9に接続するEQR電極10と、ゲートパッド部およびゲートフィンガ部を同時にパターニングして形成する。   Next, a resist mask having a predetermined pattern is formed, and the source electrode 11 connected to the source region 5, the EQR electrode 10 connected to the EQR diffusion region 9, and the gate pad portion and the gate finger portion are simultaneously patterned.

このようにして、チャネルストッパ領域22のN+型のEQR拡散領域9は、FETセル領域21を取り囲むように設けられ、これに接続したEQR電極10が周回して配置される。   In this way, the N + type EQR diffusion region 9 of the channel stopper region 22 is provided so as to surround the FET cell region 21, and the EQR electrode 10 connected thereto is arranged around.

このチャネルストッパ領域22の存在により、逆バイアス印加時における、ソースとドレインとの間の耐圧特性は安定なものになる。   Due to the presence of the channel stopper region 22, the withstand voltage characteristic between the source and the drain when the reverse bias is applied becomes stable.

次に、半導体チップ表面の電極配置の一例を、図5(b)を参照して説明する。   Next, an example of electrode arrangement on the surface of the semiconductor chip will be described with reference to FIG.

図5(b)に示すように、チップ中央にはFETセル領域上を覆うように矩形のソース電極11が配置されている。   As shown in FIG. 5B, a rectangular source electrode 11 is arranged at the center of the chip so as to cover the FET cell region.

ゲートパッドGPから延びるゲートフィンガGFは、ソース電極11を横切るように配置されている。尚、図5(a)に示すゲート電極7は不図示の部分でゲートフィンガGFに接続されている。   The gate finger GF extending from the gate pad GP is disposed so as to cross the source electrode 11. Note that the gate electrode 7 shown in FIG. 5A is connected to the gate finger GF at a portion not shown.

チップ外周部には、ストライプ状のEQR電極10が、ソース電極11と所定距離だけ離間して、ソース電極11を取り囲むように配置されている。   A striped EQR electrode 10 is arranged on the outer periphery of the chip so as to surround the source electrode 11 while being separated from the source electrode 11 by a predetermined distance.

しかしながら上記のようなMOSFETには以下の問題があった。図6を参照して説明する。図6(a)はチップ断面図、図6(b)はチップ平面図である。尚、図6において、15は可動イオン,16は空乏層である。   However, the MOSFET as described above has the following problems. This will be described with reference to FIG. 6A is a cross-sectional view of the chip, and FIG. 6B is a plan view of the chip. In FIG. 6, 15 is a movable ion, and 16 is a depletion layer.

一般に、半導体装置は、破損・腐食などを防ぐために、封止材を用いてその表面を覆っている。封止材としては、エポキシ樹脂などの各種樹脂やシリコンゲルなどを用いている。これらの封止材には、不純物イオン等の可動電荷が含まれている。そして、これらの可動電荷は、半導体装置に対するバイアス状態などに応じて、封止材中を移動する。このように、封止材中の可動電荷が移動すると、その電荷分布が変化するので、各半導体領域の電荷の振舞いにも影響が及び、半導体装置の特性も変動してしまう。   In general, the surface of a semiconductor device is covered with a sealing material in order to prevent damage and corrosion. As the sealing material, various resins such as epoxy resin, silicon gel, and the like are used. These sealing materials contain movable charges such as impurity ions. These movable charges move in the sealing material in accordance with the bias state with respect to the semiconductor device. As described above, when the movable charge in the encapsulant moves, the charge distribution changes, so that the behavior of the charge in each semiconductor region is affected and the characteristics of the semiconductor device are also changed.

具体的には、図6(a),(b)に示すように、EQR電極10とソース電極11の間に露出する層間絶縁膜8表面には、外部から侵入する可動イオン15(外部可動電荷)が散在した。   Specifically, as shown in FIGS. 6A and 6B, the surface of the interlayer insulating film 8 exposed between the EQR electrode 10 and the source electrode 11 has movable ions 15 (external movable charges) entering from the outside. ) Was scattered.

この可動イオン15は、移動しない酸化膜内固定電荷と異なり、層間絶縁膜8表面を比較的、容易に移動した。   Unlike the fixed charges in the oxide film that do not move, the movable ions 15 move relatively easily on the surface of the interlayer insulating film 8.

