(57)【要約】  導電状態においてバイアスされたときに電流を導電可能な複数のセルを含むアクティブ領域を含むチャージバランス半導体パワーデバイスである。非アクティブ外周領域が当該アクティブエリアを囲み、当該複数のセルが導電状態においてバイアスされたとき、当該非アクティブ外周領域を介しての電流の流れはない。代替として配されたｐピラーのストリップ及びｎピラーのストリップが当該アクティブ領域及び当該非アクティブ外周領域を貫通して当該半導体パワーデバイスを収容しているダイの長さ方向に沿って伸長している。
2009532879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャージバランス半導体パワーデバイスであって、
導電状態においてバイアスされたときに電流を伝導可能な複数のセルを含むアクティブ領域と、
前記アクティブ領域を囲む非アクティブ外周領域と、
第２導電タイプのシリコン領域内に形成され交互に配される第１導電タイプのピラーのストリップ及び前記第２導電タイプのピラーのストリップと、を含み、
前記複数のセルが導電状態においてバイアスされたときに前記非アクティブ外周領域を介した電流の流れは存在せず、前記交互に配された第１及び第２導電タイプのストリップは前記アクティブ領域及び前記非アクティブ外周領域の両方を貫通して第１ディメンションに沿って伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記第１導電タイプのピラーのストリップの各々は第２導電タイプ領域のストリップの一部を形成する不連続部を含み、前記第２導電タイプ領域のストリップは前記第１ディメンションに垂直な前記非アクティブ外周領域内に伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項３】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記第１導電タイプのピラーのストリップの各々は第２導電タイプ領域の複数ストリップの一部を形成する複数の不連続部を含み、前記第２導電タイプ領域の複数ストリップは第１ディメンションに垂直な前記非アクティブ外周領域内に伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項４】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記チャージバランス半導体パワーデバイスは縦導電型パワーデバイスであることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項５】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記第１導電タイプはｐタイプでありかつ第２導電タイプはｎタイプであることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項６】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ終端領域内にフィールドプレートをさらに含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項７】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域は前記アクティブ領域の周囲に伸長する前記第２導電タイプの複数のリングを含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項８】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内に伸長するフィールドプレート導電体をさらに含み、前記フィールドプレート導電体の一部が誘電層によって下にある第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップから絶縁されていることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項９】
縦導電型チャージバランス半導体パワーデバイスであって、
導電状態においてバイアスされたときに電流を導電可能な複数のセルを含むアクティブ領域と、
アクティブ領域を囲む非アクティブ外周領域と、
前記アクティブ領域及び前記非アクティブ外周領域の両方を貫通して第１ディメンションにそって伸長する交互に配された第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップと、を含み、
前記複数のセルが導電状態においてバイアスされたときに前記非アクティブ外周領域を介した電流の流れは存在せず、前記第１導電タイプのピラーのストリップの各々は第２導電タイプ領域のストリップの一部を形成する不連続部を含み、前記第２導電タイプ領域のストリップが前記第１ディメンションと垂直な前記非アクティブ外周領域内に伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１０】
