[發明專利]半導體器件

有效

• 申請號: 201210230031.7
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102867846A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 都筑幸夫;河野憲司;田邊廣光
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H01L29/36
• 分類號: H01L29/36;H01L29/739
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

技術領域

本公開內容涉及具有絕緣柵極雙極晶體管（IGBT）元件的半導體器件。

背景技術

例如，JP2007-266134A描述了一種具有IGBT元件的半導體器件，該半導體器件用作逆變器等的開關元件。該半導體器件具有形成漂移層的半導體襯底和位于該半導體襯底的前表面的兩種類型的局部區域。

每個第一類型局部區域均包括P型第一體區、N⁺型發射極區和P⁺型第一體接觸區。在第一體區的表面層部分形成N⁺型發射極區和P⁺型第一體接觸區。每個第二類型局部區域具有P型第二體區和空穴阻擋層。形成空穴阻擋層，使得將P型第二體區劃分為鄰近半導體襯底的前表面的第一部分和鄰近第二體區的底部的第二部分。

也就是說，第一體區未形成有空穴阻擋層，而第二體區未形成有發射極區。第一類型局部區域的第一體區作為溝道區，而第二類型局部區域的第二體區作為減薄（thinning-out）區。第一類型局部區域和第二類型局部區域在沿半導體襯底的表面的平面方向上交替布置。這種半導體器件被稱為減薄半導體器件。在所描述的半導體器件中，沿半導體襯底的后表面形成集電極層。

在這種半導體器件中，由空穴阻擋層積累從集電極層注入的空穴。因此，有可能增加漂移層的空穴濃度。由于增強了漂移層中的電導率調制，所以可以減小導通態電壓。在具有空穴阻擋層的第二類型局部區域中，由于未形成發射極區，所以未形成寄生晶體管。因此，比較不可能出現閂鎖。

在這種半導體器件中，隨著空穴阻擋層的面密度的增大，可以減小導通態電壓。然而，如果空穴阻擋層的面密度過大，則會影響擊穿特性。

即，在空穴阻擋層的面密度低的情況下，當向集電極層施加正電壓時，耗盡層可以穿通（punch?through）空穴阻擋層。因此，在此情況下，擊穿特性不受影響。也就是說，因為由于耗盡的原因空穴阻擋層不作為PN結，所以擊穿特性與未形成空穴阻擋層的情況下的擊穿特性是相同水平。

另一方面，在空穴阻擋層的面密度高的情況下，耗盡層不能容易地在空穴阻擋層中擴展。也就是說，耗盡層不能穿通空穴阻擋層。因此，空穴阻擋層中仍留有非耗盡區。在這種情況下，空穴阻擋層的非耗盡區與第二體區的第二部分之間的PN結在正向方向上偏置。因此，由集電極層、漂移層、第二部分、空穴阻擋層和第一部分提供的寄生晶閘管被閂鎖。因此，空穴阻擋層的面密度的過度增大導致了擊穿特性的降低。

應當注意空穴阻擋層的面密度是由空穴阻擋層的雜質密度的積分值來限定。另外，空穴阻擋層的面密度的增大意味著空穴阻擋層的雜質的總量的增大。

發明內容

本公開內容的目的是提供一種能在不降低擊穿特性的情況下減小導通態電壓的半導體器件。

根據本公開內容的一個方面，半導體器件包括第一導電類型半導體襯底、第二導電類型溝道區和第二導電類型減薄區。溝道區和減薄區鄰近于半導體襯底的襯底表面而設置。在平行于襯底表面的方向上布置溝道區和減薄區，使得至少一個減薄區設置在相鄰的溝道區之間。半導體器件還具有第一導電類型發射極區、第一導電類型空穴阻擋層、發射極電極、集電極層和集電極電極。發射極區設置在每個溝道區的表面層部分上。空穴阻擋層設置在每個減薄區中，以將減薄區劃分為鄰近于襯底表面的第一部分和鄰近于減薄區的底部的第二部分。發射極電極連接至發射極區和第一部分。集電極層設置在半導體襯底中的與溝道區和減薄區分離的位置。集電極電極電連接至集電極層?？昭ㄗ钃鯇拥拿婷芏刃∮诨虻扔?.0×10¹²cm^-2。

在上述半導體器件中，由于空穴阻擋層的面密度小于或等于4.0×10¹²cm^-2，所以能夠在不減小擊穿特性的情況下降低導通態電壓。

附圖說明

通過參照附圖作出的以下詳細描述，本公開內容的以上及其它目的、特征和優點會變得更加明顯，在附圖中，用相似的附圖標記表示相似的部分，其中：

圖1是根據第一實施例的半導體器件的截面圖，其對應于沿圖2中的線I-I獲得的截面；

圖2是圖1中所示的半導體器件的平面圖；

圖3是示出根據第一實施例的空穴阻擋層的面密度與擊穿特性之間的關系的曲線圖；

圖4是示出根據第一實施例的空穴阻擋層的面密度與導通態電壓之間的關系的曲線圖；

圖5是示出根據第一實施例的減薄區的第一部分的面密度與耐受電壓的降低之間的關系的曲線圖；