WO2024203121A1 - 半導体装置 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a semiconductor device.
- Patent Document 1 discloses a semiconductor device that includes an active region and an edge termination region surrounding the active region. An IGBT and a free wheel diode are formed in the active region. In the edge termination region, a plurality of guard rings (field limiting rings (FLR)) and field plate electrodes (FLR electrodes) are formed on the plurality of guard rings and electrically connected to the corresponding guard rings.
- FLR field limiting rings
- FLR electrodes field plate electrodes
- the objective of this disclosure is to provide a semiconductor device that provides a novel connection structure between multiple FLR electrodes and their corresponding FLRs.
- One embodiment of the present disclosure includes a chip having a first main surface that is rectangular in plan view and a second main surface opposite the first main surface, an active region provided on the first main surface in which an element structure is formed, a peripheral region that is a region outside the active region and is provided on the outer periphery of the first main surface and has four corner portions, a plurality of field limiting rings (hereinafter referred to as "FLRs") formed on a surface layer of the first main surface in the peripheral region so as to surround the active region, an insulating film formed on the first main surface and covering the plurality of FLRs, and a plurality of FLR electrodes arranged opposite each of the plurality of FLRs via the insulating film, and each of the FLR electrodes is disposed at a corner of at least one of the four corner portions.
- FLRs field limiting rings
- the semiconductor device has an electrode curved portion in which the inner edge and outer edge have a planar shape of a circular arc in a corner portion, and in at least one of the corner portions, each of the electrode curved portions has an inner edge and an outer edge with different centers of curvature and curvatures, and the magnitude relationship of the curvature of the inner edge and the outer edge is reversed between two adjacent electrode curved portions, so that in the corner portion, each of the electrode curved portions has a wide region and a narrow region between the inner edge and the outer edge, and a part of the wide region in each of the electrode curved portions is physically and electrically connected to the corresponding FLR via an FLR connection electrode that penetrates the insulating film.
- This configuration provides a novel connection structure between multiple FLR electrodes and their corresponding FLRs.
- FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a plan view showing the layout of the first main surface.
- FIG. 3 is an enlarged plan view showing the active region and the peripheral region.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V shown in FIG.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI shown in FIG.
- FIG. 7 is an enlarged plan view showing the active and boundary regions.
- FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII shown in FIG.
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX shown in FIG.
- FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a plan view showing the layout of the first main surface.
- FIG. 3 is an enlarged plan view showing the active region and the peripheral region.
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII shown in FIG. 13.
- FIG. FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX shown in FIG.
- FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line XX-XX shown in FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI shown in FIG. 15.
- FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line XXII-XXII shown in FIG. 12.
- FIG. 23 is a plan view showing the layout of the resistance film, the gate electrode film, and the gate wiring film.
- FIG. 24 is an electrical circuit diagram showing a gate resistor structure, a gate terminal electrode, and a gate wiring electrode.
- FIG. 25 is a schematic plan view for explaining the structure of the FLR and the FLR electrode at the second corner portion.
- Figure 26 is a schematic cross-sectional view taken along line XXVI-XXVI shown in Figure 25.
- FIG. 27 is a schematic plan view for explaining a modified example of the structure of the FLR and the FLR electrode at the second corner portion.
- this phrase includes a numerical value (shape) equal to the numerical value (shape) of the comparison target, as well as a numerical error (shape error) within a range of ⁇ 10% based on the numerical value (shape) of the comparison target.
- shape the numerical value (shape) of the comparison target
- error a numerical error within a range of ⁇ 10% based on the numerical value (shape) of the comparison target.
- the phrases “first,” “second,” “third,” etc. are used, but these are symbols added to the names of each structure to clarify the order of explanation, and are not added with the intention of limiting the names of each structure.
- FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device 1A according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a plan view showing the layout of a first main surface 3.
- FIG. 3 is an enlarged plan view showing an active region 6 and a peripheral region 9.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. 3.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V shown in FIG. 3.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI shown in FIG. 3.
- FIG. 7 is an enlarged plan view showing the active region 6 and the boundary region 8.
- FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII shown in FIG. 7.
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX shown in FIG. 7.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line X-X shown in FIG. 1.
- the semiconductor device 1A is an IGBT semiconductor device equipped with an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). With reference to Figures 1 to 10, the semiconductor device 1A includes a chip 2 having a hexahedral shape (specifically, a rectangular parallelepiped shape). The chip 2 may be referred to as a "semiconductor chip.” In this embodiment, the chip 2 has a single-layer structure made of a silicon single crystal substrate (semiconductor substrate).
- the first side surface 5A and the second side surface 5B extend in a first direction X along the first main surface 3 and face a second direction Y that intersects with the first direction X along the first main surface 3. Specifically, the second direction Y is perpendicular to the first direction X.
- the third side surface 5C and the fourth side surface 5D extend in the second direction Y and face the first direction X.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of active regions 6 spaced apart on the first main surface 3.
- the plurality of active regions 6 include a first active region 6A and a second active region 6B.
- the first active region 6A is provided in an area on the first side surface 5A side of a line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X.
- the second active region 6B is provided in an area on the second side surface 5B side of a line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X.
- each active region 6 is formed in a polygonal shape having four sides parallel to the periphery of the chip 2 in a plan view.
- the planar shape of each active region 6 is arbitrary.
- the semiconductor device 1A includes an inactive region 7 provided in a region outside the multiple active regions 6 on the first main surface 3.
- the inactive region 7 includes a boundary region 8 and a peripheral region 9.
- the boundary region 8 is provided in a band shape extending in the first direction X in the region between the first active region 6A and the second active region 6B. In this embodiment, the boundary region 8 is located on a straight line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X.
- the boundary region 8 includes a pad region 10 having a relatively large width in the second direction Y, and a street region 11 having a width in the second direction Y that is smaller than the width of the pad region 10.
- the pad region 10 may be referred to as a "first boundary region” or a "wide region”.
- the street region 11 may be referred to as a "second boundary region", a "line region” or a "narrow region”.
- the pad region 10 is provided in an area on one side in the first direction X (the third side surface 5C side). In this embodiment, the pad region 10 is located on a straight line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X in a plan view, and is provided in a rectangular shape near the center of the third side surface 5C.
- the street region 11 is provided in an area on the other side in the first direction X (the fourth side surface 5D side) of the pad region 10. In this embodiment, the street region 11 is pulled out in a strip shape from the pad region 10 toward the fourth side surface 5D side, and is located on a straight line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X.
- the peripheral region 9 is provided on the periphery of the chip 2 so as to collectively surround the multiple active regions 6.
- the peripheral region 9 is provided in a ring shape (a square ring shape in this embodiment) extending along the periphery (first to fourth side faces 5A to 5D) of the chip 2.
- the peripheral region 9 is connected to the pad region 10 on one side (the third side face 5C side) of the first main surface 3, and is connected to the street region 11 on the other side (the fourth side face 5D side) of the first main surface 3.
- the outer peripheral region 9 has four corners 201, 202, 203, and 204.
- Corner 201 is a corner sandwiched between the first side 5A and the third side 5C in a plan view (hereinafter referred to as "first corner 201").
- Corner 202 is a corner sandwiched between the first side 5A and the fourth side 5D in a plan view (hereinafter referred to as "second corner 202").
- Corner portion 203 is a corner portion sandwiched between fourth side surface 5D and second side surface 5B in plan view (hereinafter referred to as “third corner portion 203").
- Corner portion 204 is a corner portion sandwiched between second side surface 5B and third side surface 5C in plan view (hereinafter referred to as "fourth corner portion 204").
- the semiconductor device 1A includes an n-type (first conductivity type) drift region 12 formed inside the chip 2.
- the drift region 12 is formed throughout the entire inside of the chip 2.
- the chip 2 is made of an n-type semiconductor substrate (n-type semiconductor chip), and the drift region 12 is formed by utilizing the n-type chip 2.
- the semiconductor device 1A includes an IGBT structure Tr (transistor structure) formed in each active region 6.
- the IGBT structure Tr is not formed in the inactive region 7. Since the configuration on the second active region 6B side (the configuration of the IGBT structure Tr) is substantially the same as the configuration on the first active region 6A side (the configuration of the IGBT structure Tr), the configuration on the first active region 6A side will be described below.
- the configuration on the second active region 6B side is linearly symmetrical to the configuration on the first active region 6A side across the boundary region 8.
- the description of the structure on the second active region 6B side is omitted, as the description of the structure on the first active region 6A side applies.
- the n-type impurity concentration of drift region 12 gradually decreases from the surface of drift region 12 on the first main surface 3 side toward the surface of drift region 12 on the second main surface 4 side.
- the n-type impurity concentration of drift region 12 is preferably, for example, not less than 1.0 ⁇ 10 13 cm ⁇ 3 and not more than 1.0 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 .
- the semiconductor device 1A includes a p-type channel region 20 formed in the surface layer of the first main surface 3 in the first active region 6A.
- the channel region 20 may be referred to as a "body region” or a "base region”.
- the channel region 20 is formed in the surface layer of the drift region 12 on the first main surface 3 side.
- the channel region 20 extends in a layered manner along the first main surface 3 and is connected to the inner peripheral wall of the trench isolation structure 15.
- the channel region 20 is formed shallower than the trench isolation structure 15 and has a bottom located on the first main surface 3 side of the bottom wall of the trench isolation structure 15. It is preferable that the bottom of the channel region 20 is located on the first main surface 3 side of the intermediate depth range of the trench isolation structure 15.
- the thickness of the channel region 20 may be about 1 ⁇ m.
- Each first trench structure 21 has one end on the boundary region 8 side and the other end on the outer periphery region 9 side in the longitudinal direction (second direction Y).
- One end and the other end of the multiple first trench structures 21 are mechanically and electrically connected to the trench isolation structure 15.
- the multiple first trench structures 21, together with the trench isolation structure 15, form a ladder-shaped trench structure.
- the connection portion between the first trench structure 21 and the trench isolation structure 15 may be considered as part of the trench isolation structure 15 and/or part of the first trench structure 21.
- the spacing between the multiple first trench structures 21 is preferably less than the width of the street region 11.
- the width of the first trench structure 21 is preferably less than the width of the street region 11.
- the width of the first trench structure 21 is the width in a direction perpendicular to the direction in which the first trench structure 21 extends.
- the width of the first trench structure 21 may be 0.1 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less.
- the width of the first trench structure 21 is preferably 0.3 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
- the width of the first trench structure 21 is 0.4 ⁇ m or more and 0.7 ⁇ m or less. It is preferable that the width of the first trench structure 21 is approximately equal to the width of the trench isolation structure 15.
- the first trench structure 21 may have a depth of 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. It is preferable that the depth of the first trench structure 21 is 4 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. It is preferable that the depth of the first trench structure 21 is approximately equal to the depth of the trench isolation structure 15.
- the first trench structure 21 includes a first trench 22, a first insulating film 23, and a first buried electrode 24.
- the first trench 22 is formed in the first main surface 3 and defines the wall surface of the first trench structure 21.
- the first trench 22 communicates with the isolation trench 16 at both ends in the second direction Y.
- the sidewall of the first trench 22 communicates with the sidewall of the isolation trench 16, and the bottom wall of the first trench 22 communicates with the bottom wall of the isolation trench 16.
- the first insulating film 23 covers the wall surface of the first trench 22 in a film-like manner.
- the first insulating film 23 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum oxide film. It is preferable that the first insulating film 23 has a single-layer structure consisting of a single insulating film.
- the second trench structure 25 includes a second trench 26, a second insulating film 27, and a second buried electrode 28.
- the second trench 26 is formed in the first main surface 3 and defines the wall surface of the second trench structure 25.
- the second buried electrode 28 is buried in the second trench 26 with the second insulating film 27 sandwiched therebetween.
- the second buried electrode 28 may include conductive polysilicon.
- An emitter potential is applied to the second buried electrode 28.
- the multiple emitter regions 29 are each formed in a band shape extending along the multiple first trench structures 21 in a planar view.
- the multiple emitter regions 29 may be formed at intervals along the multiple first trench structures 21 in a planar view.
- the multiple emitter regions 29 are formed in the region between the first trench structure 21 and the second trench structure 25 so as to be connected to the first trench structure 21 and the second trench structure 25. It is preferable that the emitter regions 29 are not formed in the region between the trench isolation structure 15 and the outermost second trench structure 25.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of contact holes 30 formed in the first main surface 3 so as to expose the emitter region 29 in the first active region 6A.
- the plurality of contact holes 30 are formed on both sides of the plurality of first trench structures 21 at intervals from the plurality of first trench structures 21.
- the plurality of contact holes 30 may each be formed in a tapered shape in which the opening width narrows from the opening toward the bottom wall.
- the multiple contact holes 30 penetrate the emitter region 29 so as to reach the channel region 20.
- the multiple contact holes 30 may be spaced away from the bottom of the emitter region 29 toward the first main surface 3 so as not to reach the channel region 20.
- the multiple contact holes 30 are each formed in a band shape extending along the multiple first trench structures 21 in a plan view. In terms of the longitudinal direction (second direction Y), the multiple contact holes 30 are preferably shorter than the multiple first trench structures 21. It is particularly preferable that the multiple contact holes 30 are shorter than the multiple second trench structures 25.
- the p-type impurity concentration of the channel region 20 is preferably, for example, not less than 1.0 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 and not more than 1.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
- the p-type impurity concentration of the channel contact region 31 is preferably, for example, not less than 1.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and not more than 1.0 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 .
- the first active region 6A includes, as an IGBT structure Tr, a channel region 20, a plurality of first trench structures 21, a plurality of second trench structures 25, a plurality of emitter regions 29, a plurality of contact holes 30, a plurality of channel contact regions 31, and a plurality of floating regions 32.
- the second active region 6B includes, as an IGBT structure Tr, a channel region 20, a plurality of first trench structures 21, a plurality of second trench structures 25, a plurality of emitter regions 29, a plurality of contact holes 30, a plurality of channel contact regions 31, and a plurality of floating regions 32.
- the boundary well region 40 is formed in a band shape extending in the first direction X along the boundary region 8 in a plan view.
- the boundary well region 40 is formed in a layer shape extending along the first main surface 3 in the region sandwiched between the first trench isolation structure 15A and the second trench isolation structure 15B, and is exposed from the first main surface 3.
- the boundary well region 40 is formed in the region sandwiched between the multiple first trench structures 21 on the first active region 6A side and the multiple first trench structures 21 on the second active region 6B side.
- the boundary well region 40 is connected to a plurality of trench isolation structures 15 adjacent to each other in the second direction Y.
- the boundary well region 40 has a portion that covers the bottom walls of the plurality of trench isolation structures 15.
- the boundary well region 40 has a portion that crosses the plurality of trench isolation structures 15 and covers the bottom walls of the plurality of first trench structures 21.
- the boundary well region 40 covers the sidewalls of the trench isolation structure 15 and the sidewalls of the trench structures in the active regions 6, and is connected to each channel region 20 in the surface portion of the first main surface 3.
- the depth of the boundary well region 40 may be 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
- the depth of the boundary well region 40 is preferably 5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the semiconductor device 1A includes a p-type peripheral well region 41 formed in the surface layer of the first main surface 3 in the peripheral region 9.
- the peripheral well region 41 has a higher p-type impurity concentration than the channel region 20.
- the peripheral well region 41 may have a lower p-type impurity concentration than the channel region 20. It is preferable that the p-type impurity concentration of the peripheral well region 41 is approximately equal to the p-type impurity concentration of the boundary well region 40.
- the peripheral well region 41 is formed in a layer extending along the first main surface 3 and is exposed from the first main surface 3.
- the peripheral well region 41 is formed at a distance inward from the periphery (first to fourth side surfaces 5A to 5D) of the first main surface 3.
- the peripheral well region 41 is formed in a band shape extending along the multiple active regions 6 in a planar view.
- the peripheral well region 41 is formed in a ring shape (a square ring shape in this embodiment) that collectively surrounds the multiple active regions 6 in a planar view.
- the peripheral well region 41 is preferably formed deeper than the channel region 20. It is particularly preferable that the peripheral well region 41 is formed deeper than the multiple trench isolation structures 15 (multiple first trench structures 21). The peripheral well region 41 preferably has a depth approximately equal to that of the boundary well region 40.
- the peripheral well region 41 is connected to the multiple trench isolation structures 15.
- the peripheral well region 41 has a portion that covers the bottom walls of the multiple trench isolation structures 15.
- the peripheral well region 41 is pulled out from the peripheral region 9 into the multiple active regions 6.
- the peripheral well region 41 has a portion that crosses the multiple trench isolation structures 15 and covers the bottom walls of the multiple first trench structures 21.
- the peripheral well region 41 covers the sidewalls of the trench isolation structure 15 and the sidewalls of the multiple first trench structures 21 in each active region 6, and is connected to multiple channel regions 20 in the surface portion of the first main surface 3.
- the peripheral well region 41 is connected to the boundary well region 40 at the connection portion of the boundary region 8 and the peripheral region 9. In other words, the peripheral well region 41, together with the boundary well region 40, defines multiple active regions 6.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of p-type field limiting rings (FLR: Field Limiting Ring) 42 formed on the surface layer of the first main surface 3 in the peripheral region 9.
- FLR Field Limiting Ring
- the field limiting rings 42 will be referred to as FLR42.
- the FLR42 are provided to reduce the concentration of the electric field at the outer end of the PN junction of the semiconductor device 1A.
- the FLR42 may also be referred to as a "guard ring.”
- the number of FLRs 42 can be any number, and may be 2 to 20 (typically 3 to 10). In this embodiment, four FLRs 42 are provided.
- the multiple FLRs 42 may have a p-type impurity concentration higher than the channel region 20.
- the multiple FLRs 42 may have a p-type impurity concentration higher than the peripheral well region 41.
- the multiple FLRs 42 may have a p-type impurity concentration lower than the peripheral well region 41.
- the multiple FLRs 42 may have a p-type impurity concentration approximately equal to that of the peripheral well region 41.
- the multiple FLRs 42 are formed in an electrically floating state.
- the multiple FLRs 42 are formed in the region between the periphery of the chip 2 and the peripheral well region 41, spaced apart from the periphery of the chip 2 and the peripheral well region 41.
- the multiple FLRs 42 are formed in a band shape extending along the peripheral well region 41 in a plan view.
- the multiple FLRs 42 are formed in a ring shape (square ring shape) surrounding the peripheral well region 41 in a plan view.
- each FLR 42 is formed in a curved shape.
- the semiconductor device 1A includes a channel stop region 43 formed in the surface layer of the first main surface 3 at a distance from the multiple FLRs 42 toward the periphery of the chip 2 in the peripheral region 9.
- the channel stop region 43 has a higher n-type impurity concentration than the drift region 12.
- Such a channel stop region 43 can be formed simultaneously with the emitter region 29, for example, in the process of forming the emitter region 29.
- the channel stop region 43 is formed in a band shape extending along the periphery of the chip 2 in a plan view.
- the channel stop region 43 is formed in a ring shape (square ring shape) surrounding the multiple FLRs 42 in a plan view.
- the channel stop region 43 is formed in a curved shape.
- the channel stop region 43 may be exposed from the first to fourth side faces 5A to 5D.
- the channel stop region 43 is formed in an electrically floating state.
- the semiconductor device 1A includes a main surface insulating film 45 that selectively covers the first main surface 3.
- the main surface insulating film 45 selectively covers the first main surface 3 in the active region 6, the boundary region 8, and the peripheral region 9.
- the main surface insulating film 45 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum oxide film.
- the main surface insulating film 45 preferably has a single-layer structure made of a single insulating film. It is particularly preferable that the main surface insulating film 45 includes a silicon oxide film made of an oxide of the chip 2. In this embodiment, the main surface insulating film 45 is made of the same insulating film as the first insulating film 23 (isolation insulating film 17). The main surface insulating film 45 covers the first main surface 3 so as to expose the trench isolation structure 15, the first trench structure 21, and the second trench structure 25.
- the main surface insulating film 45 is connected to the isolation insulating film 17, the first insulating film 23, and the second insulating film 27, and exposes the isolation buried electrode 18, the first buried electrode 24, and the second buried electrode 28.
- the main surface insulating film 45 selectively covers the boundary well region 40, the peripheral well region 41, the FLR 42, and the channel stop region 43 in the boundary region 8 and the peripheral region 9.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of emitter electrode films 47 arranged on the first main surface 3 so as to cover the plurality of second trench structures 25 in the active region 6.
- the plurality of emitter electrode films 47 are arranged on the main surface insulating film 45.
- the plurality of emitter electrode films 47 may include conductive polysilicon.
- the multiple emitter electrode films 47 cover both ends of the multiple second trench structures 25 in the second direction Y.
- the multiple emitter electrode films 47 are formed in strips extending in the second direction Y in the region between the corresponding second trench structures 25 and trench isolation structures 15.
- the multiple emitter electrode films 47 are formed at intervals from the trench isolation structures 15 toward the second trench structures 25.
- the multiple emitter electrode films 47 face the channel region 20 with the main surface insulating film 45 in between.
- the multiple emitter electrode films 47 are each formed integrally with the second buried electrodes 28 of the multiple second trench structures 25.
- the multiple emitter electrode films 47 are each made up of a portion of the second buried electrode 28 that is pulled out in a film-like form onto the first main surface 3 (main surface insulating film 45).
- the multiple emitter electrode films 47 may also be formed separately from the second buried electrodes 28.
- FIG. 11 is an enlarged plan view showing the pad region 10.
- FIG. 12 is an enlarged plan view showing the gate resistance structure 50 shown in FIG. 11.
- FIG. 13 is an enlarged plan view showing the inner part of the gate resistance structure 50 shown in FIG. 12.
- FIG. 14 is an enlarged plan view showing one end of the gate resistance structure 50 shown in FIG. 12.
- FIG. 15 is an enlarged plan view showing the other end of the gate resistance structure 50 shown in FIG. 12.
- FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI in FIG. 15.
- FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line XXII-XXII in FIG. 12.
- FIG. 23 is a plan view showing the layout of the resistance film 60, gate electrode film 64, and gate wiring film 65.
- FIG. 24 is an electrical circuit diagram showing the gate resistance structure 50, gate terminal electrode 90, and gate wiring electrode 93.
- the semiconductor device 1A includes a gate resistance structure 50 formed in the pad region 10.
- the gate resistance structure 50 constitutes a gate resistance RG for the gate of the IGBT (first trench structure 21 of the IGBT structure Tr).
- the gate resistance structure 50 includes a plurality of trench resistance structures 51 formed on the first main surface 3 in the pad region 10. A gate potential is applied to the plurality of trench resistance structures 51, but the plurality of trench resistance structures 51 do not contribute to channel control.
- the multiple gate resistance structures 50 constitute a first trench group 52 and a second trench group 53.
- the first trench group 52 includes multiple first trench resistance structures 51A that constitute part of the multiple trench resistance structures 51, and is provided on one side in the second direction Y (the first side surface 5A side).
- the number of first trench resistance structures 51A is arbitrary and is adjusted based on the resistance value to be achieved.
- the first trench group 52 may include 2 to 100 first trench resistance structures 51A.
- the number of first trench resistance structures 51A is preferably 50 or less.
- the number of first trench resistance structures 51A may be 25 or less.
- the number of first trench resistance structures 51A is preferably 5 or more.
- the gate resistance structure 50 may include a single first trench resistance structure 51A instead of the first trench group 52.
- the first trench group 52 is provided in a region on one side (first side surface 5A) in the second direction Y with respect to a straight line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X.
- the first trench group 52 is preferably arranged in the pad region 10 so as to be biased toward the active region 6 (street region 11) rather than the peripheral region 9.
- the first trench group 52 is arranged at intervals from the center of the pad region 10 toward the active region 6 (street region 11).
- the multiple first trench resistance structures 51A are formed on the first main surface 3 at intervals from the multiple trench isolation structures 15 (multiple first trench structures 21).
- the multiple first trench resistance structures 51A are arranged at intervals in the first direction X in a plan view, and are each formed in a band shape extending in the second direction Y. In other words, the multiple first trench resistance structures 51A are arranged in a stripe shape extending in the second direction Y.
- the multiple first trench resistance structures 51A have one end on one side in the second direction Y (the first side surface 5A side) and the other end on the other side in the second direction Y (the second side surface 5B side).
- the multiple first trench resistance structures 51A are formed at intervals from the bottom of the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) toward the first main surface 3 so as to be located within the boundary well region 40 (first boundary well region 40A), and face the drift region 12 across a portion of the boundary well region 40. In other words, the multiple first trench resistance structures 51A do not penetrate the boundary well region 40 (first boundary well region 40A).
- the spacing between the multiple first trench resistance structures 51A is preferably less than the width of the street region 11.
- the spacing between the multiple first trench resistance structures 51A is preferably approximately equal to the spacing between the first trench structure 21 and the second trench structure 25.
- the spacing between the multiple first trench resistance structures 51A may be smaller than the spacing between the first trench structure 21 and the second trench structure 25.
- the spacing between the multiple first trench resistance structures 51A may be larger than the spacing between the first trench structure 21 and the second trench structure 25.
- the width of the first trench resistance structure 51A is preferably less than the width of the street region 11.
- the width of the first trench resistance structure 51A is the width in a direction perpendicular to the direction in which the first trench resistance structure 51A extends.
- the width of the first trench resistance structure 51A may be 0.1 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less.
- the width of the first trench resistance structure 51A is preferably 0.3 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
- the width of the first trench resistance structure 51A is 0.4 ⁇ m or more and 0.7 ⁇ m or less. It is preferable that the width of the first trench resistance structure 51A is approximately equal to the width of the first trench structure 21.
- the first trench resistance structure 51A may have a depth of 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. It is preferable that the depth of the first trench resistance structure 51A is 4 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. It is preferable that the depth of the first trench resistance structure 51A is approximately equal to the depth of the first trench structure 21.
- the second trench group 53 includes a plurality of second trench resistance structures 51B that form part of the plurality of trench resistance structures 51, and are spaced apart from the first trench group 52 on the other side in the second direction Y (the second side surface 5B side).
- the number of second trench resistance structures 51B is arbitrary and is adjusted based on the resistance value to be achieved. For example, when a resistance value approximately equal to the resistance value on the first trench group 52 side is to be realized, the second trench group 53 may include the same number of second trench resistance structures 51B as the number of first trench resistance structures 51A.
- the second trench group 53 may include a number of second trench resistance structures 51B different from the number of first trench resistance structures 51A.
- the number of second trench resistance structures 51B may be less than the number of first trench resistance structures 51A.
- the number of second trench resistance structures 51B may be greater than the number of first trench resistance structures 51A.
- the second trench group 53 may include 2 to 100 second trench resistance structures 51B.
- the number of second trench resistance structures 51B is preferably 50 or less.
- the number of second trench resistance structures 51B may be 25 or less.
- the number of second trench resistance structures 51B is preferably 5 or more.
- the semiconductor device 1A may include a single second trench resistance structure 51B instead of the second trench group 53.
- the second trench group 53 is provided in a region on the other side in the second direction Y (second side surface 5B) of a line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X.
- the second trench group 53 faces the first trench group 52 in the second direction Y.
- the second trench group 53 is preferably arranged so as to be biased toward the active region 6 side (street region 11 side) rather than the outer periphery region 9 in the pad region 10.
- the second trench group 53 is arranged at intervals from the center of the pad region 10 toward the active region 6 side (street region 11 side).
- the second trench resistance structures 51B are formed on the first main surface 3 at intervals from the trench isolation structures 15 (the first trench structures 21).
- the second trench resistance structures 51B are arranged at intervals in the first direction X in a plan view, and are each formed in a band shape extending in the second direction Y.
- the multiple second trench resistance structures 51B are arranged in a stripe pattern extending in the second direction Y.
- the multiple second trench resistance structures 51B each face the multiple first trench resistance structures 51A in a one-to-one correspondence in the second direction Y.
- the multiple second trench resistance structures 51B are each arranged in the same straight line as the multiple first trench resistance structures 51A.
- the multiple second trench resistance structures 51B each have one end on one side in the second direction Y (the first side surface 5A side) and the other end on the other side in the second direction Y (the second side surface 5B side).
- the second trench resistance structures 51B are formed at intervals from the bottom of the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) toward the first main surface 3 so as to be located within the boundary well region 40 (first boundary well region 40A), and face the drift region 12 across a portion of the boundary well region 40. In other words, the second trench resistance structures 51B do not penetrate the boundary well region 40 (first boundary well region 40A).
- the spacing between the multiple second trench resistance structures 51B is preferably less than the width of the street region 11.
- the spacing between the multiple second trench resistance structures 51B is preferably approximately equal to the spacing between adjacent first trench structures 21 and second trench structures 25.
- the spacing between the multiple second trench resistance structures 51B may be smaller than the spacing between the first trench structures 21 and second trench structures 25.
- the spacing between the multiple second trench resistance structures 51B may be larger than the spacing between the first trench structures 21 and second trench structures 25.
- the width of the second trench resistance structure 51B is preferably less than the width of the street region 11.
- the width of the second trench resistance structure 51B is the width in a direction perpendicular to the direction in which the second trench resistance structure 51B extends.
- the width of the second trench resistance structure 51B may be 0.1 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less.
- the width of the second trench resistance structure 51B is preferably 0.3 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less. It is particularly preferable that the width of the second trench resistance structure 51B is 0.4 ⁇ m or more and 0.7 ⁇ m or less.
- the width of the second trench resistance structure 51B is preferably approximately equal to the width of the first trench resistance structure 51A.
- the second trench resistance structure 51B may have a depth of 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
- the depth of the second trench resistance structure 51B is preferably 4 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the depth of the second trench resistance structure 51B is preferably approximately equal to the depth of the first trench resistance structure 51A (first trench structure 21).
- the trench resistance structure 51 includes a resistive trench 54, a resistive insulating film 55, and a resistive buried electrode 56.
- the resistive trench 54 is formed in the first main surface 3, and defines the wall surface of the trench resistance structure 51.
- the resistive insulating film 55 covers the wall surface of the resistive trench 54 in the form of a film.
- the resistive insulating film 55 is connected to the main surface insulating film 45 on the first main surface 3.
- the resistive insulating film 55 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum oxide film. It is preferable that the resistive insulating film 55 has a single-layer structure made of a single insulating film. It is particularly preferable that the resistive insulating film 55 includes a silicon oxide film made of an oxide of the chip 2.
- the resistor-buried electrode 56 is buried in the resistor trench 54 with a resistor insulating film 55 sandwiched therebetween.
- the resistor-buried electrode 56 may contain conductive polysilicon. A gate potential is applied to the resistor-buried electrode 56.
- the gate resistor structure 50 includes a space region 57 defined in the pad region 10 between the first trench group 52 and the second trench group 53.
- the space region 57 is formed by a flat portion of the first main surface 3 in the region between the other ends of the multiple first trench resistor structures 51A and one ends of the multiple second trench resistor structures 51B.
- the space region 57 is partitioned into a rectangular shape in a plan view.
- the space region 57 exposes the boundary well region 40 from the first main surface 3.
- the space region 57 is formed on a straight line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X in a plan view, and faces the street region 11 in the first direction X.
- the space region 57 has a space width along the second direction Y.
- the space width is larger than the width in the first direction X of the first trench resistance structure 51A (second trench resistance structure 51B).
- the space width is larger than the distance between two first trench resistance structures 51A (second trench resistance structures 51B) adjacent to each other in the first direction X.
- the space width is preferably larger than the width in the first direction X of the first trench group 52 (second trench group 53).
- the space width may be smaller than the width in the first direction X of the first trench group 52 (second trench group 53).
- the space width is preferably smaller than the length in the second direction Y of the first trench group 52 (second trench group 53).
- the space width may be approximately equal to the width in the second direction Y of the street region 11.
- the space width may be larger than the width in the second direction Y of the street region 11.
- the space width may be smaller than the width in the second direction Y of the street region 11.
- the gate resistor structure 50 includes a resistive film 60 arranged on the first main surface 3 so as to cover the multiple trench resistor structures 51 in the pad region 10. Specifically, the resistive film 60 is arranged on the main surface insulating film 45.
- the resistive film 60 includes at least one of a conductive polysilicon film and an alloy film.
- the alloy film may include alloy crystals composed of metallic elements and non-metallic elements.
- the alloy film may include at least one of a CrSi film, a CrSiN film, a CrSiO film, a TaN film, and a TiN film.
- the resistive film 60 includes conductive polysilicon.
- the thickness of the resistive film 60 is adjusted as appropriate depending on the resistance value to be achieved. It is preferable that the thickness of the resistive film 60 is equal to or less than the depth of the first trench resistance structure 51A (second trench resistance structure 51B). It is particularly preferable that the thickness of the resistive film 60 is less than the depth of the first trench resistance structure 51A (second trench resistance structure 51B).
- the thickness of the resistive film 60 is preferably 0.5 times or more the width of the first trench resistance structure 51A (second trench resistance structure 51B).
- the thickness of the resistive film 60 may be 0.05 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less.
- the thickness of the resistive film 60 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less.
- the thickness of the resistive film 60 may be 0.1 nm or more and 100 nm or less.
- the resistive film 60 is formed in a band shape extending in the second direction Y, and has a first end 60A on one side in the second direction Y (the first side surface 5A side) and a second end 60B on the other side in the second direction Y (the second side surface 5B side).
- the resistive film 60 has a width in the first direction X that is greater than the width in the first direction X of the first trench group 52 (second trench group 53).
- the width of the resistive film 60 may be less than the space width. Of course, the width of the resistive film 60 may be greater than or equal to the space width. It is preferable that the resistive film 60 has a uniform width in the first direction X.
- the resistive film 60 has a portion located on one side (first side surface 5A side) and a portion located on the other side (second side surface 5B side) in the second direction Y with respect to a line that crosses the center of the first main surface 3 in the first direction X.
- the resistive film 60 faces the first active region 6A, the second active region 6B, and the street region 11 in the first direction X.
- the resistive film 60 faces the multiple trench isolation structures 15, the multiple first trench structures 21, and the multiple second trench structures 25 in the first direction X.
- the resistive film 60 has a first covering portion 61 covering the space region 57, a second covering portion 62 covering the first trench group 52, and a third covering portion 63 covering the second trench group 53.
- the first covering portion 61 is a portion that covers the first main surface 3 in the area outside the first trench group 52 (plurality of first trench resistance structures 51A) and the second trench group 53 (plurality of second trench resistance structures 51B).
- the first covering portion 61 is located in the middle between the first end portion 60A and the second end portion 60B, and faces the boundary well region 40 across the main surface insulating film 45 in the thickness direction.
- the second covering portion 62 forms the first end 60A of the resistive film 60 and covers all of the first trench resistance structures 51A.
- the second covering portion 62 forms the first end 60A on the outer side (the peripheral edge side of the pad region 10) of one end of the multiple first trench resistance structures 51A.
- the first end 60A faces the first covering portion 61 across the first trench group 52 in a plan view.
- the second covering portion 62 is connected to the resistor-embedded electrodes 56 of the multiple first trench resistance structures 51A and faces the boundary well region 40 across the main surface insulating film 45 in the thickness direction.
- the third covering portion 63 forms the second end portion 60B of the resistive film 60 and covers all the second trench resistance structures 51B.
- the third covering portion 63 forms the second end portion 60B on the outer side (the peripheral side of the pad region 10) of the other ends of the multiple second trench resistance structures 51B.
- the second end portion 60B faces the first covering portion 61 across the second trench group 53 in a plan view.
- the third covering portion 63 is connected to the resistor-embedded electrodes 56 of the multiple second trench resistance structures 51B and faces the boundary well region 40 across the main surface insulating film 45 in the thickness direction.
- the resistive film 60 is formed integrally with the resistor-buried electrodes 56 of the multiple first trench resistor structures 51A in the second covering portion 62, and is formed integrally with the resistor-buried electrodes 56 of the multiple second trench resistor structures 51B in the third covering portion 63.
- the resistive film 60 is formed by a portion of the resistor-buried electrode 56 that is extended in the form of a film onto the first main surface 3 (main surface insulating film 45).
- the resistive film 60 may be formed separately from the resistor-buried electrode 56.
- the semiconductor device 1A includes a gate electrode film 64 disposed on the first main surface 3 so as to be adjacent to the resistive film 60. Specifically, the gate electrode film 64 is disposed on the main surface insulating film 45.
- the gate electrode film 64 includes at least one of a conductive polysilicon film and an alloy film.
- the alloy film may include alloy crystals composed of a metallic element and a non-metallic element.
- the alloy film may include at least one of a CrSi film, a CrSiN film, a CrSiO film, a TaN film, and a TiN film.
- the gate electrode film 64 is preferably formed of the same resistive material as the resistive film 60. In this embodiment, the gate electrode film 64 includes conductive polysilicon. The gate electrode film 64 preferably has a thickness approximately equal to that of the resistive film 60.
- the gate electrode film 64 is disposed on the main surface insulating film 45 at a distance from the resistive film 60 toward the inner side of the pad region 10 (the third side surface 5C side), and is physically separated from the resistive film 60.
- the gate electrode film 64 is formed at a distance from the multiple trench isolation structures 15 toward the inner side of the pad region 10 in a plan view.
- the gate electrode film 64 faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) across the main surface insulating film 45.
- the gate electrode film 64 is formed in a polygonal shape (a quadrangular shape in this embodiment) in a plan view. In this embodiment, the gate electrode film 64 is formed in a rectangular shape extending in the second direction Y along the resistive film 60.
- the semiconductor device 1A includes a gate wiring film 65 arranged on the first main surface 3 adjacent to the resistive film 60 so as to face the gate electrode film 64 with the resistive film 60 in between.
- the gate wiring film 65 is arranged on the main surface insulating film 45.
- the gate wiring film 65 includes at least one of a conductive polysilicon film and an alloy film.
- the alloy film may include alloy crystals composed of a metallic element and a non-metallic element.
- the alloy film may include at least one of a CrSi film, a CrSiN film, a CrSiO film, a TaN film, and a TiN film.
- the gate wiring film 65 is preferably formed of the same resistive material as the resistive film 60. In this embodiment, the gate wiring film 65 includes conductive polysilicon. The gate wiring film 65 preferably has a thickness approximately equal to that of the resistive film 60.
- the gate wiring film 65 is disposed on the main surface insulating film 45 at a distance from the gate electrode film 64, and is physically separated from the gate electrode film 64.
- the gate wiring film 65 has a first connection portion connected to the first end 60A of the resistive film 60, and a second connection portion connected to the second end 60B of the resistive film 60.