そして、可動イオン15は層間絶縁膜8表面の不定位置に偏在し、その影響を受けて、図6(a)において破線で示すように、空乏層16の終端位置が変動した。図6(a)では破線を用いて3つの終端位置を例示している。この空乏層16の終端位置の変動は、MOSFETの耐圧特性をばらつかせる原因となった。ここで、MOSFETの耐圧特性とは、逆バイアス印加時におけるソース−ドレイン間の逆バイアス耐圧特性を意味する。   The movable ions 15 are unevenly distributed at the indefinite position on the surface of the interlayer insulating film 8, and as a result, the end position of the depletion layer 16 fluctuates as indicated by a broken line in FIG. FIG. 6A illustrates three end positions using broken lines. This variation in the termination position of the depletion layer 16 causes the breakdown voltage characteristics of the MOSFET to vary. Here, the breakdown voltage characteristics of the MOSFET mean the reverse bias breakdown voltage characteristics between the source and the drain when a reverse bias is applied.

特に、コストダウン等のために、チップ表面の保護膜(ポリイミド膜)を省略する場合には、外装用エポキシ樹脂に含まれる可動イオンによる汚染が一層顕著となり、MOSFETの耐圧特性が製品間で一層ばらつく結果となっていた。   In particular, when the protective film (polyimide film) on the chip surface is omitted for cost reduction or the like, contamination due to mobile ions contained in the exterior epoxy resin becomes more prominent, and the withstand voltage characteristics of the MOSFET are further increased between products. The result was inconsistent.

上記の課題を解決すべく、本願発明の第一の観点によれば、以下のように構成される半導体装置が提供される。即ち、半導体装置は、半導体基板表面にソース電極を有する縦型MOSFETが形成されるアクティブ領域と、前記半導体基板表面に前記ソース電極と距離を隔てて形成されるEQR電極を有するチャネルストップ領域と、を備え、前記ソース電極と前記EQR電極のうち少なくとも何れか一方は、前記ソース電極と前記EQR電極との電極間距離が一部において他の部分よりも小さくなるように形成される。   In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a semiconductor device configured as follows is provided. That is, the semiconductor device includes an active region in which a vertical MOSFET having a source electrode on the surface of a semiconductor substrate is formed, a channel stop region having an EQR electrode formed on the surface of the semiconductor substrate at a distance from the source electrode, And at least one of the source electrode and the EQR electrode is formed such that an inter-electrode distance between the source electrode and the EQR electrode is partially smaller than the other portions.

本願発明によれば、上記電極間に形成される電気力線が部分的に密集することになるので、上記電極間に存在する外部可動電荷は、前記ソース電極と前記EQR電極のうち何れか一方に強力に引き寄せられることになる。即ち、上記電極間に存在する上記の外部可動電荷が取り除かれるので、逆バイアス印加時に前記半導体基板内に形成される空乏層の終端位置が安定し、この結果、MOSFETの逆バイアス耐圧特性が安定することになる。そして、MOSFETの逆バイアス耐圧特性が安定するので、半導体装置間での寿命の長短のバラツキが抑えられる。   According to the present invention, since the lines of electric force formed between the electrodes are partially dense, the external movable charge existing between the electrodes is one of the source electrode and the EQR electrode. Will be strongly attracted to. That is, since the external movable charge existing between the electrodes is removed, the termination position of the depletion layer formed in the semiconductor substrate is stabilized when a reverse bias is applied, and as a result, the reverse bias withstand voltage characteristic of the MOSFET is stable. Will do. And since the reverse bias withstand voltage characteristic of MOSFET is stabilized, the variation in the lifetime between semiconductor devices is suppressed.

本発明の一実施形態に係る半導体装置のチップ平面図および断面図Chip plan view and cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention 電気力線の密度分布の説明図Illustration of density distribution of electric field lines 第1及び第2変形例に係る半導体装置の断面図Sectional drawing of the semiconductor device which concerns on the 1st and 2nd modification 第3変形例に係る半導体装置の部分拡大斜視図Partially enlarged perspective view of a semiconductor device according to a third modification 特許文献1の半導体装置の端部における断面図及びチップ平面図Sectional view and chip plan view of end portion of semiconductor device of Patent Document 1 図5に類似する図であって、課題説明図FIG. 6 is a diagram similar to FIG.