請求項９記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記第１導電タイプはｐタイプかつ前記第２導電タイプはｎタイプであることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１１】
請求項９記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ終端領域内にフィールドプレートをさらに含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１２】
請求項９記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域が前記アクティブ領域の周囲に伸長する前記第２導電タイプの複数のリングを含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１３】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内に伸長するフィールドプレート導電体をさらに含み、前記フィールドプレート導電体の一部は誘電層によって下にある第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップから絶縁されていることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１４】
チャージバランス半導体パワーデバイスであって、
導電状態においてバイアスされたときに電流を導電可能な複数のセルを含むアクティブ領域と、
前記アクティブ領域を囲む非アクティブ外周領域と、
交互に配されたｐピラーのストリップ及びｎピラーのストリップと、を含み、
前記複数のセルが導電状態においてバイアスされたときに前記非アクティブ外周領域を介した電流の流れはなく、前記ｐ及びｎピラーのストリップは前記アクティブ領域及び前記非アクティブ外周領域の両方を貫通して前記半導体パワーデバイスを収容するダイの長さ方向に沿って伸長し、前記ｐピラーのストリップの各々はｎ領域の複数ストリップの一部を形成する複数の不連続部を含み、前記ｎ領域の複数ストリップは前記ダイの前記長さ方向と垂直な前記非アクティブ外周領域内に伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１５】
請求項１４記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記チャージバランス半導体パワーデバイスは縦導電型パワーデバイスであることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１６】
請求項１４記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ終端領域内にフィールドプレートをさらに含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１７】
請求項１４記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域は前記アクティブ領域の周囲に伸長する前記第２導電タイプの複数のリングを含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１８】
請求項１４記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内に伸長するフィールドプレート導電体をさらに含み、前記フィールドプレート導電体の一部は誘電体によって下にある第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップから絶縁されていることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１９】
シリコンウェハであって、
第１導電タイプのシリコン領域と、
前記シリコンウェハの外周に沿ったある位置から前記シリコンウェハの前記外周に沿った対向する位置まで前記シリコン領域と平行に伸長する第２導電タイプのピラーの複数ストリップと、を含み、
前記第２導電タイプのピラーの複数ストリップは前記シリコン領域内の所定の深さにまで伸長することを特徴とするシリコンウェハ。
【請求項２０】
請求項１９記載のシリコンウェハであって、前記第１導電タイプはｎタイプで前記第２導電タイプはｐタイプであることを特徴とするシリコンウェハ。
【請求項２１】
シリコンダイであって、
第１導電タイプのシリコン領域と、
前記シリコンダイのエッジから前記シリコンダイの対向するエッジまで前記シリコン領域と平行に伸長する第２導電タイプのピラーの複数ストリップを含み、
前記第２導電タイプのピラーの複数ストリップは前記シリコン領域内の所定の深さにまで伸長していることを特徴とするシリコンダイ。
【請求項２２】
請求項２１記載のシリコンウェハであって、前記第１導電タイプはｎタイプで前記第２導電タイプはｐタイプであることを特徴とするシリコンウェハ。
【請求項２３】
第１導電タイプのシリコン領域を有する半導体ダイ内にチャージバランス構造を形成する方法であって、
当該シリコンダイの１つのエッジから当該シリコンダイの対向するエッジまで前記シリコン領域に平行に伸長する第２導電タイプのピラーの複数ストリップを形成するステップを含み、