- the gate wiring film 65 is electrically connected to the multiple trench resistance structures 51 via the resistive film 60. Specifically, the gate wiring film 65 is electrically connected to the multiple first trench resistance structures 51A between the first covering portion 61 and the second covering portion 62 of the resistive film 60, and is electrically connected to the multiple second trench resistance structures 51B between the first covering portion 61 and the third covering portion 63 of the resistive film 60.
- the gate wiring film 65 includes a first lower wiring portion 66, a second lower wiring portion 67, and a third lower wiring portion 68.
- the first lower wiring portion 66 is routed to the pad region 10. Specifically, the first lower wiring portion 66 surrounds the resistive film 60 and the gate electrode film 64 in the pad region 10 from multiple directions (three directions in this embodiment).
- the first lower wiring portion 66 includes a first lower line portion 69 and multiple second lower line portions 70A, 70B.
- the first lower line portion 69 is arranged on the street region 11 side of the resistive film 60 in the pad region 10.
- the first lower line portion 69 is arranged on the first main surface 3 adjacent to the resistive film 60 so as to face the gate electrode film 64 across the resistive film 60 in a plan view.
- the first lower line portion 69 faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) across the main surface insulating film 45 in the thickness direction.
- the first lower line portion 69 is formed in a band shape extending in the second direction Y along the resistive film 60.
- the first lower line portion 69 has a length in the second direction Y that is greater than the length of the resistive film 60 and the length of the gate electrode film 64.
- the first lower line portion 69 has one end on one side in the second direction Y (the first side surface 5A side) and the other end on the other side in the second direction Y (the second side surface 5B side).
- the multiple second lower line portions 70A, 70B include a second lower line portion 70A on one side and a second lower line portion 70B on the other side.
- the second lower line portion 70A is arranged in a region on one side (first side surface 5A side) of the resistive film 60 and the gate electrode film 64 in the pad region 10 in the second direction Y with respect to the resistive film 60 and the gate electrode film 64.
- the second lower line portion 70B is arranged in a region on the other side (second side surface 5B side) of the resistive film 60 and the gate electrode film 64 in the pad region 10 in the second direction Y with respect to the resistive film 60 and the gate electrode film 64.
- the second lower line portion 70A is formed in a band shape extending in the first direction X, and has one end connected to one end of the first lower line portion 69, and the other end located on the peripheral side (third side surface 5C side) of the chip 2.
- the second lower line portion 70A is further connected to the first end 60A of the resistive film 60, and is formed at a distance from the gate electrode film 64.
- the second lower line portion 70A constitutes a first connection portion for the first end 60A.
- the second lower line portion 70A faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) across the main surface insulating film 45 in the thickness direction.
- the second lower line portion 70B is formed in a band shape extending in the first direction X, and has one end connected to the other end of the first lower line portion 69, and the other end located on the peripheral side of the chip 2 (the third side surface 5C side).
- the other side second lower line portion 70B is further connected to the second end 60B of the resistive film 60, and is formed at a distance from the gate electrode film 64.
- the second lower line portion 70B constitutes a second connection portion for the first end portion 60A.
- the other second lower line portion 70B faces the one second lower line portion 70A across the gate electrode film 64.
- the other second lower line portion 70B faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) across the main surface insulating film 45 in the thickness direction.
- the second lower wiring portion 67 is routed to the street region 11. Specifically, the second lower wiring portion 67 is pulled out from the first lower wiring portion 66 to the street region 11. More specifically, the second lower wiring portion 67 is pulled out from the inner portion (the center portion in this embodiment) of the first lower line portion 69 to the street region 11, and is formed in a band shape extending in the first direction X.
- the second lower wiring portion 67 crosses the center of the chip 2.
- the second lower wiring portion 67 extends in a band shape so as to be located in an area on one side (the third side surface 5C side) and an area on the other side (the fourth side surface 5D side) of the first direction X with respect to a straight line that crosses the center of the first main surface 3 in the second direction Y.
- the second lower wiring portion 67 has one end connected to the first lower line portion 69 (the first lower wiring portion 66) on one side of the first direction X, and the other end on the other side of the first direction X.
- the second lower wiring portion 67 faces the boundary well region 40 (second boundary well region 40B) across the main surface insulating film 45 in the thickness direction.
- the second lower wiring portion 67 has a width greater than the width of the street region 11 in the second direction Y, and is drawn out from the street region 11 to the multiple active regions 6.
- the second lower wiring portion 67 covers the multiple trench isolation structures 15 in the multiple active regions 6.
- the second lower wiring portion 67 also covers the ends of the first trench structures 21 in the active regions 6. As a result, the second lower wiring portion 67 is electrically connected to the isolated buried electrodes 18 and the first buried electrodes 24, and transmits the gate potential to the isolated buried electrodes 18 and the first buried electrodes 24.
- the second lower wiring portion 67 is formed integrally with the multiple isolated buried electrodes 18 and the multiple first buried electrodes 24.
- the second lower wiring portion 67 is composed of a portion of the multiple isolated buried electrodes 18 and a portion of the multiple first buried electrodes 24 that are pulled out in a film-like form onto the first main surface 3 (main surface insulating film 45).
- the second lower wiring portion 67 may be formed separately from the multiple isolated buried electrodes 18 and the multiple first buried electrodes 24.
- the third lower wiring portion 68 is routed to the outer peripheral region 9. Specifically, the third lower wiring portion 68 is pulled out from the first lower wiring portion 66 to the outer peripheral region 9. More specifically, the third lower wiring portion 68 is pulled out from the other ends of the multiple second lower line portions 70A, 70B to one side (first side surface 5A side) and the other side (second side surface 5B side) of the outer peripheral region 9, and is formed in a band shape extending along the outer peripheral region 9.
- the third lower wiring portion 68 sandwiches multiple active regions 6.
- the third lower wiring portion 68 extends along the periphery (first side surfaces 5A-5D) of the chip 2 so as to surround the multiple active regions 6 in a planar view, and is connected to the other end of the second lower wiring portion 67.
- the third lower wiring portion 68, together with the second lower wiring portion 67 surrounds the multiple active regions 6.
- the third lower wiring portion 68 faces the inner portion of the peripheral well region 41 across the main surface insulating film 45. Specifically, the third lower wiring portion 68 faces the inner portion of the peripheral well region 41 at a distance inward from the inner and outer edges of the peripheral well region 41 in a plan view.
- the third lower wiring portion 68 has a plurality of lead-out portions 68a that are led out from the peripheral region 9 to the plurality of active regions 6 in the portion extending along the first side surface 5A.
- the plurality of lead-out portions 68a cover the first trench isolation structure 15A on the first active region 6A side, and cover the second trench isolation structure 15B on the second active region 6B side.
- the multiple drawers 68a cover the ends of the multiple first trench structures 21.
- the third lower wiring portion 68 is electrically connected to the multiple isolated buried electrodes 18 and the multiple first buried electrodes 24 in the first active region 6A, and transmits the gate potential to the multiple isolated buried electrodes 18 and the multiple first buried electrodes 24.
- a single pull-out portion 68a may be formed that extends in a strip along the first trench isolation structure 15A.
- a single pull-out portion 68a may be formed that extends in a strip along the second trench isolation structure 15B.
- the third lower wiring portion 68 is formed integrally with the multiple isolated buried electrodes 18 and the multiple first buried electrodes 24.
- the third lower wiring portion 68 is composed of a portion of the multiple isolated buried electrodes 18 and a portion of the multiple first buried electrodes 24 that are pulled out in a film-like manner onto the first main surface 3 (main surface insulating film 45).
- the third lower wiring portion 68 may be formed separately from the multiple isolated buried electrodes 18 and the multiple first buried electrodes 24.
- the semiconductor device 1A includes a first slit 71 defined in a region between the resistive film 60 and the gate electrode film 64.
- the first slit 71 is formed in a band shape extending in the second direction Y in a plan view, and defines the first to third covering portions 61 to 63 of the resistive film 60.
- the first slit 71 exposes the main surface insulating film 45.
- the first slit 71 is formed outward from the multiple trench resistance structures 51 in a plan view, and faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) in the thickness direction. In other words, the first slit 71 does not face the trench resistance structures 51 in the thickness direction.
- the first slit 71 has a first length in the second direction Y.
- the first slit 71 is formed narrower than the gate electrode film 64 in the first direction X.
- the first slit 71 is preferably formed narrower than the resistive film 60 in the first direction X.
- the first slit 71 is preferably formed narrower than the first trench group 52 in the first direction X.
- the first slit 71 is preferably formed wider than the trench resistive structure 51 in the first direction X.
- the width of the first slit 71 may be 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the width of the first slit 71 may be 0.1 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, 0.5 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less, 2.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or less, or 7.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the width of the first slit 71 is preferably 3 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
- the semiconductor device 1A includes a second slit 72 defined in a region between the resistive film 60 and the gate wiring film 65.
- the second slit 72 is defined in a region between the resistive film 60 and the first lower line portion 69.
- the second slit 72 faces the first slit 71 across the resistive film 60.
- the second slit 72 is formed in a band shape extending in the second direction Y in a plan view, and divides the first to third covering portions 61 to 63 of the resistive film 60.
- the second slit 72 extends parallel to the first slit 71, and divides the resistive film 60 together with the first slit 71.
- the second slit 72 exposes the main surface insulating film 45.
- the second slits 72 are formed outward from the multiple trench resistance structures 51 in a plan view, and face the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) in the thickness direction. In other words, the second slits 72 do not face the trench resistance structures 51 in the thickness direction.
- the second slits 72 face the first slits 71 in a plan view, sandwiching the multiple first trench resistance structures 51A and the multiple second trench resistance structures 51B between them.
- the second slit 72 has a second length in the second direction Y.
- the second length may be different from the first length of the first slit 71. It is preferable that the second length is equal to or less than the first length from the viewpoint of properly connecting the resistive film 60 and the gate wiring film 65. In this embodiment, the second length is less than the first length. Of course, the second length may be approximately equal to the first length. Also, the second length may be greater than the first length.
- the second slit 72 is formed narrower than the gate electrode film 64 in the first direction X.
- the second slit 72 is preferably formed narrower than the first lower line portion 69 in the first direction X. It is particularly preferable that the second slit 72 is formed narrower than the resistance film 60 in the first direction X.
- the second slit 72 is preferably formed narrower than the first trench group 52 in the first direction X.
- the second slit 72 is preferably formed wider than the trench resistance structure 51.
- the width of the second slit 72 may be 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the width of the second slit 72 may be 0.1 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, 0.5 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less, 2.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or less, or 7.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the width of the second slit 72 is preferably 3 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
- the width of the second slit 72 may be equal to or greater than the width of the first slit 71.
- the width of the second slit 72 may be less than the width of the first slit 71.
- the width of the second slit 72 may be approximately equal to the width of the first slit 71.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of third slits 73 defined in a region between the gate electrode film 64 and the gate wiring film 65.
- the plurality of third slits 73 are each defined in a region between the gate electrode film 64 and the plurality of second lower line portions 70A, 70B.
- the multiple third slits 73 are each formed in a band shape extending in the first direction X in a plan view, exposing the main surface insulating film 45.
- the multiple third slits 73 are connected to the first slits 71, and face each other in the second direction Y with the gate electrode film 64 in between.
- the multiple third slits 73, together with the first slits 71 partition the gate electrode film 64.
- the multiple third slits 73, together with the first slits 71 physically and electrically separate the gate electrode film 64 from the gate wiring film 65.
- the third slit 73 is formed narrower than the gate electrode film 64.
- the third slit 73 is preferably formed narrower than the second lower line portions 70A, 70B. It is particularly preferable that the third slit 73 is formed narrower than the resistance film 60.
- the third slit 73 is preferably formed narrower than the first trench group 52 (second trench group 53).
- the third slit 73 is preferably formed wider than the trench resistance structure 51.
- the width of the third slit 73 may be 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the width of the third slit 73 may be 0.1 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, 0.5 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less, 2.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or less, or 7.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the width of the third slit 73 is preferably 3 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
- the width of the third slit 73 may be equal to or greater than the width of the first slit 71.
- the width of the third slit 73 may be less than the width of the first slit 71.
- the width of the third slit 73 may be approximately equal to the width of the first slit 71.
- the semiconductor device 1A includes an interlayer insulating film 74 that covers the main surface insulating film 45.
- the interlayer insulating film 74 is thicker than the main surface insulating film 45.
- the interlayer insulating film 74 may have a single-layer structure made of a single insulating film, or a layered structure including multiple insulating films.
- the interlayer insulating film 74 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum oxide film.
- the interlayer insulating film 74 may have a layered structure including multiple silicon oxide films.
- the interlayer insulating film 74 may include at least one of an NSG (Non-doped Silicate Glass) film, a PSG (Phosphor Silicate Glass) film, and a BPSG (Boron Phosphor Silicate Glass) film, which are examples of silicon oxide films.
- the NSG film, PSG film, and BPSG film may be layered in any order.
- the interlayer insulating film 74 covers the main surface insulating film 45 in the active region 6, the boundary region 8, and the peripheral region 9.
- the interlayer insulating film 74 covers the multiple trench isolation structures 15, the multiple first trench structures 21, and the multiple second trench structures 25 in the active region 6.
- the interlayer insulating film 74 covers the trench resistor structures 51 (resistance buried electrodes 56), resistor film 60, gate electrode film 64, and gate wiring film 65 in the pad region 10.
- the interlayer insulating film 74 covers the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) in the pad region 10 with the main surface insulating film 45 in between.
- the interlayer insulating film 74 selectively covers the peripheral well region 41, FLR 42, and channel stop region 43 with the main surface insulating film 45 in between.
- the stacked film of the main surface insulating film 45 and the interlayer insulating film 74 is an example of an "insulating film" in this disclosure.
- the interlayer insulating film 74 enters the first slit 71 from above the resistive film 60 and the gate electrode film 64, and has a portion that covers the main surface insulating film 45 within the first slit 71.
- the interlayer insulating film 74 faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) in the thickness direction within the first slit 71, sandwiching the main surface insulating film 45 therebetween.
- the interlayer insulating film 74 electrically insulates the resistive film 60 and the gate electrode film 64 within the first slit 71.
- the interlayer insulating film 74 enters the second slit 72 from above the resistive film 60 and the gate wiring film 65 (first lower line portion 69), and has a portion that covers the main surface insulating film 45 within the second slit 72.
- the interlayer insulating film 74 faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) in the thickness direction within the second slit 72, sandwiching the main surface insulating film 45 therebetween.
- the interlayer insulating film 74 electrically insulates the resistive film 60 and the gate wiring film 65 (first lower line portion 69) within the second slit 72.
- the interlayer insulating film 74 enters the third slits 73 from above the gate electrode film 64 and the gate wiring film 65 (second lower line portions 70A, 70B), and has a portion that covers the main surface insulating film 45 within the third slits 73.
- the interlayer insulating film 74 faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) in the thickness direction within the third slits 73, sandwiching the main surface insulating film 45 therebetween.
- the interlayer insulating film 74 electrically insulates the gate electrode film 64 and the gate wiring film 65 within the multiple third slits 73.
- the interlayer insulating film 74 has an insulating main surface 75 extending along the first main surface 3 (main surface insulating film 45).
- the insulating main surface 75 has a first recess portion 76, a second recess portion 77, and multiple third recess portions 78 in the pad region 10 (see Figures 16 to 22).
- the first recess portion 76 is formed in a portion that covers the first slit 71.
- the first recess portion 76 is recessed toward the first slit 71, and is formed in a band shape extending in the second direction Y along the first slit 71 in a plan view.
- the second recess portion 77 is formed in a portion covering the second slit 72.
- the second recess portion 77 is recessed toward the second slit 72, and is formed in a band shape extending in the second direction Y along the second slit 72 in a plan view.
- the multiple third recess portions 78 are each formed in a portion covering the multiple third slits 73.
- the multiple third recess portions 78 are each recessed toward the corresponding third slit 73, and are each formed in a band shape extending in the first direction X along the corresponding third slit 73 in a plan view.
- the semiconductor device 1A includes at least one (in this embodiment, multiple) first resistor connection electrodes 81 embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the resistive film 60.
- the first resistor connection electrode 81 may be referred to as a "first resistor via electrode.”
- the first resistor connection electrode 81 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the first resistor connection electrode 81 has a layered structure including a Ti film and a W film.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 are connected to the first covering portion 61 of the resistive film 60. That is, the multiple first resistor connection electrodes 81 are connected to a portion of the resistive film 60 that covers the area outside the multiple trench resistance structures 51. Specifically, the multiple first resistor connection electrodes 81 are connected to a portion of the resistive film 60 that covers the space region 57 between the first trench group 52 (multiple first trench resistance structures 51A) and the second trench group 53 (multiple second trench resistance structures 51B).
- the multiple first resistor connection electrodes 81 are formed in a region spaced apart from the multiple trench resistor structures 51 in the second direction Y in a planar view, and do not face the multiple trench resistor structures 51 in the first direction X.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 are each formed in a band shape extending in the first direction X in a planar view, and are arranged at intervals in the second direction Y.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 are arranged in a stripe shape extending in the first direction X in a planar view.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 extend in a direction intersecting (orthogonal in this embodiment) the extension direction of the resistive film 60 (multiple trench resistor structures 51). In other words, the multiple first resistor connection electrodes 81 intersect (orthogonal) with the current direction of the resistive film 60. This allows the current to be appropriately spread from the multiple first resistor connection electrodes 81 to the resistive film 60. In other words, current constriction caused by the layout of the multiple first resistor connection electrodes 81 is suppressed, and undesired fluctuations (increases) in the resistance value caused by the current constriction are suppressed.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 face only the flat portion of the first main surface 3 across the resistive film 60, and do not face the trench resistor structure 51 across the resistive film 60.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 face the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) across the resistive film 60 and the main surface insulating film 45.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 are formed in a region sandwiched between the first slit 71 and the second slit 72 and spaced apart from the first slit 71 and the second slit 72 in a plan view.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 are formed narrower than the resistive film 60 in the first direction X.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 face one or more first trench resistor structures 51A on one side in the second direction Y (first side surface 5A side), and face one or more second trench resistor structures 51B on the other side in the second direction Y (second side surface 5B side).
- the multiple first resistor connection electrodes 81 only need to face at least two of the multiple first trench resistance structures 51A in the second direction Y, and do not need to face all of the first trench resistance structures 51A. In this embodiment, the multiple first resistor connection electrodes 81 face some of the multiple first trench resistance structures 51A in the second direction Y. Of course, the multiple first resistor connection electrodes 81 may face all of the first trench resistance structures 51A in the second direction Y.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 only need to face at least two of the multiple second trench resistance structures 51B in the second direction Y, and do not need to face all of the first trench resistance structures 51A. In this embodiment, the multiple first resistor connection electrodes 81 face some of the multiple second trench resistance structures 51B in the second direction Y. Of course, the multiple first resistor connection electrodes 81 may face all of the second trench resistance structures 51B in the second direction Y.
- the multiple first resistor connection electrodes 81 have a first connection area S1 with respect to the resistive film 60.
- the first connection area S1 is defined by the total planar area of the multiple first resistor connection electrodes 81.
- the first connection area S1 is defined by the planar area of the single first resistor connection electrode 81.
- the first connection area S1 is adjusted according to the first current I1 flowing through the first resistor connection electrode 81 (see FIG. 12).
- the semiconductor device 1A includes at least one (in this embodiment, multiple) second resistor connection electrodes 82 embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the resistive film 60 at a location different from the first resistor connection electrode 81.
- the second resistor connection electrode 82 may be referred to as a "second resistor via electrode.”
- the second resistor connection electrode 82 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the second resistor connection electrode 82 has a layered structure including a Ti film and a W film.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 are connected to the second covering portion 62 of the resistive film 60.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 are embedded in the portion of the resistive film 60 that covers the first trench group 52 (the multiple first trench resistor structures 51A).
- the multiple second resistor connection electrodes 82 form a first gate resistor R1 between the multiple first resistor connection electrodes 81.
- the first gate resistor R1 is composed of the resistive film 60 and the multiple first trench resistor structures 51A in the region between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple second resistor connection electrodes 82.
- the resistance value of the first gate resistor R1 is adjusted by the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple second resistor connection electrodes 82.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 are formed in a region facing the multiple first trench resistor structures 51A in the first direction X in a planar view.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 extend in a direction different from the first resistor connection electrodes 81 in a planar view.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 are each formed in a band shape extending in the second direction Y in a planar view, and are arranged at intervals in the first direction X.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 are arranged in a stripe shape extending in the second direction Y in a planar view.
- the second resistor connection electrodes 82 are each disposed in a region between adjacent first trench resistance structures 51A at a distance from the first trench resistance structures 51A in a plan view. In other words, the second resistor connection electrodes 82 are arranged alternately with the first trench resistance structures 51A in the first direction X.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 face only the flat portion of the first main surface 3 across the resistive film 60, and do not face the trench resistor structure 51 across the resistive film 60.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 face the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) across the resistive film 60 and the main surface insulating film 45.
- the second resistor connection electrodes 82 only need to be arranged in a portion of the region between the first trench resistance structures 51A, and do not necessarily need to be arranged in the entire region between the first trench resistance structures 51A.
- the second resistor connection electrodes 82 only need to be arranged in at least one region located on the active region 6 side of the region between the first trench resistance structures 51A, and do not need to be arranged in at least one region located on the gate electrode film 64 side.
- At least one of the multiple second resistor connection electrodes 82 faces the multiple first resistor connection electrodes 81 in the second direction Y in a plan view. In this case, it is preferable that at least one of the multiple second resistor connection electrodes 82 located on the gate electrode film 64 side faces the multiple first resistor connection electrodes 81 in the second direction Y.
- At least one of the multiple second resistor connection electrodes 82 located on the active region 6 side does not have to face the multiple first resistor connection electrodes 81 in the second direction Y.
- all of the second resistor connection electrodes 82 may be arranged to face the multiple first resistor connection electrodes 81 in the second direction Y.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 have a length in the second direction Y that is less than the length of the multiple first trench resistance structures 51A. It is preferable that the multiple second resistor connection electrodes 82 are arranged in a region on the other end side of the multiple first trench resistance structures 51A with respect to the longitudinal middle portion of the multiple first trench resistance structures 51A.
- the length of the multiple second resistor connection electrodes 82 is preferably 1/100 or more and 1/2 or less of the length of the multiple first trench resistor structures 51A.
- the length of the multiple second resistor connection electrodes 82 may be 1/20 or more and 1/4 or less of the length of the multiple first trench resistor structures 51A.
- the multiple second resistor connection electrodes 82 have a second connection area S2 with respect to the resistive film 60.
- the second connection area S2 is defined by the total planar area of the multiple second resistor connection electrodes 82.
- the second connection area S2 is defined by the planar area of the single second resistor connection electrode 82.
- the second connection area S2 may be approximately equal to the first connection area S1.
- the second connection area S2 may be greater than the first connection area S1.
- the second connection area S2 may be less than the first connection area S1.
- the second connection area S2 is adjusted according to the current ratio I2/I1 (shunt ratio) of the second current I2 flowing through the second resistor connection electrode 82 to the first current I1 flowing through the first resistor connection electrode 81 (see FIG. 12).
- the value of the area ratio S2/S1 of the second connection area S2 to the first connection area S1 is set to be equal to or greater than the value of the current ratio I2/I1.
- the area ratio S2/S1 is set to be equal to or greater than 1.
- the area ratio S2/S1 is set to be equal to or greater than 1/2.
- the area ratio S2/S1 is set to 1/4 or more.
- the current ratio I2/I1 is approximately 1/2
- the second connection area S2 is 1/2 or more times the first connection area S1. It is preferable that the second connection area S2 is 2 or less times the first connection area S1.
- the semiconductor device 1A includes at least one (in this embodiment, multiple) third resistor connection electrodes 83 embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the resistive film 60 at a location different from the first resistor connection electrode 81 and the second resistor connection electrode 82.
- the third resistor connection electrode 83 may be referred to as a "third resistor via electrode.”
- the third resistor connection electrode 83 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the third resistor connection electrode 83 has a layered structure including a Ti film and a W film.
- the multiple third resistor connection electrodes 83 are connected to the third covering portion 63 of the resistive film 60.
- the multiple third resistor connection electrodes 83 are embedded in the portion of the resistive film 60 that covers the second trench group 53 (the multiple second trench resistor structures 51B).
- the third resistor connection electrodes 83 form a second gate resistor R2 between the first resistor connection electrodes 81.
- the second gate resistor R2 is formed by the resistive film 60 and the second trench resistor structures 51B in the region between the first resistor connection electrodes 81 and the third resistor connection electrodes 83.
- the resistance value of the second gate resistor R2 is adjusted by the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple third resistor connection electrodes 83.
- the resistance value of the second gate resistor R2 is approximately equal to the resistance value of the first gate resistor R1.
- the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple third resistor connection electrodes 83 is approximately equal to the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple second resistor connection electrodes 82.
- the resistance value of the second gate resistor R2 may be different from the resistance value of the first gate resistor R1.
- the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple third resistor connection electrodes 83 may be different from the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple second resistor connection electrodes 82.
- the resistance value of the second gate resistor R2 may be less than the resistance value of the first gate resistor R1.
- the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple third resistor connection electrodes 83 may be set to be less than the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple second resistor connection electrodes 82.
- the resistance value of the second gate resistor R2 may be greater than the resistance value of the first gate resistor R1.
- the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple third resistor connection electrodes 83 may be set to be greater than the distance between the multiple first resistor connection electrodes 81 and the multiple second resistor connection electrodes 82.
- the third resistor connection electrodes 83 are each disposed in a region between adjacent second trench resistance structures 51B at a distance from the second trench resistance structures 51B in a plan view. In other words, the third resistor connection electrodes 83 are arranged alternately with the second trench resistance structures 51B in the first direction X.
- the multiple third resistor connection electrodes 83 face only the flat portion of the first main surface 3 across the resistive film 60, and do not face the trench resistor structure 51 across the resistive film 60.
- the multiple third resistor connection electrodes 83 face the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) across the resistive film 60 and the main surface insulating film 45.
- the multiple third resistor connection electrodes 83 only need to be arranged in a portion of the region between the multiple second trench resistance structures 51B, and do not necessarily need to be arranged in the entire region between the multiple second trench resistance structures 51B.
- the multiple third resistor connection electrodes 83 only need to be arranged in at least one region located on the active region 6 side among the regions between the multiple second trench resistance structures 51B, and do not need to be arranged in at least one region located on the gate electrode film 64 side.
- At least one of the multiple third resistor connection electrodes 83 faces the multiple first resistor connection electrodes 81 in the second direction Y in a plan view. In this case, it is preferable that at least one of the multiple third resistor connection electrodes 83 located on the gate electrode film 64 side faces the multiple first resistor connection electrodes 81 in the second direction Y.
- At least one of the multiple third resistor connection electrodes 83 located on the active region 6 side does not have to face the multiple first resistor connection electrodes 81 in the second direction Y.
- all of the third resistor connection electrodes 83 may be arranged to face the multiple first resistor connection electrodes 81 in the second direction Y.
- the number of the multiple third resistor connection electrodes 83 is set to be equal to the number of the multiple second resistor connection electrodes 82, and all of the third resistor connection electrodes 83 face all of the second resistor connection electrodes 82 in a one-to-one correspondence in the second direction Y.
- the number of the third resistor connection electrodes 83 may be greater than the number of the second resistor connection electrodes 82, or may be less than the number of the second resistor connection electrodes 82.
- the third resistor connection electrodes 83 have a length in the second direction Y that is less than the length of the second trench resistance structures 51B. It is preferable that the third resistor connection electrodes 83 are arranged in a region on the other end side of the second trench resistance structures 51B with respect to the longitudinal middle portion of the second trench resistance structures 51B.
- the length of the multiple third resistor connection electrodes 83 is preferably 1/100 or more and 1/2 or less of the length of the multiple second trench resistance structures 51B.
- the length of the multiple third resistor connection electrodes 83 may be 1/20 or more and 1/4 or less of the length of the multiple second trench resistance structures 51B.
- the length of the third resistor connection electrode 83 may be approximately equal to the length of the second trench resistance structure 51B.
- the length of the third resistor connection electrode 83 may be greater than the length of the second trench resistance structure 51B.
- the length of the third resistor connection electrode 83 may be less than the length of the second trench resistance structure 51B.
- the multiple third resistor connection electrodes 83 have a third connection area S3 with respect to the resistive film 60.
- the third connection area S3 is defined by the total planar area of the multiple third resistor connection electrodes 83.
- the third connection area S3 is defined by the planar area of the single third resistor connection electrode 83.
- the third connection area S3 is adjusted according to the current ratio I3/I1 (shunt ratio) of the third current I3 flowing through the third resistor connection electrode 83 to the first current I1 flowing through the first resistor connection electrode 81 (see FIG. 12).
- the value of the current ratio I3/I1 of the third connection area S3 to the first connection area S1 is set to be equal to or greater than the value of the current ratio I3/I1.
- the current ratio I3/I1 is 1, it is preferable that the current ratio I3/I1 is set to be equal to or greater than 1.
- the current ratio I3/I1 is 1/2, it is preferable that the current ratio I3/I1 is set to be equal to or greater than 1/2.
- the current ratio I3/I1 is 1/4, it is preferable that the current ratio I3/I1 is set to 1/4 or more.
- the third connection area S3 is set to 1/2 or more times the first connection area S1. It is preferable that the third connection area S3 is equal to or less than twice the first connection area S1.
- the third current I3 may be greater than the second current I2 or less than the second current I2.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of gate connection electrodes 84 embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the gate wiring film 65 in the inactive region 7.
- the gate connection electrodes 84 may be referred to as "gate via electrodes.”
- the plurality of gate connection electrodes 84 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the plurality of gate connection electrodes 84 has a layered structure including a Ti film and a W film.
- the multiple gate connection electrodes 84 include at least one (multiple in this embodiment) first gate connection electrode 84A and at least one (multiple in this embodiment) second gate connection electrode 84B.
- the multiple first gate connection electrodes 84A are embedded in a portion of the interlayer insulating film 74 that covers the second lower wiring portion 67 in the street region 11, and are electrically connected to the second lower wiring portion 67 (see Figures 7 to 9).
- the multiple first gate connection electrodes 84A are formed at intervals in the second direction Y and in a band shape extending in the first direction X.
- the multiple second gate connection electrodes 84B are embedded in the portion of the interlayer insulating film 74 that covers the third lower wiring portion 68 in the outer peripheral region 9, and are electrically connected to the third lower wiring portion 68 (see Figures 3 to 6).
- the multiple second gate connection electrodes 84B are formed at intervals from the inner edge side to the outer edge side of the third lower wiring portion 68, and are formed in a band shape extending along the third lower wiring portion 68.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of first emitter connection electrodes 85 that penetrate the main surface insulating film 45 and are embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to a plurality of emitter regions 29 in the active region 6.
- the first emitter connection electrodes 85 may also be referred to as "first emitter via electrodes.”
- the multiple first emitter connection electrodes 85 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the multiple first emitter connection electrodes 85 have a layered structure including a Ti film and a W film.
- the multiple first emitter connection electrodes 85 penetrate the interlayer insulating film 74 and the main surface insulating film 45 and are embedded in the multiple contact holes 30, respectively.
- the multiple first emitter connection electrodes 85 are each formed in a strip shape extending in the second direction Y along the multiple first trench structures 21 in a plan view. That is, in this embodiment, the multiple first emitter connection electrodes 85 extend in the same direction as the extension direction of the multiple second resistor connection electrodes 82 and the extension direction of the multiple third resistor connection electrodes 83.
- the multiple first emitter connection electrodes 85 are each electrically connected to the emitter region 29 and the channel contact region 31 in the corresponding contact hole 30.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of second emitter connection electrodes 86 that penetrate the main surface insulating film 45 and are embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to a plurality of emitter electrode films 47 in the active region 6.
- the second emitter connection electrodes 86 may also be referred to as "second emitter via electrodes.”
- the multiple second emitter connection electrodes 86 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the multiple second emitter connection electrodes 86 have a layered structure including a Ti film and a W film.
- the multiple second emitter connection electrodes 86 are electrically connected to the second buried electrode 28 via the multiple emitter electrode films 47.
- the semiconductor device 1A includes at least one (in this embodiment, multiple) first well connection electrodes 87 that penetrate the main surface insulating film 45 and are embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the inner edge of the peripheral well region 41.
- the first well connection electrodes 87 may also be referred to as "first well via electrodes.”
- the multiple first well connection electrodes 87 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the multiple first well connection electrodes 87 have a layered structure including a Ti film and a W film.
- the multiple first well connection electrodes 87 are arranged at intervals from the inner edge side to the outer edge side of the peripheral well region 41.
- the multiple first well connection electrodes 87 are arranged on the inner edge side of the peripheral well region 41 with respect to the widthwise middle portion of the peripheral well region 41, and are electrically connected to a region on the inner edge side of the peripheral well region 41.
- the multiple first well connection electrodes 87 are arranged in a region between the inner edge of the peripheral well region 41 and the third lower wiring portion 68 of the gate wiring film 65.
- the multiple first well connection electrodes 87 each extend in a strip shape along the inner edge of the peripheral well region 41.
- the multiple first well connection electrodes 87 each have multiple segment portions 87a in the portion extending in the first direction X (see FIG. 3).
- the multiple segment portions 87a are each disposed in the region between the multiple draw-out portions 68a of the gate wiring film 65 (third lower wiring portion 68) at a distance from the multiple draw-out portions 68a.
- the multiple segment portions 87a are omitted.
- the semiconductor device 1A includes at least one (in this embodiment, multiple) second well connection electrodes 88 that penetrate the main surface insulating film 45 and are embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the outer edge of the peripheral well region 41.
- the second well connection electrodes 88 may be referred to as "second well via electrodes.”
- the multiple second well connection electrodes 88 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the multiple second well connection electrodes 88 have a layered structure including a Ti film and a W film.
- the multiple second well connection electrodes 88 are arranged at intervals from the inner edge side to the outer edge side of the peripheral well region 41.
- the multiple second well connection electrodes 88 are arranged on the outer edge side of the peripheral well region 41 with respect to the widthwise middle part of the peripheral well region 41, and are electrically connected to the region on the outer edge side of the peripheral well region 41.
- the multiple second well connection electrodes 88 are arranged in the region between the outer edge of the peripheral well region 41 and the third lower wiring portion 68 of the gate wiring film 65.
- the multiple second well connection electrodes 88 each extend in a band shape along the outer edge of the peripheral well region 41.
- the semiconductor device 1A includes a gate terminal electrode 90 arranged on the first main surface 3 so as to be electrically connected to the gate resistor structure 50 in the pad region 10 (non-active region 7). Specifically, the gate terminal electrode 90 is arranged on the interlayer insulating film 74.
- the gate terminal electrode 90 may be referred to as a "gate pad” or a "gate pad electrode.”
- the gate terminal electrode 90 is preferably made of a conductive material different from that of the resistive film 60.
- the gate terminal electrode 90 is preferably made of a conductive material different from that of the gate electrode film 64.
- the gate terminal electrode 90 has a lower resistance value than the trench resistance structure 51 and the resistive film 60, and is electrically connected to the trench resistance structure 51 via the resistive film 60.
- the gate terminal electrode 90 has a lower resistance value than that of the gate electrode film 64.
- the gate terminal electrode 90 is made of a metal film.
- the gate terminal electrode 90 may be referred to as a "gate metal terminal.”
- the gate terminal electrode 90 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the gate terminal electrode 90 may include at least one of a pure Cu film (Cu film with a purity of 99% or more), a pure Al film (Al film with a purity of 99% or more), an AlCu alloy film, an AlSi alloy film, and an AlSiCu alloy film.
- the gate terminal electrode 90 has a layered structure including a Ti film and an Al alloy film (an AlCu alloy film in this embodiment) layered in this order from the chip 2 side.
- the gate terminal electrode 90 preferably has a thickness greater than the thickness of the resistive film 60 (the thickness of the gate electrode film 64).
- the thickness of the gate terminal electrode 90 may be 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the gate terminal electrode 90 preferably has a planar area of 1% or more and 30% or less of the planar area of the first main surface 3. It is particularly preferable that the planar area of the gate terminal electrode 90 is 25% or less of the planar area of the first main surface 3.
- the planar area of the gate terminal electrode 90 may be 10% or less of the planar area of the first main surface 3.
- the gate terminal electrode 90 is disposed on the interlayer insulating film 74 so as to cover the resistive film 60 and the gate electrode film 64 in the pad region 10.
- the gate terminal electrode 90 covers the multiple first resistor connection electrodes 81 in the portion covering the resistive film 60, and is electrically connected to the multiple first resistor connection electrodes 81. In other words, the gate terminal electrode 90 is electrically connected to the resistive film 60 (first covering portion 61) via the multiple first resistor connection electrodes 81.
- the gate terminal electrode 90 includes a first electrode portion 91 and a second electrode portion 92.
- the first electrode portion 91 has a relatively wide electrode width in the second direction Y.
- the first electrode portion 91 is a portion that forms the terminal body of the gate terminal electrode 90, and is located in an area outside the first resistor connection electrode 81 in a plan view.
- the first electrode portion 91 may be referred to as the "terminal body portion.”
- a bonding wire is connected to the first electrode portion 91. Therefore, the first electrode portion 91 is formed to be wider than the bonding wire joint.
- the first electrode portion 91 is formed in a polygonal shape (a square shape in this embodiment) having four sides parallel to the periphery of the chip 2 (the periphery of the pad region 10) in a plan view.
- the first electrode portion 91 is disposed in a region facing the gate electrode film 64 with the interlayer insulating film 74 sandwiched therebetween.
- the first electrode portion 91 preferably covers 50% or more of the area of the gate electrode film 64 in a planar view. It is particularly preferable that the first electrode portion 91 covers 90% or more of the area of the gate electrode film 64 in a planar view. In this embodiment, the first electrode portion 91 has an electrode width wider than the gate electrode film 64 and covers the entire area of the gate electrode film 64.
- the flatness of the first electrode portion 91 is enhanced by the gate electrode film 64.
- the first electrode portion 91 may be electrically insulated from the gate electrode film 64 by the interlayer insulating film 74.
- the first electrode portion 91 may be electrically connected to the gate electrode film 64 via one or more gate connection electrodes 84 embedded in the interlayer insulating film 74.
- the first electrode portion 91 covers the first slit 71 with the interlayer insulating film 74 in between, and backfills the first recess portion 76 of the interlayer insulating film 74 (insulating main surface 75).
- a gate terminal electrode 90 first electrode portion 91
- the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) covers the entire area of the first slit 71 with the interlayer insulating film 74 sandwiched therebetween.