本発明の半導体装置100の実施例を、図1を参照して説明する。   An embodiment of the semiconductor device 100 of the present invention will be described with reference to FIG.

この半導体装置100は、EQR構造を有するNチャネル型の縦型MOSFETである。   The semiconductor device 100 is an N-channel vertical MOSFET having an EQR structure.

図1(a)は、チップ(半導体装置)の平面図である。図1(b)は、図1(a)のチップ外周部の断面図である。図5及び図6と同一部分には同一符号を付し説明を省略する。図1において、101はEQR電極、101aはEQR電極のストレートパターン部分(EQR電極の下側部分、第1の層)、101bはEQR電極の凹凸パターン部分(EQR電極の上側部分、凹凸パターン、第2の層)である。チップ裏面のドレイン電極は省略してある。   FIG. 1A is a plan view of a chip (semiconductor device). FIG. 1B is a cross-sectional view of the outer periphery of the chip of FIG. The same parts as those in FIG. 5 and FIG. In FIG. 1, 101 is an EQR electrode, 101a is a straight pattern portion of the EQR electrode (lower portion of the EQR electrode, first layer), 101b is an uneven pattern portion of the EQR electrode (upper portion of the EQR electrode, uneven pattern, 2 layers). The drain electrode on the back surface of the chip is omitted.

上述した特許文献1のMOSFETと異なる点は、EQR電極のパターンが異なる点である。   The difference from the MOSFET of Patent Document 1 described above is that the pattern of the EQR electrode is different.

本実施例のEQR電極101は、EQR電極の下側部分であるストレートパターン部分101aと、EQR電極の上側部分(表面側部分)である凹凸パターン部分101bとが組み合わされてなる。つまり、ストレートパターン部分101aの上に、凹凸パターン部分101bが設けられた格好をしている。   The EQR electrode 101 of the present embodiment is a combination of a straight pattern portion 101a that is a lower portion of the EQR electrode and a concavo-convex pattern portion 101b that is an upper portion (surface side portion) of the EQR electrode. In other words, the concavo-convex pattern portion 101b is provided on the straight pattern portion 101a.

換言すれば、EQR電極101は、ソース電極11とEQR電極101との電極間距離d(図1(b)及び図2を併せて参照。)が一部において他の部分よりも小さくなるように形成される。また、EQR電極101は、図1(a)の斜視図に示すように、上記電極間距離dを一定に維持する第1の層としてのストレートパターン部分101aと、半導体基板表面eとストレートパターン部分101aを挟んで反対側に形成され、上記電極間距離dを一部において他の部分よりも小さくする第2の層としての凹凸パターン部分101bと、を含んで構成されている。ここで、半導体基板表面eとは、N+型シリコン基板1とN−型エピタキシャル層2から構成される半導体基板200の表面を意味する。なお、上記特許文献1と同様に、この半導体基板表面eには、ソース電極11とEQR電極101が形成されている。EQR電極101は、ソース電極11と電極間距離d(距離)を隔てて形成されている。また、EQR電極101には、上記電極間距離dを一部において他の部分よりも小さくする凹凸パターン部分101b(凹凸パターン)が形成されている。この凹凸パターン部分101bは、図1(a)の斜視図に示す通り、上記電極間に向かって次第に狭まる三角形状の平面形状を含んで形成されている。   In other words, the EQR electrode 101 is such that the inter-electrode distance d between the source electrode 11 and the EQR electrode 101 (see also FIG. 1B and FIG. 2) is smaller in part than in other parts. It is formed. Further, as shown in the perspective view of FIG. 1A, the EQR electrode 101 includes a straight pattern portion 101a as a first layer that maintains the inter-electrode distance d constant, a semiconductor substrate surface e, and a straight pattern portion. And an uneven pattern portion 101b as a second layer which is formed on the opposite side across 101a and which makes the inter-electrode distance d partially smaller than the other portions. Here, the semiconductor substrate surface e means the surface of the semiconductor substrate 200 composed of the N + type silicon substrate 1 and the N− type epitaxial layer 2. Similar to Patent Document 1, a source electrode 11 and an EQR electrode 101 are formed on the surface e of the semiconductor substrate. The EQR electrode 101 is formed with a distance d (distance) between the source electrode 11 and the electrode. Further, the EQR electrode 101 is provided with a concavo-convex pattern portion 101b (a concavo-convex pattern) that makes the inter-electrode distance d partially smaller than the other portions. As shown in the perspective view of FIG. 1A, the uneven pattern portion 101b is formed so as to include a triangular planar shape that gradually narrows between the electrodes.