前記第２導電タイプのピラーの複数ストリップは前記シリコン領域内の所定の深さにまで伸長することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３記載のシリコンウェハであって、前記形成ステップが、
前記シリコン領域内の前記所定の深さにまで伸長する複数のトレンチを形成するステップと、
前記第２導電タイプのシリコン材料で前記複数のトレンチを充填するステップと、を含み、
前記トレンチは前記シリコンダイの前記１つのエッジから前記シリコンダイの前記対向するエッジまで伸長することを特徴とするシリコンウェハ。
【請求項２５】
請求項２３記載の方法であって、前記第１導電タイプはｎタイプでありかつ前記第２導電タイプはｐタイプであることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、本願と同一出願人による米国特許出願第１１／０２６，２７６号（出願日２００４年１２月２９日）に関連しており、当該出願の開示内容は全体として本明細書に含まれている。
【背景技術】
【０００２】
本発明は半導体パワーデバイス技術に関し、特に半導体パワーデバイスのチャージバランス技術に関する。
【０００３】
縦型の半導体パワーデバイスは電極が２つの対向する平面上に配されている構造を有する。当該縦型パワーデバイスがターンオンしたとき、ドリフト電流が前記デバイス内を垂直方向に流れる。当該縦型パワーデバイスがターンオフしたとき、当該デバイスに逆バイアスの電圧が加わる故、水平方向及び垂直方向に伸長する空乏領域が当該デバイス内に形成される。高いブレークダウン電圧を得るために、電極間に並べられたドリフト層が高い抵抗を有する材料によって形成され、当該ドリフト層の厚さは増大させられる。しかし、このことは当該デバイスのオン抵抗Ｒｄｓｏｎの増加を引き起こし、導電性及び当該デバイスのスイッチングスピードを低下させ、それによって当該デバイスの性能は低下する。
【０００４】
この問題を解決するために、縦方向に伸長しかつ交互に配されるｎ領域（ｎピラー）及びｐ領域（ｐピラー）を含むドリフト領域を備えたチャージバランスパワーデバイスが提案される。図１Ａはかかるデバイス１００のレイアウト図である。デバイス１００は、ｐリング１２０及び外側終端領域１３０を含む非アクティブ外周領域に囲まれたアクティブ領域１１０を含む。当該外周ｐリング１２０は丸められた角部をもつ長方形形状を有している。終端領域１３０は、当該デザインに応じて、類似の形状の交互に並ぶｐリングとｎリングを含んでいても良い。アクティブ領域１１０は、ストリップ状に垂直方向に伸長し、外周リング１２０における頂部と底部にそって終端しておりかつ交互に配されたｐピラー１１０Ｐ及びｎピラー１１０Ｎを含む。アクティブエリア内の交互に並ぶｐ及びｎピラーの物理的構造は、アレイ領域１１０の図１Ａの線分Ａ−Ａ’に沿った断面図を示す図１Ｂにおいてさらに明確に見ることができる。
【０００５】
図１Ｂに示されている当該パワーデバイスは、交互に並んだｐピラー１１０Ｐ及びｎピラー１１０Ｎを含むドリフト層１６を備える従来のプレーナゲート縦型ＭＯＳＦＥＴである。ソースメタル２８はソース領域２０及びウェル領域１８と当該デバイスの頂部サイドに沿って電気的に接触しており、ドレインメタル１４はドレイン領域１２と当該デバイスの底部サイドに沿って電気的に接続している。当該デバイスがターンオンしたとき、電流経路が、当該交互の導電タイプのドリフト層を介して形成される。当該ｎピラー及びｐピラーのドーピング濃度及び物理的寸法は、隣り合うピラー間のチャージバランスを得るようデザインされ、それによって当該デバイスがオフ状態にあるときにドリフト層１６が完全に空乏化することを確実にする。
【０００６】
図１Ａに戻って、高いブレークダウン電圧を得るために、当該ｎピラー内のｎチャージの量及びｐピラー内のｐチャージの量は、アクティブ領域１１０及び当該アクティブ領域と当該非アクティブ外周領域との間の界面においてバランスされるべきである。しかし、すべての界面領域においてチャージバランスを得ること、特にｐ及びｎピラーが外周リング１２０内で終端している頂部及び底部界面領域に沿っており、ｐピラー及びｎピラーが異なった長さを有する当該角部領域においてチャージバランスを得ることは、当該種々の領域の形状の変化の故困難である。このことは図１Ａのパワーデバイス１００の左上角部の拡大図を示した図１Ｃにおいてさらに明確に図示されている。
【０００７】
図１Ｃにおいて、アクティブ領域１１０内のユニットセルにＳ１と記号が付されている。アクティブｐピラー１１１（左半分部１１１−１と右半分部１１１−２に区切られている）及びアクティブｐピラー１１３（左半分部１１３−１と右半分部１１３−２に区切られている）がｎピラー１１２によって分離せしめられている。ユニットセルＳ１内における、アクティブｐピラー１１１の右半分部１１１−２内のｐチャージ量Ｑｐ１とアクティブｐピラー１１３の左半分部１１３−１内のｐチャージ量Ｑｐ２との合計（Ｑｐ１＋Ｑｐ２）はアクティブｎピラー１１２内のｎチャージ量Ｑｎ１と等しい。従って、最適なブレークダウン電圧がこの様なチャージバランスが保たれているアクティブ領域の全ての部分で得ることができる。