- the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) fills the entire first recess portion 76 of the interlayer insulating film 74 (insulating main surface 75).
- This configuration provides a layout that avoids the problem of electrode residue in the first recess portion 76.
- This disclosure does not exclude configurations that include a gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) that partially exposes the first recess portion 76.
- the first electrode portion 91 is extended from above the gate electrode film 64 across the first slit 71 onto the resistive film 60 in a plan view.
- the first electrode portion 91 covers the edge of the resistive film 60 with the interlayer insulating film 74 sandwiched between them.
- the first electrode portion 91 covers the edge of the resistive film 60 with a gap on the gate electrode film 64 side with respect to a straight line that crosses the center of the resistive film 60 in the second direction Y.
- the first electrode portion 91 may cover one or more trench resistance structures 51 with the resistive film 60 in between in the portion covering the resistive film 60.
- the first electrode portion 91 may cover one or more first trench resistance structures 51A with the resistive film 60 in between.
- the first electrode portion 91 may cover one or more second trench resistance structures 51B with the resistive film 60 in between.
- the first electrode portion 91 covers one first trench resistance structure 51A and one second trench resistance structure 51B with the resistive film 60 in between.
- the first electrode portion 91 covers the multiple third slits 73 with the interlayer insulating film 74 in between, and backfills the multiple third recesses 78 in the interlayer insulating film 74 (insulating main surface 75).
- a gate terminal electrode 90 first electrode portion 91
- the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) covers the entire area of the multiple third recess portions 78 with the interlayer insulating film 74 in between.
- the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) fills the entire area of the third recess portion 78 of the interlayer insulating film 74 (insulating main surface 75).
- This configuration provides a layout that avoids the problem of electrode residue in the multiple third recess portions 78.
- This disclosure does not exclude forms that include a gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) that partially exposes the multiple third recess portions 78.
- the first electrode portion 91 is extended from above the gate electrode film 64 across the third slits 73 onto the second lower line portions 70A, 70B in a plan view.
- the first electrode portion 91 covers the edges of the second lower line portions 70A, 70B with the interlayer insulating film 74 in between.
- the second electrode portion 92 has an electrode width in the second direction Y that is smaller than that of the first electrode portion 91, and is composed of an extension portion that is extended in the first direction X so as to protrude from the first electrode portion 91 toward the multiple first resistor connection electrodes 81.
- the second electrode portion 92 may be referred to as a "terminal extension portion.” For example, no bonding wire is connected to the second electrode portion 92. Therefore, the second electrode portion 92 is formed to be narrower than the bonding wire joint.
- the protruding direction of the second electrode portion 92 is the same as the extending direction of the multiple first resistor connection electrodes 81.
- the second electrode portion 92 is drawn out from the center of the first electrode portion 91 and covers all of the first resistor connection electrodes 81.
- the second electrode portion 92 is formed at a distance from the first slit 71 toward the second slit 72 in a plan view, and does not intersect with the first slit 71. Furthermore, the second electrode portion 92 is formed at a distance from the second slit 72 toward the first slit 71 in a plan view, and does not intersect with the second slit 72. In other words, the second electrode portion 92 has a width smaller than the width of the resistive film 60 in the first direction X, and is disposed only in the region directly above the resistive film 60.
- the second electrode portion 92 faces the space region 57 across the main surface insulating film 45, the resistive film 60, and the interlayer insulating film 74. In other words, the second electrode portion 92 faces the flat portion of the first main surface 3 in the thickness direction. The second electrode portion 92 also faces the boundary well region 40 (first boundary well region 40A) in the thickness direction.
- the second electrode portion 92 has a width in the first direction X that is greater than the width in the first direction X of the trench resistance structure 51.
- the second electrode portion 92 has a width in the second direction Y that is smaller than the length in the second direction Y of the trench resistance structure 51. It is preferable that the second electrode portion 92 has a width in the second direction Y that is smaller than the space width of the space region 57.
- the second electrode portion 92 is formed at a distance from the other end portion (first trench group 52) of the multiple first trench resistance structures 51A toward the space region 57. Also, in this embodiment, the second electrode portion 92 is formed at a distance from one end portion (second trench group 53) of the multiple second trench resistance structures 51B toward the space region 57. In other words, the second electrode portion 92 faces only the space region 57 in the thickness direction, and does not face the multiple trench resistance structures 51 in the thickness direction.
- the second electrode portion 92 may face the other ends (first trench group 52) of the multiple first trench resistance structures 51A in the thickness direction. Also, the second electrode portion 92 may face one ends (second trench group 53) of the multiple second trench resistance structures 51B in the thickness direction. In consideration of the flatness of the second electrode portion 92, it is preferable that the second electrode portion 92 is formed in a region outside the multiple trench resistance structures 51 and spaced apart from the multiple trench resistance structures 51 in a planar view.
- the semiconductor device 1A includes a gate wiring electrode 93 arranged on the first main surface 3 so as to be electrically connected to the gate resistor structure 50 in the pad region 10 (non-active region 7). Specifically, the gate wiring electrode 93 is arranged on the interlayer insulating film 74. The gate wiring electrode 93 may also be referred to as a "gate finger” or a "gate finger electrode.”
- the gate wiring electrode 93 is preferably made of a conductive material different from that of the resistive film 60.
- the gate wiring electrode 93 is preferably made of a conductive material different from that of the gate wiring film 65.
- the gate wiring electrode 93 has a lower resistance value than the trench resistance structure 51 and the resistive film 60, and is electrically connected to the gate terminal electrode 90 via the trench resistance structure 51 and the resistive film 60.
- the gate wiring electrode 93 has a lower resistance value than the gate wiring film 65.
- the gate wiring electrode 93 is made of a metal film.
- the gate wiring electrode 93 may be referred to as a "gate metal wiring.”
- the gate wiring electrode 93 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the gate wiring electrode 93 may include at least one of a pure Cu film, a pure Al film, an AlCu alloy film, an AlSi alloy film, and an AlSiCu alloy film.
- the gate wiring film 65 has a layered structure including a Ti film and an Al alloy film (an AlCu alloy film in this embodiment) layered in this order from the chip 2 side. In other words, the gate wiring film 65 has the same electrode configuration as the gate terminal electrode 90.
- the gate wiring electrode 93 preferably has a thickness greater than the thickness of the resistive film 60 (the thickness of the gate wiring film 65).
- the thickness of the gate wiring electrode 93 may be 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the thickness of the gate wiring electrode 93 is preferably approximately equal to the thickness of the gate terminal electrode 90.
- the gate wiring electrode 93 is routed through the area between the active region 6 and the inactive region 7, electrically connected to the first trench structure 21 (trench isolation structure 15) in the active region 6, and electrically connected to the resistive film 60 in the inactive region 7. Specifically, the gate wiring electrode 93 is electrically connected to the first end 60A and the second end 60B of the resistive film 60 via the gate wiring film 65.
- the gate wiring electrode 93 constitutes a parallel resistance circuit PR including a first gate resistance R1 and a second gate resistance R2 between itself and the gate terminal electrode 90 (see also FIG. 24).
- the parallel resistance circuit PR constitutes a gate resistance RG interposed between the gate terminal electrode 90 and the gate wiring electrode 93.
- the parallel resistance circuit PR is also established between the gate electrode film 64 and the gate wiring film 65.
- the gate wiring electrode 93 includes a first upper wiring portion 94, a second upper wiring portion 95, and a third upper wiring portion 96.
- the first upper wiring portion 94 is disposed in the pad region 10 so as to surround the gate terminal electrode 90 from multiple directions (three directions in this embodiment), and is disposed on the first lower wiring portion 66 of the gate wiring film 65 with the interlayer insulating film 74 in between.
- the first upper wiring portion 94 includes a first upper line portion 97 and a plurality of second upper line portions 98A, 98B.
- the first upper line portion 97 is disposed in a region in the pad region 10 that covers the first lower line portion 69 of the gate wiring film 65 across the interlayer insulating film 74, and is formed in a band shape extending in the second direction Y.
- the first upper line portion 97 has one end on one side in the second direction Y (the first side surface 5A side) and the other end on the other side in the second direction Y (the second side surface 5B side).
- the first upper line portion 97 covers the second slit 72 with the interlayer insulating film 74 in between, and backfills the second recess portion 77 of the interlayer insulating film 74 (insulating main surface 75).
- the gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) forms a short circuit with the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) that does not go through the gate resistor structure 50. Therefore, it is preferable that the gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) covers the entire area of the second slit 72 with the interlayer insulating film 74 in between.
- the gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) fills the entire second recess portion 77 of the interlayer insulating film 74 (insulating main surface 75).
- This configuration provides a layout that avoids the problem of electrode residue in the second recess portion 77.
- This disclosure does not exclude forms that include a gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91 and/or second electrode portion 92) that intersects with the second recess portion 77, and a gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) that partially exposes the second recess portion 77.
- the first upper line portion 97 is drawn out from above the gate wiring film 65 (first lower line portion 69) across the second slit 72 onto the resistive film 60 in a plan view.
- the first upper line portion 97 covers the edge of the resistive film 60 with the interlayer insulating film 74 in between.
- the first upper line portion 97 may also cross a straight line that crosses the center of the resistive film 60 in the second direction Y, and cover a portion of the resistive film 60 that is located in the area on the gate electrode film 64 side of the straight line.
- the first upper line portion 97 is formed at a distance in the first direction X from the first electrode portion 91 and the second electrode portion 92 of the gate terminal electrode 90.
- the first upper line portion 97 has a recess 97a recessed in the first direction X along the second electrode portion 92 in the portion along the second electrode portion 92 of the gate terminal electrode 90.
- the first upper line portion 97 includes a first connection region 101 and a second connection region 102.
- the first connection region 101 is formed in a region on one side (first side surface 5A side) of the recess 97a in the second direction Y, and faces the second electrode portion 92 in the second direction Y.
- the first connection region 101 covers the second covering portion 62 of the resistive film 60 with the interlayer insulating film 74 in between.
- the first connection region 101 covers the first trench group 52 (multiple first trench resistance structures 51A) with the interlayer insulating film 74 and the second covering portion 62 of the resistive film 60 in between.
- the first connection region 101 further covers the multiple second resistor connection electrodes 82 and is electrically connected to the multiple second resistor connection electrodes 82. As a result, the first connection region 101 is electrically connected to the second covering portion 62 of the resistive film 60 and the first trench group 52 (multiple first trench resistor structures 51A) via the multiple second resistor connection electrodes 82.
- the first connection region 101 only needs to cover one or more first trench resistance structures 51A adjacent to one or more second resistor connection electrodes 82, and does not need to cover all of the first trench resistance structures 51A. Of course, the first connection region 101 may cover all of the first trench resistance structures 51A.
- the second connection region 102 is formed in a region on the other side (second side surface 5B side) of the recess 97a in the second direction Y, and faces the second electrode portion 92 in the second direction Y.
- the second connection region 102 covers the third covering portion 63 of the resistive film 60 with the interlayer insulating film 74 in between.
- the second connection region 102 covers the second trench group 53 (multiple second trench resistance structures 51B) with the interlayer insulating film 74 and the third covering portion 63 of the resistive film 60 in between.
- the second connection region 102 further covers the multiple third resistor connection electrodes 83 and is electrically connected to the multiple third resistor connection electrodes 83. As a result, the second connection region 102 is electrically connected to the third covering portion 63 of the resistive film 60 and the second trench group 53 (multiple second trench resistor structures 51B) via the multiple third resistor connection electrodes 83.
- the second connection region 102 only needs to cover one or more second trench resistance structures 51B adjacent to one or more third resistor connection electrodes 83, and does not need to cover all of the second trench resistance structures 51B.
- the second connection region 102 may cover all of the second trench resistance structures 51B.
- the facing area of the gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) relative to the resistive film 60 is preferably larger than the facing area of the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91 and second electrode portion 92) relative to the resistive film 60.
- the facing area of the gate wiring electrode 93 may be smaller than the facing area of the gate terminal electrode 90.
- the gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) will be electrically connected to the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) via the electrode residue.
- the gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) and the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) form a short circuit that does not go through the gate resistor structure 50.
- the first upper line portion 97 is formed at a distance from the first recess portion 76 (first slit 71) toward the second recess portion 77 (second slit 72) in a plan view and does not intersect with the first recess portion 76 (first slit 71).
- the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) covers the entire area of the first recess portion 76.
- the first upper line portion 97 faces the first electrode portion 91 and the second electrode portion 92 of the gate terminal electrode 90 in the first direction X in the region above the resistive film 60.
- This configuration provides a layout that avoids the problem of electrode residue in the first recess portion 76.
- This disclosure does not exclude a form that includes a gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) that partially exposes the first recess portion 76, and a first upper line portion 97 that intersects with the first recess portion 76.
- the first current I1 applied to the gate terminal electrode 90 (second electrode portion 92) is transmitted to the first covering portion 61 of the resistive film 60 via the multiple first resistor connection electrodes 81.
- the first current I1 transmitted to the first covering portion 61 is divided into a second current I2 on the second covering portion 62 (first trench group 52) side of the resistive film 60, and a third current I3 on the third covering portion 63 (second trench group 53) side of the resistive film 60.
- the second current I2 is transmitted to the first connection region 101 of the first upper line portion 97 via the plurality of second resistor connection electrodes 82, and the third current I3 is transmitted to the second connection region 102 of the first upper line portion 97 via the plurality of third resistor connection electrodes 83.
- the gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) constitutes a parallel resistance circuit PR including the first gate resistor R1 and the second gate resistor R2 between the gate wiring electrode 93 (first upper line portion 97) and the gate terminal electrode 90 (second electrode portion 92) (see also FIG. 24).
- the second upper line portions 98A, 98B include a second upper line portion 98A on one side and a second upper line portion 98B on the other side.
- the second upper line portion 98A is disposed in a region on one side (first side surface 5A side) of the gate terminal electrode 90 in the second direction Y in the pad region 10.
- the second upper line portion 98B is disposed in a region on the other side (second side surface 5B side) of the gate terminal electrode 90 in the second direction Y in the pad region 10.
- the second upper line portion 98A is formed in a band shape extending in the first direction X, and has one end connected to one end of the first upper line portion 97, and the other end located on the peripheral side (third side surface 5C side) of the chip 2.
- the second upper line portion 98A covers the second lower line portion 70A of the gate wiring film 65 with the interlayer insulating film 74 sandwiched therebetween.
- the second upper line portion 98A is formed at a distance from the first electrode portion 91 of the gate terminal electrode 90 to one side in the second direction Y.
- the second upper line portion 98B is formed in a band shape extending in the first direction X, and has one end connected to the other end of the first upper line portion 97, and the other end located on the peripheral side (third side surface 5C side) of the chip 2.
- the second upper line portion 98B covers the second lower line portion 70B of the gate wiring film 65 with the interlayer insulating film 74 in between.
- the second upper line portion 98B is formed at a distance from the first electrode portion 91 of the gate terminal electrode 90 on the other side in the second direction Y, and faces the second upper line portion 98A with the first electrode portion 91 in between.
- the gate wiring electrode 93 (second upper line portions 98A, 98B) forms a short circuit with the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) that does not go through the gate resistor structure 50. Therefore, it is preferable that the second upper line portions 98A, 98B are disposed at a distance from the first recess portion 76 and do not have a portion that covers the first recess portion 76 (a portion that intersects with the first recess portion 76).
- This configuration provides a layout that avoids the problem of electrode residue in the first recess 76.
- the present disclosure does not exclude a configuration that includes a gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) that partially exposes the first recess 76 and second upper line portions 98A, 98B that intersect with the first recess 76.
- a gate terminal electrode 90 first electrode portion 91
- second upper line portions 98A, 98B that intersect with the multiple third recesses 78
- the second upper line portions 98A, 98B are disposed at a distance from the third recess portions 78 and do not have a portion that covers the third recess portions 78 (a portion that intersects with the third recess portions 78).
- This configuration provides a layout that avoids the problem of electrode residue in the third recess portions 78.
- the gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) covers the entire area of the third recess portions 78.
- the second upper line portions 98A, 98B face the first electrode portion 91 of the gate terminal electrode 90 in the second direction Y in the region above the second lower line portions 70A, 70B.
- This disclosure does not exclude configurations including a gate terminal electrode 90 (first electrode portion 91) that partially exposes the multiple third recess portions 78, and the second upper line portions 98A, 98B that intersect with the multiple third recess portions 78.
- the second upper line portions 98A, 98B preferably cover the inner portions of the second lower line portions 70A, 70B with a gap from the periphery of the second lower line portions 70A, 70B in a plan view.
- the second upper line portions 98A, 98B face only the second lower line portions 70A, 70B across the interlayer insulating film 74, and do not face the main surface insulating film 45 across the interlayer insulating film 74.
- the second upper wiring portion 95 is pulled out from the first upper wiring portion 94 to the street region 11 and covers the second lower wiring portion 67 of the gate wiring film 65 with the interlayer insulating film 74 sandwiched therebetween. Specifically, the second upper wiring portion 95 is pulled out from the inner portion (the center portion in this embodiment) of the first upper line portion 97 and is formed in a band shape extending in the first direction X.
- the second upper wiring portion 95 crosses the center of the chip 2.
- the second upper wiring portion 95 extends in a band shape so as to be located in an area on one side (the third side surface 5C side) and an area on the other side (the fourth side surface 5D side) of the first direction X with respect to a straight line crossing the center of the first main surface 3 in the second direction Y.
- the second upper wiring portion 95 has one end connected to the first upper wiring portion 94 on one side of the first direction X, and the other end on the other side of the first direction X.
- the other end of the second upper wiring portion 95 is an open end.
- the second upper wiring portion 95 covers the multiple first gate connection electrodes 84A and is electrically connected to the second lower wiring portion 67 via the multiple first gate connection electrodes 84A.
- the second upper wiring portion 95 has a width smaller than the width of the street region 11 in the second direction Y, and is formed at a distance inward from the multiple active regions 6 into the street region 11. In other words, the second upper wiring portion 95 is formed at a distance from the multiple trench isolation structures 15 (multiple first trench structures 21) in a plan view.
- the third upper wiring portion 96 is pulled out from the first upper wiring portion 94 to the peripheral region 9 and covers the third lower wiring portion 68 of the gate wiring film 65 with the interlayer insulating film 74 sandwiched therebetween. Specifically, the third upper wiring portion 96 is pulled out from the other ends of the multiple second upper line portions 98A, 98B to one side (first side surface 5A side) and the other side (second side surface 5B side) of the peripheral region 9, and is formed in a band shape extending along the peripheral region 9.
- the third upper wiring portion 96 sandwiches the multiple active regions 6. Specifically, the third upper wiring portion 96 extends along the periphery (first side surfaces 5A-5D) of the chip 2 so as to surround the multiple active regions 6 in a planar view. As a result, the third upper wiring portion 96, together with the second upper wiring portion 95, surrounds the multiple active regions 6. In this embodiment, the third upper wiring portion 96 is formed at a distance from the second upper wiring portion 95. The third upper wiring portion 96 may be connected to the second upper wiring portion 95.
- the third upper wiring portion 96 covers the multiple second gate connection electrodes 84B and is electrically connected to the third lower wiring portion 68 via the multiple second gate connection electrodes 84B. It is preferable that the third upper wiring portion 96 has a width smaller than the width of the third lower wiring portion 68 in a planar view. It is preferable that the third upper wiring portion 96 covers the inner portion of the third lower wiring portion 68 with a gap from the periphery of the third lower wiring portion 68 in a planar view.
- the semiconductor device 1A includes an emitter terminal electrode 103 arranged on the first main surface 3 at a distance from the gate terminal electrode 90 and the gate wiring electrode 93 in the active region 6.
- the emitter terminal electrode 103 is arranged on the interlayer insulating film 74.
- the emitter terminal electrode 103 may also be referred to as an "emitter pad” or an "emitter pad electrode.”
- the emitter terminal electrode 103 is preferably made of a conductive material different from that of the resistive film 60.
- the emitter terminal electrode 103 is preferably made of a conductive material different from that of the emitter electrode film 47.
- the emitter terminal electrode 103 has a lower resistance value than the trench resistor structure 51 and the resistor film 60.
- the emitter terminal electrode 103 is made of a metal film.
- the emitter terminal electrode 103 may be referred to as an "emitter metal terminal.”
- the emitter terminal electrode 103 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the emitter terminal electrode 103 may include at least one of a pure Cu film, a pure Al film, an AlCu alloy film, an AlSi alloy film, and an AlSiCu alloy film.
- the emitter terminal electrode 103 has a layered structure including a Ti film and an Al alloy film (an AlCu alloy film in this embodiment) layered in this order from the chip 2 side.
- the emitter terminal electrode 103 has the same electrode configuration as the gate terminal electrode 90.
- the emitter terminal electrode 103 preferably has a thickness greater than the thickness of the resistive film 60 (the thickness of the gate electrode film 64).
- the thickness of the emitter terminal electrode 103 may be 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the thickness of the emitter terminal electrode 103 is preferably approximately equal to the thickness of the gate terminal electrode 90.
- the emitter terminal electrode 103 has a planar area larger than the planar area of the gate terminal electrode 90.
- the planar area of the emitter terminal electrode 103 is preferably 50% or more and 90% or less of the planar area of the first main surface 3. It is particularly preferable that the planar area of the emitter terminal electrode 103 is 70% or more of the planar area of the first main surface 3.
- the emitter terminal electrode 103 includes a first emitter terminal electrode 103A and a second emitter terminal electrode 103B.
- the first emitter terminal electrode 103A is disposed in a region between the second upper wiring portion 95 and the third upper wiring portion 96 on a portion of the interlayer insulating film 74 that covers the first active region 6A.
- the first emitter terminal electrode 103A is drawn out from the first active region 6A to the peripheral region 9 in a plan view.
- the first emitter terminal electrode 103A covers the multiple first emitter connection electrodes 85 and multiple second emitter connection electrodes 86 in the first active region 6A, and covers the multiple first well connection electrodes 87 in the peripheral region 9.
- the first emitter terminal electrode 103A is electrically connected to the multiple second trench structures 25, the multiple emitter regions 29, and the multiple channel contact regions 31 via the multiple first emitter connection electrodes 85 and multiple second emitter connection electrodes 86.
- the first emitter terminal electrode 103A is electrically connected to the inner edge of the peripheral well region 41 via the multiple first well connection electrodes 87.
- the second emitter terminal electrode 103B is disposed in the region between the second upper wiring portion 95 and the third upper wiring portion 96 on the portion of the interlayer insulating film 74 that covers the second active region 6B.
- the second emitter terminal electrode 103B is extended from the second active region 6B to the peripheral region 9 in a plan view.
- the second emitter terminal electrode 103B covers the multiple first emitter connection electrodes 85 and multiple second emitter connection electrodes 86 in the second active region 6B, and covers the multiple first well connection electrodes 87 in the peripheral region 9.
- the second emitter terminal electrode 103B is electrically connected to the multiple second trench structures 25, the multiple emitter regions 29, and the multiple channel contact regions 31 via the multiple first emitter connection electrodes 85 and multiple second emitter connection electrodes 86.
- the second emitter terminal electrode 103B is electrically connected to the inner edge of the peripheral well region 41 via the multiple first well connection electrodes 87.
- the semiconductor device 1A includes an emitter wiring electrode 104 that is extended from the emitter terminal electrode 103 to a region outside the gate wiring electrode 93 on the interlayer insulating film 74.
- the emitter wiring electrode 104 may also be referred to as an "emitter finger” or an “emitter finger electrode.”
- the emitter wiring electrode 104 is preferably made of a conductive material different from that of the resistive film 60.
- the emitter wiring electrode 104 is preferably made of a conductive material different from that of the emitter electrode film 47.
- the emitter wiring electrode 104 has a lower resistance value than the trench resistor structure 51 and the resistor film 60.
- the emitter wiring electrode 104 is made of a metal film.
- the emitter wiring electrode 104 may be referred to as an "emitter metal wiring.”
- the emitter wiring electrode 104 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the emitter wiring electrode 104 may include at least one of a pure Cu film, a pure Al film, an AlCu alloy film, an AlSi alloy film, and an AlSiCu alloy film.
- the emitter wiring electrode 104 has a layered structure including a Ti film and an Al alloy film (an AlCu alloy film in this embodiment) layered in this order from the chip 2 side.
- the emitter wiring electrode 104 has the same electrode configuration as the emitter terminal electrode 103.
- the emitter wiring electrode 104 preferably has a thickness greater than the thickness of the resistive film 60 (the thickness of the gate electrode film 64).
- the thickness of the emitter wiring electrode 104 may be 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the thickness of the emitter wiring electrode 104 is preferably approximately equal to the thickness of the gate terminal electrode 90 (emitter terminal electrode 103).
- the emitter wiring electrode 104 is connected to both the first emitter terminal electrode 103A and the second emitter terminal electrode 103B, and is extended from the first emitter terminal electrode 103A and the second emitter terminal electrode 103B to an area outside the gate wiring electrode 93 (third upper wiring portion 96).
- the emitter wiring electrode 104 is formed in a band shape extending along the periphery of the chip 2 so as to surround the gate terminal electrode 90, the gate wiring electrode 93, the first emitter terminal electrode 103A, and the second emitter terminal electrode 103B.
- the emitter wiring electrode 104 is formed in a ring shape (specifically, a square ring shape) extending along the periphery of the chip 2 (first to fourth side surfaces 5A to 5D), and collectively surrounds the gate terminal electrode 90, the gate wiring electrode 93, the first emitter terminal electrode 103A, and the second emitter terminal electrode 103B.
- the emitter wiring electrode 104 is routed over a portion of the interlayer insulating film 74 that covers the outer edge of the peripheral well region 41.
- the emitter wiring electrode 104 covers a plurality of second well connection electrodes 88 and is electrically connected to the outer edge of the peripheral well region 41 via the plurality of second well connection electrodes 88.
- FIG. 25 is a schematic plan view for explaining the structure of the FLR 42 and the FLR electrode 105 in the second corner portion 202.
- FIG. 26 is a schematic cross-sectional view taken along line XXVI-XXVI shown in FIG. 25.
- configurations other than the FLR 42 and the FLR electrode 105 are omitted in FIG. 25.
- the channel stop electrode 106 is shown in FIG. 26.
- the semiconductor device 1A includes a plurality of FLR electrodes 105 arranged on the interlayer insulating film 74 in the peripheral region 9.
- the plurality of FLR electrodes 105 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the multiple FLR electrodes 105 may include at least one of a pure Cu film, a pure Al film, an AlCu alloy film, an AlSi alloy film, and an AlSiCu alloy film.
- the multiple FLR electrodes 105 have a layered structure including a barrier metal film and a main metal film stacked in this order from the chip 2 side.
- the barrier metal film is made of, for example, a layered film including a Ti film and a TiN film stacked in this order from the chip 2 side.
- the main metal film is made of, for example, an Al alloy film (an AlCu alloy film in this embodiment).
- the multiple FLR electrodes 105 are each formed in a band shape extending along the corresponding FLR 42. In this embodiment, the multiple FLR electrodes 105 are each formed in a ring shape (square ring shape) extending along the corresponding FLR 42. In this embodiment, the multiple FLR electrodes 105 are formed in an electrically floating state.
- the multiple FLR electrodes 105 face the corresponding FLRs 42 via a laminate film of an insulating film 45 and an interlayer insulating film 74. In this embodiment, the multiple FLR electrodes 105 cover the corresponding FLRs 42.
- Each FLR electrode 105 has curved portions (hereinafter referred to as “electrode curved portions 105A”) whose inner and outer edges have a circular arc shape in plan view at the four corners 201-204.
- Electrode curved portions 105A curved portions whose inner and outer edges have a circular arc shape in plan view at the four corners 201-204.
- Each FLR electrode 105 has electrode straight portions 105B between the four corners 201-204, whose shape is linear in plan view.
- each electrode curved portion 105A has an inner edge 105Aa and an outer edge 105Ab that have different centers of curvature and different curvatures.
- the magnitude relationship of the curvature of the inner edge 105Aa and the outer edge 105Ab is opposite between two adjacent electrode curved portions 105A.
- the center of curvature of the inner edge 105Aa and the center of curvature of the outer edge 105Ab of each electrode curved portion 105A are located at different positions on the dividing line L0, which is a straight line that divides the apex angle of the second corner portion 202 in half, and the radius of curvature of the inner edge 105Aa and the radius of curvature of the outer edge 105Ab are different. Furthermore, the magnitude relationship of the curvature of the inner edge 105Aa and the outer edge 105Ab is opposite between two adjacent electrode curved portions 105A.
- the center of curvature of the inner edge 105Aa of the innermost electrode curved portion 105A is Q1
- the center of curvature of the outer edge 105Ab of the electrode curved portion 105A is Q2.
- the radius of curvature of the inner edge 105Aa is r1
- the radius of curvature of the outer edge 105Ab is r2 (r2>r1). Therefore, the curvature of the inner edge 105Aa is greater than the curvature of the outer edge 105Ab.
- the center of curvature of the inner edge 105Aa of the second inner electrode curved portion 105A is Q2, and the center of curvature of the outer edge 105Ab of the electrode curved portion 105A is Q1.
- the radius of curvature of the inner edge 105Aa is greater than the radius of curvature of the outer edge 105Ab. Therefore, the curvature of the inner edge 105Aa is smaller than the curvature of the outer edge 105Ab.
- the center of curvature of the inner edge 105Aa of the third electrode curved portion 105A from the inside is Q1
- the center of curvature of the outer edge 105Ab of the electrode curved portion 105A is Q2.
- the radius of curvature of the inner edge 105Aa is smaller than the radius of curvature of the outer edge 105Ab. Therefore, the curvature of the inner edge 105Aa is larger than the curvature of the outer edge 105Ab.
- the center of curvature of the inner edge 105Aa of the outermost electrode curved portion 105A is Q2, and the center of curvature of the outer edge 105Ab of the electrode curved portion 105A is Q1.
- the radius of curvature of the inner edge 105Aa is greater than the radius of curvature of the outer edge 105Ab. Therefore, the curvature of the inner edge 105Aa is smaller than the curvature of the outer edge 105Ab.
- Each electrode curved portion 105A has a wide region and a narrow region between its inner edge 105Aa and outer edge 105Ab. A part of the wide region in each electrode curved portion 105A is physically and electrically connected to the corresponding FLR 42 via an FLR connection electrode 89 that continuously penetrates the interlayer insulating film 74 and the main surface insulating film 45.
- the innermost electrode curved portion 105A and the third innermost electrode curved portion 105A have the narrowest width at the center of their length, and the width increases from the center to both ends. Therefore, these electrode curved portions 105A have wide portions 211 at both ends.
- the second innermost electrode curved portion 105A and the outermost electrode curved portion 105A have the widest width at the center of their length, and the width becomes narrower from the center to both ends. Therefore, these electrode curved portions 105A have a wide portion 211 at the center of their length.
- the angle in the counterclockwise direction around the center of curvature Q1 with respect to the straight line connecting the center of curvature Q1 and the vertex of the second corner portion 202 is negative, and the angle in the clockwise direction around the center of curvature Q1 is positive.
- one end of the inner edge 105Aa and one end of the outer edge 105Ab of each electrode curved portion 105A are located on a straight line L1 that has a rotation angle of -45 degrees around the center of curvature Q1 with respect to a straight line connecting the center of curvature Q1 and the vertex of the second corner portion 202.
- the other ends of the inner edge 105Aa and the outer edge 105Ab of each electrode curved portion 105A are located on a straight line L2 that forms an angle of +45 degrees with the center of curvature Q1 as its center with respect to the straight line connecting the center of curvature Q1 and the vertex of the second corner portion 202.
- the widths of both ends of the innermost electrode curved portion 105A and the third electrode curved portion 105A from the inside are greater than the widths of both ends of the second electrode curved portion 105A from the inside and the outermost electrode curved portion 105A, respectively.
- the width of the electrode straight portion 105B connected to both ends of each electrode curved portion 105A is equal to the width of both ends of the electrode curved portion 105A.
- Each FLR 42 has curved portions (hereinafter referred to as "FLR curved portions 42A") whose inner and outer edges have a planar shape of an arc at the four corners 201-204.
- Each FLR 42 has FLR straight portions 42B between the four corners 201-204, whose planar shape is a straight line.
- the FLR curved portion 42A has an inner edge 42Aa and an outer edge 42Ab whose centers of curvature are different from each other.
- the magnitude relationship of the curvature of the inner edge 42Aa and the outer edge 42Ab is opposite between two adjacent FLR curved portions 42A.
- the center of curvature of the inner edge 42Aa and the center of curvature of the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A are located at different positions on the dividing line L0, which is a straight line that divides the apex angle of the second corner portion 202 in half, and the radius of curvature of the inner edge 42Aa and the radius of curvature of the outer edge 42Ab are different. Furthermore, the magnitude relationship of the curvature of the inner edge 42Aa and the outer edge 42Ab is opposite between each two adjacent FLR curved portions 42A.
- the center of curvature of the inner edge 42Aa of the innermost FLR curve portion 42A is Q1
- the center of curvature of the outer edge 42Ab is Q2.
- the radius of curvature of the inner edge 42Aa is smaller than the radius of curvature of the outer edge 42Ab. Therefore, the curvature of the inner edge 42Aa is larger than the curvature of the outer edge 42Ab.
- the center of curvature of the inner edge 42Aa of the second innermost FLR curved portion 42A is Q2, and the center of curvature of the outer edge 42Ab is Q1.
- the radius of curvature of the inner edge 42Aa is greater than the radius of curvature of the outer edge 42Ab. Therefore, the curvature of the inner edge 42Aa is smaller than the curvature of the outer edge 42Ab.
- the center of curvature of the inner edge 42Aa of the third innermost FLR curved portion 42A is Q1, and the center of curvature of the outer edge 42Ab is Q2.
- the radius of curvature of the inner edge 42Aa is smaller than the radius of curvature of the outer edge 42Ab. Therefore, the curvature of the inner edge 42Aa is larger than the curvature of the outer edge 42Ab.
- the center of curvature of the inner edge 42Aa of the outermost FLR curved portion 42A is Q2, and the center of curvature of the outer edge 42Ab is Q1.
- the radius of curvature of the inner edge 42Aa is greater than the radius of curvature of the outer edge 42Ab. Therefore, the curvature of the inner edge 42Aa is smaller than the curvature of the outer edge 42Ab.
- the center of curvature of the inner edge 42Aa of each FLR curved portion 42A coincides with the center of curvature of the inner edge 105Aa of the corresponding electrode curved portion 105A.
- the center of curvature of the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A coincides with the center of curvature of the outer edge 105Ab of the corresponding electrode curved portion 105A.
- each FLR curved portion 42A is set back more inwardly than the inner edge 105Aa of the corresponding electrode curved portion 105A
- the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A is set back more inwardly than the outer edge 105Ab of the corresponding electrode curved portion 105A. Therefore, the width of each FLR curved portion 42A at each longitudinal position is narrower than the width of the corresponding electrode curved portion 105A at the corresponding longitudinal position.
- each FLR curved portion 42A may be located further outward than the inner edge 105Aa of the corresponding electrode curved portion 105A.
- the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A may be located further outward than the outer edge 105Ab of the corresponding electrode curved portion 105A.
- each FLR curved portion 42A may extend outward from the corresponding side edge 105Aa, 105Ab of the corresponding electrode curved portion 105A. Also, both the inner edge 42Aa and the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A may extend outward from the corresponding side edge 105Aa, 105Ab of the corresponding electrode curved portion 105A.
- the innermost FLR curved portion 42A and the third innermost FLR curved portion 42A have the narrowest width at the center of their length, and the width increases from the center of their length to both ends. Therefore, these FLR curved portions 42A have wide portions 221 at both ends.
- the second innermost FLR curved portion 42A and the outermost FLR curved portion 42A have the widest width at the center of their length, and the width becomes narrower from the center of their length to both ends. Therefore, these FLR curved portions 42A have a wide portion 221 at the center of their length.
- one end of the inner edge 42Aa and one end of the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A are located on a straight line L1.
- the other ends of the inner edge 42Aa and the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A are positioned on a straight line L2.
- the widths of both ends of the innermost FLR curved portion 42A and the third FLR curved portion 42A from the inside are greater than the widths of both ends of the second FLR curved portion 42A from the inside and the outermost FLR curved portion 42A, respectively.
- the width of the FLR straight line portion 42B connected to both ends of each FLR curve portion 42A is equal to the width of both ends of that FLR curve portion 42A.
- a portion of the wide portion 211 at both ends is physically and electrically connected to the wide portion 221 at both ends of the corresponding FLR curved portion 42A via the FLR connection electrode 89 that continuously penetrates the interlayer insulating film 74 and the main surface insulating film 45.
- a portion of the center of the length of the wide portion 211 is physically and electrically connected to the center of the length of the wide portion 221 of the corresponding FLR curved portion 42A via an FLR connection electrode 89 that continuously penetrates the interlayer insulating film 74 and the main surface insulating film 45.
- the FLR connection electrodes 89 are not formed on the portions of the multiple FLR electrodes 105 other than the curved portions 105A (the straight electrode portions 105B). Note that the FLR connection electrodes 89 may be formed on the straight electrode portions 105B of the multiple FLR electrodes 105.
- the FLR connection electrodes 89 may be referred to as "FLR via electrodes.”
- the multiple FLR connection electrodes 89 may include at least one of a Ti film, a TiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the multiple FLR connection electrodes 89 have a layered structure including a Ti film and a W film.
- the FLR connection electrodes 89 may be formed integrally with the corresponding FLR electrodes 105 (electrode curved portions 105A).
- the multiple FLR connection electrodes 89 have a circular shape in a planar view.
- the multiple FLR connection electrodes 89 may have a polygonal shape such as a square shape in a planar view, or may have an elliptical shape in a planar view.
- the multiple FLR connection electrodes 89 are formed in an electrically floating state.
- the FLR 42, FLR electrode 105, and FLR connection electrode 89 in the first corner portion 201 have planar shapes that are symmetrical to their planar shapes in the second corner portion 202 with respect to a straight line that passes through the center of the chip 2 in the first direction X and extends in the second direction Y.
- the FLR 42, FLR electrode 105, and FLR connection electrode 89 at the third corner portion 201 have planar shapes that are symmetrical to their planar shapes at the second corner portion 202 with respect to a straight line that passes through the center of the chip 2 in the second direction Y and extends in the first direction X.
- the FLR 42, FLR electrode 105, and FLR connection electrode 89 at the fourth corner portion 201 have planar shapes that are symmetrical to their planar shapes at the third corner portion 201 with respect to a straight line that passes through the center of the chip 2 in the first direction X and extends in the second direction Y.