凹凸パターン部分101bを設けることで、図2に示すように、凸パターン300のエッジ部300aには破線で示す電気力線105が密集し、その近傍で電界強度が強くなる。これにより、電気力線105が均一に分布する場合に比べて、可動イオン15を除去しやすくする。   By providing the concavo-convex pattern portion 101b, as shown in FIG. 2, the electric force lines 105 shown by broken lines are densely gathered at the edge portion 300a of the convex pattern 300, and the electric field strength is increased in the vicinity thereof. This makes it easier to remove the movable ions 15 than when the lines of electric force 105 are evenly distributed.

ストレートパターン部分101aは、N+型のEQR拡散領域9に電気的接続しつつ、ソース電極11と対向して平行にチップ全外周に亘って設けられている。   The straight pattern portion 101a is provided across the entire outer periphery of the chip in parallel with the source electrode 11 while being electrically connected to the N + type EQR diffusion region 9.

ストレートパターン部分101aは、EQR拡散領域9の全体を安定して同電位にする役目をしている。   The straight pattern portion 101a serves to stabilize the entire EQR diffusion region 9 at the same potential.

凹凸パターン部分101bには、図2に示すように、一定ピッチで平面視、例えば、三角形状の凸パターン300が設けられている。   As shown in FIG. 2, the concavo-convex pattern portion 101b is provided with a convex pattern 300 in a plan view at a constant pitch, for example, a triangular shape.

このようにEQR電極101に凹凸パターン部分101bを設けると、図2に示すように凸パターン300のエッジ部300aに電気力線が密集する。尚、図2ではソース電極側を高電位、EQR電極側を低電位とした場合の電気力線を示す。逆の場合は、電気力線の矢印方向が逆になるだけで同様の効果が得られる。   When the uneven pattern portion 101b is provided on the EQR electrode 101 in this way, electric lines of force are concentrated on the edge portion 300a of the convex pattern 300 as shown in FIG. FIG. 2 shows electric lines of force when the source electrode side is at a high potential and the EQR electrode side is at a low potential. In the opposite case, the same effect can be obtained simply by reversing the direction of the arrow of the electric lines of force.

そして、この凸パターン300の近傍では強い電界強度が得られ、可動イオン15が除去しやすくなる。   A strong electric field strength is obtained in the vicinity of the convex pattern 300, and the mobile ions 15 can be easily removed.

負電荷を有する可動イオン15は、EQR電極101から遠ざけられ、ソース電極11側に引き付けられ除去される。   The movable ions 15 having a negative charge are moved away from the EQR electrode 101 and attracted to the source electrode 11 to be removed.

反対に、正電荷を有する可動イオン15は、EQR電極101側に引き付けられ吸収除去される。   On the contrary, the movable ions 15 having a positive charge are attracted to the EQR electrode 101 side and absorbed and removed.

このようにEQR電極101に電気力線が密集する凹凸パターン部分101bを設けることで、電気力線105の分布に強弱(疎密)を生じさせ、電界強度の強い部分(密の部分)で可動イオン15を効果的に除去する。尚、EQR電極101と異符号の電荷を有する可動イオン15は、EQR電極101に引き付けられて吸収除去される。反対に、EQR電極101と同符号の電荷を有する可動イオン15は、EQR電極101から遠ざけられ、ソース電極11に吸収除去される。このようにして、可動イオン15を効果的に除去することにより、空乏層16の終端位置の変動(図6(a)を併せて参照。)は解消し、その結果、耐圧は安定する。   As described above, by providing the EQR electrode 101 with the concavo-convex pattern portion 101b where electric lines of force are concentrated, the distribution of the electric lines of force 105 is made strong (dense / dense), and mobile ions are generated at a portion where the electric field strength is strong (dense portion). 15 is effectively removed. Note that the movable ions 15 having a charge different from that of the EQR electrode 101 are attracted to the EQR electrode 101 and absorbed and removed. On the other hand, the movable ions 15 having the same sign as the EQR electrode 101 are moved away from the EQR electrode 101 and absorbed and removed by the source electrode 11. By effectively removing the movable ions 15 in this manner, the variation in the termination position of the depletion layer 16 (see also FIG. 6A) is eliminated, and as a result, the breakdown voltage is stabilized.