【０００８】
示されているように、当該非アクティブ外周領域の角部は、外周ｐリング１２０並びに交互に配されるｎリング１３１及びｐリング１３２を含む終端領域１３０を含む。外周ｐリング１２０（下半分部１２１と上半分部１２２に区切られている）及び終端領域ｐリング１３２（下半分部１３２−１と上半分部１３２−２に区切られている）はｎリングによって分離せしめられている。セルＳ２内における、ｐリング１３２の下半分部１３２−１ｐ内のチャージ量Ｑｐｔ１とリング１２０の上半分部１２２内のｐチャージ量Ｑｐｅの合計（Ｑｐｔ１＋Ｑｐｅ）はｎリング１３１内のｎチャージ量Ｑｎｔと等しい。従って、最適なブレークダウン電圧はこの様なチャージバランスが保たれている当該非アクティブ外周領域の全ての部分で得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、形状的な制限の故に、アクティブ領域と非アクティブ外周領域との間の界面におけるｐチャージ量及びｎチャージ量は多くの場所でアンバランスになっている。これらの領域におけるチャージバランスの欠如は当該デバイスのブレークダウン特性の悪化を引き起こす。従って、従来技術のチャージアンバランスを取り除くチャージバランス技術が必要であり、それによってさらに高い定格ブレークダウン電圧をもたらす必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施例によれば、チャージバランス半導体パワーデバイスは導電状態においてバイアスされたときに電流を流すことができる複数のセルからなるアクティブ領域を含む。非アクティブ外周領域はアクティブ領域を囲んでいる。当該複数のセルが導電状態においてバイアスされたとき、非アクティブ外周領域を介しての電流の流れは存在しない。交互に配された第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップはアクティブ領域及び非アクティブ外周領域の両方を貫通して半導体パワーデバイスを収容するダイの長さ方向に沿って伸長している。
【００１１】
１つの実施例において、第１導電タイプのピラーのストリップの各々は、第２導電タイプ領域のストリップの一部を形成する不連続部を含む。第２導電タイプ領域のストリップはダイの長さ方向と垂直な非アクティブ外周領域内に伸長している。
【００１２】
他の実施例において、第１導電タイプのピラーのストリップの各々は第２導電タイプ領域の複数ストリップの一部を形成する複数の不連続部を含む。第２導電タイプ領域の複数ストリップはダイの長さ方向と垂直な非アクティブ外周領域内に伸長している。
【００１３】
他の実施例において、チャージバランス半導体パワーデバイスは導電状態においてバイアスされたときに電流を流すことができる複数のセルからなるアクティブ領域を含む。非アクティブ外周領域はアクティブ領域を囲んでいる。導電状態において当該複数のセルがバイアスされたとき、当該非アクティブ外周領域を介した電流の流れは存在しない。ｐピラーのストリップ及びｎピラーのストリップは交互に配されている。ｐ及びｎピラーのストリップはアクティブ領域及び非アクティブ外周領域の両方を貫通して半導体パワーデバイスを収容するダイの長さ方向に沿って伸長している。ｐピラーのストリップの各々はｎ領域の複数ストリップの一部を形成する不連続部を含む。ｎ領域の複数ストリップはダイの長さ方向と垂直な非アクティブ外周領域内に伸長する。
【００１４】
本明細書で開示されている本発明の性質及び利点の更なる理解は明細書の残りの部分及び添付の図面を参照することで実現されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２から図４まではダイの簡略化されたレイアウト図であって、ここにおいて改良されたチャージバランス技術は本発明の３つの実施例に従って実施される。これらの技術は、従来技術のチャージバランスデバイス内のアクティブ領域とその周りを囲む非アクティブ外周領域との間の遷移領域におけるチャージバランスを達成するのに必要な、複雑なデザインを回避するのに有利である。
【００１６】
図２において、チャージバランスパワーデバイスを収容するダイ２００は、多くのアクティブセルが形成されているアクティブ領域７０２及びアクティブ領域を囲む非アクティブ外周領域を含む。非アクティブ外周領域は、図２においてＸで表わされるアクティブ領域７０２の水平エッジからダイの対応するエッジまでの距離及びＹで表わされるアクティブ領域７０２の垂直エッジからダイの対応するエッジまでの距離によって画定される。本明細書内で用語「アクティブ領域」は電流を伝導可能なアクティブセルが形成されたデバイスの領域を特定し、用語「非アクティブ外周領域」は非導電構造が形成されたデバイスの領域を特定するのに使用される。
【００１７】
図２から図４までの距離Ｘ及びＹは、これらの図においてチャージバランス技術をさらに明確に示すために極めて誇張されている（実際、距離ＸおよびＹは図２から図４までに示されているものより極めて小さい）。ダイ２００に収容されているパワーデバイスがＭＯＳＦＥＴ（例えば図１Ｂと同様のもの）である場合、図２において参照番号２０２が付されているアクティブ領域の境界はＭＯＳＦＥＴセルが形成されるウェル領域の境界と対応する。