- each FLR 42 in each of the corner portions 201 to 204 (the portion corresponding to the FLR curved portion described above) only needs to have a width greater than that of the FLR connection electrode 89 at the position where the FLR connection electrode 89 is disposed, and the planar shape of the inner edge and outer edge do not need to be an arc shape.
- This embodiment provides a novel connection structure between the FLR 42 and the FLR electrode 105.
- the planar shape of the FLR 42 and the FLR electrode 105 in the second corner portion 202 may be as shown in FIG. 27.
- parts corresponding to those in FIG. 25 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 25.
- each electrode curved portion 105A in FIG. 27 is substantially the same as the structure of the corresponding electrode curved portion 105A in FIG. 25, but the positions of both ends of each electrode curved portion 105A are different from the positions of both ends of the corresponding electrode curved portion 105A in FIG. 25.
- the angle between the line connecting one end of the inner edge 105Aa of each electrode curved portion 105A and the center of curvature of the inner edge 105Aa and the dividing line L0, and the angle between the line connecting one end of the outer edge 105Ab of each electrode curved portion 105A and the center of curvature of the outer edge 105Ab and the dividing line are set so that the width of one end of each electrode curved portion 105A is a predetermined width W1.
- the angle between the line connecting the other end of the inner edge 105Aa of each electrode curved portion 105A and the center of curvature of the inner edge 105Aa and the angle between the line connecting the other end of the outer edge 105Ab of each electrode curved portion 105A and the center of curvature of the outer edge 105Ab and the dividing line L0 are set so that the width of the other end of each electrode curved portion 105A is a predetermined width W1.
- the width of the straight electrode portions 105B connected to both ends of each curved electrode portion 105A is also formed to a predetermined width W1.
- each FLR curve portion 42A in FIG. 27 is substantially the same as the structure of the corresponding FLR curve portion 42A in FIG. 25, but the positions of both ends of each FLR curve portion 42A are different from the positions of both ends of the corresponding FLR curve portion 42A in FIG. 25.
- the angle between the line connecting one end of the inner edge 42Aa of each FLR curved portion 42A and the center of curvature of the inner edge 42Aa and the dividing line L0, and the angle between the line connecting one end of the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A and the center of curvature of the outer edge 42Ab and the dividing line are set so that the width of one end of each FLR curved portion 42A is a predetermined width W2.
- the angle between the line connecting the other end of the inner edge 42Aa of each FLR curved portion 42A and the center of curvature of the inner edge 42Aa and the dividing line L0, and the angle between the line connecting the other end of the outer edge 42Ab of each FLR curved portion 42A and the center of curvature of the outer edge 42Ab and the dividing line L0 are set so that the width of the other end of each FLR curved portion 42A is a predetermined width W2.
- the width of the FLR straight line portions 42B connected to both ends of each FLR curved portion 42A is also formed to a predetermined width W2.
- the width of the electrode straight portion 105B of the FLR electrode 105 narrower than the width required to connect the electrode straight portion 105B to the FLR 42 via the FLR connection electrode 89. This makes it possible to narrow the overall width of the multiple FLR electrodes 105, thereby enabling the chip to be made smaller.
- the semiconductor device 1A includes a channel stop electrode 106 disposed on the interlayer insulating film 74 in the peripheral region 9.
- the channel stop electrode 106 may be referred to as an "EQR (EQui-potential Ring) electrode.”
- the channel stop electrode 106 may include at least one of a Ti film, a TiRiN film, a W film, an Al film, a Cu film, an Al alloy film, a Cu alloy film, and a conductive polysilicon film.
- the channel stop electrode 106 may include at least one of a pure Cu film, a pure Al film, an AlCu alloy film, an AlSi alloy film, and an AlSiCu alloy film.
- the channel stop electrode 106 has a layered structure including a barrier metal film and a main metal film, which are layered in this order from the chip 2 side.
- the barrier metal film is made of, for example, a layered film including a Ti film and a TiN film, which are layered in this order from the chip 2 side.
- the main metal film is made of, for example, an Al alloy film (an AlCu alloy film in this embodiment).
- the channel stop electrode 106 is formed in a band shape extending along the periphery of the chip 2.
- the channel stop electrode 106 is formed in a ring shape (square ring shape) extending along the periphery of the chip 2.
- the channel stop electrode 106 penetrates from above the interlayer insulating film 74 into the removed portion 46 of the interlayer insulating film 74, and is electrically connected to the channel stop region 43.
- the channel stop electrode 106 is formed in an electrically floating state.
- the channel stop region 43 may be formed at a distance inward from the periphery of the chip 2 so as to expose the peripheral portion (channel stop region 43) of the first main surface 3.
- the semiconductor device 1A includes a collector electrode 107 covering the second main surface 4.
- the collector electrode 107 is electrically connected to the collector region 14 exposed from the second main surface 4.
- the collector electrode 107 forms an ohmic contact with the collector region 14.
- the collector electrode 107 may cover the entire second main surface 4 so as to be continuous with the periphery of the chip 2 (the first to fourth side surfaces 5A to 5D).
- the semiconductor device 1A includes a chip 2, a trench resistor structure 51, a resistive film 60, a gate terminal electrode 90, and a gate wiring electrode 93.
- the chip 2 has a first main surface 3.
- the trench resistor structure 51 is formed on the first main surface 3.
- the resistive film 60 is electrically connected to the trench resistor structure 51 on the first main surface 3.
- the gate terminal electrode 90 has a lower resistance value than the resistive film 60, and is electrically connected to the trench resistance structure 51 via the resistive film 60 on the first main surface 3.
- the gate wiring electrode 93 has a lower resistance value than the resistive film 60, and is electrically connected to the gate terminal electrode 90 via the trench resistance structure 51 and the resistive film 60 on the first main surface 3.
- the gate resistor RG including the trench resistor structure 51 and the resistive film 60 can be interposed between the gate terminal electrode 90 and the gate wiring electrode 93.
- the trench resistor structure 51 is incorporated into the chip 2 in the region between the gate terminal electrode 90 and the gate wiring electrode 93, so that an increase in the area occupied by the gate resistor RG with respect to the first main surface 3 can be suppressed. Therefore, in a configuration with a gate resistor RG, a semiconductor device 1A having a novel layout that contributes to miniaturization can be provided.
- the semiconductor device 1A preferably includes a gate electrode film 64 and a gate wiring film 65.
- the gate electrode film 64 is disposed on the first main surface 3 adjacent to the resistive film 60.
- the gate wiring film 65 is disposed on the first main surface 3 adjacent to the resistive film 60 so as to face the gate electrode film 64 with the resistive film 60 in between.
- the gate terminal electrode 90 preferably covers the gate electrode film 64.
- the gate wiring electrode 93 preferably covers the gate wiring film 65.
- the resistive film 60 preferably has a first end 60A on one side and a second end 60B on the other side.
- the gate wiring film 65 preferably has a first connection portion connected to the first end 60A of the resistive film 60, and a second connection portion connected to the second end 60B of the resistive film 60.
- the gate wiring electrode 93 is preferably electrically connected to the resistive film 60 via the gate wiring film 65.
- the gate wiring electrode 93 can be electrically connected to the resistive film 60 via the gate wiring film 65, eliminating the need to directly connect the gate wiring electrode 93 to the resistive film 60. This relaxes the design rules for the gate wiring electrode 93, improving the degree of freedom in designing the gate wiring electrode 93.
- the semiconductor device 1A preferably includes a first slit 71 defined between the resistive film 60 and the gate electrode film 64, and a second slit 72 defined between the resistive film 60 and the gate wiring film 65.
- the first slit 71 and the second slit 72 can properly separate (define) the resistive film 60 from the gate electrode film 64 and the gate wiring film 65. This can improve the accuracy of the resistance value of the resistive film 60.
- the gate terminal electrode 90 preferably covers the resistive film 60 and the gate electrode film 64 across the first slit 71 in a planar view.
- the gate wiring film 65 preferably covers the resistive film 60 and the gate electrode film 64 across the second slit 72 in a planar view.
- the first slit 71 is preferably formed narrower than the resistive film 60.
- the second slit 72 is preferably formed narrower than the resistive film 60.
- the trench resistor structure 51 preferably extends in a strip shape in the second direction Y (one direction) in a planar view.
- the resistive film 60 preferably extends in a strip shape in the second direction Y (one direction) in a planar view.
- the first slit 71 preferably extends in a strip shape in the second direction Y (one direction) in a planar view.
- the second slit 72 preferably extends in a strip shape in the second direction Y (one direction) in a planar view.
- the first slit 71 may have a first length in the second direction Y (one direction), and the second slit 72 may have a second length in the second direction Y (one direction) that is smaller than the first length.
- the semiconductor device 1A preferably includes a third slit 73 defined between the gate electrode film 64 and the gate wiring film 65.
- the third slit 73 can properly separate (define) the gate wiring film 65 from the gate electrode film 64. This can prevent the gate wiring film 65 from forming a short circuit with the gate electrode film 64 that does not go through the resistive film 60.
- the gate terminal electrode 90 preferably covers the gate electrode film 64 and the gate wiring film 65 across the third slit 73 in a plan view.
- multiple trench resistance structures 51 are formed at intervals on the first main surface 3.
- the resistive film 60 covers the multiple trench resistance structures 51.
- the resistive film 60 preferably has a first covering portion 61 that covers the first main surface 3 outside the trench resistance structure 51, and a second covering portion 62 that covers the trench resistance structure 51.
- the gate terminal electrode 90 is preferably electrically connected to the resistive film 60 in the portion that covers the first covering portion 61.
- the gate wiring electrode 93 is preferably electrically connected to the resistive film 60 in the portion that covers the second covering portion 62.
- the semiconductor device 1A preferably includes an interlayer insulating film 74, a first resistor connection electrode 81, and a second resistor connection electrode 82.
- the interlayer insulating film 74 covers the resistive film 60.
- the first resistor connection electrode 81 is embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the resistive film 60.
- the second resistor connection electrode 82 is embedded in the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the resistive film 60 at a position different from the first resistor connection electrode 81.
- the gate terminal electrode 90 is preferably arranged on the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the resistive film 60 via the first resistor connection electrode 81.
- the gate wiring electrode 93 is preferably arranged on the interlayer insulating film 74 so as to be electrically connected to the resistive film 60 via the second resistor connection electrode 82.
- a gate resistor RG can be formed in the region between the first resistor connection electrode 81 and the second resistor connection electrode 82. The resistance value of the gate resistor RG can be adjusted by adjusting the distance between the first resistor connection electrode 81 and the second resistor connection electrode 82.
- the second resistor connection electrode 82 may extend in a direction different from that of the first resistor connection electrode 81.
- the first resistor connection electrode 81 may extend in a first direction X (one direction) in a plan view
- the second resistor connection electrode 82 may extend in a second direction Y (intersecting direction) that intersects with the first direction X (one direction) in a plan view.
- the plurality of first resistor connection electrodes 81 are preferably embedded in the interlayer insulating film 74.
- the plurality of second resistor connection electrodes 82 are preferably embedded in the interlayer insulating film 74.
- the second connection area S2 of the second resistor connection electrode 82 to the resistive film 60 may be smaller than the first connection area S1 of the first resistor connection electrode 81 to the resistive film 60.
- the gate terminal electrode 90 preferably has a first electrode portion 91 located outside the first resistor connection electrode 81 in a plan view, and a second electrode portion 92 that protrudes from the first electrode portion 91 toward the first resistor connection electrode 81 and is narrower than the first electrode portion 91.
- the first electrode portion 91 is preferably formed as a terminal main body portion of the gate terminal electrode 90.
- the second electrode portion 92 is preferably formed as a terminal pull-out portion pulled out from the terminal main body portion.
- the first electrode portion 91 ensures an area to which a gate potential is applied
- the second electrode portion 92 ensures an area that is electrically connected to the resistive film 60.
- the conductive bonding material can be bonded to the first electrode portion 91. This makes it possible to prevent stress caused by the conductive bonding material from occurring in the resistive film 60 and the trench resistor structure 51. This makes it possible to prevent a deterioration in the electrical characteristics of the gate resistor RG.
- the semiconductor device 1A preferably includes a p-type boundary well region 40 formed in the surface layer of the first main surface 3.
- the boundary well region 40 can improve the breakdown voltage.
- the trench resistance structure 51 is preferably formed at a distance from the bottom of the boundary well region 40 toward the first main surface 3.
- the boundary well region 40 can suppress electric field concentration on the bottom wall of the trench resistance structure 51. Therefore, the breakdown voltage can be appropriately improved.
- the semiconductor device 1A preferably includes an active region 6 provided on the first main surface 3, a non-active region 7 provided outside the active region 6 on the first main surface 3, and a first trench structure 21 (trench gate structure) formed in the active region 6.
- the trench resistance structure 51 is preferably formed in the non-active region 7.
- the resistance film 60 preferably covers the trench resistance structure 51 in the non-active region 7.
- the gate terminal electrode 90 is electrically connected to the resistive film 60 in the non-active region 7.
- the gate wiring electrode 93 is electrically connected to the first trench structure 21 in the active region 6, and is electrically connected to the resistive film 60 in the non-active region 7.
- the four corner portions 202 to 204 have the FLR-FLR electrode connection structure shown in FIG. 25 or FIG. 27, but it is sufficient that at least one of the four corner portions 202 to 204 has the FLR-FLR electrode connection structure shown in FIG. 25 or FIG. 27.
- the chip 2 was made of a silicon single crystal substrate.
- the chip 2 may also be made of a SiC (silicon carbide) single crystal substrate.
- the n-type semiconductor region may be replaced with a p-type semiconductor region
- the p-type semiconductor region may be replaced with an n-type semiconductor region.
- a p-type collector region 14 is shown.
- an n-type drain region may be used instead of the p-type collector region 14.
- the buffer region 13 is omitted.
- the n-type drain region may be formed by an n-type semiconductor substrate, and the n-type drift region 12 may be formed by an n-type epitaxial layer. It is preferable that the n-type impurity concentration of the drift region 12 is less than the n-type impurity concentration of the drain region.
- MISFET Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor
- the first direction X and the second direction Y are defined by the extension directions of the first to fourth side faces 5A to 5D.
- the first direction X and the second direction Y may be any directions as long as they maintain a mutually intersecting (specifically perpendicular) relationship.
- the first direction X may be the extension direction of the third side face 5C (fourth side face 5D)
- the second direction Y may be the extension direction of the first side face 5A (second side face 5B).
- the first direction X may be a direction intersecting the first to fourth side faces 5A to 5D
- the second direction Y may be a direction intersecting the first to fourth side faces 5A to 5D.
- a chip (2) having a first main surface (3) having a rectangular shape in a plan view and a second main surface (4) opposite to the first main surface (3); An active region (6) provided on the first main surface (3) and having an element structure formed therein; a peripheral region (9) that is a region outside the active region and is provided on the outer periphery of the first main surface (3) and has four corner portions (201 to 204); In the outer circumferential region (9), a plurality of field limiting rings (hereinafter referred to as "FLRs (42)”) are formed on a surface layer portion of the first main surface (3) so as to surround the active region (6); An insulating film (45, 74) formed on the first main surface (3) and covering the plurality of FLRs (42); a plurality of FLR electrodes (105) arranged opposite the plurality of FLRs (42) via the insulating film (45, 74); Each of the FLR electrodes (105) has an electrode curved portion (105A) whose inner edge (105Aa) and outer
- an angle between a straight line connecting one end of an inner edge (105Aa) of each electrode curved portion (105A) and a center of curvature of the inner edge (105Aa) and an angle between a straight line connecting one end of an outer edge (105Ab) of each electrode curved portion (105A) and a center of curvature of the outer edge (105Ab) and the dividing line (L0) are set so that a width of one end of each electrode curved portion (105A) is a predetermined width
- the plurality of FLR electrodes (105) have, at each of the corner portions (201 to 204), an electrode curve portion (105A) whose inner edge (105Aa) and outer edge (105Ab) have a planar shape that is an arc,
- each of the electrode curved portions (105A) has an inner edge (105Aa) and an outer edge (105Ab) whose centers of curvature and curvatures are different from each other, and the magnitude relationship of the curvatures of the inner edge (105Aa) and the outer edge (105Ab) between two adjacent electrode curved portions (105A) is reversed from each other;
- the electrode curved portion (105A) has a wide region and a narrow region between its inner edge (105Aa) and outer edge (105Ab),
- an angle between a straight line connecting one end of an inner edge (105Aa) of each of the electrode curved portions (105A) and the center of curvature of the inner edge (105Aa) and the dividing line (L0) and an angle between a straight line connecting one end of an outer edge (105Ab) of each of the electrode curved portions (105A) and the center of curvature of the outer edge (105Ab) and the dividing line (L0) are set so that one end of each of the electrode curved portions (105A) has a predetermined width
- [A7] A semiconductor device according to any one of [A1] to [A6], in which the FLR connection electrodes (89) for electrically connecting each of the FLR electrodes (105) to the corresponding FLRs (42) are integrally formed with the FLR electrodes (105).
- a channel stop region (43) is formed in a surface layer portion of the first main surface (3) so as to surround the plurality of FLRs (42) and is covered with the insulating film (45, 74);
- a semiconductor device according to any one of [A1] to [A8], in which the element structure includes an IGBT structure.
- a second conductivity type channel region (20) is formed in a surface layer portion of the first main surface (3);
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Abstract
各FLR電極は、4つのコーナ部のうち少なくとも1つのコーナ部において、その内側縁および外側縁の平面視形状が円弧である電極曲線部分を有しており、少なくとも1つのコーナ部において、各電極曲線部分はそれらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁および外側縁を有しており、かつ隣り合う2つの電極曲線部分間において内側縁および外側縁の曲率の大小関係が互いに逆であり、これにより、当該コーナ部において、各電極曲線部分は、内側縁と外側縁との間の幅が大きい領域と狭い領域とを有しており、各電極曲線部分における幅が大きい領域の一部が、絶縁膜を貫通するFLR接続電極を介して、対応する前記FLRに電気的に接続されている。
Description
この出願は、2023年3月30日に日本国特許庁に提出された特許出願2023-056390号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容はここに引用により組み込まれるものとする。
本開示は、半導体装置に関する。
特許文献1には、活性領域と活性領域を取り囲むエッジ終端領域とを含む半導体装置が開示されている。活性領域には、IGBTおよび還流ダイオードが形成されている。エッジ終端領域には、複数のガードリング(フィールドリミッティングリング(FLR))および複数のガードリング上にそれぞれ配置されかつ対応するガードリングに電気的に接続されたフィールドプレート電極(FLR電極)が形成されている。