このようにして、電気力線105の密領域に存在する可動イオン15は一方の電極11,101に引き寄せられて除去される。電気力線105の疎領域に存在する可動イオン15は、電磁力の作用により、先ず、電気力線105の密領域に移動させられた後、一方の電極11,101(イオンと異符号の電極)に引き付けられて除去される。   In this way, the movable ions 15 existing in the dense region of the electric lines of force 105 are attracted to the one electrode 11 and 101 and removed. The movable ions 15 existing in the sparse region of the electric lines of force 105 are first moved to the dense region of the electric lines of force 105 by the action of electromagnetic force, and then one of the electrodes 11 and 101 (electrodes having a different sign from the ions). ) To be removed.

このようにして、層間絶縁膜8表面の可動イオン15は除去され、空乏層16の終端位置(図6(a)を併せて参照。)は変動せず、MOSFETの耐圧は安定する。   In this way, the movable ions 15 on the surface of the interlayer insulating film 8 are removed, the termination position of the depletion layer 16 (see also FIG. 6A) is not changed, and the breakdown voltage of the MOSFET is stabilized.

凹凸パターン部分101bを設けた分、EQR電極101の抵抗成分が若干増加するが、凸パターン300の配列ピッチや厚みを調整することで問題とならない。   The resistance component of the EQR electrode 101 is slightly increased by the provision of the concave / convex pattern portion 101b, but there is no problem by adjusting the arrangement pitch and thickness of the convex pattern 300.

次に、上記の半導体装置100の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 100 will be described.

上記特許文献1で説明した半導体装置100の製造方法と異なる点だけを説明する。   Only differences from the method of manufacturing the semiconductor device 100 described in Patent Document 1 will be described.

先ず、チップ表面全面に所定の金属を付着させた後、各電極101,11,GP,GFをフォトリソグラフィ法およびエッチングを用いて同時形成する。この際に用いる、EQR電極101の部分のレジストマスクのパターンは、ストレートパターン部分101bのマスクパターンとする。   First, after a predetermined metal is attached to the entire surface of the chip, the electrodes 101, 11, GP, and GF are simultaneously formed using a photolithography method and etching. The resist mask pattern of the EQR electrode 101 used at this time is the mask pattern of the straight pattern portion 101b.

その後、EQR電極101の凹凸パターン部分101bをフォトリソグラフィ法およびエッチングを用いて形成する。この際に用いるレジストマスクのパターンは、凹凸パターン部分101b部分のみが開口したマスクパターンとする。   Thereafter, the concavo-convex pattern portion 101b of the EQR electrode 101 is formed by photolithography and etching. The resist mask pattern used at this time is a mask pattern in which only the concavo-convex pattern portion 101b is opened.