【００１８】
図２に示されているように、垂直に伸長するｐピラー２１０Ｐ及びｎピラー２１０Ｎは交互に配されていて、それによってチャージバランス構造を形成している。１つの実施例において、アクティブｐピラー２１０Ｐは、シリコンにトレンチを形成して、選択的エピタキシャル成長（ＳＥＧ）のような公知の技術を用いてそれらにｐタイプシリコンを充填することによって形成される。概説すれば、ｎ及びｐピラーの物理的な寸法及びドーピング濃度は、図１Ｃ内のユニットセルＳ１に関連して前述したのことと同様に、隣接するピラー間のチャージバランスを得るように最適化される。
【００１９】
図２において、アクティブ領域のｐ及びｎピラーがアクティブ領域の境界で終端している従来のチャージバランスデバイスとは違い、図示されているようにアクティブｐ及びｎピラーがアクティブ領域及び非アクティブ外周領域の両方を貫通して伸長している。このことはアクティブ領域のエッジ及び角部のチャージバランスの問題を回避し、デバイスのデザインを極めて簡略化しつつ完璧なチャージバランス及びブレークダウン特性を達成する。
【００２０】
１つの実施例において、距離Ｘ及びＹはアクティブエリアの外部の完全な空乏を保証するように選択される。シリコン内にトレンチを形成することでｐピラーが形成される１つの実施例において、距離Ｘ及びＹの各々はｐピラートレンチの深さと等しいかまたはそれよりも大きい。図２においてアクティブ領域２０２の垂直エッジがｎピラー内を下にあるように示されているが、当該アクティブ領域の垂直エッジがｐピラー内にあるように当該アクティブ領域は拡大または縮小し得る。このように、アクティブ領域２０２のエッジ及びピラーに関するミスアラインメントの問題は存在しない。１つの実施例において、初期のウエハが図２に示されているｐ及びｎピラーを含んでいても良く、アクティブ領域と他の領域を含むパワーデバイスが公知の製造技術を使用して製造される。
【００２１】
図３は、非アクティブ外周領域の上部及び下部各々内の垂直伸長ｐピラー内に形成される不連続部を除けば図２と同様の他の実施例を示している。当該不連続部は、各々のｐピラーを非アクティブ外周領域の下部に示されているように２つの部分３１０Ｐ−１及び３１０Ｐ−２に分ける水平に伸長するｎストリップ３２０Ｎを形成する。ｐピラー内の不連続部は非アクティブ外周領域内の電界を妨害して、この領域内のシリコン表面に沿った電界を減少させる。このことは非アクティブ外周領域のブレークダウン電圧の改善を促進する。
【００２２】
１つの実施例において、アクティブ領域３０２のエッジからｎストリップ３２０Ｎまでの距離Ｂはパワーデバイスの定格電圧、露光装置の限界並びにその他の性能及びデザイン目標に基づいて決定される。１つの実施例において、より小なる距離Ｂを用いることによって緻密な電界分布調整を可能にする。さらに、非アクティブ外周領域の寸法（Ｘ，Ｙ，Ｂ）は本発明の様々な特徴をさらに容易に表すために全て誇張されている。
【００２３】
図４は図３の実施例の変形例を示していて、ここにおいて非アクティブ外周領域の上部または下部の各々内の各々のｐピラー内に複数の不連続部が形成され、複数のｎストリップ４２０Ｎ及び４３０Ｎをこれらの領域内に形成する。複数の不連続部はさらに高い定格電圧を可能とする。図示されているように、外側ストリップ４３０Ｎは内側ストリップ４２０Ｎよりも広い。Ｎストリップの幅及びそれらの間隔の選択における考慮は従来の終端保護リングと同様である。１つの実施例において、図３及び図４のｎストリップは以下のように形成される。ｐピラーの形成プロセスの間に、マスクが使用されてｐピラーに沿ったギャップ位置においてｐピラーの形成を妨害する。
【００２４】
図２から図４の技術は、必要な場合は他のエッジ終端技術と組み合わせても良い。特に、終端フィールドプレート技術は図２から図４の技術と組み合わせるのに有利であり、非アクティブ外周領域内のシリコン表面の電界をさらに減少させる。この様な組み合わせの２つの例が図５及び図６に示されている。
【００２５】
図５はアクティブ領域のエッジにおけるダイの領域に沿った断面図を示している。図５において、アクティブ領域はｐウェル５０２の左側に伸長していて、非アクティブ外周領域はｐウェル５０２の右側に伸長している。図２から図４までの実施例において、ｐピラー５１０Ｐ及びｎピラー５１０Ｎはアクティブ領域及び非アクティブ外周領域の両方を貫通して伸長している。図示されているように、ｐピラー５１０ＰはＮエピタキシャル層内のある深さで終端していて、ｐピラー間に伸長しているＮエピタキシャル層５１２の部分はチャージバランス構造のｎピラー５１０Ｎを形成する。フローティングｐタイプ拡散リング５０４ＡからＣまでは非アクティブ外周領域内に形成され、アクティブ領域の周囲に伸長している。図示されているように、アクティブ領域から離れる方向において隣接するリングの間隔は次第に増加する。誘電層５０６はリング５０４Ａから５０４Ｃまでを上部構造（図示せず）から絶縁する。ｐウェル５０２はアクティブ領域の最後のｐウェルであるかまたは終端構造の一部を形成するかのどちらでも良い。いずれの場合も、ｐウェル５０２はアクティブｐウェルに電気的に接続され得る。
【００２６】