本開示の目的は、複数のFLR電極とそれに対応するFLRとの新規な接続構造が得られる半導体装置を提供することである。
本開示の一実施形態は、平面視四角形状の第1主面およびその反対側の第2主面を有するチップと、前記第1主面に設けられ、素子構造が形成された活性領域と、前記活性領域外の領域であって、前記第1主面の外周部に設けられかつ4つのコーナ部を有する外周領域と、前記外周領域において、前記第1主面の表層部に、前記活性領域を取り囲むように形成された複数のフィールドリミッティングリング(以下、「FLR」という。)と、前記第1主面上に形成され、前記複数のFLRを覆う絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記複数のFLRそれぞれと対向して配置された複数のFLR電極とを含み、前記各FLR電極は、前記4つのコーナ部のうち少なくとも1つのコーナ部において、その内側縁および外側縁の平面視形状が円弧である電極曲線部分を有しており、前記少なくとも1つのコーナ部において、前記各電極曲線部分はそれらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁および外側縁を有しており、かつ隣り合う2つの前記電極曲線部分間において内側縁および外側縁の曲率の大小関係が互いに逆であり、これにより、当該コーナ部において、前記各電極曲線部分は、内側縁と外側縁との間の幅が大きい領域と狭い領域とを有しており、前記各電極曲線部分における前記幅が大きい領域の一部が、前記絶縁膜を貫通するFLR接続電極を介して、対応する前記FLRに物理的および電気的に接続されている、半導体装置を提供する。
この構成では、複数のFLR電極とそれに対応するFLRとの新規な接続構造が得られる。
上述のまたはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面の参照によって説明される実施形態により明らかにされる。
以下、添付図面を参照して、実施形態が詳細に説明される。添付図面は、模式図であり、厳密に図示されたものではなく、縮尺等は必ずしも一致しない。また、添付図面の間で対応する構造には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略または簡略化される。説明が省略または簡略化された構造については、省略または簡略化される前になされた説明が適用される。
比較対象(comparison target)が存する説明において「ほぼ(substantially)等しい」の文言が使用される場合、この文言は、比較対象の数値(形態)と等しい数値(形態)を含む他、比較対象の数値(形態)を基準とする±10%の範囲の数値誤差(形態誤差)も含む。実施形態では「第1」、「第2」、「第3」等の文言が使用されるが、これらは説明順序を明確にするために各構造の名称に付された記号であり、各構造の名称を限定する趣旨で付されていない。
図1は、第1実施形態に係る半導体装置1Aを示す平面図である。図2は、第1主面3のレイアウトを示す平面図である。図3は、活性領域6および外周領域9を示す拡大平面図である。図4は、図3に示すIV-IV線に沿う断面図である。図5は、図3に示すV-V線に沿う断面図である。
図6は、図3に示すVI-VI線に沿う断面図である。図7は、活性領域6および境界領域8を示す拡大平面図である。図8は、図7に示すVIII-VIII線に沿う断面図である。図9は、図7に示すIX-IX線に沿う断面図である。図10は、図1に示すX-X線に沿う断面図である。
半導体装置1Aは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を備えたIGBT半導体装置である。図1~図10を参照して、半導体装置1Aは、六面体形状(具体的には直方体形状)のチップ2を含む。チップ2は、「半導体チップ」と称されてもよい。チップ2は、この形態(this embodiment)では、シリコン単結晶基板(半導体基板)からなる単層構造を有している。
チップ2は、一方側の第1主面3、他方側の第2主面4、ならびに、第1主面3および第2主面4を接続する第1~第4側面5A~5Dを有している。第1主面3および第2主面4は、それらの法線方向Zから見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において四角形状に形成されている。法線方向Zは、チップ2の厚さ方向でもある。第1主面3は、平面視で四角形状を有する。
第1側面5Aおよび第2側面5Bは、第1主面3に沿う第1方向Xに延び、第1主面3に沿って第1方向Xに交差する第2方向Yに対向している。具体的には、第2方向Yは、第1方向Xに直交している。第3側面5Cおよび第4側面5Dは、第2方向Yに延び、第1方向Xに対向している。
半導体装置1Aは、第1主面3に間隔を空けて設けられた複数の活性領域6を含む。複数の活性領域6は、第1活性領域6Aおよび第2活性領域6Bを含む。第1活性領域6Aは、第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線に対して第1側面5A側の領域に設けられている。第2活性領域6Bは、第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線に対して第2側面5B側の領域に設けられている。各活性領域6は、この実施形態では、平面視においてチップ2の周縁に平行な4辺を有する多角形状に形成されている。各活性領域6の平面形状は、任意である。
活性領域6には、素子構造が形成される。この実施形態では、素子構造はIGBT構造Tr(トランジスタ構造)を含んでいる。素子構造は、IGBT以外のトランジスタを含んでいてもよい。素子構造は、特開2022-882号公報に示されるように、IGBT構造とIGBT構造に逆並列接続された還流ダイオード(FWD:Free Wheel Diode)構造とを含んでいてもよい。
半導体装置1Aは、第1主面3において複数の活性領域6外の領域に設けられた非活性領域7を含む。非活性領域7は、境界領域8および外周領域9を含む。境界領域8は、第1活性領域6Aおよび第2活性領域6Bの間の領域において、第1方向Xに延びる帯状に設けられている。境界領域8は、この実施形態では、第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線上に位置している。
境界領域8は、第2方向Yに比較的大きい幅を有するパッド領域10、および、第2方向Yにパッド領域10の幅よりも小さい幅を有するストリート領域11を含む。パッド領域10は、「第1境界領域」または「幅広領域」と称されてもよい。ストリート領域11は、「第2境界領域」、「ライン領域」または「幅狭領域」と称されてもよい。
パッド領域10は、第1方向Xの一方側(第3側面5C側)の領域に設けられている。パッド領域10は、この実施形態では、平面視において第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線上に位置し、第3側面5Cの中央部近傍において四角形状に設けられている。ストリート領域11は、パッド領域10に対して第1方向Xの他方側(第4側面5D側)の領域に設けられている。ストリート領域11は、この実施形態では、パッド領域10から第4側面5D側に向けて帯状に引き出され、第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線上に位置している。
外周領域9は、複数の活性領域6を一括して取り囲むようにチップ2の周縁部に設けられている。外周領域9は、チップ2の周縁(第1~第4側面5A~5D)に沿って延びる環状(この実施形態では四角環状)に設けられている。外周領域9は、第1主面3の一方側(第3側面5C側)においてパッド領域10に接続され、第1主面3の他方側(第4側面5D側)においてストリート領域11に接続されている。
外周領域9は、4つのコーナ部201、202、203および204を有する。コーナ部201は、平面視で第1側面5Aと第3側面5Cに挟まされたコーナ部(以下、「第1コーナ部201」という。)である。コーナ部202は、平面視で第1側面5Aと第4側面5Dに挟まされたコーナ部(以下、「第2コーナ部202」という。)である。
コーナ部203は、平面視で第4側面5Dと第2側面5Bに挟まされたコーナ部(以下、「第3コーナ部203」という。)である。コーナ部204は、平面視で第2側面5Bと第3側面5Cに挟まされたコーナ部(以下、「第4コーナ部204」という。)である。
半導体装置1Aは、チップ2の内部に形成されたn型(第1導電型)のドリフト領域12を含む。ドリフト領域12は、チップ2の内部の全域に形成されている。この実施形態では、チップ2がn型の半導体基板(n型の半導体チップ)からなり、ドリフト領域12はn型のチップ2を利用して形成されている。
半導体装置1Aは、第2主面4の表層部に形成されたn型のバッファ領域13を含む。バッファ領域13は、この実施形態では、第2主面4の全域において第2主面4に沿って延びる層状に形成されている。バッファ領域13は、ドリフト領域12よりも高いn型不純物濃度を有している。バッファ領域13の有無は任意であり、バッファ領域13を有さない形態が採用されてもよい。
半導体装置1Aは、第2主面4の表層部に形成されたp型(第2導電型)のコレクタ領域14を含む。コレクタ領域14は、バッファ領域13の第2主面4側の表層部に形成されている。コレクタ領域14は、この実施形態では、第2主面4の全域において第2主面4に沿って延びる層状に形成されている。コレクタ領域14は、第2主面4および第1~第4側面5A~5Dの一部から露出している。
半導体装置1Aは、複数の活性領域6を区画するように第1主面3に形成された複数のトレンチ分離構造15を含む。複数のトレンチ分離構造15には、ゲート電位が付与される。トレンチ分離構造15は、「トレンチゲート分離構造」または「トレンチゲート接続構造」と称されてもよい。複数のトレンチ分離構造15は、第1活性領域6A側の第1トレンチ分離構造15Aおよび第2活性領域6B側の第2トレンチ分離構造15Bを含む。
第1トレンチ分離構造15Aは、第1活性領域6Aを取り囲み、境界領域8および外周領域9から第1活性領域6Aを区画している。第1トレンチ分離構造15Aは、この実施形態では、平面視においてチップ2の周縁に平行な4辺を有する多角環状に形成されている。第1トレンチ分離構造15Aは、平面視において境界領域8のパッド領域10およびストリート領域11を区画するように屈曲した部分を有している。
第2トレンチ分離構造15Bは、第2活性領域6Bを取り囲み、境界領域8および外周領域9から第2活性領域6Bを区画している。第2トレンチ分離構造15Bは、この実施形態では、平面視においてチップ2の周縁に平行な4辺を有する多角環状に形成されている。第2トレンチ分離構造15Bは、平面視において境界領域8のパッド領域10およびストリート領域11を区画するように屈曲した部分を有している。
トレンチ分離構造15は、ストリート領域11の幅未満の幅を有していることが好ましい。トレンチ分離構造15の幅は、トレンチ分離構造15が延びる方向に直交する方向の幅である。トレンチ分離構造15の幅は、0.1μm以上2.5μm以下であってもよい。トレンチ分離構造15の幅は、0.3μm以上1μm以下であることが好ましい。トレンチ分離構造15の幅は、0.4μm以上0.7μm以下であることが好ましい。トレンチ分離構造15は、1μm以上20μm以下の深さを有していてもよい。トレンチ分離構造15の深さは、4μm以上10μm以下であることが好ましい。
以下、1つのトレンチ分離構造15の構成が説明される。トレンチ分離構造15は、分離トレンチ16、分離絶縁膜17および分離埋設電極18を含む。分離トレンチ16は、第1主面3に形成され、トレンチ分離構造15の壁面を区画している。分離絶縁膜17は、分離トレンチ16の壁面を膜状に被覆している。分離絶縁膜17は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化アルミニウム膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
分離絶縁膜17は、単一の絶縁膜からなる単層構造を有していることが好ましい。分離絶縁膜17は、チップ2の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが特に好ましい。分離埋設電極18は、分離絶縁膜17を挟んで分離トレンチ16に埋設されている。分離埋設電極18は、導電性ポリシリコンを含んでいてもよい。分離埋設電極18には、ゲート電位が付与される。
半導体装置1Aは、各活性領域6に形成されたIGBT構造Tr(トランジスタ構造)を含む。IGBT構造Trは、非活性領域7には形成されていない。第2活性領域6B側の構成(IGBT構造Trの構成)は第1活性領域6A側の構成(IGBT構造Trの構成)とほぼ同じであるため、以下では第1活性領域6A側の構成が説明される。第2活性領域6B側の構成は、この実施形態では、境界領域8を挟んで第1活性領域6A側の構成と線対称である。第2活性領域6B側の構造の説明については、第1活性領域6A側の構造の説明が適用され、省略される。
ドリフト領域12のn型不純物濃度は、この実施形態では、ドリフト領域12の第1主面3側の表面から第2主面4側の表面に向かって徐々に低くなるように変化している。ドリフト領域12のn型不純物濃度は、たとえば、1.0×1013cm-3以上1.0×1015cm-3以下であることが好ましい。
半導体装置1Aは、第1活性領域6Aにおいて第1主面3の表層部に形成されたp型のチャネル領域20を含む。チャネル領域20は、「ボディ領域」または「ベース領域」と称されてもよい。チャネル領域20は、ドリフト領域12の第1主面3側の表層部に形成されている。チャネル領域20は、第1主面3に沿って層状に延び、トレンチ分離構造15の内周壁に接続されている。チャネル領域20は、トレンチ分離構造15よりも浅く形成され、トレンチ分離構造15の底壁よりも第1主面3側に位置する底部を有している。チャネル領域20の底部は、トレンチ分離構造15の深さ範囲中間部よりも第1主面3側に位置していることが好ましい。チャネル領域20の厚さは、1μm程度であってもよい。
半導体装置1Aは、第1活性領域6Aにおいて第1主面3に形成された複数の第1トレンチ構造21を含む。複数の第1トレンチ構造21には、ゲート電位が付与される。第1トレンチ構造21は、「トレンチゲート構造」と称されてもよい。複数の第1トレンチ構造21は、ドリフト領域12に至るようにチャネル領域20を貫通している。複数の第1トレンチ構造21は、平面視において第1方向Xに間隔を空けて配列され、第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成されている。つまり、複数の第1トレンチ構造21は、第2方向Yに延びるストライプ状に配列されている。
各第1トレンチ構造21は、長手方向(第2方向Y)に関して、境界領域8側の一端部および外周領域9側の他端部を有している。複数の第1トレンチ構造21の一端部および他端部は、トレンチ分離構造15に機械的および電気的に接続されている。つまり、複数の第1トレンチ構造21は、トレンチ分離構造15と共に1つの梯子状のトレンチ構造を構成している。第1トレンチ構造21およびトレンチ分離構造15の接続部は、トレンチ分離構造15の一部および/または第1トレンチ構造21の一部とみなされてもよい。
複数の第1トレンチ構造21の間隔は、ストリート領域11の幅未満であることが好ましい。第1トレンチ構造21の幅は、ストリート領域11の幅未満であることが好ましい。第1トレンチ構造21の幅は、第1トレンチ構造21が延びる方向に直交する方向の幅である。第1トレンチ構造21の幅は、0.1μm以上2.5μm以下であってもよい。第1トレンチ構造21の幅は、0.3μm以上1μm以下であることが好ましい。
第1トレンチ構造21の幅は、0.4μm以上0.7μm以下であることが特に好ましい。第1トレンチ構造21の幅は、トレンチ分離構造15の幅とほぼ等しいことが好ましい。第1トレンチ構造21は、1μm以上20μm以下の深さを有していてもよい。第1トレンチ構造21の深さは、4μm以上10μm以下であることが好ましい。第1トレンチ構造21の深さは、トレンチ分離構造15の深さとほぼ等しいことが好ましい。
以下、1つの第1トレンチ構造21の構成が説明される。第1トレンチ構造21は、第1トレンチ22、第1絶縁膜23および第1埋設電極24を含む。第1トレンチ22は、第1主面3に形成され、第1トレンチ構造21の壁面を区画している。第1トレンチ22は、この実施形態では、第2方向Yの両端部において分離トレンチ16に連通している。具体的には、第1トレンチ22の側壁は分離トレンチ16の側壁に連通し、第1トレンチ22の底壁は分離トレンチ16の底壁に連通している。
第1絶縁膜23は、第1トレンチ22の壁面を膜状に被覆している。第1絶縁膜23は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化アルミニウム膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第1絶縁膜23は、単一の絶縁膜からなる単層構造を有していることが好ましい。
第1絶縁膜23は、チップ2の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが特に好ましい。第1絶縁膜23は、この実施形態では、分離絶縁膜17と同一の絶縁膜からなる。第1絶縁膜23は、分離トレンチ16および第1トレンチ22の連通部において分離絶縁膜17に接続されている。
第1埋設電極24は、第1絶縁膜23を挟んで第1トレンチ22に埋設されている。第1埋設電極24は、導電性ポリシリコンを含んでいてもよい。第1埋設電極24には、ゲート電位が付与される。第1埋設電極24は、分離トレンチ16および第1トレンチ22の連通部において分離埋設電極18に機械的および電気的に接続されている。
半導体装置1Aは、第1活性領域6Aの第1主面3において隣り合う複数の第1トレンチ構造21の間の領域にそれぞれ形成された複数の第2トレンチ構造25を含む。第2トレンチ構造25は、「エミッタトレンチ構造」と称されてもよい。各第2トレンチ構造25は、平面視において複数の第1トレンチ構造21から第1方向Xに間隔を空けて形成され、第2方向Yに延びる四角環状に形成されている。
第2トレンチ構造25の幅は、ストリート領域11の幅未満であることが好ましい。第2トレンチ構造25の幅は、第2トレンチ構造25が延びる方向に直交する方向の幅である。第2トレンチ構造25の幅は、0.1μm以上2.5μm以下であってもよい。第2トレンチ構造25の幅は、0.3μm以上1μm以下であることが好ましい。
第2トレンチ構造25の幅は、0.4μm以上0.7μm以下であることが特に好ましい。第2トレンチ構造25の幅は、第1トレンチ構造21の幅とほぼ等しいことが好ましい。第2トレンチ構造25は、1μm以上20μm以下の深さを有していてもよい。第2トレンチ構造25の深さは、4μm以上10μm以下であることが好ましい。第2トレンチ構造25の深さは、第1トレンチ構造21の深さとほぼ等しいことが好ましい。
以下、1つの第2トレンチ構造25の構成が説明される。第2トレンチ構造25は、第2トレンチ26、第2絶縁膜27および第2埋設電極28を含む。第2トレンチ26は、第1主面3に形成され、第2トレンチ構造25の壁面を区画している。
第2絶縁膜27は、第2トレンチ26の壁面を膜状に被覆している。第2絶縁膜27は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化アルミニウム膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。第2絶縁膜27は、単一の絶縁膜からなる単層構造を有していることが好ましい。第2絶縁膜27は、チップ2の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが特に好ましい。第2絶縁膜27は、この実施形態では、第1絶縁膜23と同一の絶縁膜からなる。
第2埋設電極28は、第2絶縁膜27を挟んで第2トレンチ26に埋設されている。第2埋設電極28は、導電性ポリシリコンを含んでいてもよい。第2埋設電極28には、エミッタ電位が付与される。
半導体装置1Aは、第1活性領域6Aにおいてチャネル領域20の表層部に形成されたn型の複数のエミッタ領域29を含む。複数のエミッタ領域29は、ドリフト領域12よりも高いn型不純物濃度をそれぞれ有している。複数のエミッタ領域29は、複数の第1トレンチ構造21の両サイドにそれぞれ形成されている。エミッタ領域29のn型不純物濃度は、たとえば、1.0×1019cm-3以上1.0×1021cm-3以下であることが好ましい。
複数のエミッタ領域29は、平面視において複数の第1トレンチ構造21に沿って延びる帯状にそれぞれ形成されている。むろん、複数のエミッタ領域29は、平面視において複数の第1トレンチ構造21に沿って間隔を空けて形成されていてもよい。複数のエミッタ領域29は、この実施形態では、第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25に接続されるように、第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25の間の領域に形成されている。エミッタ領域29は、トレンチ分離構造15および最外の第2トレンチ構造25の間の領域には形成されていないことが好ましい。
半導体装置1Aは、第1活性領域6Aにおいてエミッタ領域29を露出させるように第1主面3に形成された複数のコンタクト孔30を含む。複数のコンタクト孔30は、複数の第1トレンチ構造21から間隔を空けて複数の第1トレンチ構造21の両サイドにそれぞれ形成されている。複数のコンタクト孔30は、開口から底壁に向けて開口幅が狭まる先細り形状にそれぞれ形成されていてもよい。
複数のコンタクト孔30は、チャネル領域20に至るようにエミッタ領域29を貫通している。複数のコンタクト孔30は、チャネル領域20に至らないようにエミッタ領域29の底部から第1主面3側に離間していてもよい。複数のコンタクト孔30は、平面視において複数の第1トレンチ構造21に沿って延びる帯状にそれぞれ形成されている。長手方向(第2方向Y)に関して、複数のコンタクト孔30は、複数の第1トレンチ構造21よりも短いことが好ましい。複数のコンタクト孔30は、複数の第2トレンチ構造25よりも短いことが特に好ましい。
半導体装置1Aは、第1活性領域6Aのチャネル領域20の表層部において複数のエミッタ領域29とは異なる領域に形成されたp型の複数のチャネルコンタクト領域31を含む。複数のチャネルコンタクト領域31は、チャネル領域20よりも高いp型不純物濃度を有している。複数のチャネルコンタクト領域31は、平面視において対応するコンタクト孔30に沿って延びる帯状にそれぞれ形成されている。複数のチャネルコンタクト領域31の底部は、対応するコンタクト孔30の底壁およびチャネル領域20の底部の間の領域にそれぞれ形成されている。
チャネル領域20のp型不純物濃度は、たとえば、1.0×1016cm-3以上1.0×1018cm-3以下であることが好ましい。チャネルコンタクト領域31のp型不純物濃度は、たとえば、1.0×1018cm-3以上1.0×1020cm-3以下であることが好ましい。
半導体装置1Aは、第1活性領域6Aの第1主面3の表層部において複数の第2トレンチ構造25によって取り囲まれた領域にそれぞれ形成された複数のp型のフローティング領域32を含む。複数のフローティング領域32は、電気的に浮遊状態に形成されている。むろん、複数のフローティング領域32には、エミッタ電位が付与されてもよい。複数のフローティング領域32は、チャネル領域20よりも高いp型不純物濃度を有していることが好ましい。
各フローティング領域32は、第1主面3に沿って層状に延び、各第2トレンチ構造25の内周壁に接続されている。各フローティング領域32は、第2トレンチ構造25の深さ範囲中間部よりも深く形成されていることが好ましい。各フローティング領域32は、この実施形態では、第2トレンチ構造25よりも深く形成され、第2トレンチ構造25の底壁を被覆する部分を有している。
このように、第1活性領域6Aは、IGBT構造Trとして、チャネル領域20、複数の第1トレンチ構造21、複数の第2トレンチ構造25、複数のエミッタ領域29、複数のコンタクト孔30、複数のチャネルコンタクト領域31および複数のフローティング領域32を含む。また、第2活性領域6Bは、第1活性領域6Aと同様に、IGBT構造Trとして、チャネル領域20、複数の第1トレンチ構造21、複数の第2トレンチ構造25、複数のエミッタ領域29、複数のコンタクト孔30、複数のチャネルコンタクト領域31および複数のフローティング領域32を含む。
半導体装置1Aは、境界領域8において第1主面3の表層部に形成されたp型の境界ウェル領域40を含む。境界ウェル領域40は、この実施形態では、チャネル領域20よりも高いp型不純物濃度を有している。むろん、境界ウェル領域40は、チャネル領域20よりも低いp型不純物濃度を有していてもよい。
境界ウェル領域40は、平面視において境界領域8に沿って第1方向Xに延びる帯状に形成されている。つまり、境界ウェル領域40は、第1トレンチ分離構造15Aおよび第2トレンチ分離構造15Bによって挟まれた領域において第1主面3に沿って延びる層状に形成され、第1主面3から露出している。境界ウェル領域40は、第1活性領域6A側の複数の第1トレンチ構造21および第2活性領域6B側の複数の第1トレンチ構造21によって挟まれた領域に形成されている。
境界ウェル領域40は、パッド領域10に形成された第1境界ウェル領域40A、および、ストリート領域11に形成された第2境界ウェル領域40Bを含む。第1境界ウェル領域40Aは、第2方向Yに比較的大きい領域幅を有している。第1境界ウェル領域40Aは、平面視において多角形状(この実施形態では四角形状)に形成されている。第1境界ウェル領域40Aは、パッド領域10の全域に形成されていることが好ましい。
第2境界ウェル領域40Bは、第2方向Yに第1境界ウェル領域40Aの領域幅よりも小さい領域幅を有し、第1境界ウェル領域40Aからストリート領域11に向けて帯状に引き出されている。第2境界ウェル領域40Bは、この実施形態では、第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線上に位置している。第2境界ウェル領域40Bは、第1主面3の中心を第2方向Yに横切る直線に対して第1方向Xの一方側(第3側面5C側)の領域および他方側(第4側面5D側)の領域に位置するように帯状に延びている。
境界ウェル領域40は、チャネル領域20よりも深く形成されていることが好ましい。境界ウェル領域40は、複数のトレンチ分離構造15(複数の第1トレンチ構造21)よりも深く形成されていることが特に好ましい。境界ウェル領域40は、この実施形態では、第2方向Yに境界領域8の幅よりも大きい幅を有し、境界領域8から複数の活性領域6内に引き出されている。
境界ウェル領域40は、第2方向Yに隣り合う複数のトレンチ分離構造15に接続されている。境界ウェル領域40は、複数のトレンチ分離構造15の底壁を被覆する部分を有している。境界ウェル領域40は、複数のトレンチ分離構造15を横切って複数の第1トレンチ構造21の底壁を被覆する部分を有している。
境界ウェル領域40は、複数の活性領域6内においてトレンチ分離構造15の側壁および複数のトレンチ構造の側壁を被覆し、第1主面3の表層部において各チャネル領域20に接続されている。境界ウェル領域40の深さは、1μm以上20μm以下であってもよい。境界ウェル領域40の深さは、5μm以上10μm以下であることが好ましい。
半導体装置1Aは、外周領域9において第1主面3の表層部に形成されたp型の外周ウェル領域41を含む。外周ウェル領域41は、この実施形態では、チャネル領域20よりも高いp型不純物濃度を有している。むろん、外周ウェル領域41は、チャネル領域20よりも低いp型不純物濃度を有していてもよい。外周ウェル領域41のp型不純物濃度は、境界ウェル領域40のp型不純物濃度とほぼ等しいことが好ましい。
外周ウェル領域41は、第1主面3に沿って延びる層状に形成され、第1主面3から露出している。外周ウェル領域41は、第1主面3の周縁(第1~第4側面5A~5D)から内方に間隔を空けて形成されている。外周ウェル領域41は、平面視において複数の活性領域6に沿って延びる帯状に形成されている。外周ウェル領域41は、この実施形態では、平面視において複数の活性領域6を一括して取り囲む環状(この実施形態では四角環状)に形成されている。
外周ウェル領域41は、チャネル領域20よりも深く形成されていることが好ましい。外周ウェル領域41は、複数のトレンチ分離構造15(複数の第1トレンチ構造21)よりも深く形成されていることが特に好ましい。外周ウェル領域41は、境界ウェル領域40とほぼ等しい深さを有していることが好ましい。
外周ウェル領域41は、複数のトレンチ分離構造15に接続されている。外周ウェル領域41は、複数のトレンチ分離構造15の底壁を被覆する部分を有している。外周ウェル領域41は、外周領域9から複数の活性領域6内に引き出されている。外周ウェル領域41は、複数のトレンチ分離構造15を横切って複数の第1トレンチ構造21の底壁を被覆する部分を有している。
外周ウェル領域41は、各活性領域6内においてトレンチ分離構造15の側壁および複数の第1トレンチ構造21の側壁を被覆し、第1主面3の表層部において複数のチャネル領域20に接続されている。外周ウェル領域41は、境界領域8および外周領域9の接続部において境界ウェル領域40に接続されている。つまり、外周ウェル領域41は、境界ウェル領域40と共に複数の活性領域6を区画している。
図10を参照して、半導体装置1Aは、外周領域9において第1主面3の表層部に形成された複数のp型のフィールドリミッティングリング(FLR:Field Limiting Ring)42を含む。以下において、フィールドリミッティングリング42をFLR42ということにする。FLR42は、半導体装置1AのPN接合の外側端に電界が集中するのを緩和させるために設けられている。FLR42は、「ガードリング」と称されてもよい。
FLR42の個数は任意であり、2個以上20個以下(典型的には3個以上10個以下)であってもよい。この実施形態では、FLR42は4個設けられている。
複数のFLR42は、チャネル領域20よりも高いp型不純物濃度を有していてもよい。複数のFLR42は、外周ウェル領域41よりも高いp型不純物濃度を有していてもよい。複数のFLR42は、外周ウェル領域41よりも低いp型不純物濃度を有していてもよい。複数のFLR42は、外周ウェル領域41とほぼ等しいp型不純物濃度を有していてもよい。複数のFLR42は、電気的に浮遊状態に形成されている。
複数のFLR42は、チップ2の周縁および外周ウェル領域41から間隔を空けてチップ2の周縁および外周ウェル領域41の間の領域に形成されている。複数のFLR42は、平面視において外周ウェル領域41に沿って延びる帯状に形成されている。複数のFLR42は、この実施形態では、平面視において外周ウェル領域41を取り囲む環状(四角環状)に形成されている。各コーナ部201~204においては、各FLR42は、曲線状に形成されている。
複数のFLR42は、チャネル領域20よりも深く形成されていることが好ましい。複数のFLR42は、外周ウェル領域41とほぼ等しい深さで形成されていてもよい。複数のFLR42は、外周ウェル領域41よりも浅く形成されていてもよい。複数のFLR2は、一定の深さで形成されていてもよい。複数のFLR42のより詳細な構造については、後述する。
半導体装置1Aは、外周領域9において複数のFLR42からチップ2の周縁側に間隔を空けて第1主面3の表層部に形成されたチャネルストップ領域43を含む。チャネルストップ領域43は、ドリフト領域12よりも高いn型不純物濃度を有している。このようなチャネルストップ領域43は、たとえば、エミッタ領域29を形成する工程において、エミッタ領域29と同時に形成することができる。
チャネルストップ領域43は、平面視においてチップ2の周縁に沿って延びる帯状に形成されている。チャネルストップ領域43は、この実施形態では、平面視において複数のFLR42を取り囲む環状(四角環状)に形成されている。各コーナ部201~204においては、チャネルストップ領域43は、曲線状に形成されている。チャネルストップ領域43は、第1~第4側面5A~5Dから露出していてもよい。チャネルストップ領域43は、電気的に浮遊状態に形成されている。
半導体装置1Aは、第1主面3を選択的に被覆する主面絶縁膜45を含む。主面絶縁膜45は、活性領域6、境界領域8および外周領域9において第1主面3を選択的に被覆している。主面絶縁膜45は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化アルミニウム膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
主面絶縁膜45は、単一の絶縁膜からなる単層構造を有していることが好ましい。主面絶縁膜45は、チップ2の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが特に好ましい。主面絶縁膜45は、この実施形態では、第1絶縁膜23(分離絶縁膜17)と同一の絶縁膜からなる。主面絶縁膜45は、トレンチ分離構造15、第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25を露出させるように第1主面3を被覆している。
具体的には、主面絶縁膜45は、分離絶縁膜17、第1絶縁膜23および第2絶縁膜27に接続され、分離埋設電極18、第1埋設電極24および第2埋設電極28を露出させている。主面絶縁膜45は、境界領域8および外周領域9において境界ウェル領域40、外周ウェル領域41、FLR42およびチャネルストップ領域43を選択的に被覆している。
図3および図5を参照して、半導体装置1Aは、活性領域6において複数の第2トレンチ構造25を被覆するように第1主面3の上に配置された複数のエミッタ電極膜47を含む。具体的には、複数のエミッタ電極膜47は、主面絶縁膜45の上に配置されている。複数のエミッタ電極膜47は、導電性ポリシリコンを含んでいてもよい。
複数のエミッタ電極膜47は、複数の第2トレンチ構造25の第2方向Yの両端部をそれぞれ被覆している。複数のエミッタ電極膜47は、この実施形態では、対応する第2トレンチ構造25およびトレンチ分離構造15の間の領域を第2方向Yに延びる帯状に形成されている。複数のエミッタ電極膜47は、トレンチ分離構造15から第2トレンチ構造25側に間隔を空けて形成されている。複数のエミッタ電極膜47は、主面絶縁膜45を挟んでチャネル領域20に対向している。
複数のエミッタ電極膜47は、複数の第2トレンチ構造25の第2埋設電極28と一体的にそれぞれ形成されている。つまり、複数のエミッタ電極膜47は、第2埋設電極28の一部が第1主面3(主面絶縁膜45)の上に膜状に引き出された部分からそれぞれなる。むろん、複数のエミッタ電極膜47は、第2埋設電極28とは別体的に形成されていてもよい。
図11は、パッド領域10を示す拡大平面図である。図12は、図11に示すゲート抵抗構造50を示す拡大平面図である。図13は、図12に示すゲート抵抗構造50の内方部を示す拡大平面図である。図14は、図12に示すゲート抵抗構造50の一端部を示す拡大平面図である。図15は、図12に示すゲート抵抗構造50の他端部を示す拡大平面図である。
図16は、図13に示すXVI-XVI線に沿う断面図である。図17は、図13に示すXVII-XVII線に沿う断面図である。図18は、図13に示すXVIII-XVIII線に沿う断面図である。図19は、図13に示すXIX-XIX線に沿う断面図である。図20は、図14に示すXX-XX線に沿う断面図である。
図21は、図15に示すXXI-XXI線に沿う断面図である。図22は、図12に示すXXII-XXII線に沿う断面図である。図23は、抵抗膜60、ゲート電極膜64およびゲート配線膜65のレイアウトを示す平面図である。図24は、ゲート抵抗構造50、ゲート端子電極90およびゲート配線電極93を示す電気回路図である。
図11~図24を参照して、半導体装置1Aは、パッド領域10に形成されたゲート抵抗構造50を含む。ゲート抵抗構造50は、IGBTのゲート(IGBT構造Trの第1トレンチ構造21)に対するゲート抵抗RGを構成する。ゲート抵抗構造50は、パッド領域10において第1主面3に形成された複数のトレンチ抵抗構造51を含む。複数のトレンチ抵抗構造51にはゲート電位が付与されるが、複数のトレンチ抵抗構造51はチャネルの制御に寄与しない。
複数のゲート抵抗構造50は、この実施形態では、第1トレンチ群52および第2トレンチ群53を構成している。第1トレンチ群52は、複数のトレンチ抵抗構造51の一部を構成する複数の第1トレンチ抵抗構造51Aを含み、第2方向Yの一方側(第1側面5A側)に設けられている。第1トレンチ抵抗構造51Aの個数は任意であり、達成すべき抵抗値に基づいて調節される。
たとえば、第1トレンチ群52は、2個以上100個以下の第1トレンチ抵抗構造51Aを含んでいてもよい。第1トレンチ抵抗構造51Aの個数は、50個以下であることが好ましい。第1トレンチ抵抗構造51Aの個数は、25個以下であってもよい。第1トレンチ抵抗構造51Aの個数は、5個以上であることが好ましい。むろん、ゲート抵抗構造50は、第1トレンチ群52に代えて単一の第1トレンチ抵抗構造51Aを含んでいてもよい。
第1トレンチ群52は、この実施形態では、第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線に対して第2方向Yの一方側(第1側面5A)側の領域に設けられている。第1トレンチ群52は、パッド領域10において外周領域9よりも活性領域6側(ストリート領域11側)に偏在するように配置されていることが好ましい。第1トレンチ群52は、この実施形態では、パッド領域10の中央部から活性領域6側(ストリート領域11側)に間隔を空けて配置されている。これらの構成は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aに対する電界集中を抑制する上で有効である。
複数の第1トレンチ抵抗構造51Aは、複数のトレンチ分離構造15(複数の第1トレンチ構造21)から間隔を空けて第1主面3に形成されている。複数の第1トレンチ抵抗構造51Aは、平面視において第1方向Xに間隔を空けて配列され、第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成されている。つまり、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aは、第2方向Yに延びるストライプ状に配列されている。複数の第1トレンチ抵抗構造51Aは、第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の一端部、および、第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の他端部を有している。
複数の第1トレンチ抵抗構造51Aは、境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)内に位置するように境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)の底部から第1主面3側に間隔を空けて形成され、境界ウェル領域40の一部を挟んでドリフト領域12に対向している。つまり、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aは、境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)を貫通していない。
複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間隔は、ストリート領域11の幅未満であることが好ましい。複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間隔は、第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25の間隔とほぼ等しいことが好ましい。複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間隔は、第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25の間隔よりも小さくてもよい。複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間隔は、第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25の間隔よりも大きくてもよい。
第1トレンチ抵抗構造51Aの幅は、ストリート領域11の幅未満であることが好ましい。第1トレンチ抵抗構造51Aの幅は、第1トレンチ抵抗構造51Aが延びる方向に直交する方向の幅である。第1トレンチ抵抗構造51Aの幅は、0.1μm以上2.5μm以下であってもよい。第1トレンチ抵抗構造51Aの幅は、0.3μm以上1μm以下であることが好ましい。
第1トレンチ抵抗構造51Aの幅は、0.4μm以上0.7μm以下であることが特に好ましい。第1トレンチ抵抗構造51Aの幅は、第1トレンチ構造21の幅とほぼ等しいことが好ましい。第1トレンチ抵抗構造51Aは、1μm以上20μm以下の深さを有していてもよい。第1トレンチ抵抗構造51Aの深さは、4μm以上10μm以下であることが好ましい。第1トレンチ抵抗構造51Aの深さは、第1トレンチ構造21の深さとほぼ等しいことが好ましい。
第2トレンチ群53は、複数のトレンチ抵抗構造51の一部を構成する複数の第2トレンチ抵抗構造51Bを含み、第1トレンチ群52から第2方向Yの他方側(第2側面5B側)に間隔を空けて設けられている。第2トレンチ抵抗構造51Bの個数は任意であり、達成すべき抵抗値に基づいて調節される。たとえば、第1トレンチ群52側の抵抗値とほぼ等しい抵抗値が実現される場合、第2トレンチ群53は第1トレンチ抵抗構造51Aの個数と同数の第2トレンチ抵抗構造51Bを含んでいてもよい。
たとえば、第1トレンチ群52側の抵抗値とは異なる抵抗値が実現される場合、第2トレンチ群53は第1トレンチ抵抗構造51Aの個数とは異なる個数の第2トレンチ抵抗構造51Bを含んでいてもよい。たとえば、第2トレンチ群53側の抵抗値が第1トレンチ群52側の抵抗値よりも大きい場合、第2トレンチ抵抗構造51Bの個数は第1トレンチ抵抗構造51Aの個数よりも少なくてもよい。たとえば、第2トレンチ群53側の抵抗値が第1トレンチ群52側の抵抗値未満の場合、第2トレンチ抵抗構造51Bの個数は第1トレンチ抵抗構造51Aの個数よりも多くてもよい。
たとえば、第2トレンチ群53は、2個以上100個以下の第2トレンチ抵抗構造51Bを含んでいてもよい。第2トレンチ抵抗構造51Bの個数は、50個以下であることが好ましい。第2トレンチ抵抗構造51Bの個数は、25個以下であってもよい。第2トレンチ抵抗構造51Bの個数は、5個以上であることが好ましい。むろん、半導体装置1Aは、第2トレンチ群53に代えて単一の第2トレンチ抵抗構造51Bを含んでいてもよい。
第2トレンチ群53は、この実施形態では、第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線に対して第2方向Yの他方側(第2側面5B)側の領域に設けられている。第2トレンチ群53は、第2方向Yに第1トレンチ群52に対向している。第2トレンチ群53は、パッド領域10において外周領域9よりも活性領域6側(ストリート領域11側)に偏在するように配置されていることが好ましい。第2トレンチ群53は、この実施形態では、パッド領域10の中央部から活性領域6側(ストリート領域11側)に間隔を空けて配置されている。これらの構成は、複数の第2トレンチ抵抗構造52Bに対する電界集中を抑制する上で有効である。
複数の第2トレンチ抵抗構造51Bは、複数のトレンチ分離構造15(複数の第1トレンチ構造21)から間隔を空けて第1主面3に形成されている。複数の第2トレンチ抵抗構造51Bは、平面視において第1方向Xに間隔を空けて配列され、第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成されている。
つまり、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bは、第2方向Yに延びるストライプ状に配列されている。複数の第2トレンチ抵抗構造51Bは、第2方向Yに複数の第1トレンチ抵抗構造51Aと1対1の対応関係でそれぞれ対向している。つまり、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bは、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aと同一直線状にそれぞれ配置されている。複数の第2トレンチ抵抗構造51Bは、第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の一端部、および、第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の他端部を有している。
複数の第2トレンチ抵抗構造51Bは、境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)内に位置するように境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)の底部から第1主面3側に間隔を空けて形成され、境界ウェル領域40の一部を挟んでドリフト領域12に対向している。つまり、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bは、境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)を貫通していない。
複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間隔は、ストリート領域11の幅未満であることが好ましい。複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間隔は、隣り合う第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25の間隔とほぼ等しいことが好ましい。複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間隔は、第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25の間隔よりも小さくてもよい。複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間隔は、第1トレンチ構造21および第2トレンチ構造25の間隔よりも大きくてもよい。
複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間隔は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間隔よりも小さくてもよい。複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間隔は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間隔よりも大きくてもよい。複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間隔は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間隔とほぼ等しいことが好ましい。
第2トレンチ抵抗構造51Bの幅は、ストリート領域11の幅未満であることが好ましい。第2トレンチ抵抗構造51Bの幅は、第2トレンチ抵抗構造51Bが延びる方向に直交する方向の幅である。第2トレンチ抵抗構造51Bの幅は、0.1μm以上2.5μm以下であってもよい。第2トレンチ抵抗構造51Bの幅は、0.3μm以上1μm以下であることが好ましい。第2トレンチ抵抗構造51Bの幅は、0.4μm以上0.7μm以下であることが特に好ましい。第2トレンチ抵抗構造51Bの幅は、第1トレンチ抵抗構造51Aの幅とほぼ等しいことが好ましい。
第2トレンチ抵抗構造51Bは、この実施形態では、第2方向Yに関して第1トレンチ抵抗構造51Aの長さとほぼ等しい長さを有している。むろん、第2トレンチ抵抗構造51Bは、第2方向Yに関して第1トレンチ抵抗構造51Aよりも長くてもよい。また、第2トレンチ抵抗構造51Bは、第2方向Yに関して第1トレンチ抵抗構造51Aよりも短くてもよい。第1トレンチ抵抗構造51Aの長さおよび第2トレンチ抵抗構造51Bの長さは、達成すべき抵抗値に応じて調節される。
第2トレンチ抵抗構造51Bは、1μm以上20μm以下の深さを有していてもよい。第2トレンチ抵抗構造51Bの深さは、4μm以上10μm以下であることが好ましい。第2トレンチ抵抗構造51Bの深さは、第1トレンチ抵抗構造51A(第1トレンチ構造21)の深さとほぼ等しいことが好ましい。
以下、1つのトレンチ抵抗構造51(第1トレンチ抵抗構造51Aおよび第2トレンチ抵抗構造51B)の構成が説明される。トレンチ抵抗構造51は、抵抗トレンチ54、抵抗絶縁膜55および抵抗埋設電極56を含む。抵抗トレンチ54は、第1主面3に形成され、トレンチ抵抗構造51の壁面を区画している。
抵抗絶縁膜55は、抵抗トレンチ54の壁面を膜状に被覆している。抵抗絶縁膜55は、第1主面3において主面絶縁膜45に接続されている。抵抗絶縁膜55は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化アルミニウム膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。抵抗絶縁膜55は、単一の絶縁膜からなる単層構造を有していることが好ましい。抵抗絶縁膜55は、チップ2の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが特に好ましい。