(まとめ)
(1)以上説明したように本実施形態において半導体装置100は、以下のように構成されている。即ち、半導体装置100は、半導体基板表面eにソース電極11を有する縦型MOSFETが形成されるFETセル領域21(アクティブ領域)と、半導体基板表面eにソース電極11と距離を隔てて形成されるEQR電極101を有するチャネルストッパ領域22(チャネルストストップ領域)と、を備えている。EQR電極101は、ソース電極11とEQR電極101との電極間距離dが一部において他の部分よりも小さくなるように形成される。以上の構成によれば、上記電極間に形成される電気力線105が部分的に密集することになるので、上記電極間に存在する可動イオン15(外部可動電荷)は、ソース電極11とEQR電極101のうち何れか一方に強力に引き寄せられることになる。即ち、上記電極間に存在する上記の可動イオン15が取り除かれるので、逆バイアス印加時に半導体基板200内に形成される空乏層16の終端位置が安定し、この結果、MOSFETの逆バイアス耐圧特性が安定することになる。そして、MOSFETの逆バイアス耐圧特性が安定するので、半導体装置100間での寿命の長短のバラツキが抑えられる。
(Summary)
(1) As described above, in the present embodiment, the semiconductor device 100 is configured as follows. That is, the semiconductor device 100 is formed on the semiconductor substrate surface e with the FET cell region 21 (active region) where the vertical MOSFET having the source electrode 11 is formed, and on the semiconductor substrate surface e with a distance from the source electrode 11. A channel stopper region 22 (channel stop region) having an EQR electrode 101. The EQR electrode 101 is formed so that the inter-electrode distance d between the source electrode 11 and the EQR electrode 101 is partially smaller than the other portions. According to the above configuration, since the electric lines of force 105 formed between the electrodes are partially dense, the movable ions 15 (external movable charges) existing between the electrodes are separated from the source electrode 11 and the EQR. It is strongly attracted to either one of the electrodes 101. That is, since the movable ions 15 existing between the electrodes are removed, the termination position of the depletion layer 16 formed in the semiconductor substrate 200 is stabilized when a reverse bias is applied. As a result, the reverse bias withstand voltage characteristic of the MOSFET is improved. It will be stable. Since the reverse bias withstand voltage characteristics of the MOSFET are stabilized, variations in lifetime between the semiconductor devices 100 can be suppressed.

なお、上記実施形態では、EQR電極101が、ソース電極11とEQR電極101との電極間距離dが一部において他の部分よりも小さくなるように形成される、としたがこれに代えて、ソース電極11が、ソース電極11とEQR電極101との電極間距離dが一部において他の部分よりも小さくなるように形成されるとしてもよい。要するに、電極間距離dが一部において他の部分よりも小さくなるのであれば、ソース電極11とEQR電極101の何れの形状に変化を付けようと、ソース電極11とEQR電極101の双方の形状に変化を付けようと、任意に選択することができる。   In the above embodiment, the EQR electrode 101 is formed such that the inter-electrode distance d between the source electrode 11 and the EQR electrode 101 is partially smaller than the other portions. The source electrode 11 may be formed such that the inter-electrode distance d between the source electrode 11 and the EQR electrode 101 is partly smaller than the other part. In short, if the inter-electrode distance d is partly smaller than the other parts, the shape of both the source electrode 11 and the EQR electrode 101 is changed regardless of the shape of the source electrode 11 or the EQR electrode 101. You can choose to change the

(2)また、上記実施形態では、EQR電極101は、上記電極間距離dを一定に維持するストレートパターン部分101a(第1の層)と、半導体基板表面eとストレートパターン部分101aを挟んで反対側に形成され、上記電極間距離dを一部において他の部分よりも小さくする凹凸パターン部分101b(第2の層)と、を含んで構成されている。以上の構成によれば、上記電極間に形成される電気力線105を部分的に密集させる機能と、チャネルストッパ領域22が備えるチャネルストップとしての機能と、を問題なく両立させることができる。 (2) In the above embodiment, the EQR electrode 101 is opposite to the straight pattern portion 101a (first layer) that maintains the inter-electrode distance d constant, and the semiconductor substrate surface e and the straight pattern portion 101a. And a concavo-convex pattern portion 101b (second layer) which is formed on the side and which makes the inter-electrode distance d partly smaller than the other portions. According to the above configuration, the function of partially concentrating the electric lines of force 105 formed between the electrodes and the function as a channel stop provided in the channel stopper region 22 can be achieved without problems.

なお、上記実施形態では、EQR電極101がストレートパターン部分101aと凹凸パターン部分101bを含んで構成されるとしたが、これに代えて、ソース電極11が、ストレートパターン部分101aに相当するパターンと、凹凸パターン部分101bに相当するパターンと、を含んで構成されるようにしてもよい。   In the above embodiment, the EQR electrode 101 is configured to include the straight pattern portion 101a and the concavo-convex pattern portion 101b. Instead, the source electrode 11 includes a pattern corresponding to the straight pattern portion 101a, and A pattern corresponding to the concavo-convex pattern portion 101b may be included.