図５と同様な図６はアクティブ領域のエッジにおけるダイの領域の断面図を示していて、当該アクティブ領域はｐウェル６０２の左側に伸長しておりかつ終端領域がｐウェル５０２の右側に伸長している。Ｐピラー６１０Ｐ及びｎピラー６１０Ｎはアクティブ及び終端領域両方を貫通して伸長している。図５の実施例において、ｐピラー６１０ＰはＮエピタキシャル層６１２内のある深さで終端していて、ｐピラー６１０Ｐの間に伸長しているＮエピタキシャル層６１２の部分はチャージバランス構造のｎピラー６１０Ｎを形成している。しかし、この実施例においては、プレーナフィールドプレート構造が非アクティブ外周領域上に形成される。当該プレーナフィールド構造は、非アクティブ外周領域上に伸長しているポリシリコン層６０８及びポリシリコン層６０８をｐウェル６０２に電気的に接続している金属コンタクト層６１４を含む。誘電層６０６は、非アクティブ外周領域内のチャージバランス構造を上部のポリシリコン層６０８及び図示していないその他の構造から絶縁する。図５の実施例において、ｐウェル６０２はアクティブ領域の最後のｐウェルであるかまたは終端構造の一部を形成するかのどちらでもよい。いずれかの場合において、ｐウェル５０２はアクティブｐウェルに電気的に接続されている。
【００２７】
図５及び図６は２つの異なるエッジ終端技術を図示しているが、これら２つの技術は様々な方法において組み合わされても良い。例えば、図６の実施例の代替実施例において、多数のフローティングｐタイプ拡散リングは、ｐタイプ拡散リングがフィールドプレート６０８の左側に配されていることを除いては、図５と同様に非アクティブ外周領域内に含まれている。他の例の如く、図５の実施例の代替実施例においては、セパレートプレーナフィールドプレートがフローティングｐタイプ拡散リング５０４Ａから５０４までＣの各々と接続されている。
【００２８】
本明細書で開示されている様々なチャージバランス技術は、図１Ｂに示されている縦型プレーナゲートＭＯＳＦＥＴセル構造、トレンチゲートまたはシールドゲート構造のような他の多様なチャージバランスＭＯＳＦＥＴ並びにＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ダイオード及びショットキーデバイスのような他のチャージバランスパワーデバイスと組み合わされ得る。例えば、本発明の様々な実施例は、上述で参照し、全体として本明細書に含まれている米国特許出願第１１／０２６，２７６号（出願日２００４年１２月２９日）の図１４、２１−２４、２８Ａ−２８Ｄ、２９Ａ−２９Ｃ、６１Ａ、６２Ａ、６２Ｂ、６３Ａに例示されている任意のデバイスと組み合わされても良い。
【００２９】
前述において本発明の様々な実施例の詳細な説明をしたが、多くの代替例、変形例及び均等物が可能である。様々な実施例を説明するために本明細書で提案したすべての数値的な例示及び材料タイプは説明の目的のみであって、限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。例えば、上述の実施例の様々な領域の極性は逆にすることができ、反対のタイプのデバイスを得ることができる。従って、これら及び他の理由のために、上述で説明したことは特許請求の範囲によって定義される発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】図１Ａは従来のチャージバランスパワーデバイスの簡略化されたレイアウト図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは図１Ｃのパワーデバイス内の線分Ａ−Ａ’に沿った断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは図１Ａのパワーデバイスの左上角部の拡大図である。
【図２】図２は本発明の実施例に従ったチャージバランスパワーデバイスの簡略化されたレイアウト図である。
【図３】図３は本発明の他の実施例に従ったチャージバランスパワーデバイスの簡略化されたレイアウト図である。
【図４】図４は本発明のさらに他の実施例に従ったチャージバランスパワーデバイスの簡略化されたレイアウト図である。
【図５】図５は非アクティブ外周領域の簡略化された断面図であって、本発明の２つの実施例に従ってフィールドプレートがチャージバランス構造と共に集積されている。
【図６】図６は非アクティブ外周領域の簡略化された断面図であって、本発明の２つの実施例に従ってフィールドプレートがチャージバランス構造と共に集積されている。
【図１Ａ】
2009532879.tif 000003
【図１Ｂ】
2009532879.tif 000004
【図１Ｃ】
2009532879.tif 000005
【図２】
2009532879.tif 000006
【図３】
2009532879.tif 000007
【図４】
2009532879.tif 000008
【図５】
2009532879.tif 000009
【図６】
2009532879.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャージバランス半導体パワーデバイスであって、
導電状態においてバイアスされたときに電流を伝導可能な複数のセルを含むアクティブ領域と、
前記アクティブ領域を囲む非アクティブ外周領域と、