抵抗埋設電極56は、抵抗絶縁膜55を挟んで抵抗トレンチ54に埋設されている。抵抗埋設電極56は、導電性ポリシリコンを含んでいてもよい。抵抗埋設電極56には、ゲート電位が付与される。
ゲート抵抗構造50は、この実施形態では、パッド領域10において第1トレンチ群52および第2トレンチ群53の間の領域に区画されたスペース領域57を含む。スペース領域57は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの他端部および複数の第2トレンチ抵抗構造51B一端部の間の領域において第1主面3の平坦部によって形成されている。
スペース領域57は、この実施形態では、平面視において四角形状に区画されている。スペース領域57は、第1主面3から境界ウェル領域40を露出させている。スペース領域57は、この実施形態では、平面視において第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線上に形成され、第1方向Xにストリート領域11に対向している。
スペース領域57は、第2方向Yに沿うスペース幅を有している。スペース幅は、第1トレンチ抵抗構造51A(第2トレンチ抵抗構造51B)の第1方向Xの幅よりも大きい。スペース幅は、第1方向Xに隣り合う2つの第1トレンチ抵抗構造51A(第2トレンチ抵抗構造51B)の間隔よりも大きい。スペース幅は、第1トレンチ群52(第2トレンチ群53)の第1方向Xの幅よりも大きいことが好ましい。スペース幅は、第1トレンチ群52(第2トレンチ群53)の第1方向Xの幅よりも小さくてもよい。
スペース幅は、第1トレンチ群52(第2トレンチ群53)の第2方向Yの長さよりも小さいことが好ましい。スペース幅は、ストリート領域11の第2方向Yの幅とほぼ等しくてもよい。スペース幅は、ストリート領域11の第2方向Yの幅よりも大きくてもよい。スペース幅は、ストリート領域11の第2方向Yの幅よりも小さくてもよい。
ゲート抵抗構造50は、パッド領域10において複数のトレンチ抵抗構造51を被覆するように第1主面3の上に配置された抵抗膜60を含む。具体的には、抵抗膜60は、主面絶縁膜45の上に配置されている。抵抗膜60は、導電性ポリシリコン膜および合金膜のうちの少なくとも1つを含む。
合金膜は、金属元素および非金属元素によって構成された合金結晶を含んでいてもよい。合金膜は、CrSi膜、CrSiN膜、CrSiO膜、TaN膜およびTiN膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。抵抗膜60は、この実施形態では、導電性ポリシリコンを含む。
抵抗膜60の厚さは、達成すべき抵抗値に応じて適宜調整される。抵抗膜60の厚さは、第1トレンチ抵抗構造51A(第2トレンチ抵抗構造51B)の深さ以下であることが好ましい。抵抗膜60の厚さは、第1トレンチ抵抗構造51A(第2トレンチ抵抗構造51B)の深さ未満であることが特に好ましい。
抵抗膜60の厚さは、第1トレンチ抵抗構造51A(第2トレンチ抵抗構造51B)の幅の0.5倍以上であることが好ましい。抵抗膜60の厚さは、0.05μm以上2.5μm以下であってもよい。抵抗膜60の厚さは、0.5μm以上1.5μm以下であることが好ましい。抵抗膜60が合金膜からなる場合、抵抗膜60の厚さは、0.1nm以上100nm以下であってもよい。
抵抗膜60は、第2方向Yに延びる帯状に形成され、第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の第1端部60Aおよび第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の第2端部60Bを有している。抵抗膜60は、第1方向Xに関して第1トレンチ群52(第2トレンチ群53)の第1方向Xの幅よりも大きい幅を有している。抵抗膜60の幅は、スペース幅未満であってもよい。むろん、抵抗膜60の幅は、スペース幅以上であってもよい。抵抗膜60は、第1方向Xに関して一様な幅を有していることが好ましい。
抵抗膜60は、第1主面3の中心を第1方向Xに横切る直線に対して第2方向Yの一方側(第1側面5A側)に位置する部分および他方側(第2側面5B側)に位置する部分を有している。抵抗膜60は、第1方向Xに第1活性領域6A、第2活性領域6Bおよびストリート領域11に対向している。つまり、抵抗膜60は、第1方向Xに複数のトレンチ分離構造15、複数の第1トレンチ構造21および複数の第2トレンチ構造25に対向している。
抵抗膜60は、スペース領域57を被覆する第1被覆部61、第1トレンチ群52を被覆する第2被覆部62、および、第2トレンチ群53を被覆する第3被覆部63を有している。第1被覆部61は、第1トレンチ群52(複数の第1トレンチ抵抗構造51A)および第2トレンチ群53(複数の第2トレンチ抵抗構造51B)外の領域において第1主面3を被覆する部分である。第1被覆部61は、第1端部60Aおよび第2端部60Bの間の中間部に位置し、厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40に対向している。
第2被覆部62は、抵抗膜60の第1端部60Aを形成し、全ての第1トレンチ抵抗構造51Aを被覆している。第2被覆部62は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの一端部よりも外側(パッド領域10の周縁側)において第1端部60Aを形成している。つまり、第1端部60Aは、平面視において第1トレンチ群52を挟んで第1被覆部61に対向している。第2被覆部62は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの抵抗埋設電極56に接続され、厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40に対向している。
第3被覆部63は、抵抗膜60の第2端部60Bを形成し、全ての第2トレンチ抵抗構造51Bを被覆している。第3被覆部63は、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの他端部よりも外側(パッド領域10の周縁側)において第2端部60Bを形成している。つまり、第2端部60Bは、平面視において第2トレンチ群53を挟んで第1被覆部61に対向している。第3被覆部63は、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの抵抗埋設電極56に接続され、厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40に対向している。
抵抗膜60は、第2被覆部62において複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの抵抗埋設電極56と一体的に形成され、第3被覆部63において複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの抵抗埋設電極56と一体的に形成されている。つまり、抵抗膜60は、抵抗埋設電極56の一部が第1主面3(主面絶縁膜45)の上に膜状に引き出された部分からなる。むろん、抵抗膜60は、抵抗埋設電極56とは別体的に形成されていてもよい。
半導体装置1Aは、抵抗膜60に隣り合うように第1主面3の上に配置されたゲート電極膜64を含む。具体的には、ゲート電極膜64は、主面絶縁膜45の上に配置されている。ゲート電極膜64は、導電性ポリシリコン膜および合金膜のうちの少なくとも1つを含む。合金膜は、金属元素および非金属元素によって構成された合金結晶を含んでいてもよい。
合金膜は、CrSi膜、CrSiN膜、CrSiO膜、TaN膜およびTiN膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。ゲート電極膜64は、抵抗膜60と同一の抵抗材料によって形成されていることが好ましい。ゲート電極膜64は、この実施形態では、導電性ポリシリコンを含む。ゲート電極膜64は、抵抗膜60の厚さとほぼ等しい厚さを有していることが好ましい。
ゲート電極膜64は、抵抗膜60からパッド領域10の内方部側(第3側面5C側)に間隔を空けて主面絶縁膜45の上に配置され、抵抗膜60から物理的に分離されている。ゲート電極膜64は、平面視において複数のトレンチ分離構造15からパッド領域10の内方部側に間隔を空けて形成されている。
ゲート電極膜64は、主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。ゲート電極膜64は、平面視において多角形状(この実施形態では四角形状)に形成されている。ゲート電極膜64は、この実施形態では、抵抗膜60に沿って第2方向Yに延びる長方形状に形成されている。
図11、図12および図24を参照して、半導体装置1Aは、抵抗膜60を挟んでゲート電極膜64に対向するように抵抗膜60に隣り合って第1主面3の上に配置されたゲート配線膜65を含む。具体的には、ゲート配線膜65は、主面絶縁膜45の上に配置されている。ゲート配線膜65は、導電性ポリシリコン膜および合金膜のうちの少なくとも1つを含む。合金膜は、金属元素および非金属元素によって構成された合金結晶を含んでいてもよい。
合金膜は、CrSi膜、CrSiN膜、CrSiO膜、TaN膜およびTiN膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。ゲート配線膜65は、抵抗膜60と同一の抵抗材料によって形成されていることが好ましい。ゲート配線膜65は、この実施形態では、導電性ポリシリコンを含む。ゲート配線膜65は、抵抗膜60の厚さとほぼ等しい厚さを有していることが好ましい。
ゲート配線膜65は、ゲート電極膜64から間隔を空けて主面絶縁膜45の上に配置され、ゲート電極膜64から物理的に分離されている。ゲート配線膜65は、抵抗膜60の第1端部60Aに接続された第1接続部、および、抵抗膜60の第2端部60Bに接続された第2接続部を有している。
つまり、ゲート配線膜65は、抵抗膜60を介して複数のトレンチ抵抗構造51に電気的に接続されている。具体的には、ゲート配線膜65は、抵抗膜60の第1被覆部61および第2被覆部62の間で複数の第1トレンチ抵抗構造51Aに電気的に接続され、抵抗膜60の第1被覆部61および第3被覆部63の間で複数の第2トレンチ抵抗構造51Bに電気的に接続されている。
ゲート配線膜65は、この実施形態では、第1下配線部66、第2下配線部67および第3下配線部68を含む。第1下配線部66は、パッド領域10に引き回されている。具体的には、第1下配線部66は、パッド領域10において抵抗膜60およびゲート電極膜64を複数方向(この実施形態では3方向)から取り囲んでいる。
第1下配線部66は、第1下ライン部69および複数の第2下ライン部70A、70Bを含む。第1下ライン部69は、パッド領域10において抵抗膜60に対してストリート領域11側に配置されている。第1下ライン部69は、平面視において抵抗膜60を挟んでゲート電極膜64に対向するように抵抗膜60に隣り合って第1主面3の上に配置されている。第1下ライン部69は、厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。
第1下ライン部69は、抵抗膜60に沿って第2方向Yに延びる帯状に形成されている。第1下ライン部69は、第2方向Yに関して抵抗膜60の長さおよびゲート電極膜64の長さよりも大きい長さを有している。第1下ライン部69は、第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の一端部および第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の他端部を有している。
複数の第2下ライン部70A、70Bは、一方側の第2下ライン部70Aおよび他方側の第2下ライン部70Bを含む。第2下ライン部70Aは、パッド領域10において抵抗膜60およびゲート電極膜64に対して第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の領域に配置されている。第2下ライン部70Bは、パッド領域10において抵抗膜60およびゲート電極膜64に対して第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の領域に配置されている。
第2下ライン部70Aは、第1方向Xに延びる帯状に形成され、第1下ライン部69の一端部に接続された一端部、および、チップ2の周縁側(第3側面5C側)に位置する他端部を有している。第2下ライン部70Aは、さらに、抵抗膜60の第1端部60Aに接続され、ゲート電極膜64から間隔を空けて形成されている。つまり、第2下ライン部70Aは、第1端部60Aに対する第1接続部を構成している。第2下ライン部70Aは、厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。
第2下ライン部70Bは、第1方向Xに延びる帯状に形成され、第1下ライン部69の他端部に接続された一端部、および、チップ2の周縁側(第3側面5C側)に位置する他端部を有している。他方側の第2下ライン部70Bは、さらに、抵抗膜60の第2端部60Bに接続され、ゲート電極膜64から間隔を空けて形成されている。
つまり、第2下ライン部70Bは、第1端部60Aに対する第2接続部を構成している。他方側の第2下ライン部70Bは、ゲート電極膜64を挟んで一方側の第2下ライン部70Aに対向している。他方側の第2下ライン部70Bは、厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。
第2下配線部67は、ストリート領域11に引き回されている。具体的には、第2下配線部67は、第1下配線部66からストリート領域11に引き出されている。さらに具体的には、第2下配線部67は、第1下ライン部69の内方部(この実施形態では中央部)からストリート領域11に引き出され、第1方向Xに延びる帯状に形成されている。
第2下配線部67は、この実施形態では、チップ2の中心を横切っている。第2下配線部67は、第1主面3の中心を第2方向Yに横切る直線に対して第1方向Xの一方側(第3側面5C側)の領域および他方側(第4側面5D側)の領域に位置するように帯状に延びている。第2下配線部67は、第1方向Xの一方側で第1下ライン部69(第1下配線部66)に接続された一端部、および、第1方向Xの他方側の他端部を有している。
第2下配線部67は、厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第2境界ウェル領域40B)に対向している。第2下配線部67は、第2方向Yに関してストリート領域11の幅よりも大きい幅を有し、ストリート領域11から複数の活性領域6に引き出されている。第2下配線部67は、複数の活性領域6において複数のトレンチ分離構造15を被覆している。
また、第2下配線部67は、複数の活性領域6において複数の第1トレンチ構造21の端部を被覆している。これにより、第2下配線部67は、複数の分離埋設電極18および複数の第1埋設電極24に電気的に接続され、複数の分離埋設電極18および複数の第1埋設電極24にゲート電位を伝達する。
第2下配線部67は、この実施形態では、複数の分離埋設電極18および複数の第1埋設電極24と一体的に形成されている。つまり、第2下配線部67は、複数の分離埋設電極18の一部および複数の第1埋設電極24の一部が第1主面3(主面絶縁膜45)の上に膜状に引き出された部分からなる。むろん、第2下配線部67は、複数の分離埋設電極18および複数の第1埋設電極24とは別体的に形成されていてもよい。
第3下配線部68は、外周領域9に引き回されている。具体的には、第3下配線部68は、第1下配線部66から外周領域9に引き出されている。さらに具体的には、第3下配線部68は、複数の第2下ライン部70A、70Bの他端部から外周領域9の一方側(第1側面5A側)および他方側(第2側面5B側)に引き出され、外周領域9に沿って延びる帯状に形成されている。
第3下配線部68は、第2下配線部67と共に複数の活性領域6を挟み込んでいる。具体的には、第3下配線部68は、平面視において複数の活性領域6を取り囲むようにチップ2の周縁(第1側面5A~5D)に沿って延び、第2下配線部67の他端部に接続されている。これにより、第3下配線部68は、第2下配線部67と共に複数の活性領域6を取り囲んでいる。
第3下配線部68は、主面絶縁膜45を挟んで外周ウェル領域41の内方部に対向している。具体的には、第3下配線部68は、平面視において外周ウェル領域41の内縁および外縁から内方に間隔を空けて外周ウェル領域41の内方部に対向している。
図3を参照して、第3下配線部68は、第1側面5Aに沿って延びる部分において、外周領域9から複数の活性領域6に引き出された複数の引き出し部68aを有している。複数の引き出し部68aは、第1活性領域6A側において第1トレンチ分離構造15Aを被覆し、第2活性領域6B側において第2トレンチ分離構造15Bを被覆している。
つまり、複数の引き出し部68aは、複数の第1トレンチ構造21の端部を被覆している。これにより、第3下配線部68は、第1活性領域6Aにおいて、複数の分離埋設電極18および複数の第1埋設電極24に電気的に接続され、複数の分離埋設電極18および複数の第1埋設電極24にゲート電位を伝達する。
むろん、第1活性領域6A側において、第1トレンチ分離構造15Aに沿って帯状に延びる単一の引き出し部68aが形成されていてもよい。また、第2活性領域6B側において、第2トレンチ分離構造15Bに沿って帯状に延びる単一の引き出し部68aが形成されていてもよい。
第3下配線部68は、この実施形態では、複数の分離埋設電極18および複数の第1埋設電極24と一体的に形成されている。つまり、第3下配線部68は、複数の分離埋設電極18の一部および複数の第1埋設電極24の一部が第1主面3(主面絶縁膜45)の上に膜状に引き出された部分からなる。むろん、第3下配線部68は、複数の分離埋設電極18および複数の第1埋設電極24とは別体的に形成されていてもよい。
図11~図15を参照して、半導体装置1Aは、抵抗膜60およびゲート電極膜64の間の領域に区画された第1スリット71を含む。第1スリット71は、平面視において第2方向Yに延びる帯状に形成され、抵抗膜60の第1~第3被覆部61~63を区画している。
第1スリット71は、主面絶縁膜45を露出させている。第1スリット71は、平面視において複数のトレンチ抵抗構造51よりも外方に形成され、厚さ方向に境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。つまり、第1スリット71は、厚さ方向にトレンチ抵抗構造51に対向していない。
第1スリット71は、第2方向Yに第1長さを有している。第1スリット71は、第1方向Xに関してゲート電極膜64よりも幅狭に形成されている。第1スリット71は、第1方向Xに関して抵抗膜60よりも幅狭に形成されていることが好ましい。第1スリット71は、第1方向Xに関して第1トレンチ群52よりも幅狭に形成されていることが好ましい。第1スリット71は、第1方向Xに関してトレンチ抵抗構造51よりも幅広に形成されていることが好ましい。
第1スリット71の幅は、0.1μm以上10μm以下であってもよい。第1スリット71の幅は、0.1μm以上0.5μm以下、0.5μm以上1μm以下、1μm以上2.5μm以下、2.5μm以上5μm以下、5μm以上7.5μm以下、または、7.5μm以上10μm以下であってもよい。第1スリット71の幅は、3μm以上7μm以下であることが好ましい。
図11~図15を参照して、半導体装置1Aは、抵抗膜60およびゲート配線膜65の間の領域に区画された第2スリット72を含む。具体的には、第2スリット72は、抵抗膜60および第1下ライン部69の間の領域に区画されている。第2スリット72は、抵抗膜60を挟んで第1スリット71に対向している。
第2スリット72は、平面視において第2方向Yに延びる帯状に形成され、抵抗膜60の第1~第3被覆部61~63を区画している。つまり、第2スリット72は、第1スリット71に対して平行に延び、第1スリット71と共に抵抗膜60を区画している。第2スリット72は、主面絶縁膜45を露出させている。
第2スリット72は、平面視において複数のトレンチ抵抗構造51よりも外方に形成され、厚さ方向に境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。つまり、第2スリット72は、厚さ方向にトレンチ抵抗構造51に対向していない。第2スリット72は、平面視において複数の第1トレンチ抵抗構造51Aおよび複数の第2トレンチ抵抗構造51Bを挟んで第1スリット71に対向している。
第2スリット72は、第2方向Yに第2長さを有している。第2長さは、第1スリット71の第1長さと異なっていてもよい。第2長さは、抵抗膜60およびゲート配線膜65を適切に接続させる観点から第1長さ以下であることが好ましい。第2長さは、この実施形態では、第1長さ未満である。むろん、第2長さは、第1長さとほぼ等しくてもよい。また、第2長さは、第1長さよりも大きくてもよい。
第2スリット72は、第1方向Xに関してゲート電極膜64よりも幅狭に形成されている。第2スリット72は、第1方向Xに関して第1下ライン部69よりも幅狭に形成されていることが好ましい。第2スリット72は、第1方向Xに関して抵抗膜60よりも幅狭に形成されていることが特に好ましい。第2スリット72は、第1方向Xに関して第1トレンチ群52よりも幅狭に形成されていることが好ましい。第2スリット72は、トレンチ抵抗構造51よりも幅広に形成されていることが好ましい。
第2スリット72の幅は、0.1μm以上10μm以下であってもよい。第2スリット72の幅は、0.1μm以上0.5μm以下、0.5μm以上1μm以下、1μm以上2.5μm以下、2.5μm以上5μm以下、5μm以上7.5μm以下、または、7.5μm以上10μm以下であってもよい。第2スリット72の幅は、3μm以上7μm以下であることが好ましい。第2スリット72の幅は、第1スリット71の幅以上であってもよい。第2スリット72の幅は、第1スリット71の幅未満であってもよい。とほぼ等しくてもよい。第2スリット72の幅は、第1スリット71の幅とほぼ等しくてもよい。
図11~図15を参照して、半導体装置1Aは、ゲート電極膜64およびゲート配線膜65の間の領域に区画された複数の第3スリット73を含む。具体的には、複数の第3スリット73は、ゲート電極膜64および複数の第2下ライン部70A、70Bの間の領域にそれぞれ区画されている。
複数の第3スリット73は、平面視において第1方向Xに延びる帯状にそれぞれ形成され、主面絶縁膜45を露出させている。複数の第3スリット73は、第1スリット71に接続され、ゲート電極膜64を挟んで第2方向Yに互いに対向している。つまり、複数の第3スリット73は、第1スリット71と共にゲート電極膜64を区画している。また、複数の第3スリット73は、第1スリット71と共にゲート配線膜65からゲート電極膜64を物理的および電気的に切り離している。
第3スリット73は、ゲート電極膜64よりも幅狭に形成されている。第3スリット73は、第2下ライン部70A、70Bよりも幅狭に形成されていることが好ましい。第3スリット73は、抵抗膜60よりも幅狭に形成されていることが特に好ましい。第3スリット73は、第1トレンチ群52(第2トレンチ群53)よりも幅狭に形成されていることが好ましい。第3スリット73は、トレンチ抵抗構造51よりも幅広に形成されていることが好ましい。
第3スリット73の幅は、0.1μm以上10μm以下であってもよい。第3スリット73の幅は、0.1μm以上0.5μm以下、0.5μm以上1μm以下、1μm以上2.5μm以下、2.5μm以上5μm以下、5μm以上7.5μm以下、または、7.5μm以上10μm以下であってもよい。第3スリット73の幅は、3μm以上7μm以下であることが好ましい。第3スリット73の幅は、第1スリット71の幅以上であってもよい。第3スリット73の幅は、第1スリット71の幅未満であってもよい。第3スリット73の幅は、第1スリット71の幅とほぼ等しくてもよい。
半導体装置1Aは、主面絶縁膜45を被覆する層間絶縁膜74を含む。層間絶縁膜74は、主面絶縁膜45よりも厚い。層間絶縁膜74は、単一の絶縁膜からなる単層構造、または、複数の絶縁膜を含む積層構造を有していてもよい。層間絶縁膜74は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化アルミニウム膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
層間絶縁膜74は、複数の酸化シリコン膜を含む積層構造を有していてもよい。この場合、層間絶縁膜74は、酸化シリコン膜の一例としてのNSG(Non-doped Silicate Glass)膜、PSG(Phosphor Silicate Glass)膜およびBPSG(Boron Phosphor Silicate Glass)膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。NSG膜、PSG膜およびBPSG膜の積層順序は任意である。
層間絶縁膜74は、活性領域6、境界領域8および外周領域9において主面絶縁膜45を被覆している。層間絶縁膜74は、活性領域6において複数のトレンチ分離構造15、複数の第1トレンチ構造21および複数の第2トレンチ構造25を被覆している。
層間絶縁膜74は、パッド領域10において複数のトレンチ抵抗構造51(抵抗埋設電極56)、抵抗膜60、ゲート電極膜64およびゲート配線膜65を被覆している。層間絶縁膜74は、パッド領域10において主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)を被覆している。層間絶縁膜74は、外周領域9において、主面絶縁膜45を挟んで外周ウェル領域41、FLR42およびチャネルストップ領域43を選択的に被覆している。主面絶縁膜45と層間絶縁膜74との積層膜は、本開示における「絶縁膜」の一例である。
層間絶縁膜74は、抵抗膜60およびゲート電極膜64の上から第1スリット71に入り込み、第1スリット71内において主面絶縁膜45を被覆する部分を有している。つまり、層間絶縁膜74は、第1スリット71内において厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。層間絶縁膜74は、第1スリット71内において抵抗膜60およびゲート電極膜64を電気的に絶縁させている。
層間絶縁膜74は、抵抗膜60およびゲート配線膜65(第1下ライン部69)の上から第2スリット72に入り込み、第2スリット72内において主面絶縁膜45を被覆する部分を有している。つまり、層間絶縁膜74は、第2スリット72内において厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。層間絶縁膜74は、第2スリット72内において抵抗膜60およびゲート配線膜65(第1下ライン部69)を電気的に絶縁させている。
層間絶縁膜74は、ゲート電極膜64およびゲート配線膜65(第2下ライン部70A、70B)の上から複数の第3スリット73に入り込み、複数の第3スリット73内において主面絶縁膜45を被覆する部分を有している。つまり、層間絶縁膜74は、複数の第3スリット73内において厚さ方向に主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。
層間絶縁膜74は、複数の第3スリット73内においてゲート電極膜64およびゲート配線膜65を電気的に絶縁させている。層間絶縁膜74は、第1主面3(主面絶縁膜45)に沿って延びる絶縁主面75を有している。絶縁主面75は、パッド領域10において、第1リセス部76、第2リセス部77および複数の第3リセス部78を有している(図16~図22参照)。第1リセス部76は、第1スリット71を被覆する部分に形成されている。第1リセス部76は、第1スリット71に向けて窪み、平面視において第1スリット71に沿って第2方向Yに延びる帯状に形成されている。
第2リセス部77は、第2スリット72を被覆する部分に形成されている。第2リセス部77は、第2スリット72に向けて窪み、平面視において第2スリット72に沿って第2方向Yに延びる帯状に形成されている。複数の第3リセス部78は、複数の第3スリット73を被覆する部分にそれぞれ形成されている。複数の第3リセス部78は、対応する第3スリット73に向けてそれぞれ窪み、平面視において対応する第3スリット73に沿って第1方向Xに延びる帯状にそれぞれ形成されている。
図11~図22を参照して、半導体装置1Aは、抵抗膜60に電気的に接続されるように層間絶縁膜74に埋設された少なくとも1つ(この実施形態では複数)の第1抵抗接続電極81を含む。第1抵抗接続電極81は、「第1抵抗ビア電極」と称されてもよい。第1抵抗接続電極81は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。第1抵抗接続電極81は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。
複数の第1抵抗接続電極81は、この実施形態では、抵抗膜60の第1被覆部61に接続されている。つまり、複数の第1抵抗接続電極81は、抵抗膜60のうち複数のトレンチ抵抗構造51外の領域を被覆する部分に接続されている。具体的には、複数の第1抵抗接続電極81は、抵抗膜60のうち第1トレンチ群52(複数の第1トレンチ抵抗構造51A)および第2トレンチ群53(複数の第2トレンチ抵抗構造51B)の間のスペース領域57を被覆する部分に接続されている。
複数の第1抵抗接続電極81は、平面視において複数のトレンチ抵抗構造51から第2方向Yに間隔を空けた領域に形成され、第1方向Xに複数のトレンチ抵抗構造51に対向していない。複数の第1抵抗接続電極81は、この実施形態では、平面視において第1方向Xに延びる帯状にそれぞれ形成され、第2方向Yに間隔を空けて配列されている。つまり、複数の第1抵抗接続電極81は、平面視において第1方向Xに延びるストライプ状に配列されている。
複数の第1抵抗接続電極81は、抵抗膜60(複数のトレンチ抵抗構造51)の延在方向に交差(この実施形態では直交)する方向に延びている。つまり、複数の第1抵抗接続電極81は、抵抗膜60の電流方向に対して交差(直交)している。これにより、複数の第1抵抗接続電極81から抵抗膜60に対して適切に電流を拡がらせることができる。つまり、複数の第1抵抗接続電極81のレイアウトに起因する電流狭窄が抑制され、当該電流狭窄に起因する不所望な抵抗値の変動(増加)が抑制される。
複数の第1抵抗接続電極81は、抵抗膜60を挟んで第1主面3の平坦部のみに対向し、抵抗膜60を挟んでトレンチ抵抗構造51に対向していない。複数の第1抵抗接続電極81は、抵抗膜60および主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。複数の第1抵抗接続電極81は、平面視において第1スリット71および第2スリット72から間隔を空けて第1スリット71および第2スリット72によって挟まれた領域に形成されている。
つまり、複数の第1抵抗接続電極81は、第1方向Xに関して抵抗膜60よりも幅狭に形成されている。複数の第1抵抗接続電極81は、平面視において第2方向Yの一方側(第1側面5A側)に1つまたは複数の第1トレンチ抵抗構造51Aに対向し、第2方向Yの他方側(第2側面5B側)に1つまたは複数の第2トレンチ抵抗構造51Bに対向している。
複数の第1抵抗接続電極81は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aのうちの少なくとも2つに第2方向Yに対向していればよく、全ての第1トレンチ抵抗構造51Aに対向している必要はない。この実施形態では、複数の第1抵抗接続電極81は、第2方向Yに複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの一部に対向している。むろん、複数の第1抵抗接続電極81は、第2方向Yに全ての第1トレンチ抵抗構造51Aに対向していてもよい。
同様に、複数の第1抵抗接続電極81は、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bのうちの少なくとも2つに第2方向Yに対向していればよく、全ての第1トレンチ抵抗構造51Aに対向している必要はない。この実施形態では、複数の第1抵抗接続電極81は、第2方向Yに複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの一部に対向している。むろん、複数の第1抵抗接続電極81は、第2方向Yに全ての第2トレンチ抵抗構造51Bに対向していてもよい。
複数の第1抵抗接続電極81は、抵抗膜60に対して第1接続面積S1を有している。第1接続面積S1は、複数の第1抵抗接続電極81の総平面積によって定義される。単一の第1抵抗接続電極81が形成された場合、第1接続面積S1は単一の第1抵抗接続電極81の平面積によって定義される。第1接続面積S1は、第1抵抗接続電極81を流れる第1電流I1に応じて調節される(図12参照)。
図11~図22を参照して、半導体装置1Aは、第1抵抗接続電極81とは異なる箇所で抵抗膜60に電気的に接続されるように層間絶縁膜74に埋設された少なくとも1つ(この実施形態では複数)の第2抵抗接続電極82を含む。第2抵抗接続電極82は、「第2抵抗ビア電極」と称されてもよい。
第2抵抗接続電極82は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。第2抵抗接続電極82は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。
複数の第2抵抗接続電極82は、この実施形態では、抵抗膜60の第2被覆部62に接続されている。つまり、複数の第2抵抗接続電極82は、抵抗膜60のうち第1トレンチ群52(複数の第1トレンチ抵抗構造51A)を被覆する部分に埋設されている。
複数の第2抵抗接続電極82は、複数の第1抵抗接続電極81との間で第1ゲート抵抗R1を形成する。第1ゲート抵抗R1は、抵抗膜60および複数の第1トレンチ抵抗構造51Aのうち複数の第1抵抗接続電極81および複数の第2抵抗接続電極82の間の領域に位置する部分によって構成される。第1ゲート抵抗R1の抵抗値は、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第2抵抗接続電極82の間の距離によって調節される。
複数の第2抵抗接続電極82は、平面視において複数の第1トレンチ抵抗構造51Aに第1方向Xに対向する領域に形成されている。複数の第2抵抗接続電極82は、この実施形態では、平面視において第1抵抗接続電極81とは異なる方向に延びている。具体的には、複数の第2抵抗接続電極82は、平面視において第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成され、第1方向Xに間隔を空けて配列されている。つまり、複数の第2抵抗接続電極82は、平面視において第2方向Yに延びるストライプ状に配列されている。
複数の第2抵抗接続電極82は、平面視において複数の第1トレンチ抵抗構造51Aから間隔を空けて互いに隣り合う複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間の領域にそれぞれ配置されている。つまり、複数の第2抵抗接続電極82は、第1方向Xに複数の第1トレンチ抵抗構造51Aと交互に配列されている。
また、複数の第2抵抗接続電極82は、この実施形態では、抵抗膜60を挟んで第1主面3の平坦部のみに対向し、抵抗膜60を挟んでトレンチ抵抗構造51に対向していない。複数の第2抵抗接続電極82は、抵抗膜60および主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。
複数の第2抵抗接続電極82は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間の領域の一部に配置されていればよく、必ずしも複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間の領域の全てに配置されている必要はない。複数の第2抵抗接続電極82は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの間の領域のうち活性領域6側に位置する少なくとも1つの領域に配置されていればよく、ゲート電極膜64側に位置する少なくとも1つの領域に配置されていなくてもよい。
複数の第2抵抗接続電極82のうちの少なくとも1つは、平面視において第2方向Yに複数の第1抵抗接続電極81に対向していることが好ましい。この場合、複数の第2抵抗接続電極82のうちのゲート電極膜64側に位置する少なくとも1つが第2方向Yに複数の第1抵抗接続電極81に対向していることが好ましい。
複数の第2抵抗接続電極82のうちの活性領域6側に位置する少なくとも1つは第2方向Yに複数の第1抵抗接続電極81に対向していなくてもよい。むろん、全ての第2抵抗接続電極82が第2方向Yに複数の第1抵抗接続電極81に対向するように配置されていてもよい。
複数の第2抵抗接続電極82は、第2方向Yに関して複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの長さ未満の長さを有している。複数の第2抵抗接続電極82は、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの長手方向中間部に対して複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの他端部側の領域に配置されていることが好ましい。
複数の第2抵抗接続電極82の長さは、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの長さの1/100以上1/2以下であることが好ましい。複数の第2抵抗接続電極82の長さは、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの長さの1/20以上1/4以下であってもよい。
複数の第2抵抗接続電極82は、抵抗膜60に対して第2接続面積S2を有している。第2接続面積S2は、複数の第2抵抗接続電極82の総平面積によって定義される。単一の第2抵抗接続電極82が形成された場合、第2接続面積S2は単一の第2抵抗接続電極82の平面積によって定義される。
第2接続面積S2は、第1接続面積S1とほぼ等しくてもよい。第2接続面積S2は、第1接続面積S1よりも大きくてもよい。第2接続面積S2は、第1接続面積S1未満であってもよい。第2接続面積S2は、第1抵抗接続電極81を流れる第1電流I1に対する第2抵抗接続電極82を流れる第2電流I2の電流比I2/I1(分流比)に応じて調節される(図12参照)。
この場合、第1接続面積S1に対する第2接続面積S2の面積比S2/S1の値は、電流比I2/I1の値以上に設定されることが好ましい。たとえば、電流比I2/I1が1である場合、面積比S2/S1は1以上に設定されることが好ましい。たとえば、電流比I2/I1が1/2である場合、面積比S2/S1は1/2以上に設定されることが好ましい。
電流比I2/I1が1/4である場合、面積比S2/S1は1/4以上に設定されることが好ましい。この実施形態では、電流比I2/I1がほぼ1/2であり、第2接続面積S2は第1接続面積S1の1/2倍以上である。第2接続面積S2、第1接続面積S1の2倍以下であることが好ましい。
図11~図22を参照して、半導体装置1Aは、第1抵抗接続電極81および第2抵抗接続電極82とは異なる箇所で抵抗膜60に電気的に接続されるように層間絶縁膜74に埋設された少なくとも1つ(この実施形態では複数)の第3抵抗接続電極83を含む。第3抵抗接続電極83は、「第3抵抗ビア電極」と称されてもよい。
第3抵抗接続電極83は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。第3抵抗接続電極83は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。
複数の第3抵抗接続電極83は、この実施形態では、抵抗膜60の第3被覆部63に接続されている。つまり、複数の第3抵抗接続電極83は、抵抗膜60のうち第2トレンチ群53(複数の第2トレンチ抵抗構造51B)を被覆する部分に埋設されている。
複数の第3抵抗接続電極83は、複数の第1抵抗接続電極81との間で第2ゲート抵抗R2を形成する。第2ゲート抵抗R2は、抵抗膜60および複数の第2トレンチ抵抗構造51Bのうち複数の第1抵抗接続電極81および複数の第3抵抗接続電極83の間の領域に位置する部分によって構成される。
第2ゲート抵抗R2の抵抗値は、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第3抵抗接続電極83の間の距離によって調節される。第2ゲート抵抗R2の抵抗値は、この実施形態では、第1ゲート抵抗R1の抵抗値とほぼ等しい。また、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第3抵抗接続電極83の間の距離は、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第2抵抗接続電極82の間の距離とほぼ等しい。
むろん、第2ゲート抵抗R2の抵抗値は、第1ゲート抵抗R1の抵抗値とは異なっていてもよい。この場合、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第3抵抗接続電極83の間の距離は、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第2抵抗接続電極82の間の距離と異なっていてもよい。
たとえば、第2ゲート抵抗R2の抵抗値は、第1ゲート抵抗R1の抵抗値未満であってもよい。この場合、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第3抵抗接続電極83の間の距離は、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第2抵抗接続電極82の間の距離未満に設定されてもよい。
たとえば、第2ゲート抵抗R2の抵抗値は、第1ゲート抵抗R1の抵抗値よりも大きくてもよい。この場合、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第3抵抗接続電極83の間の距離は、複数の第1抵抗接続電極81および複数の第2抵抗接続電極82の間の距離よりも大きく設定されてもよい。
複数の第3抵抗接続電極83は、平面視において複数の第2トレンチ抵抗構造51Bに第1方向Xに対向する領域に形成されている。複数の第3抵抗接続電極83は、この実施形態では、平面視において第1抵抗接続電極81とは異なる方向に延びている。具体的には、複数の第3抵抗接続電極83は、平面視において第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成され、第1方向Xに間隔を空けて配列されている。つまり、複数の第3抵抗接続電極83は、平面視において第2方向Yに延びるストライプ状に配列されている。
複数の第3抵抗接続電極83は、平面視において複数の第2トレンチ抵抗構造51Bから間隔を空けて互いに隣り合う複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間の領域にそれぞれ配置されている。つまり、複数の第3抵抗接続電極83は、第1方向Xに複数の第2トレンチ抵抗構造51Bと交互に配列されている。
また、複数の第3抵抗接続電極83は、この実施形態では、抵抗膜60を挟んで第1主面3の平坦部のみに対向し、抵抗膜60を挟んでトレンチ抵抗構造51に対向していない。複数の第3抵抗接続電極83は、抵抗膜60および主面絶縁膜45を挟んで境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。
複数の第3抵抗接続電極83は、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間の領域の一部に配置されていればよく、必ずしも複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間の領域の全てに配置されている必要はない。複数の第3抵抗接続電極83は、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの間の領域のうち活性領域6側に位置する少なくとも1つの領域に配置されていればよく、ゲート電極膜64側に位置する少なくとも1つの領域に配置されていなくてもよい。
複数の第3抵抗接続電極83のうちの少なくとも1つは、平面視において第2方向Yに複数の第1抵抗接続電極81に対向していることが好ましい。この場合、複数の第3抵抗接続電極83のうちのゲート電極膜64側に位置する少なくとも1つが第2方向Yに複数の第1抵抗接続電極81に対向していることが好ましい。
複数の第3抵抗接続電極83のうちの活性領域6側に位置する少なくとも1つは第2方向Yに複数の第1抵抗接続電極81に対向していなくてもよい。むろん、全ての第3抵抗接続電極83が第2方向Yに複数の第1抵抗接続電極81に対向するように配置されていてもよい。
複数の第3抵抗接続電極83のうちの少なくとも1つは、平面視において第2方向Yに複数の第2抵抗接続電極82に対向していることが好ましい。この実施形態では、複数の第3抵抗接続電極83の個数が複数の第2抵抗接続電極82の個数と等しく設定されており、全ての第3抵抗接続電極83が第2方向Yに全ての第2抵抗接続電極82に1対1の対応関係で対向している。むろん、第3抵抗接続電極83の個数は、第2抵抗接続電極82の個数よりも多くてもよいし、第2抵抗接続電極82の個数よりも少なくてもよい。
複数の第3抵抗接続電極83は、第2方向Yに関して複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの長さ未満の長さを有している。複数の第3抵抗接続電極83は、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの長手方向中間部に対して複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの他端部側の領域に配置されていることが好ましい。
複数の第3抵抗接続電極83の長さは、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの長さの1/100以上1/2以下であることが好ましい。複数の第3抵抗接続電極83の長さは、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの長さの1/20以上1/4以下であってもよい。第3抵抗接続電極83の長さは、第2トレンチ抵抗構造51Bの長さとほぼ等しくてもよい。第3抵抗接続電極83の長さは、第2トレンチ抵抗構造51Bの長さよりも大きくてもよい。第3抵抗接続電極83の長さは、第2トレンチ抵抗構造51Bの長さよりも小さくてもよい。
複数の第3抵抗接続電極83は、抵抗膜60に対して第3接続面積S3を有している。第3接続面積S3は、複数の第3抵抗接続電極83の総平面積によって定義される。単一の第3抵抗接続電極83が形成された場合、第3接続面積S3は単一の第3抵抗接続電極83の平面積によって定義される。第3接続面積S3は、第1抵抗接続電極81を流れる第1電流I1に対する第3抵抗接続電極83を流れる第3電流I3の電流比I3/I1(分流比)に応じて調節される(図12参照)。
この場合、第1接続面積S1に対する第3接続面積S3の電流比I3/I1の値は、電流比I3/I1の値以上に設定されることが好ましい。たとえば、電流比I3/I1が1である場合、電流比I3/I1は1以上に設定されることが好ましい。たとえば、電流比I3/I1が1/2である場合、電流比I3/I1は1/2以上に設定されることが好ましい。
電流比I3/I1が1/4である場合、電流比I3/I1は1/4以上に設定されることが好ましい。この実施形態では、第3電流I3が第2電流I2とほぼ等しく、電流比I3/I1がほぼ1/2であるため、第3接続面積S3は第1接続面積S1の1/2倍以上に設定されている。第3接続面積S3は、第1接続面積S1の2倍以下であることが好ましい。むろん、第3電流I3は、第2電流I2よりも大きくてもよいし、第2電流I2よりも小さくてもよい。
図3~図10を参照して、半導体装置1Aは、非活性領域7においてゲート配線膜65に電気的に接続されるように層間絶縁膜74に埋設された複数のゲート接続電極84を含む。ゲート接続電極84は、「ゲートビア電極」と称されてもよい。複数のゲート接続電極84は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。複数のゲート接続電極84は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。
複数のゲート接続電極84は、少なくとも1つ(この実施形態では複数)の第1ゲート接続電極84A、および、少なくとも1つ(この実施形態では複数)の第2ゲート接続電極84B含む。複数の第1ゲート接続電極84Aは、ストリート領域11において層間絶縁膜74のうち第2下配線部67を被覆する部分に埋設され、第2下配線部67に電気的に接続されている(図7~図9参照)。複数の第1ゲート接続電極84Aは、この実施形態では、第2方向Yに間隔を空けて形成され、第1方向Xに延びる帯状に形成されている。