(3)また、上記実施形態において、EQR電極101には、上記電極間距離dを一部において他の部分よりも小さくする凹凸パターン部分101b(凹凸パターン)が形成されている。以上の構成によれば、簡素な構成で、上記電極間に形成される電気力線105を部分的に密集させることができる。 (3) Moreover, in the said embodiment, the uneven | corrugated pattern part 101b (uneven | corrugated pattern) which makes the said electrode distance d partially smaller than another part in the EQR electrode 101 is formed. According to the above configuration, the electric lines of force 105 formed between the electrodes can be partially concentrated with a simple configuration.

もちろん、上記の凹凸パターン部分101bに相当する凹凸パターンをソース電極11に形成することとしてもよい。   Of course, a concavo-convex pattern corresponding to the concavo-convex pattern portion 101b may be formed on the source electrode 11.

(4)また、上記実施形態において、凹凸パターン部分101bは、上記電極間に向かって次第に狭まる三角形状の平面形状を含んで形成されている。 (4) Moreover, in the said embodiment, the uneven | corrugated pattern part 101b is formed including the triangular planar shape which narrows gradually toward the said electrode.

以上に本願発明の好適な実施形態を説明したが、上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。   Although a preferred embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment can be implemented with the following modifications.

(第1変形例)
チャネルストッパ領域22の構成としては、図1(b)に例示のEQR構造を採用することに代えて、例えば、図3(a)に示すように、N+型のEQR拡散領域9がP型ベース領域14内部に配置され、EQR電極101と接続されたポリシリコン電極17を備えるEQR構造を採用してもよい。
(First modification)
As the configuration of the channel stopper region 22, instead of adopting the EQR structure illustrated in FIG. 1B, for example, as shown in FIG. 3A, an N + type EQR diffusion region 9 has a P-type base. An EQR structure including a polysilicon electrode 17 disposed inside the region 14 and connected to the EQR electrode 101 may be employed.

(第2変形例)
また、図3(b)に示すように、高耐圧特性(例えば600V)を得るために電界集中を緩和する複数のガードリングGRを備えた構造の半導体装置100にも上述した電気力線を集中させて可動イオン15を除去する技術を適用することができる。
(Second modification)
Further, as shown in FIG. 3B, the above-mentioned electric lines of force are also concentrated in the semiconductor device 100 having a structure including a plurality of guard rings GR for relaxing the electric field concentration in order to obtain a high breakdown voltage characteristic (for example, 600 V). Thus, a technique for removing the movable ions 15 can be applied.

(第3変形例)
また、図4に示すように、上記の凹凸パターン部分101bは、上記電極間に向かって延びる四角形状の平面形状を含んで形成されていてもよい。この場合も、EQR電極101は凸パターン301を備え、凸パターン301は電気力線105を部分的に集中させるためのエッジ部301aを有している。更に言えば、ソース電極11とEQR電極101との間で形成される電気力線105が部分的に集中するようであれば、図1(a)や図4に例示の形状に限られず、他の形状を採用することができる。
(Third Modification)
Further, as shown in FIG. 4, the concave / convex pattern portion 101 b may be formed to include a square planar shape extending between the electrodes. Also in this case, the EQR electrode 101 includes a convex pattern 301, and the convex pattern 301 has an edge portion 301a for partially concentrating the lines of electric force 105. Furthermore, as long as the electric lines of force 105 formed between the source electrode 11 and the EQR electrode 101 are partially concentrated, the shape is not limited to the shape illustrated in FIG. The shape can be adopted.

そして、このような高耐圧品の半導体装置100の表面は、通常、保護膜としてのポリイミド膜(図示せず)で被覆されるが、コストダウンを目的に、この保護膜が省略される場合には、外装用エポキシ樹脂からの可動イオン15の侵入が容易となるため、特に上述した可動イオン15除去効果が顕著に期待される。   The surface of such a high breakdown voltage semiconductor device 100 is usually covered with a polyimide film (not shown) as a protective film, but this protective film is omitted for the purpose of cost reduction. Since the mobile ions 15 can easily enter from the exterior epoxy resin, the above-described effect of removing the mobile ions 15 is particularly expected.