第２導電タイプのシリコン領域内に形成され交互に配される第１導電タイプのピラーのストリップ及び前記第２導電タイプのピラーのストリップと、を含み、
前記複数のセルが導電状態においてバイアスされたときに前記非アクティブ外周領域を介した電流の流れは存在せず、前記交互に配された第１及び第２導電タイプのストリップは前記アクティブ領域及び前記非アクティブ外周領域の両方を貫通して第１ディメンションに沿って伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記第１導電タイプのピラーのストリップの各々は第２導電タイプ領域のストリップの一部を形成する不連続部を含み、前記第２導電タイプ領域のストリップは前記第１ディメンションに垂直な前記非アクティブ外周領域内に伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項３】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記第１導電タイプのピラーのストリップの各々は第２導電タイプ領域の複数ストリップの一部を形成する複数の不連続部を含み、前記第２導電タイプ領域の複数ストリップは第１ディメンションに垂直な前記非アクティブ外周領域内に伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項４】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記チャージバランス半導体パワーデバイスは縦導電型パワーデバイスであることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項５】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記第１導電タイプはｐタイプでありかつ第２導電タイプはｎタイプであることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項６】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内にフィールドプレートをさらに含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項７】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域は前記アクティブ領域の周囲に伸長する前記第２導電タイプの複数のリングを含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項８】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内に伸長するフィールドプレート導電体をさらに含み、前記フィールドプレート導電体の一部が誘電層によって下にある第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップから絶縁されていることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項９】
縦導電型チャージバランス半導体パワーデバイスであって、
導電状態においてバイアスされたときに電流を導電可能な複数のセルを含むアクティブ領域と、
アクティブ領域を囲む非アクティブ外周領域と、
前記アクティブ領域及び前記非アクティブ外周領域の両方を貫通して第１ディメンションにそって伸長する交互に配された第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップと、を含み、
前記複数のセルが導電状態においてバイアスされたときに前記非アクティブ外周領域を介した電流の流れは存在せず、前記第１導電タイプのピラーのストリップの各々は第２導電タイプ領域のストリップの一部を形成する不連続部を含み、前記第２導電タイプ領域のストリップが前記第１ディメンションと垂直な前記非アクティブ外周領域内に伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１０】
請求項９記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記第１導電タイプはｐタイプかつ前記第２導電タイプはｎタイプであることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１１】
請求項９記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内にフィールドプレートをさらに含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１２】
請求項９記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域が前記アクティブ領域の周囲に伸長する前記第２導電タイプの複数のリングを含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１３】