複数の第2ゲート接続電極84Bは、外周領域9において層間絶縁膜74のうち第3下配線部68を被覆する部分に埋設され、第3下配線部68に電気的に接続されている(図3~図6参照)。複数の第2ゲート接続電極84Bは、この実施形態では、第3下配線部68の内縁側から外縁側に間隔を空けて形成され、第3下配線部68に沿って延びる帯状に形成されている。
図3および図4を参照して、半導体装置1Aは、活性領域6において複数のエミッタ領域29に電気的に接続されるように主面絶縁膜45を貫通して層間絶縁膜74に埋設された複数の第1エミッタ接続電極85を含む。第1エミッタ接続電極85は、「第1エミッタビア電極」と称されてもよい。
複数の第1エミッタ接続電極85は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。複数の第1エミッタ接続電極85は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。
複数の第1エミッタ接続電極85は、層間絶縁膜74および主面絶縁膜45を貫通して複数のコンタクト孔30にそれぞれ埋設されている。複数の第1エミッタ接続電極85は、平面視において複数の第1トレンチ構造21に沿って第2方向Yに延びる帯状にそれぞれ形成されている。つまり、複数の第1エミッタ接続電極85は、この実施形態では、複数の第2抵抗接続電極82の延在方向および複数の第3抵抗接続電極83の延在方向と同一の方向に延びている。複数の第1エミッタ接続電極85は、対応するコンタクト孔30内においてエミッタ領域29およびチャネルコンタクト領域31にそれぞれ電気的に接続されている。
図3および図5を参照して、半導体装置1Aは、活性領域6において複数のエミッタ電極膜47に電気的に接続されるように主面絶縁膜45を貫通して層間絶縁膜74に埋設された複数の第2エミッタ接続電極86を含む。第2エミッタ接続電極86は、「第2エミッタビア電極」と称されてもよい。
複数の第2エミッタ接続電極86は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。複数の第2エミッタ接続電極86は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。複数の第2エミッタ接続電極86は、複数のエミッタ電極膜47を介して第2埋設電極28に電気的に接続されている。
図3~図6を参照して、半導体装置1Aは、外周ウェル領域41の内縁に電気的に接続されるように主面絶縁膜45を貫通して層間絶縁膜74に埋設された少なくとも1つ(この実施形態では複数)の第1ウェル接続電極87を含む。第1ウェル接続電極87は、「第1ウェルビア電極」と称されてもよい。
複数の第1ウェル接続電極87は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。複数の第1ウェル接続電極87は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。
複数の第1ウェル接続電極87は、この実施形態では、外周ウェル領域41の内縁側から外縁側に間隔を空けて配置されている。複数の第1ウェル接続電極87は、外周ウェル領域41の幅方向中間部に対して外周ウェル領域41の内縁側に配置され、外周ウェル領域41の内縁側の領域に電気的に接続されている。具体的には、複数の第1ウェル接続電極87は、外周ウェル領域41の内縁およびゲート配線膜65の第3下配線部68の間の領域に配置されている。複数の第1ウェル接続電極87は、外周ウェル領域41の内縁に沿って帯状にそれぞれ延びている。
複数の第1ウェル接続電極87は、第1方向Xに延びる部分において複数のセグメント部87aをそれぞれ有している(図3参照)。複数のセグメント部87aは、ゲート配線膜65(第3下配線部68)の複数の引き出し部68aから間隔を空けて複数の引き出し部68aの間の領域にそれぞれ配置されている。トレンチ分離構造15に沿って帯状に延びる単一の引き出し部68aが形成される場合、複数のセグメント部87aは省かれる。
図3~図6を参照して、半導体装置1Aは、外周ウェル領域41の外縁に電気的に接続されるように主面絶縁膜45を貫通して層間絶縁膜74に埋設された少なくとも1つ(この実施形態では複数)の第2ウェル接続電極88を含む。第2ウェル接続電極88は、「第2ウェルビア電極」と称されてもよい。
複数の第2ウェル接続電極88は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。複数の第2ウェル接続電極88は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。
複数の第2ウェル接続電極88は、外周ウェル領域41の内縁側から外縁側に間隔を空けて配置されている。複数の第2ウェル接続電極88は、外周ウェル領域41の幅方向中間部に対して外周ウェル領域41の外縁側に配置され、外周ウェル領域41の外縁側の領域に電気的に接続されている。具体的には、複数の第2ウェル接続電極88は、外周ウェル領域41の外縁およびゲート配線膜65の第3下配線部68の間の領域に配置されている。複数の第2ウェル接続電極88は、外周ウェル領域41の外縁に沿って帯状にそれぞれ延びている。
図1および図11~図22を参照して、半導体装置1Aは、パッド領域10(非活性領域7)においてゲート抵抗構造50に電気的に接続されるように第1主面3の上に配置されたゲート端子電極90を含む。具体的には、ゲート端子電極90は、層間絶縁膜74の上に配置されている。ゲート端子電極90は、「ゲートパッド」または「ゲートパッド電極」と称されてもよい。
ゲート端子電極90は、抵抗膜60とは異なる導電材料からなることが好ましい。ゲート端子電極90は、ゲート電極膜64とは異なる導電材料からなることが好ましい。ゲート端子電極90は、トレンチ抵抗構造51および抵抗膜60よりも低い抵抗値を有し、抵抗膜60を介してトレンチ抵抗構造51に電気的に接続されている。ゲート端子電極90は、ゲート電極膜64よりも低い抵抗値を有している。
ゲート端子電極90は、この実施形態では、金属膜からなる。ゲート端子電極90は、「ゲートメタル端子」と称されてもよい。ゲート端子電極90は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
ゲート端子電極90は、純Cu膜(純度が99%以上のCu膜)、純Al膜(純度が99%以上のAl膜)、AlCu合金膜、AlSi合金膜、および、AlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。ゲート端子電極90は、この実施形態では、チップ2側からこの順に積層されたTi膜およびAl合金膜(この実施形態ではAlCu合金膜)を含む積層構造を有している。
ゲート端子電極90は、抵抗膜60の厚さ(ゲート電極膜64の厚さ)よりも大きい厚さを有していることが好ましい。ゲート端子電極90の厚さは、1μm以上10μm以下であってもよい。ゲート端子電極90は、第1主面3の平面積の1%以上30%以下の平面積を有していることが好ましい。ゲート端子電極90の平面積は、第1主面3の平面積の25%以下であることが特に好ましい。ゲート端子電極90の平面積は、第1主面3の平面積の10%以下であってもよい。
ゲート端子電極90は、パッド領域10において抵抗膜60およびゲート電極膜64を被覆するように層間絶縁膜74の上に配置されている。ゲート端子電極90は、抵抗膜60を被覆する部分において複数の第1抵抗接続電極81を被覆し、複数の第1抵抗接続電極81に電気的に接続されている。つまり、ゲート端子電極90は、複数の第1抵抗接続電極81を介して抵抗膜60(第1被覆部61)に電気的に接続されている。
図11~図22(特に図11~図13)を参照して、ゲート端子電極90は、第1電極部91および第2電極部92を含む。第1電極部91は、第2方向Yに関して比較的広い電極幅を有している。第1電極部91は、ゲート端子電極90の端子本体を形成する部分であり、平面視において第1抵抗接続電極81外の領域に位置している。第1電極部91は、「端子本体部」と称されてもよい。
たとえば、第1電極部91にはボンディングワイヤが接続される。したがって、第1電極部91は、ボンディングワイヤの接合部よりも幅広に形成される。第1電極部91は、平面視においてチップ2の周縁(パッド領域10の周縁)に平行な4辺を有する多角形状(この実施形態では四角形状)に形成されている。第1電極部91は、層間絶縁膜74を挟んでゲート電極膜64に対向する領域に配置されている。
第1電極部91は、平面視においてゲート電極膜64の50%以上の領域を被覆していることが好ましい。第1電極部91は、平面視においてゲート電極膜64の90%以上の領域を被覆していることが特に好ましい。第1電極部91は、この実施形態では、ゲート電極膜64よりも広い電極幅を有し、ゲート電極膜64の全域を被覆している。
第1電極部91の平坦性は、ゲート電極膜64によって高められている。第1電極部91は、層間絶縁膜74によってゲート電極膜64から電気的に絶縁されていてもよい。第1電極部91は、層間絶縁膜74に埋設された1つまたは複数のゲート接続電極84を介してゲート電極膜64に電気的に接続されていてもよい。
第1電極部91は、層間絶縁膜74を挟んで第1スリット71を被覆し、層間絶縁膜74(絶縁主面75)の第1リセス部76を埋め戻している。第1リセス部76を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)が形成された場合、ゲート端子電極90の形成工程時に生じる電極残渣が第1リセス部76に残留する虞がある。
電極残渣が存する場合、ゲート端子電極90(第1電極部91)は、電極残渣を介して他の電極に電気的に接続される虞がある。したがって、ゲート端子電極90(第1電極部91)は、層間絶縁膜74を挟んで第1スリット71の全域を被覆していることが好ましい。
つまり、ゲート端子電極90(第1電極部91)は、層間絶縁膜74(絶縁主面75)の第1リセス部76の全域を埋めていることが好ましい。この構成によれば、第1リセス部76における電極残渣の問題を回避したレイアウトが提供される。本開示は、第1リセス部76を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)を含む形態を除外するものではない。
第1電極部91は、平面視においてゲート電極膜64の上から第1スリット71を横切って抵抗膜60の上に引き出されている。第1電極部91は、この実施形態では、層間絶縁膜74を挟んで抵抗膜60の縁部を被覆している。具体的には、第1電極部91は、抵抗膜60の中心部を第2方向Yに横切る直線に対してゲート電極膜64側に間隔を空けて抵抗膜60の縁部を被覆している。
第1電極部91は、抵抗膜60を被覆する部分において、抵抗膜60を挟んで1つまたは複数のトレンチ抵抗構造51を被覆していてもよい。第1電極部91は、抵抗膜60を挟んで1つまたは複数の第1トレンチ抵抗構造51Aを被覆していてもよい。第1電極部91は、抵抗膜60を挟んで1つまたは複数の第2トレンチ抵抗構造51Bを被覆していてもよい。第1電極部91は、この実施形態では、抵抗膜60を挟んで1つの第1トレンチ抵抗構造51Aおよび1つの第2トレンチ抵抗構造51Bを被覆している。
第1電極部91は、層間絶縁膜74を挟んで複数の第3スリット73を被覆し、層間絶縁膜74(絶縁主面75)の複数の第3リセス部78を埋め戻している。複数の第3リセス部78を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)が形成された場合、ゲート端子電極90の形成工程時に生じる電極残渣が複数の第3リセス部78に残留する虞がある。
電極残渣が存する場合、ゲート端子電極90(第1電極部91)は、電極残渣を介して他の電極に電気的に接続される虞がある。したがって、ゲート端子電極90(第1電極部91)は、層間絶縁膜74を挟んで複数の第3リセス部78の全域を被覆していることが好ましい。
つまり、ゲート端子電極90(第1電極部91)は、層間絶縁膜74(絶縁主面75)の第3リセス部78の全域を埋めていることが好ましい。この構成によれば、複数の第3リセス部78における電極残渣の問題を回避したレイアウトが提供される。本開示は、複数の第3リセス部78を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)を含む形態を除外するものではない。
第1電極部91は、平面視においてゲート電極膜64の上から複数の第3スリット73を横切って複数の第2下ライン部70A、70Bの上に引き出されている。第1電極部91は、この実施形態では、層間絶縁膜74を挟んで複数の第2下ライン部70A、70Bの縁部を被覆している。
第2電極部92は、第2方向Yに関して第1電極部91よりも小さい電極幅を有し、第1電極部91から複数の第1抵抗接続電極81に向けて突出するように第1方向Xに引き出された引き出し部からなる。第2電極部92は、「端子引き出し部」と称されてもよい。たとえば、第2電極部92にはボンディングワイヤが接続されない。したがって、第2電極部92は、ボンディングワイヤの接合部よりも幅狭に形成される。
第2電極部92の突出方向は、複数の第1抵抗接続電極81の延在方向と同じである。第2電極部92は、この実施形態では、第1電極部91の中央部から引き出され、全ての第1抵抗接続電極81を被覆している。
第2電極部92は、平面視において第1スリット71から第2スリット72側に間隔を空けて形成され、第1スリット71に交差していない。さらに、第2電極部92は、平面視において第2スリット72から第1スリット71側に間隔を空けて形成され、第2スリット72に交差していない。つまり、第2電極部92は、第1方向Xに関して抵抗膜60の幅よりも小さい幅を有し、抵抗膜60の直上の領域のみに配置されている。
第2電極部92は、主面絶縁膜45、抵抗膜60および層間絶縁膜74を挟んでスペース領域57に対向している。つまり、第2電極部92は、厚さ方向に第1主面3の平坦部に対向している。また、第2電極部92は、厚さ方向に境界ウェル領域40(第1境界ウェル領域40A)に対向している。
第2電極部92は、第1方向Xに関してトレンチ抵抗構造51の第1方向Xの幅よりも大きい幅を有している。第2電極部92は、第2方向Yに関してトレンチ抵抗構造51の第2方向Yの長さよりも小さい幅を有している。第2電極部92は、第2方向Yに関してスペース領域57のスペース幅よりも小さい幅を有していることが好ましい。
第2電極部92は、この実施形態では、複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの他端部(第1トレンチ群52)からスペース領域57側に間隔を空けて形成されている。また、第2電極部92は、この実施形態では、複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの一端部(第2トレンチ群53)からスペース領域57側に間隔を空けて形成されている。つまり、第2電極部92は、厚さ方向にスペース領域57のみに対向し、厚さ方向に複数のトレンチ抵抗構造51に対向していない。
むろん、第2電極部92は、厚さ方向に複数の第1トレンチ抵抗構造51Aの他端部(第1トレンチ群52)に対向していてもよい。また、第2電極部92は、厚さ方向に複数の第2トレンチ抵抗構造51Bの一端部(第2トレンチ群53)に対向していてもよい。第2電極部92の平坦性を鑑みると、第2電極部92は、平面視において複数のトレンチ抵抗構造51から間隔を空けて複数のトレンチ抵抗構造51外の領域に形成されていることが好ましい。
図11~図23を参照して、半導体装置1Aは、パッド領域10(非活性領域7)においてゲート抵抗構造50に電気的に接続されるように第1主面3の上に配置されたゲート配線電極93を含む。具体的には、ゲート配線電極93は、層間絶縁膜74の上に配置されている。ゲート配線電極93は、「ゲートフィンガー」または「ゲートフィンガー電極」と称されてもよい。
ゲート配線電極93は、抵抗膜60とは異なる導電材料からなることが好ましい。ゲート配線電極93は、ゲート配線膜65とは異なる導電材料からなることが好ましい。ゲート配線電極93は、トレンチ抵抗構造51および抵抗膜60よりも低い抵抗値を有し、トレンチ抵抗構造51および抵抗膜60を介してゲート端子電極90に電気的に接続されている。ゲート配線電極93は、ゲート配線膜65よりも低い抵抗値を有している。
ゲート配線電極93は、この実施形態では、金属膜からなる。ゲート配線電極93は、「ゲートメタル配線」と称されてもよい。ゲート配線電極93は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
ゲート配線電極93は、純Cu膜、純Al膜、AlCu合金膜、AlSi合金膜、および、AlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。ゲート配線膜65は、この実施形態では、チップ2側からこの順に積層されたTi膜およびAl合金膜(この実施形態ではAlCu合金膜)を含む積層構造を有している。つまり、ゲート配線膜65は、ゲート端子電極90と同一の電極構成を有している。
ゲート配線電極93は、抵抗膜60の厚さ(ゲート配線膜65の厚さ)よりも大きい厚さを有していることが好ましい。ゲート配線電極93の厚さは、1μm以上10μm以下であってもよい。ゲート配線電極93の厚さは、ゲート端子電極90の厚さとほぼ等しいことが好ましい。
ゲート配線電極93は、活性領域6および非活性領域7の間の領域を引き回され、活性領域6において第1トレンチ構造21(トレンチ分離構造15)に電気的に接続され、非活性領域7において抵抗膜60に電気的に接続されている。具体的には、ゲート配線電極93は、ゲート配線膜65を介して抵抗膜60の第1端部60Aおよび第2端部60Bに電気的に接続されている。
つまり、ゲート配線電極93は、ゲート端子電極90との間で第1ゲート抵抗R1および第2ゲート抵抗R2を含む並列抵抗回路PRを構成している(図24も併せて参照)。並列抵抗回路PRは、ゲート端子電極90およびゲート配線電極93の間に介装されたゲート抵抗RGを構成している。並列抵抗回路PRは、ゲート電極膜64およびゲート配線膜65の間においても成立している。ゲート抵抗RG(並列抵抗回路PR)の抵抗値は、第1ゲート抵抗R1および第2ゲート抵抗R2の合成抵抗(=(R1+R2)/R1・R2)によって算出される。
ゲート配線電極93は、この実施形態では、第1上配線部94、第2上配線部95および第3上配線部96を含む。第1上配線部94は、ゲート端子電極90を複数方向(この実施形態では3方向)から取り囲むようにパッド領域10に配置され、層間絶縁膜74を挟んでゲート配線膜65の第1下配線部66の上に配置されている。
第1上配線部94は、第1上ライン部97および複数の第2上ライン部98A、98Bを含む。第1上ライン部97は、パッド領域10において層間絶縁膜74を挟んでゲート配線膜65の第1下ライン部69を被覆する領域に配置され、第2方向Yに延びる帯状に形成されている。
第1上ライン部97は、第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の一端部および第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の他端部を有している。第1上ライン部97は、層間絶縁膜74を挟んで第2スリット72を被覆し、層間絶縁膜74(絶縁主面75)の第2リセス部77を埋め戻している。
第2リセス部77に交差するゲート端子電極90(第1電極部91および/または第2電極部92)、ならびに、第2リセス部77を部分的に露出させるゲート配線電極93(第1上ライン部97)が形成される場合、ゲート端子電極90の形成工程時に生じる電極残渣が複数の第2リセス部77に残留する虞がある。
電極残渣が存する場合、ゲート配線電極93(第1上ライン部97)が電極残渣を介してゲート端子電極90に電気的に接続される虞がある。この場合、ゲート配線電極93(第1上ライン部97)は、ゲート抵抗構造50を介さない短絡回路をゲート端子電極90(第1電極部91)と共に構成する。したがって、ゲート配線電極93(第1上ライン部97)は、層間絶縁膜74を挟んで第2スリット72の全域を被覆していることが好ましい。
つまり、ゲート配線電極93(第1上ライン部97)は、層間絶縁膜74(絶縁主面75)の第2リセス部77の全域を埋めていることが好ましい。この構成によれば、第2リセス部77における電極残渣の問題を回避したレイアウトが提供される。本開示は、第2リセス部77に交差するゲート端子電極90(第1電極部91および/または第2電極部92)、ならびに、第2リセス部77を部分的に露出させるゲート配線電極93(第1上ライン部97)を含む形態を除外するものではない。
第1上ライン部97は、平面視においてゲート配線膜65(第1下ライン部69)の上から第2スリット72を横切って抵抗膜60の上に引き出されている。第1上ライン部97は、層間絶縁膜74を挟んで抵抗膜60の縁部を被覆している。第1上ライン部97は、抵抗膜60の中心部を第2方向Yに横切る直線をさらに横切って、抵抗膜60のうちの前記直線に対してゲート電極膜64側の領域に位置する部分を被覆していてもよい。
第1上ライン部97は、ゲート端子電極90の第1電極部91および第2電極部92から第1方向Xに間隔を空けて形成されている。第1上ライン部97は、この実施形態では、ゲート端子電極90の第2電極部92に沿う部分において、第2電極部92に沿って第1方向Xに窪んだ凹部97aを有している。
第1上ライン部97は、第1接続領域101および第2接続領域102を含む。第1接続領域101は、凹部97aに対して第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の領域に形成され、第2方向Yに第2電極部92に対向している。第1接続領域101は、層間絶縁膜74を挟んで抵抗膜60の第2被覆部62を被覆している。つまり、第1接続領域101は、層間絶縁膜74および抵抗膜60の第2被覆部62を挟んで第1トレンチ群52(複数の第1トレンチ抵抗構造51A)を被覆している。
第1接続領域101は、さらに、複数の第2抵抗接続電極82を被覆し、複数の第2抵抗接続電極82に電気的に接続されている。これにより、第1接続領域101は、複数の第2抵抗接続電極82を介して抵抗膜60の第2被覆部62および第1トレンチ群52(複数の第1トレンチ抵抗構造51A)に電気的に接続されている。
第1接続領域101は、1つまたは複数の第2抵抗接続電極82に隣り合う1つまたは複数の第1トレンチ抵抗構造51Aを被覆していればよく、全ての第1トレンチ抵抗構造51Aを被覆している必要はない。むろん、第1接続領域101は、全ての第1トレンチ抵抗構造51Aを被覆していてもよい。
第2接続領域102は、凹部97aに対して第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の領域に形成され、第2方向Yに第2電極部92に対向している。第2接続領域102は、層間絶縁膜74を挟んで抵抗膜60の第3被覆部63を被覆している。つまり、第2接続領域102は、層間絶縁膜74および抵抗膜60の第3被覆部63を挟んで第2トレンチ群53(複数の第2トレンチ抵抗構造51B)を被覆している。
第2接続領域102は、さらに、複数の第3抵抗接続電極83を被覆し、複数の第3抵抗接続電極83に電気的に接続されている。これにより、第2接続領域102は、複数の第3抵抗接続電極83を介して抵抗膜60の第3被覆部63および第2トレンチ群53(複数の第2トレンチ抵抗構造51B)に電気的に接続されている。
第2接続領域102は、1つまたは複数の第3抵抗接続電極83に隣り合う1つまたは複数の第2トレンチ抵抗構造51Bを被覆していればよく、全ての第2トレンチ抵抗構造51Bを被覆している必要はない。むろん、第2接続領域102は、全ての第2トレンチ抵抗構造51Bを被覆していてもよい。
抵抗膜60に対するゲート配線電極93(第1上ライン部97)の対向面積は、抵抗膜60に対するゲート端子電極90(第1電極部91および第2電極部92)の対向面積よりも大きいことが好ましい。むろん、ゲート配線電極93の対向面積は、ゲート端子電極90の対向面積よりも小さくてもよい。
第1リセス部76を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)、および、第1リセス部76に交差する第1上ライン部97が形成される場合、ゲート端子電極90の形成工程時に生じる電極残渣が複数の第1リセス部76に残留する虞がある。
電極残渣が存する場合、ゲート配線電極93(第1上ライン部97)は電極残渣を介してゲート端子電極90(第1電極部91)に電気的に接続される虞がある。この場合、ゲート配線電極93(第1上ライン部97)は、ゲート抵抗構造50を介さない短絡回路をゲート端子電極90(第1電極部91)と共に構成する。
したがって、第1上ライン部97は、平面視において第1リセス部76(第1スリット71)から第2リセス部77(第2スリット72)側に間隔を空けて形成され、第1リセス部76(第1スリット71)に交差していないことが好ましい。この実施形態では、ゲート端子電極90(第1電極部91)が第1リセス部76の全域を被覆している。
つまり、第1上ライン部97は、抵抗膜60の上の領域で第1方向Xにゲート端子電極90の第1電極部91および第2電極部92に対向している。この構成によれば、第1リセス部76における電極残渣の問題を回避したレイアウトが提供される。本開示は、第1リセス部76を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)、および、第1リセス部76に交差する第1上ライン部97を含む形態を除外するものではない。
ゲート端子電極90(第2電極部92)に付与された第1電流I1は、複数の第1抵抗接続電極81を介して抵抗膜60の第1被覆部61に伝達される。第1被覆部61に伝達された第1電流I1は、抵抗膜60の第2被覆部62(第1トレンチ群52)側の第2電流I2、および、抵抗膜60の第3被覆部63(第2トレンチ群53)側の第3電流I3に分流される。
第2電流I2は複数の第2抵抗接続電極82を介して第1上ライン部97の第1接続領域101に伝達され、第3電流I3は複数の第3抵抗接続電極83を介して第1上ライン部97の第2接続領域102に伝達される。このように、ゲート配線電極93(第1上ライン部97)は、ゲート端子電極90(第2電極部92)との間で第1ゲート抵抗R1および第2ゲート抵抗R2を含む並列抵抗回路PRを構成する(図24も併せて参照)
複数の第2上ライン部98A、98Bは、一方側の第2上ライン部98Aおよび他方側の第2上ライン部98Bを含む。第2上ライン部98Aは、パッド領域10においてゲート端子電極90に対して第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の領域に配置されている。第2上ライン部98Bは、パッド領域10においてゲート端子電極90に対して第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の領域に配置されている。
複数の第2上ライン部98A、98Bは、一方側の第2上ライン部98Aおよび他方側の第2上ライン部98Bを含む。第2上ライン部98Aは、パッド領域10においてゲート端子電極90に対して第2方向Yの一方側(第1側面5A側)の領域に配置されている。第2上ライン部98Bは、パッド領域10においてゲート端子電極90に対して第2方向Yの他方側(第2側面5B側)の領域に配置されている。
第2上ライン部98Aは、第1方向Xに延びる帯状に形成され、第1上ライン部97の一端部に接続された一端部、および、チップ2の周縁側(第3側面5C側)に位置する他端部を有している。第2上ライン部98Aは、層間絶縁膜74を挟んでゲート配線膜65の第2下ライン部70Aを被覆している。第2上ライン部98Aは、ゲート端子電極90の第1電極部91から第2方向Yの一方側に間隔を空けて形成されている。
第2上ライン部98Bは、第1方向Xに延びる帯状に形成され、第1上ライン部97の他端部に接続された一端部、および、チップ2の周縁側(第3側面5C側)に位置する他端部を有している。第2上ライン部98Bは、層間絶縁膜74を挟んでゲート配線膜65の第2下ライン部70Bを被覆している。第2上ライン部98Bは、ゲート端子電極90の第1電極部91から第2方向Yの他方側に間隔を空けて形成され、第1電極部91を挟んで第2上ライン部98Aに対向している。
第1リセス部76を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)、および、第1リセス部76に交差する第2上ライン部98A、98Bが形成される場合、ゲート端子電極90の形成工程時に生じる電極残渣が第1リセス部76に残留する虞がある。電極残渣が存する場合、ゲート配線電極93(第2上ライン部98A、98B)は電極残渣を介してゲート端子電極90(第1電極部91)に電気的に接続される虞がある。
この場合、ゲート配線電極93(第2上ライン部98A、98B)は、ゲート抵抗構造50を介さない短絡回路をゲート端子電極90(第1電極部91)と共に構成する。したがって、第2上ライン部98A、98Bは、第1リセス部76から間隔を空けて配置され、第1リセス部76を被覆する部分(第1リセス部76に交差する部分)を有していないことが好ましい。
この構成によれば、第1リセス部76における電極残渣の問題を回避したレイアウトが提供される。本開示は、第1リセス部76を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)、および、第1リセス部76に交差する第2上ライン部98A、98Bを含む形態を除外するものではない。また、複数の第3リセス部78を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)、および、複数の第3リセス部78に交差する第2上ライン部98A、98Bが形成される場合、ゲート端子電極90の形成工程時に生じる電極残渣が複数の第3リセス部78に残留する虞がある。これらの場合、ゲート配線電極93(第2上ライン部98A、98B)は、ゲート抵抗構造50を介さない短絡回路をゲート端子電極90(第1電極部91)と共に構成する。
したがって、第2上ライン部98A、98Bは、複数の第3リセス部78から間隔を空けて配置され、複数の第3リセス部78を被覆する部分(複数の第3リセス部78に交差する部分)を有していないことが好ましい。この構成によれば、複数の第3リセス部78における電極残渣の問題を回避したレイアウトが提供される。この実施形態では、ゲート端子電極90(第1電極部91)が複数の第3リセス部78の全域を被覆している。
つまり、第2上ライン部98A、98Bは、第2下ライン部70A、70Bの上の領域で第2方向Yにゲート端子電極90の第1電極部91に対向している。本開示は、複数の第3リセス部78を部分的に露出させるゲート端子電極90(第1電極部91)、および、複数の第3リセス部78に交差する第2上ライン部98A、98Bを含む形態を除外するものではない。
第2上ライン部98A、98Bは、平面視において第2下ライン部70A、70Bの周縁から間隔を空けて第2下ライン部70A、70Bの内方部を被覆していることが好ましい。つまり、第2上ライン部98A、98Bは、層間絶縁膜74を挟んで第2下ライン部70A、70Bのみに対向し、層間絶縁膜74を挟んで主面絶縁膜45に対向していないことが好ましい。
第2上配線部95は、第1上配線部94からストリート領域11に引き出され、層間絶縁膜74を挟んでゲート配線膜65の第2下配線部67を被覆している。具体的には、第2上配線部95は、第1上ライン部97の内方部(この実施形態では中央部)から引き出され、第1方向Xに延びる帯状に形成されている。
第2上配線部95は、この実施形態では、チップ2の中心を横切っている。第2上配線部95は、第1主面3の中心を第2方向Yに横切る直線に対して第1方向Xの一方側(第3側面5C側)の領域および他方側(第4側面5D側)の領域に位置するように帯状に延びている。第2上配線部95は、第1方向Xの一方側で第1上配線部94に接続された一端部、および、第1方向Xの他方側の他端部を有している。第2上配線部95の他端部は、この実施形態では、開放端からなる。
第2上配線部95は、複数の第1ゲート接続電極84Aを被覆し、複数の第1ゲート接続電極84Aを介して第2下配線部67に電気的に接続されている。第2上配線部95は、第2方向Yに関してストリート領域11の幅よりも小さい幅を有し、複数の活性領域6からストリート領域11の内方に間隔を空けて形成されている。つまり、第2上配線部95は、平面視において複数のトレンチ分離構造15(複数の第1トレンチ構造21)から間隔を空けて形成されている。
第3上配線部96は、第1上配線部94から外周領域9に引き出され、層間絶縁膜74を挟んでゲート配線膜65の第3下配線部68を被覆している。具体的には、第3上配線部96は、複数の第2上ライン部98A、98Bの他端部から外周領域9の一方側(第1側面5A側)および他方側(第2側面5B側)に引き出され、外周領域9に沿って延びる帯状に形成されている。
第3上配線部96は、第2上配線部95と共に複数の活性領域6を挟み込んでいる。具体的には、第3上配線部96は、平面視において複数の活性領域6を取り囲むようにチップ2の周縁(第1側面5A~5D)に沿って延びている。これにより、第3上配線部96は、第2上配線部95と共に複数の活性領域6を取り囲んでいる。第3上配線部96は、この実施形態では、第2上配線部95から間隔を空けて形成されている。第3上配線部96は、第2上配線部95に接続されていてもよい。
第3上配線部96は、複数の第2ゲート接続電極84Bを被覆し、複数の第2ゲート接続電極84Bを介して第3下配線部68に電気的に接続されている。第3上配線部96は、平面視において第3下配線部68の幅よりも小さい幅を有していることが好ましい。第3上配線部96は、平面視において第3下配線部68の周縁から間隔を空けて第3下配線部68の内方部を被覆していることが好ましい。
図1~図11を参照して、半導体装置1Aは、活性領域6においてゲート端子電極90およびゲート配線電極93から間隔を空けて第1主面3の上に配置されたエミッタ端子電極103を含む。具体的には、エミッタ端子電極103は、層間絶縁膜74の上に配置されている。エミッタ端子電極103は、「エミッタパッド」または「エミッタパッド電極」と称されてもよい。エミッタ端子電極103は、抵抗膜60とは異なる導電材料からなることが好ましい。エミッタ端子電極103は、エミッタ電極膜47とは異なる導電材料からなることが好ましい。
エミッタ端子電極103は、トレンチ抵抗構造51および抵抗膜60よりも低い抵抗値を有している。エミッタ端子電極103は、この実施形態では、金属膜からなる。エミッタ端子電極103は、「エミッタメタル端子」と称されてもよい。エミッタ端子電極103は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
エミッタ端子電極103は、純Cu膜、純Al膜、AlCu合金膜、AlSi合金膜、および、AlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。エミッタ端子電極103は、この実施形態では、チップ2側からこの順に積層されたTi膜およびAl合金膜(この実施形態ではAlCu合金膜)を含む積層構造を有している。つまり、エミッタ端子電極103は、ゲート端子電極90と同一の電極構成を有している。
エミッタ端子電極103は、抵抗膜60の厚さ(ゲート電極膜64の厚さ)よりも大きい厚さを有していることが好ましい。エミッタ端子電極103の厚さは、1μm以上10μm以下であってもよい。エミッタ端子電極103の厚さは、ゲート端子電極90の厚さとほぼ等しいことが好ましい。
エミッタ端子電極103は、ゲート端子電極90の平面積よりも大きい平面積を有している。エミッタ端子電極103の平面積は、第1主面3の平面積の50%以上90%以下であることが好ましい。エミッタ端子電極103の平面積は、第1主面3の平面積の70%以上であることが特に好ましい。
エミッタ端子電極103は、この実施形態では、第1エミッタ端子電極103Aおよび第2エミッタ端子電極103Bを含む。第1エミッタ端子電極103Aは、層間絶縁膜74のうち第1活性領域6Aを被覆する部分の上において第2上配線部95および第3上配線部96の間の領域に配置されている。第1エミッタ端子電極103Aは、平面視において第1活性領域6Aから外周領域9に引き出されている。
第1エミッタ端子電極103Aは、第1活性領域6Aにおいて複数の第1エミッタ接続電極85および複数の第2エミッタ接続電極86を被覆し、外周領域9において複数の第1ウェル接続電極87を被覆している。第1エミッタ端子電極103Aは、複数の第1エミッタ接続電極85および複数の第2エミッタ接続電極86を介して複数の第2トレンチ構造25、複数のエミッタ領域29および複数のチャネルコンタクト領域31に電気的に接続されている。第1エミッタ端子電極103Aは、複数の第1ウェル接続電極87を介して外周ウェル領域41の内縁部に電気的に接続されている。
第2エミッタ端子電極103Bは、層間絶縁膜74のうち第2活性領域6Bを被覆する部分の上において第2上配線部95および第3上配線部96の間の領域に配置されている。第2エミッタ端子電極103Bは、平面視において第2活性領域6Bから外周領域9に引き出されている。
第2エミッタ端子電極103Bは、第2活性領域6Bにおいて複数の第1エミッタ接続電極85および複数の第2エミッタ接続電極86を被覆し、外周領域9において複数の第1ウェル接続電極87を被覆している。第2エミッタ端子電極103Bは、複数の第1エミッタ接続電極85および複数の第2エミッタ接続電極86を介して複数の第2トレンチ構造25、複数のエミッタ領域29および複数のチャネルコンタクト領域31に電気的に接続されている。第2エミッタ端子電極103Bは、複数の第1ウェル接続電極87を介して外周ウェル領域41の内縁部に電気的に接続されている。
半導体装置1Aは、層間絶縁膜74の上においてエミッタ端子電極103からゲート配線電極93の外側の領域に引き出されたエミッタ配線電極104を含む。エミッタ配線電極104は、「エミッタフィンガー」または「エミッタフィンガー電極」と称されてもよい。エミッタ配線電極104は、抵抗膜60とは異なる導電材料からなることが好ましい。エミッタ配線電極104は、エミッタ電極膜47とは異なる導電材料からなることが好ましい。
エミッタ配線電極104は、トレンチ抵抗構造51および抵抗膜60よりも低い抵抗値を有している。エミッタ配線電極104は、この実施形態では、金属膜からなる。エミッタ配線電極104は、「エミッタメタル配線」と称されてもよい。エミッタ配線電極104は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
エミッタ配線電極104は、純Cu膜、純Al膜、AlCu合金膜、AlSi合金膜、および、AlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。エミッタ配線電極104は、この実施形態では、チップ2側からこの順に積層されたTi膜およびAl合金膜(この実施形態ではAlCu合金膜)を含む積層構造を有している。つまり、エミッタ配線電極104は、エミッタ端子電極103と同一の電極構成を有している。
エミッタ配線電極104は、抵抗膜60の厚さ(ゲート電極膜64の厚さ)よりも大きい厚さを有していることが好ましい。エミッタ配線電極104の厚さは、1μm以上10μm以下であってもよい。エミッタ配線電極104の厚さは、ゲート端子電極90(エミッタ端子電極103)の厚さとほぼ等しいことが好ましい。
エミッタ配線電極104は、第1エミッタ端子電極103Aおよび第2エミッタ端子電極103Bの双方に接続され、第1エミッタ端子電極103Aおよび第2エミッタ端子電極103Bからゲート配線電極93(第3上配線部96)よりも外側の領域に引き出されている。
エミッタ配線電極104は、ゲート端子電極90、ゲート配線電極93、第1エミッタ端子電極103Aおよび第2エミッタ端子電極103Bを取り囲むように、チップ2の周縁に沿って延びる帯状に形成されている。エミッタ配線電極104は、この実施形態では、チップ2の周縁(第1~第4側面5A~5D)に沿って延びる環状(具体的には四角環状)に形成され、ゲート端子電極90、ゲート配線電極93、第1エミッタ端子電極103Aおよび第2エミッタ端子電極103Bを一括して取り囲んでいる。
エミッタ配線電極104は、層間絶縁膜74のうち外周ウェル領域41の外縁部を被覆する部分の上に引き回されている。エミッタ配線電極104は、複数の第2ウェル接続電極88を被覆し、複数の第2ウェル接続電極88を介して外周ウェル領域41の外縁部に電気的に接続されている。
図25は、第2コーナ部202におけるFLR42およびFLR電極105の構造を説明するための図解的な平面図である。図26は、図25に示すXXVI-XXVI線に沿う図解的な断面図である。図25では、説明の便宜上、FLR42およびFLR電極105以外の構成(外周ウェル領域41、チャネルストップ領域43、チャネルストップ電極106等)は省略されている。ただし、図26では、明確上、チャネルストップ電極106を図示している。
図1、図2、図10、図25、図26を参照して、半導体装置1Aは、外周領域9において層間絶縁膜74の上に配置された複数のFLR電極105を含む。複数のFLR電極105は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
複数のFLR電極105は、純Cu膜、純Al膜、AlCu合金膜、AlSi合金膜、および、AlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。複数のFLR電極105は、この実施形態では、チップ2側からこの順に積層されたバリアメタル膜および主メタル膜を含む積層構造を有している。バリアメタル膜は、たとえば、チップ2側からこの順に積層されたTi膜およびTiN膜を含む積層膜からなる。主メタル膜は、たとえば、Al合金膜(この実施形態ではAlCu合金膜)からなる。
複数のFLR電極105は、対応するFLR42に沿って延びる帯状にそれぞれ形成されている。複数のFLR電極105は、この実施形態では、対応するFLR42に沿って延びる環状(四角環状)にそれぞれ形成されている。複数のFLR電極105は、この実施形態では、電気的に浮遊状態に形成されている。
複数のFLR電極105は、絶縁膜45および層間絶縁膜74の積層膜を介して、対応するFLR42に対向している。この実施形態では、複数のFLR電極105は、対応するFLR42を被覆している。
各FLR電極105は、4つのコーナ部201~204において、その内側縁および外側縁の平面視形状が円弧である曲線部分(以下、「電極曲線部分105A」という。)を有している。各FLR電極105は、4つのコーナ部201~204間において、平面視形状が直線状の電極直線部分105Bを有している。
各コーナ部201~204において、各電極曲線部分105Aは、それらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁105Aaおよび外側縁105Abを有している。また、隣り合う2つの電極曲線部分105A間において、内側縁105Aaおよび外側縁105Abの曲率の大小関係が互いに逆である。
図25および図26を参照して、第2コーナ部202におけるFLR電極105およびFLR42の構造について説明する。
第2コーナ部202において、各電極曲線部分105Aの内側縁105Aaの曲率中心および外側縁105Abの曲率中心は、第2コーナ部202の頂角を1/2に分割する直線である分割線L0上の異なる位置に存在しかつ当該内側縁105Aaの曲率半径および当該外側縁105Abの曲率半径が異なる。そして、隣り合う2つの各電極曲線部分105A間において、内側縁105Aaおよび外側縁105Abの曲率の大小関係が互いに逆である。
図25の例では、最も内側の電極曲線部分105Aの内側縁105Aaの曲率中心はQ1であり、当該電極曲線部分105Aの外側縁105Abの曲率中心はQ2である。内側縁105Aaの曲率半径はr1であり、外側縁105Abの曲率半径はr2(r2>r1)である。したがって、内側縁105Aaの曲率は、外側縁105Abの曲率よりも大きい。
内側から2番目の電極曲線部分105Aの内側縁105Aaの曲率中心はQ2であり、当該電極曲線部分105Aの外側縁105Abの曲率中心はQ1である。内側縁105Aaの曲率半径は、外側縁105Abの曲率半径よりも大きい。したがって、内側縁105Aaの曲率は、外側縁105Abの曲率よりも小さい。
内側から3番目の電極曲線部分105Aの内側縁105Aaの曲率中心はQ1であり、当該電極曲線部分105Aの外側縁105Abの曲率中心はQ2である。内側縁105Aaの曲率半径は、外側縁105Abの曲率半径よりも小さい。したがって、内側縁105Aaの曲率は、外側縁105Abの曲率よりも大きい。
最も外側の電極曲線部分105Aの内側縁105Aaの曲率中心はQ2であり、当該電極曲線部分105Aの外側縁105Abの曲率中心はQ1である。内側縁105Aaの曲率半径は、外側縁105Abの曲率半径よりも大きい。したがって、内側縁105Aaの曲率は、外側縁105Abの曲率よりも小さい。
各電極曲線部分105Aは、その内側縁105Aaと外側縁105Abとの間の幅が大きい領域と狭い領域とを有している。そして、各電極曲線部分105Aにおける幅が大きい領域の一部が、層間絶縁膜74および主面絶縁膜45を連続して貫通するFLR接続電極89を介して、対応するFLR42に物理的および電気的に接続されている。
具体的には、最も内側の電極曲線部分105Aおよび内側から3番目の電極曲線部分105Aにおいては、その長さ中央部の幅が最も狭く、長さ中央部から両端にいくほど幅が広くなる。したがって、これらの電極曲線部分105Aは、両端部に幅広部分211を有している。
一方、内側から2番目の電極曲線部分105Aおよび最も外側の電極曲線部分105Aにおいては、その長さ中央部の幅が最も広く、長さ中央部から両端にいくほど幅が狭くなる。したがって、これらの電極曲線部分105Aは、長さ中央部に幅広部分211を有している。
第2コーナ部202において、曲率中心Q1と第2コーナ部202の頂点とを結ぶ直線に対して、曲率中心Q1を中心とする半時計回りの角度を負とし、曲率中心Q1を中心とする時計回りの角度を正とする。
この実施形態では、第2コーナ部202において、曲率中心Q1と第2コーナ部202の頂点とを結ぶ直線に対して、曲率中心Q1を中心とする回転角度が-45度となる直線L1上に、各電極曲線部分105Aの内側縁105Aaと外側縁105Abの一端が配置されている。
また、この実施形態では、第2コーナ部202において、曲率中心Q1と第2コーナ部202の頂点とを結ぶ直線に対して、曲率中心Q1を中心とする角度が+45度となる直線L2上に、各電極曲線部分105Aの内側縁105Aaと外側縁105Abの他端が配置されている。
図25の例では、最も内側の電極曲線部分105Aおよび内側から3番目の電極曲線部分105Aの両端の幅は、それぞれ内側から2番目の電極曲線部分105Aおよび最も外側の電極曲線部分105Aの両端の幅よりも大きい。
各電極曲線部分105Aの両端に接続される電極直線部分105Bの幅は、当該電極曲線部分105Aの両端の幅と等しい。
各FLR42は、4つのコーナ部201~204において、その内側縁および外側縁の平面視形状が円弧である曲線部分(以下、「FLR曲線部分42A」という。)を有している。各FLR42は、4つのコーナ部201~204間において、平面視形状が直線状のFLR直線部分42Bを有している。
各コーナ部201~204において、各FLR曲線部分42Aは、それらの曲率中心およびそれらの曲率中心が異なる内側縁42Aaおよび外側縁42Abを有している。また、隣り合う2つのFLR曲線部分42A間において、内側縁42Aaおよび外側縁42Abの曲率の大小関係が互いに逆である。
図25および図26を参照して、第2コーナ部202におけるFLR42の構造について説明する。
第2コーナ部202において、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaの曲率中心および外側縁42Abの曲率中心は、第2コーナ部202の頂角を1/2に分割する直線である分割線L0上の異なる位置に存在しかつ当該内側縁42Aaの曲率半径および当該外側縁42Abの曲率半径が異なる。そして、隣り合う2つの各FLR曲線部分42A間において、内側縁42Aaおよび外側縁42Abの曲率の大小関係が互いに逆である。
図25の例では、最も内側のFLR曲線部分42Aの内側縁42Aaの曲率中心はQ1であり、外側縁42Abの曲率中心はQ2である。内側縁42Aaの曲率半径は、外側縁42Abの曲率半径よりも小さい。したがって、内側縁42Aaの曲率は、外側縁42Abの曲率よりも大きい。
内側から2番目のFLR曲線部分42Aの内側縁42Aaの曲率中心はQ2であり、外側縁42Abの曲率中心はQ1である。内側縁42Aaの曲率半径は、外側縁42Abの曲率半径よりも大きい。したがって、内側縁42Aaの曲率は、外側縁42Abの曲率よりも小さい。
内側から3番目のFLR曲線部分42Aの内側縁42Aaの曲率中心はQ1であり、外側縁42Abの曲率中心はQ2である。内側縁42Aaの曲率半径は、外側縁42Abの曲率半径よりも小さい。したがって、内側縁42Aaの曲率は、外側縁42Abの曲率よりも大きい。
最も外側のFLR曲線部分42Aの内側縁42Aaの曲率中心はQ2であり、外側縁42Abの曲率中心はQ1である。内側縁42Aaの曲率半径は、外側縁42Abの曲率半径よりも大きい。したがって、内側縁42Aaの曲率は、外側縁42Abの曲率よりも小さい。
この実施形態では、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaの曲率中心は、対応する電極曲線部分105Aの内側縁105Aaの曲率中心と一致する。同様に、各FLR曲線部分42Aの外側縁42Abの曲率中心は、対応する電極曲線部分105Aの外側縁105Abの曲率中心と一致している。