(付記1)
半導体装置は、複数のFETセルからなるセル領域が形成された半導体層と、半導体層にセル領域を取り囲むように配置された、チャネルストッパとしての環状拡散領域と、環状拡散領域上に、環状拡散領域と電気的接続して重畳配置されたEQR(等電位リング)電極とを備え、EQR電極101のパターンに(電気力線が密集する)凹凸パターン部分101bを設けていることとしてもよい。
(Appendix 1)
The semiconductor device includes a semiconductor layer in which a cell region composed of a plurality of FET cells is formed, an annular diffusion region as a channel stopper disposed so as to surround the cell region in the semiconductor layer, and an annular diffusion on the annular diffusion region. It is good also as providing the EQR (equipotential ring) electrode superimposed and electrically connected with the area | region, and providing the uneven | corrugated pattern part 101b (the electric lines of force are concentrated) in the pattern of the EQR electrode 101.

(付記2)
凹凸パターン部分101bは、EQR電極101の表面層に設けられてもよい。
(Appendix 2)
The uneven pattern portion 101 b may be provided on the surface layer of the EQR electrode 101.

(付記3)
凹凸パターン部分101bは、三角形状を有するパターンであってもよい。
(Appendix 3)
The uneven pattern portion 101b may be a pattern having a triangular shape.

(付記4)
凹凸パターン部分101bは、矩形状を有するパターンであってもよい。
(Appendix 4)
The uneven pattern portion 101b may be a pattern having a rectangular shape.

11 ソース電極
21 FETセル領域
22 チャネルストッパ領域
101 EQR電極
101a ストレートパターン部分
101b 凹凸パターン部分
100 半導体装置
200 半導体基板
11 Source electrode 21 FET cell region 22 Channel stopper region 101 EQR electrode 101a Straight pattern portion 101b Uneven pattern portion 100 Semiconductor device 200 Semiconductor substrate

Claims (5)

半導体基板表面にソース電極を有する縦型MOSFETが形成されるアクティブ領域と、
前記半導体基板表面に前記ソース電極と距離を隔てて形成されるEQR電極を有するチャネルストップ領域と、
を備え、
前記ソース電極と前記EQR電極のうち少なくとも何れか一方は、前記ソース電極と前記EQR電極との電極間距離が一部において他の部分よりも小さくなるように形成される、
半導体装置。
An active region in which a vertical MOSFET having a source electrode is formed on the surface of a semiconductor substrate;
A channel stop region having an EQR electrode formed on the surface of the semiconductor substrate at a distance from the source electrode;
With
At least one of the source electrode and the EQR electrode is formed such that an interelectrode distance between the source electrode and the EQR electrode is partially smaller than the other portions.
Semiconductor device.
請求項1に記載の半導体装置であって、
前記ソース電極と前記EQR電極のうち少なくとも何れか一方は、
上記電極間距離を一定に維持する第1の層と、
前記半導体基板表面と前記第1の層を挟んで反対側に形成され、上記電極間距離を一部において他の部分よりも小さくする第2の層と、
を含んで構成されている、
半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
At least one of the source electrode and the EQR electrode is
A first layer for maintaining a constant distance between the electrodes;
A second layer formed on the opposite side across the surface of the semiconductor substrate and the first layer, wherein the distance between the electrodes is partly smaller than the other part;
Composed of,
Semiconductor device.
請求項1又は2に記載の半導体装置であって、
前記ソース電極と前記EQR電極のうち少なくとも何れか一方には、前記ソース電極と前記EQR電極との電極間距離を一部において他の部分よりも小さくする凹凸パターンが形成される、
半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
At least one of the source electrode and the EQR electrode is formed with a concavo-convex pattern that makes the inter-electrode distance between the source electrode and the EQR electrode partially smaller than the other portions.
Semiconductor device.
請求項3に記載の半導体装置であって、
前記凹凸パターンは、上記電極間に向かって次第に狭まる三角形状の平面形状を含んで形成されている、
半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3,
The concavo-convex pattern is formed to include a triangular planar shape that gradually narrows between the electrodes.
Semiconductor device.
請求項3又は4に記載の半導体装置であって、
前記凹凸パターンは、上記電極間に向かって延びる四角形状の平面形状を含んで形成されている、
半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3 or 4, wherein
The concavo-convex pattern is formed to include a rectangular planar shape extending between the electrodes.
Semiconductor device.
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