請求項１記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内に伸長するフィールドプレート導電体をさらに含み、前記フィールドプレート導電体の一部は誘電層によって下にある第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップから絶縁されていることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１４】
チャージバランス半導体パワーデバイスであって、
導電状態においてバイアスされたときに電流を導電可能な複数のセルを含むアクティブ領域と、
前記アクティブ領域を囲む非アクティブ外周領域と、
交互に配されたｐピラーのストリップ及びｎピラーのストリップと、を含み、
前記複数のセルが導電状態においてバイアスされたときに前記非アクティブ外周領域を介した電流の流れはなく、前記ｐ及びｎピラーのストリップは前記アクティブ領域及び前記非アクティブ外周領域の両方を貫通して前記半導体パワーデバイスを収容するダイの長さ方向に沿って伸長し、前記ｐピラーのストリップの各々はｎ領域の複数ストリップの一部を形成する複数の不連続部を含み、前記ｎ領域の複数ストリップは前記ダイの前記長さ方向と垂直な前記非アクティブ外周領域内に伸長することを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１５】
請求項１４記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記チャージバランス半導体パワーデバイスは縦導電型パワーデバイスであることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１６】
請求項１４記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内にフィールドプレートをさらに含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１７】
請求項１４記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域は前記アクティブ領域の周囲に伸長する前記第２導電タイプの複数のリングを含むことを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１８】
請求項１４記載のチャージバランス半導体パワーデバイスであって、前記非アクティブ外周領域内に伸長するフィールドプレート導電体をさらに含み、前記フィールドプレート導電体の一部は誘電体によって下にある第１導電タイプのピラーのストリップ及び第２導電タイプのピラーのストリップから絶縁されていることを特徴とするパワーデバイス。
【請求項１９】
シリコンウェハであって、
第１導電タイプのシリコン領域と、
前記シリコンウェハの外周に沿ったある位置から前記シリコンウェハの前記外周に沿った対向する位置まで前記シリコン領域と平行に伸長する第２導電タイプのピラーの複数ストリップと、を含み、
前記第２導電タイプのピラーの複数ストリップは前記シリコン領域内の所定の深さにまで伸長することを特徴とするシリコンウェハ。
【請求項２０】
請求項１９記載のシリコンウェハであって、前記第１導電タイプはｎタイプで前記第２導電タイプはｐタイプであることを特徴とするシリコンウェハ。
【請求項２１】
シリコンダイであって、
第１導電タイプのシリコン領域と、
前記シリコンダイのエッジから前記シリコンダイの対向するエッジまで前記シリコン領域と平行に伸長する第２導電タイプのピラーの複数ストリップを含み、
前記第２導電タイプのピラーの複数ストリップは前記シリコン領域内の所定の深さにまで伸長していることを特徴とするシリコンダイ。
【請求項２２】
請求項２１記載のシリコンダイであって、前記第１導電タイプはｎタイプで前記第２導電タイプはｐタイプであることを特徴とするシリコンダイ。
【請求項２３】
第１導電タイプのシリコン領域を有する半導体ダイ内にチャージバランス構造を形成する方法であって、
当該シリコンダイの１つのエッジから当該シリコンダイの対向するエッジまで前記シリコン領域に平行に伸長する第２導電タイプのピラーの複数ストリップを形成するステップを含み、
前記第２導電タイプのピラーの複数ストリップは前記シリコン領域内の所定の深さにまで伸長することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法であって、前記形成するステップが、
前記シリコン領域内の前記所定の深さにまで伸長する複数のトレンチを形成するステップと、
前記第２導電タイプのシリコン材料で前記複数のトレンチを充填するステップと、を含み、
前記トレンチは前記シリコンダイの前記１つのエッジから前記シリコンダイの前記対向するエッジまで伸長することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３記載の方法であって、前記第１導電タイプはｎタイプでありかつ前記第２導電タイプはｐタイプであることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2009532879.tif 000011