また、平面視において、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaは、対応する電極曲線部分105Aの内側縁105Aaよりも当該電極曲線部分105Aの内方側に後退しており、各FLR曲線部分42Aの外側縁42Abは、対応する電極曲線部分105Aの外側縁105Abよりも当該電極曲線部分105Aの内方側に後退している。したがって、各FLR曲線部分42Aの各長さ方向位置における幅は、対応する電極曲線部分105Aの対応する長さ方向位置における幅よりも狭い。
なお、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaは、対応する電極曲線部分105Aの内側縁105Aaよりも当該電極曲線部分105Aの外方側に進出していてもよい。また、各FLR曲線部分42Aの外側縁42Abは、対応する電極曲線部分105Aの外側縁105Abよりも当該電極曲線部分105Aの外方側に進出していてもよい。
各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaおよび外側縁42Abのうちのいずれか一方のみが、対応する電極曲線部分105Aの対応する側縁105Aa,105Abよりも当該電極曲線部分105Aの外方側に進出していてもよい。また、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaおよび外側縁42Abの両方が、対応する電極曲線部分105Aの対応する側縁105Aa,105Abよりも当該電極曲線部分105Aの外方側に進出していてもよい。
最も内側のFLR曲線部分42Aおよび内側から3番目のFLR曲線部分42Aにおいては、その長さ中央部の幅が最も狭く、長さ中央部から両端にいくほど幅が広くなる。したがって、これらのFLR曲線部分42Aは、両端部に幅広部分221を有している。
一方、内側から2番目のFLR曲線部分42Aおよび最も外側のFLR曲線部分42Aにおいては、その長さ中央部の幅が最も広く、長さ中央部から両端にいくほど幅が狭くなる。したがって、これらのFLR曲線部分42Aは、長さ中央部に幅広部分221を有している。
この実施形態では、第2コーナ部202において、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaと外側縁42Abの一端は、直線L1上に配置されている。
また、この実施形態では、第2コーナ部202において、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaと外側縁42Abの他端は、直線L2上に配置されている。
図25の例では、最も内側のFLR曲線部分42Aおよび内側から3番目のFLR曲線部分42Aの両端の幅は、それぞれ内側から2番目のFLR曲線部分42Aおよび最も外側のFLR曲線部分42Aの両端の幅よりも大きい。
各FLR曲線部分42Aの両端に接続されるFLR直線部分42Bの幅は、当該FLR曲線部分42Aの両端の幅と等しい。
最も内側の電極曲線部分105Aおよび内側から3番目の電極曲線部分105Aにおいては、その両端部の幅広部分211の一部が、それぞれ層間絶縁膜74および主面絶縁膜45を連続して貫通するFLR接続電極89を介して、対応するFLR曲線部分42Aの両端部の幅広部分221に、物理的および電気的に接続されている。
内側から3番目の電極曲線部分105Aおよび最も外側の電極曲線部分105Aにおいては、幅広部分211の長さ中央部の一部が、層間絶縁膜74および主面絶縁膜45を連続して貫通するFLR接続電極89を介して、対応するFLR曲線部分42Aの幅広部分221の長さ中央部に、物理的および電気的に接続されている。
この実施形態では、複数のFLR電極105における曲線部分105A以外の部分(電極直線部分105B)には、FLR接続電極89は形成されていない。なお、複数のFLR電極105の電極直線部分105Bにおいて、FLR接続電極89が形成されてもよい。
FLR接続電極89は、「FLRビア電極」と称されてもよい。複数のFLR接続電極89は、Ti膜、TiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。複数のFLR接続電極89は、この実施形態では、Ti膜およびW膜を含む積層構造を有している。FLR接続電極89は、対応するFLR電極105(電極曲線部分105A)と一体的に形成されていてもよい。
複数のFLR接続電極89は、平面視で円形を有している。複数のFLR接続電極89は、平面視で四角形等の多角形を有していてもよいし、平面視で楕円形を有していてもよい。複数のFLR接続電極89は、この実施形態では、電気的に浮遊状態に形成されている。
この実施形態では、第1コーナ部201におけるFLR42、FLR電極105およびFLR接続電極89は、チップ2の第1方向Xの中央を通りかつ第2方向Yに延びる直線に対して、第2コーナ部202におけるそれらの平面視形状と線対称の平面視形状を有している。
この実施形態では、第3コーナ部201におけるFLR42、FLR電極105およびFLR接続電極89は、チップ2の第2方向Yの中央を通りかつ第1方向Xに延びる直線に対して、第2コーナ部202におけるそれらの平面視形状と線対称の平面視形状を有している。
この実施形態では、第4コーナ部201におけるFLR42、FLR電極105およびFLR接続電極89は、チップ2の第1方向Xの中央を通りかつ第2方向Yに延びる直線に対して、第3コーナ部201におけるそれらの平面視形状と線対称の平面視形状を有している。
なお、各コーナ部201~204における各FLR42のコーナ部分(前述のFLR曲線部分に相当する部分)は、FLR接続電極89が配置される位置において、そのFLR接続電極89よりも大きな幅を有していればよく、その内側縁および外側縁の平面視形状は円弧形状でなくてもよい。
この実施形態によれば、FLR42とFLR電極105との新規な接続構造が得られる。
第2コーナ部202におけるFLR42およびFLR電極105の平面視形状は、図27に示すような平面視形状であってもよい。図27において、図25の各部に対応する部分には、図25と同じ符号を付して示す。
図27の各電極曲線部分105Aの構造は、図25の対応する電極曲線部分105Aの構造とほぼ同様であるが、各電極曲線部分105Aの両端の位置が図25の対応する電極曲線部分105Aの両端の位置と異なっている。
図27では、各電極曲線部分105Aの内側縁105Aaの一端と当該内側縁105Aaの曲率中心とを結ぶ直線と分割線L0とのなす角および各電極曲線部分105Aの外側縁105Abの一端と当該外側縁105Abの曲率中心とを結ぶ直線と分割線とのなす角は、各電極曲線部分105Aの一端の幅が所定幅W1となるように設定されている。
また、各電極曲線部分105Aの内側縁105Aaの他端と当該内側縁105Aaの曲率中心とを結ぶ直線と分割線L0とのなす角および各電極曲線部分105Aの外側縁105Abの他端と当該外側縁105Abの曲率中心とを結ぶ直線と分割線L0とのなす角は、各電極曲線部分105Aの他端の幅が所定幅W1となるように設定されている。
各電極曲線部分105Aの両端に接続される電極直線部分105Bの幅も、所定幅W1に形成されている。
図27の各FLR曲線部分42Aの構造は、図25の対応するFLR曲線部分42Aの構造とほぼ同様であるが、各FLR曲線部分42Aの両端の位置が図25の対応するFLR曲線部分42Aの両端の位置と異なっている。
図27では、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaの一端と当該内側縁42Aaの曲率中心とを結ぶ直線と分割線L0とのなす角および各FLR曲線部分42Aの外側縁42Abの一端と当該外側縁42Abの曲率中心とを結ぶ直線と分割線とのなす角は、各FLR曲線部分42Aの一端の幅が所定幅W2となるように設定されている。
また、各FLR曲線部分42Aの内側縁42Aaの他端と当該内側縁42Aaの曲率中心とを結ぶ直線と分割線L0とのなす角および各FLR曲線部分42Aの外側縁42Abの他端と当該外側縁42Abの曲率中心とを結ぶ直線と分割線L0とのなす角は、各FLR曲線部分42Aの他端の幅が所定幅W2となるように設定されている。
各FLR曲線部分42Aの両端に接続されるFLR直線部分42Bの幅も、所定幅W2に形成されている。
図27の構造では、たとえば、FLR電極105の電極直線部分105Bの幅が、FLR接続電極89によってFLR42に電極直線部分105Bを接続するために必要な幅よりも狭くても、電極曲線部分105Aにおいて、FLR接続電極89によってFLR42に接続するための領域を確保しやすくなる。
言い換えれば、FLR電極105の電極直線部分105Bの幅を、FLR接続電極89によってFLR42に電極直線部分105Bを接続するための幅よりも狭くすることが可能となる。これにより、複数のFLR電極105の全体幅を狭くすることが可能となるので、チップの小型化を図ることが可能となる。
図1および図10を参照して、半導体装置1Aは、外周領域9において層間絶縁膜74の上に配置されたチャネルストップ電極106を含む。チャネルストップ電極106は、「EQR(EQR : EQui-potential Ring : 等電位ポテンシャルリング)電極」と称されてもよい。チャネルストップ電極106は、Ti膜、TiRiN膜、W膜、Al膜、Cu膜、Al合金膜、Cu合金膜および導電性ポリシリコン膜のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
チャネルストップ電極106は、純Cu膜、純Al膜、AlCu合金膜、AlSi合金膜、および、AlSiCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。チャネルストップ電極106は、この実施形態では、チップ2側からこの順に積層されたバリアメタル膜および主メタル膜を含む積層構造を有している。バリアメタル膜は、たとえば、チップ2側からこの順に積層されたTi膜およびTiN膜を含む積層膜からなる。主メタル膜は、たとえば、Al合金膜(この実施形態ではAlCu合金膜)からなる。
チャネルストップ電極106は、チップ2の周縁に沿って延びる帯状に形成されている。チャネルストップ電極106は、この実施形態では、チップ2の周縁に沿って延びる環状(四角環状)に形成されている。チャネルストップ電極106は、層間絶縁膜74の上から層間絶縁膜74の除去部46に入り込み、チャネルストップ領域43に電気的に接続されている。チャネルストップ電極106は、電気的に浮遊状態に形成されている。チャネルストップ領域43は、第1主面3の周縁部(チャネルストップ領域43)を露出させるようにチップ2の周縁から内方に間隔を空けて形成されてもよい。
半導体装置1Aは、第2主面4を被覆するコレクタ電極107を含む。コレクタ電極107は、第2主面4から露出したコレクタ領域14に電気的に接続されている。コレクタ電極107は、コレクタ領域14とオーミック接触を形成している。コレクタ電極107は、チップ2の周縁(第1~第4側面5A~5D)に連なるように第2主面4の全域を被覆していてもよい。
半導体装置1Aは、チップ2、トレンチ抵抗構造51、抵抗膜60、ゲート端子電極90およびゲート配線電極93を含む。チップ2は、第1主面3を有している。トレンチ抵抗構造51は、第1主面3に形成されている。抵抗膜60は、第1主面3の上でトレンチ抵抗構造51に電気的に接続されている。
ゲート端子電極90は、抵抗膜60よりも低い抵抗値を有し、第1主面3の上で抵抗膜60を介してトレンチ抵抗構造51に電気的に接続されている。ゲート配線電極93は、抵抗膜60よりも低い抵抗値を有し、第1主面3の上でトレンチ抵抗構造51および抵抗膜60を介してゲート端子電極90に電気的に接続されている。
この構成によれば、トレンチ抵抗構造51および抵抗膜60を含むゲート抵抗RGをゲート端子電極90およびゲート配線電極93の間に介装させることができる。特に、この構成によれば、ゲート端子電極90およびゲート配線電極93の間の領域においてトレンチ抵抗構造51がチップ2内に組み込まれるため、第1主面3に対するゲート抵抗RGの専有面積の増加を抑制できる。よって、ゲート抵抗RGを備えた構成において、小型化に寄与する新規なレイアウトを有する半導体装置1Aを提供できる。
半導体装置1Aは、ゲート電極膜64およびゲート配線膜65を含むことが好ましい。ゲート電極膜64は、抵抗膜60に隣り合って第1主面3の上に配置されている。ゲート配線膜65は、抵抗膜60を挟んでゲート電極膜64に対向するように抵抗膜60に隣り合って第1主面3の上に配置されている。
このような構造において、ゲート端子電極90は、ゲート電極膜64を被覆していることが好ましい。また、ゲート配線電極93は、ゲート配線膜65を被覆していることが好ましい。この構成によれば、第1主面3の上に抵抗膜60、ゲート電極膜64およびゲート配線膜65を備えた構成において、小型化に寄与する新規なレイアウトを有する半導体装置1Aを提供できる。
抵抗膜60は、一方側の第1端部60Aおよび他方側の第2端部60Bを有していることが好ましい。この場合、ゲート配線膜65は、抵抗膜60の第1端部60Aに接続された第1接続部、および、抵抗膜60の第2端部60Bに接続された第2接続部を有していることが好ましい。この場合、ゲート配線電極93は、ゲート配線膜65を介して抵抗膜60に電気的に接続されていることが好ましい。
この構成によれば、ゲート配線膜65を介してゲート配線電極93を抵抗膜60に電気的に接続させることができるため、ゲート配線電極93を抵抗膜60に直接接続させる必要がなくなる。これにより、ゲート配線電極93のデザインルールを緩和し、ゲート配線電極93の設計の自由度を向上できる。
半導体装置1Aは、抵抗膜60およびゲート電極膜64の間に区画された第1スリット71、および、抵抗膜60およびゲート配線膜65の間に区画された第2スリット72を含むことが好ましい。この構成によれば、第1スリット71および第2スリット72によって抵抗膜60をゲート電極膜64およびゲート配線膜65から適切に分離(区画)できる。これにより、抵抗膜60の抵抗値の精度を向上できる。
ゲート端子電極90は、平面視において第1スリット71を横切って抵抗膜60およびゲート電極膜64被覆していることが好ましい。ゲート配線膜65は、平面視において第2スリット72を横切って抵抗膜60およびゲート電極膜64被覆していることが好ましい。第1スリット71は、抵抗膜60よりも幅狭に形成されていることが好ましい。第2スリット72は、抵抗膜60よりも幅狭に形成されていることが好ましい。
トレンチ抵抗構造51は、平面視において第2方向Y(一方方向)に帯状に延びていることが好ましい。この場合、抵抗膜60は、平面視において第2方向Y(一方方向)に帯状に延びていることが好ましい。また、第1スリット71は、平面視において第2方向Y(一方方向)に帯状に延びていることが好ましい。また、第2スリット72は、平面視において第2方向Y(一方方向)に帯状に延びていることが好ましい。第1スリット71は第2方向Y(一方方向)に第1長さを有し、第2スリット72は、第2方向Y(一方方向)に第1長さよりも小さい第2長さを有していてもよい。
半導体装置1Aは、ゲート電極膜64およびゲート配線膜65の間に区画された第3スリット73を含むことが好ましい。この構成によれば、第3スリット73によってゲート電極膜64からゲート配線膜65を適切に分離(区画)できる。これにより、ゲート配線膜65が、抵抗膜60を介さない短絡回路をゲート電極膜64と共に構成することを抑制できる。ゲート端子電極90は、平面視において第3スリット73を横切ってゲート電極膜64およびゲート配線膜65を被覆していることが好ましい。
複数のトレンチ抵抗構造51が、間隔を空けて第1主面3に形成されていることが好ましい。この場合、抵抗膜60は、複数のトレンチ抵抗構造51を被覆していることが好ましい。この構成によれば、複数のトレンチ抵抗構造51を利用してゲート抵抗RGの抵抗値を調節できる。
抵抗膜60は、トレンチ抵抗構造51外において第1主面3を被覆する第1被覆部61、および、トレンチ抵抗構造51を被覆する第2被覆部62を有していることが好ましい。この場合、ゲート端子電極90は、第1被覆部61を被覆する部分において抵抗膜60に電気的に接続されていることが好ましい。また、ゲート配線電極93は、第2被覆部62を被覆する部分において抵抗膜60に電気的に接続されていることが好ましい。この構成によれば、ゲート端子電極90およびゲート配線電極93の間の領域に抵抗膜60の一部およびトレンチ抵抗構造51の一部を適切に介在させることができる。
半導体装置1Aは、層間絶縁膜74、第1抵抗接続電極81および第2抵抗接続電極82を含むことが好ましい。層間絶縁膜74は、抵抗膜60を被覆している。第1抵抗接続電極81は、抵抗膜60に電気的に接続されるように層間絶縁膜74に埋設されている。第2抵抗接続電極82は、第1抵抗接続電極81とは異なる位置で抵抗膜60に電気的に接続されるように層間絶縁膜74に埋設されている。
このような構成において、ゲート端子電極90は、第1抵抗接続電極81を介して抵抗膜60に電気的に接続されるように層間絶縁膜74の上に配置されていることが好ましい。また、ゲート配線電極93は、第2抵抗接続電極82を介して抵抗膜60に電気的に接続されるように層間絶縁膜74の上に配置されていることが好ましい。この構成によれば、第1抵抗接続電極81および第2抵抗接続電極82の間の領域においてゲート抵抗RGを構成できる。第1抵抗接続電極81および第2抵抗接続電極82の間の距離を調節することによってゲート抵抗RGの抵抗値を調節できる。
第2抵抗接続電極82は、第1抵抗接続電極81とは異なる方向に延びていてもよい。たとえば、第1抵抗接続電極81は、平面視において第1方向X(一方方向)に延び、第2抵抗接続電極82は、平面視において第1方向X(一方方向)に交差する第2方向Y(交差方向)に延びていてもよい。
複数の第1抵抗接続電極81が、層間絶縁膜74に埋設されていることが好ましい。複数の第2抵抗接続電極82が、層間絶縁膜74に埋設されていることが好ましい。抵抗膜60に対する第2抵抗接続電極82の第2接続面積S2は、抵抗膜60に対する第1抵抗接続電極81の第1接続面積S1よりも小さくてもよい。
ゲート端子電極90は、平面視において第1抵抗接続電極81外に位置する第1電極部91、および、第1電極部91から第1抵抗接続電極81に向けて第1電極部91よりも幅狭に突出した第2電極部92を有していることが好ましい。この場合、第1電極部91は、ゲート端子電極90の端子本体部として形成されていることが好ましい。また、第2電極部92は、端子本体部から引き出された端子引き出し部として形成されていることが好ましい。
これらの構成によれば、第1電極部91によってゲート電位が付与される領域を確保し、第2電極部92によって抵抗膜60に電気的に接続される領域を確保できる。たとえば、ボンディングワイヤ等の導電性接合材がゲート端子電極90に接合される場合、当該導電接合材を第1電極部91に接合させることができる。これにより、導電接合材に起因する応力が抵抗膜60やトレンチ抵抗構造51に生じることを抑制できる。よって、ゲート抵抗RGの電気的特性の低下を抑制できる。
半導体装置1Aは、第1主面3の表層部に形成されたp型の境界ウェル領域40を含むことが好ましい。この構成によれば、境界ウェル領域40によってブレークダウン電圧を向上できる。この場合、トレンチ抵抗構造51は、境界ウェル領域40の底部から第1主面3側に間隔を空けて形成されていることが好ましい。この構成によれば、トレンチ抵抗構造51の底壁に対する電界集中を境界ウェル領域40によって抑制できる。よって、ブレークダウン電圧を適切に向上できる。
半導体装置1Aは、第1主面3に設けられた活性領域6、第1主面3において活性領域6外に設けられた非活性領域7、および、活性領域6に形成された第1トレンチ構造21(トレンチゲート構造)を含むことが好ましい。この場合、トレンチ抵抗構造51は、非活性領域7に形成されていることが好ましい。また、抵抗膜60は、非活性領域7においてトレンチ抵抗構造51を被覆していることが好ましい。
また、ゲート端子電極90は、非活性領域7において抵抗膜60に電気的に接続されていることが好ましい。また、ゲート配線電極93は、活性領域6において第1トレンチ構造21に電気的に接続され、非活性領域7において抵抗膜60に電気的に接続されていることが好ましい。これらの構成によれば、非活性領域7においてゲート抵抗RGが形成されるため、活性領域6の縮小を抑制できる。
前述の実施形態はさらに他の形態で実施可能である。たとえば前述の実施形態では、4つのコーナ部202~204において、図25または図27に示されるFLR・FLR電極接続構造を有しているが、4つのコーナ部202~204のうち少なくとも1つのコーナ部において図25または図27に示されるFLR・FLR電極接続構造を有していればよい。
また、前述の実施形態では、チップ2がシリコン単結晶基板からなる例が示された。しかし、チップ2は、SiC(炭化シリコン)単結晶基板からなっていてもよい。
前述の実施形態において、n型の半導体領域がp型の半導体領域に置き換えられ、p型の半導体領域がn型の半導体領域に置き換えられてもよい。この場合の具体的な構成は、前述の説明および添付図面において、「n型」を「p型」に置き換えると同時に、「p型」を「n型」に置き換えることによって得られる。
前述の実施形態では、p型のコレクタ領域14が示された。しかし、p型のコレクタ領域14に代えてn型のドレイン領域が採用されてもよい。この場合、バッファ領域13は省略される。n型のドレイン領域はn型の半導体基板によって形成され、n型のドリフト領域12はn型のエピタキシャル層によって形成されてもよい。ドリフト領域12のn型不純物濃度は、ドレイン領域のn型不純物濃度未満であることが好ましい。
この場合、IGBTに代えてMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)構造が形成される。この場合の具体的な構成は、前述の説明において、「エミッタ」を「ソース」に置き換え、「コレクタ」を「ドレイン」に置き換えることによって得られる。
前述の実施形態では、第1方向Xおよび第2方向Yが第1~第4側面5A~5Dの延在方向によって規定された。しかし、第1方向Xおよび第2方向Yは、互いに交差(具体的には直交)する関係を維持する限り、任意の方向であってもよい。たとえば、第1方向Xは第3側面5C(第4側面5D)の延在方向であり、第2方向Yは第1側面5A(第2側面5B)の延在方向であってもよい。また、第1方向Xは第1~第4側面5A~5Dに交差する方向であり、第2方向Yは第1~第4側面5A~5Dに交差する方向であってもよい。
以下、この明細書および図面から抽出される特徴例が示される。以下、括弧内の英数字等は前述の実施形態における対応構成要素等を表すが、各項目(Clause)の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下の項目に係る「半導体装置」は、「半導体スイッチング装置」、「IGBT半導体装置」、「RC-IGBT半導体装置」または「MISFET半導体装置」に置き換えられてもよい。
[A1]平面視四角形状の第1主面(3)およびその反対側の第2主面(4)を有するチップ(2)と、
前記第1主面(3)に設けられ、素子構造が形成された活性領域(6)と、
前記活性領域外の領域であって、前記第1主面(3)の外周部に設けられかつ4つのコーナ部(201~204)を有する外周領域(9)と、
前記外周領域(9)において、前記第1主面(3)の表層部に、前記活性領域(6)を取り囲むように形成された複数のフィールドリミッティングリング(以下、「FLR(42)」」という。)と、
前記第1主面(3)上に形成され、前記複数のFLR(42)を覆う絶縁膜(45,74)と、
前記絶縁膜(45,74)を介して前記複数のFLR(42)それぞれと対向して配置された複数のFLR電極(105)とを含み、
前記各FLR電極(105)は、前記4つのコーナ部(201~204)のうち少なくとも1つのコーナ部(201~204)において、その内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の平面視形状が円弧である電極曲線部分(105A)を有しており、
前記少なくとも1つのコーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)はそれらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)を有しており、かつ隣り合う2つの前記電極曲線部分(105A)間において内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の曲率の大小関係が互いに逆であり、
これにより、当該コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)は、内側縁(105Aa)と外側縁(105Ab)との間の幅が大きい領域と狭い領域とを有しており、
前記各電極曲線部分(105A)における前記幅が大きい領域の一部が、前記絶縁膜(45,74)を貫通するFLR接続電極(89)を介して、対応する前記FLR(42)に物理的および電気的に接続されている、半導体装置。
前記第1主面(3)に設けられ、素子構造が形成された活性領域(6)と、
前記活性領域外の領域であって、前記第1主面(3)の外周部に設けられかつ4つのコーナ部(201~204)を有する外周領域(9)と、
前記外周領域(9)において、前記第1主面(3)の表層部に、前記活性領域(6)を取り囲むように形成された複数のフィールドリミッティングリング(以下、「FLR(42)」」という。)と、
前記第1主面(3)上に形成され、前記複数のFLR(42)を覆う絶縁膜(45,74)と、
前記絶縁膜(45,74)を介して前記複数のFLR(42)それぞれと対向して配置された複数のFLR電極(105)とを含み、
前記各FLR電極(105)は、前記4つのコーナ部(201~204)のうち少なくとも1つのコーナ部(201~204)において、その内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の平面視形状が円弧である電極曲線部分(105A)を有しており、
前記少なくとも1つのコーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)はそれらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)を有しており、かつ隣り合う2つの前記電極曲線部分(105A)間において内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の曲率の大小関係が互いに逆であり、
これにより、当該コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)は、内側縁(105Aa)と外側縁(105Ab)との間の幅が大きい領域と狭い領域とを有しており、
前記各電極曲線部分(105A)における前記幅が大きい領域の一部が、前記絶縁膜(45,74)を貫通するFLR接続電極(89)を介して、対応する前記FLR(42)に物理的および電気的に接続されている、半導体装置。
[A2]前記少なくとも1つのコーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)の前記内側縁(105Aa)の曲率中心および前記外側縁(105Ab)の曲率中心が、当該コーナ部(201~204)の頂角を1/2に分割する直線である分割線(L0)上の異なる位置に存在しかつ当該内側縁(105Aa)の曲率半径および当該外側縁(105Ab)の曲率半径が異なり、隣り合う2つの前記電極曲線部分(105A)間において、内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の曲率の大小関係が互いに逆である、[A1]に記載の半導体装置。
[A3]前記少なくとも1つのコーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)の内側縁(105Aa)の一端と当該内側縁(105Aa)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角および前記各電極曲線部分(105A)の外側縁(105Ab)の一端と当該外側縁(105Ab)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角は、前記各電極曲線部分(105A)の一端の幅が所定幅となるように設定されており、
前記コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)の内側縁(105Aa)の他端と当該内側縁(105Aa)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角および前記各電極曲線部分(105A)の外側縁(105Ab)の他端と当該外側縁(105Ab)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角は、前記各電極曲線部分(105A)の他端の幅が前記所定幅となるように設定されている、[A2]に記載の半導体装置。
前記コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)の内側縁(105Aa)の他端と当該内側縁(105Aa)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角および前記各電極曲線部分(105A)の外側縁(105Ab)の他端と当該外側縁(105Ab)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角は、前記各電極曲線部分(105A)の他端の幅が前記所定幅となるように設定されている、[A2]に記載の半導体装置。
[A4]前記複数のFLR電極(105)は、前記各コーナ部(201~204)において、その内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の平面視形状が円弧である電極曲線部分(105A)を有しており、
前記各コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)はそれらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)を有しており、かつ隣り合う2つの前記電極曲線部分(105A)間において内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の曲率の大小関係が互いに逆であり、
これにより、前記各コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)は、その内側縁(105Aa)と外側縁(105Ab)との間の幅が大きい領域と狭い領域とを有しており、
前記各電極曲線部分(105A)における前記幅が大きい領域の一部が、前記絶縁膜(45,74)を貫通するFLR接続電極(89)を介して、対応する前記FLR(42)に電気的に接続されている、[A1]に記載の半導体装置。
前記各コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)はそれらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)を有しており、かつ隣り合う2つの前記電極曲線部分(105A)間において内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の曲率の大小関係が互いに逆であり、
これにより、前記各コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)は、その内側縁(105Aa)と外側縁(105Ab)との間の幅が大きい領域と狭い領域とを有しており、
前記各電極曲線部分(105A)における前記幅が大きい領域の一部が、前記絶縁膜(45,74)を貫通するFLR接続電極(89)を介して、対応する前記FLR(42)に電気的に接続されている、[A1]に記載の半導体装置。
[A5]前記各コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)の内側縁(105Aa)の曲率中心および外側縁(105Ab)の曲率中心が、当該コーナ部(201~204)の頂角を1/2に分割する直線である分割線(L0)上の異なる位置に存在しかつ当該内側縁(105Aa)の曲率半径および当該外側縁(105Ab)の曲率半径が異なり、隣り合う2つの前記電極曲線部分(105A)間において、内側縁(105Aa)および外側縁(105Ab)の曲率の大小関係が互いに逆である、[A4]に記載の半導体装置。
[A6]前記各コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)の内側縁(105Aa)の一端と当該内側縁(105Aa)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角および前記各電極曲線部分(105A)の外側縁(105Ab)の一端と当該外側縁(105Ab)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角は、前記各電極曲線部分(105A)の一端の幅が所定幅となるように設定されており、
前記各コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)の内側縁(105Aa)の他端と当該内側縁(105Aa)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角および前記各電極曲線部分(105A)の外側縁(105Ab)の他端と当該外側縁(105Ab)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角は、前記各電極曲線部分(105A)の他端の幅が前記所定幅となるように設定されている、[A5]に記載の半導体装置。
前記各コーナ部(201~204)において、前記各電極曲線部分(105A)の内側縁(105Aa)の他端と当該内側縁(105Aa)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角および前記各電極曲線部分(105A)の外側縁(105Ab)の他端と当該外側縁(105Ab)の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線(L0)とのなす角は、前記各電極曲線部分(105A)の他端の幅が前記所定幅となるように設定されている、[A5]に記載の半導体装置。
[A7]前記各FLR電極(105)を対応する前記FLR(42)に電気的に接続するための前記FLR接続電極(89)は、当該FLR電極(105)と一体的に形成されている、[A1]~[A6]のいずれかに記載の半導体装置。
[A8]前記外周領域(9)において、前記複数のFLR(42)を取り囲むように前記第1主面(3)の表層部に形成され、前記絶縁膜(45,74)によって覆われているチャネルストップ領域(43)と、
前記外周領域(9)において、前記絶縁膜(45,74)上に前記チャネルストップ領域(43)の一部を覆うように形成されたチャネルストップ電極(106)とを含む、[A1]~[A7]のいずれかに記載の半導体装置。
前記外周領域(9)において、前記絶縁膜(45,74)上に前記チャネルストップ領域(43)の一部を覆うように形成されたチャネルストップ電極(106)とを含む、[A1]~[A7]のいずれかに記載の半導体装置。
[A9]前記素子構造が、IGBT構造を含む、[A1]~[A8]のいずれかに記載の半導体装置。
[A10]前記チップ(2)の内部に形成された第1導電型のドリフト領域(12)と、
前記活性領域(6)において、前記第1主面(3)の表層部に形成された第2導電型のチャネル領域(20)と、
前記チャネル領域(20)の表層部に形成され、前記ドリフト領域(12)よりも第1導電型不純物濃度が高い第1導電型のエミッタ領域(29)と、
前記活性領域(6)において、前記エミッタ領域(29)および前記チャネル領域(20)を通って前記ドリフト領域(12)に達しているトレンチゲート構造(21)を含む、[A9]に記載の半導体装置。
前記活性領域(6)において、前記第1主面(3)の表層部に形成された第2導電型のチャネル領域(20)と、
前記チャネル領域(20)の表層部に形成され、前記ドリフト領域(12)よりも第1導電型不純物濃度が高い第1導電型のエミッタ領域(29)と、
前記活性領域(6)において、前記エミッタ領域(29)および前記チャネル領域(20)を通って前記ドリフト領域(12)に達しているトレンチゲート構造(21)を含む、[A9]に記載の半導体装置。
[A11]前記FLR(42)の導電型が第2導電型である、[A10]に記載の半導体装置。
以上、実施形態が詳細に説明されたが、これらは技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本開示はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本開示の範囲は添付の請求の範囲によって限定される。
1 半導体装置
2 チップ
3 第1主面
4 第2主面
5A~5D 第1~第4側面
6 活性領域
6A 第1活性領域
6B 第2活性領域
7 非活性領域
8 境界領域(7)
9 外周領域(7)
10 パッド領域(8)
11 ストリート領域(8)
12 ドリフト領域
13 バッファ層
14 コレクタ領域
15 トレンチ分離構造
15A 第1トレンチ分離構造
15B 第2トレンチ分離構造
16 分離トレンチ
17 分離絶縁膜
18 分離埋設電極
20 チャネル領域
21 第1トレンチ構造
22 第1トレンチ
23 第1絶縁膜
24 第1埋設電極
25 第2トレンチ構造
26 第2トレンチ
27 第2絶縁膜
28 第2埋設電極
29 エミッタ領域
30 コンタクト孔(第1コンタクト孔)
31 チャネルコンタクト領域
32 フローティング領域
40 境界ウェル領域
40A 第1境界ウェル領域
40B 第2境界ウェル領域
41 外周ウェル領域
42 FLR
42A FLR曲線部分
42Aa 内側縁
42Ab 外側縁
42B FLR直線部分
43 チャネルストップ領域
45 主面絶縁膜
46 除去部
47 エミッタ電極膜
50 ゲート抵抗構造
51 トレンチ抵抗構造
51A 第1トレンチ抵抗構造
51B 第2トレンチ抵抗構造
54 抵抗トレンチ
55 抵抗絶縁膜
56 抵抗埋設電極
57 スペース領域
60 抵抗膜
60A 抵抗膜の第1端部
60B 抵抗膜の第2端部
61 抵抗膜の第1被覆部
62 抵抗膜の第2被覆部
63 抵抗膜の第3被覆部
64 ゲート電極膜
65 ゲート配線膜
66 第1下配線部
67 第2下配線部
68 第3下配線部
68a 引き出し部
69 第1下ライン部(66)
70A,70B 第2下ライン部(66)
71 第1スリット
72 第2スリット
73 第3スリット
74 層間絶縁膜
75 絶縁主面
76 第1リセス部
77 第2リセス部
78 第3リセス部
81 第1抵抗接続電極
82 第2抵抗接続電極
83 第3抵抗接続電極
84 ゲート接続電極
84A 第1ゲート接続電極
84B 第2ゲート接続電極
85 第1エミッタ接続電極(第1接続電極)
86 第2エミッタ接続電極
87 第1ウェル接続電極
87a セグメント
88 第2ウェル接続電極
89 FLR接続電極
90 ゲート端子電極
91 第1電極部
92 第2電極部
93 ゲート配線電極
94 第1上配線部
95 第2上配線部
96 第3上配線部
97 第1上ライン部(94)
97a 凹部
98A,98B 第2上ライン部(94)
101 第1接続領域
102 第2接続領域
103 エミッタ端子電極
103A 第1エミッタ端子電極
103B 第2エミッタ端子電極
104 エミッタ配線電極
105 FLR電極
105A 電極曲線部分
105Aa 内側縁
105Ab 外側縁
105B 電極直線部分
106 チャネルストップ電極
107 コレクタ電極
201~204 コーナ部
211,212 幅広部分
Q1,Q2 曲率中心
r1,r2 曲率半径
X 第1方向
Y 第2方向
2 チップ
3 第1主面
4 第2主面
5A~5D 第1~第4側面
6 活性領域
6A 第1活性領域
6B 第2活性領域
7 非活性領域
8 境界領域(7)
9 外周領域(7)
10 パッド領域(8)
11 ストリート領域(8)
12 ドリフト領域
13 バッファ層
14 コレクタ領域
15 トレンチ分離構造
15A 第1トレンチ分離構造
15B 第2トレンチ分離構造
16 分離トレンチ
17 分離絶縁膜
18 分離埋設電極
20 チャネル領域
21 第1トレンチ構造
22 第1トレンチ
23 第1絶縁膜
24 第1埋設電極
25 第2トレンチ構造
26 第2トレンチ
27 第2絶縁膜
28 第2埋設電極
29 エミッタ領域
30 コンタクト孔(第1コンタクト孔)
31 チャネルコンタクト領域
32 フローティング領域
40 境界ウェル領域
40A 第1境界ウェル領域
40B 第2境界ウェル領域
41 外周ウェル領域
42 FLR
42A FLR曲線部分
42Aa 内側縁
42Ab 外側縁
42B FLR直線部分
43 チャネルストップ領域
45 主面絶縁膜
46 除去部
47 エミッタ電極膜
50 ゲート抵抗構造
51 トレンチ抵抗構造
51A 第1トレンチ抵抗構造
51B 第2トレンチ抵抗構造
54 抵抗トレンチ
55 抵抗絶縁膜
56 抵抗埋設電極
57 スペース領域
60 抵抗膜
60A 抵抗膜の第1端部
60B 抵抗膜の第2端部
61 抵抗膜の第1被覆部
62 抵抗膜の第2被覆部
63 抵抗膜の第3被覆部
64 ゲート電極膜
65 ゲート配線膜
66 第1下配線部
67 第2下配線部
68 第3下配線部
68a 引き出し部
69 第1下ライン部(66)
70A,70B 第2下ライン部(66)
71 第1スリット
72 第2スリット
73 第3スリット
74 層間絶縁膜
75 絶縁主面
76 第1リセス部
77 第2リセス部
78 第3リセス部
81 第1抵抗接続電極
82 第2抵抗接続電極
83 第3抵抗接続電極
84 ゲート接続電極
84A 第1ゲート接続電極
84B 第2ゲート接続電極
85 第1エミッタ接続電極(第1接続電極)
86 第2エミッタ接続電極
87 第1ウェル接続電極
87a セグメント
88 第2ウェル接続電極
89 FLR接続電極
90 ゲート端子電極
91 第1電極部
92 第2電極部
93 ゲート配線電極
94 第1上配線部
95 第2上配線部
96 第3上配線部
97 第1上ライン部(94)
97a 凹部
98A,98B 第2上ライン部(94)
101 第1接続領域
102 第2接続領域
103 エミッタ端子電極
103A 第1エミッタ端子電極
103B 第2エミッタ端子電極
104 エミッタ配線電極
105 FLR電極
105A 電極曲線部分
105Aa 内側縁
105Ab 外側縁
105B 電極直線部分
106 チャネルストップ電極
107 コレクタ電極
201~204 コーナ部
211,212 幅広部分
Q1,Q2 曲率中心
r1,r2 曲率半径
X 第1方向
Y 第2方向
Claims (11)
- 平面視四角形状の第1主面およびその反対側の第2主面を有するチップと、
前記第1主面に設けられ、素子構造が形成された活性領域と、
前記活性領域外の領域であって、前記第1主面の外周部に設けられかつ4つのコーナ部を有する外周領域と、
前記外周領域において、前記第1主面の表層部に、前記活性領域を取り囲むように形成された複数のフィールドリミッティングリング(以下、「FLR」という。)と、
前記第1主面上に形成され、前記複数のFLRを覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜を介して前記複数のFLRそれぞれと対向して配置された複数のFLR電極とを含み、
前記各FLR電極は、前記4つのコーナ部のうち少なくとも1つのコーナ部において、その内側縁および外側縁の平面視形状が円弧である電極曲線部分を有しており、
前記少なくとも1つのコーナ部において、前記各電極曲線部分はそれらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁および外側縁を有しており、かつ隣り合う2つの前記電極曲線部分間において内側縁および外側縁の曲率の大小関係が互いに逆であり、
これにより、当該コーナ部において、前記各電極曲線部分は、内側縁と外側縁との間の幅が大きい領域と狭い領域とを有しており、
前記各電極曲線部分における前記幅が大きい領域の一部が、前記絶縁膜を貫通するFLR接続電極を介して、対応する前記FLRに物理的および電気的に接続されている、半導体装置。 - 前記少なくとも1つのコーナ部において、前記各電極曲線部分の前記内側縁の曲率中心および前記外側縁の曲率中心が、当該コーナ部の頂角を1/2に分割する直線である分割線上の異なる位置に存在しかつ当該内側縁の曲率半径および当該外側縁の曲率半径が異なり、隣り合う2つの前記電極曲線部分間において、内側縁および外側縁の曲率の大小関係が互いに逆である、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記少なくとも1つのコーナ部において、前記各電極曲線部分の内側縁の一端と当該内側縁の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線とのなす角および前記各電極曲線部分の外側縁の一端と当該外側縁の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線とのなす角は、前記各電極曲線部分の一端の幅が所定幅となるように設定されており、
前記コーナ部において、前記各電極曲線部分の内側縁の他端と当該内側縁の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線とのなす角および前記各電極曲線部分の外側縁の他端と当該外側縁の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線とのなす角は、前記各電極曲線部分の他端の幅が前記所定幅となるように設定されている、請求項2に記載の半導体装置。 - 前記複数のFLR電極は、前記各コーナ部において、その内側縁および外側縁の平面視形状が円弧である電極曲線部分を有しており、
前記各コーナ部において、前記各電極曲線部分はそれらの曲率中心およびそれらの曲率が異なる内側縁および外側縁を有しており、かつ隣り合う2つの前記電極曲線部分間において内側縁および外側縁の曲率の大小関係が互いに逆であり、
これにより、前記各コーナ部において、前記各電極曲線部分は、その内側縁と外側縁との間の幅が大きい領域と狭い領域とを有しており、
前記各電極曲線部分における前記幅が大きい領域の一部が、前記絶縁膜を貫通するFLR接続電極を介して、対応する前記FLRに電気的に接続されている、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記各コーナ部において、前記各電極曲線部分の内側縁の曲率中心および外側縁の曲率中心が、当該コーナ部の頂角を1/2に分割する直線である分割線上の異なる位置に存在しかつ当該内側縁の曲率半径および当該外側縁の曲率半径が異なり、隣り合う2つの前記電極曲線部分間において、内側縁および外側縁の曲率の大小関係が互いに逆である、請求項4に記載の半導体装置。
- 前記各コーナ部において、前記各電極曲線部分の内側縁の一端と当該内側縁の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線とのなす角および前記各電極曲線部分の外側縁の一端と当該外側縁の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線とのなす角は、前記各電極曲線部分の一端の幅が所定幅となるように設定されており、
前記各コーナ部において、前記各電極曲線部分の内側縁の他端と当該内側縁の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線とのなす角および前記各電極曲線部分の外側縁の他端と当該外側縁の曲率中心とを結ぶ直線と前記分割線とのなす角は、前記各電極曲線部分の他端の幅が前記所定幅となるように設定されている、請求項5に記載の半導体装置。 - 前記各FLR電極を対応する前記FLRに電気的に接続するための前記FLR接続電極は、当該FLR電極と一体的に形成されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記外周領域において、前記複数のFLRを取り囲むように前記第1主面の表層部に形成され、前記絶縁膜によって覆われているチャネルストップ領域と、
前記外周領域において、前記絶縁膜上に前記チャネルストップ領域の一部を覆うように形成されたチャネルストップ電極と、
前記チャネルストップ電極と前記チャネルストップ領域とを接続するチャネルストップ接続電極とを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記素子構造が、IGBT構造を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記チップの内部に形成された第1導電型のドリフト領域と、
前記活性領域において、前記第1主面の表層部に形成された第2導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域の表層部に形成され、前記ドリフト領域よりも第1導電型不純物濃度が高い第1導電型のエミッタ領域と、
前記活性領域において、前記エミッタ領域および前記チャネル領域を通って前記ドリフト領域に達しているトレンチゲート構造を含む、請求項9に記載の半導体装置。 - 前記FLRの導電型が第2導電型である、請求項10に記載の半導体装置。
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