[發(fā)明專利]電力用半導(dǎo)體裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210318616.4
• 申請(qǐng)日: 2012-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN103325774A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小野昇太郎;泉澤優(yōu);大田浩史;山下浩明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社東芝
• 主分類號(hào): H01L25/07
• 分類號(hào): H01L25/07;H01L25/18;H01L23/48
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張麗

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2012年3月23日在日本提交的在先日本國專利申請(qǐng)第2012-066956號(hào)的優(yōu)先權(quán)并以其為基礎(chǔ)，在此通過引用而并入其全部內(nèi)容。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方式涉及一種電力用半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

作為電力用半導(dǎo)體裝置而被廣泛知曉的MOSFET（Metal?Oxide?Semiconductor?Field?Effect?Transistor：金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）、IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor：絕緣柵雙極晶體管）具有高速開關(guān)特性、幾十~幾百V的逆向阻止電壓（耐壓）。MOSFET、IGBT等的電力用半導(dǎo)體裝置在家庭用電氣設(shè)備、通信設(shè)備、車載用馬達(dá)等中作為電力變換裝置、或者控制裝置而被廣泛使用。

為了實(shí)現(xiàn)這樣的電力用半導(dǎo)體裝置的小型化、高效率化、低功耗化，要求同時(shí)實(shí)現(xiàn)裝置的高耐壓化和低接通電阻。因此，作為同時(shí)實(shí)現(xiàn)高耐壓化和低接通電阻的結(jié)構(gòu)，公知有如下結(jié)構(gòu)：在電力用半導(dǎo)體裝置的漂移層設(shè)置交互地配置p型以及n型的半導(dǎo)體層（p柱層以及n柱層）的超結(jié)結(jié)構(gòu)（以下稱為SJ結(jié)構(gòu)）。

一般，SJ結(jié)構(gòu)通過多次實(shí)施離子注入和外延生長工序的多外延方式來制造。針對(duì)該方式研究了如下方法：在成為電力用半導(dǎo)體裝置的漂移層的外延層，以大致相等的間隔平行地選擇性地形成多條溝槽，通過p型的外延層填充這些溝槽的內(nèi)部，從而形成SJ結(jié)構(gòu)。根據(jù)該方法，能夠通過多外延方式來削減工序數(shù)，因此實(shí)現(xiàn)裝置的低成本化。

但是，在該方法中存在如下問題：難以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)溝槽內(nèi)部填充高品質(zhì)的外延層。當(dāng)加快外延層的生長速度時(shí)，溝槽肩部的外延生長的速度比溝槽內(nèi)部快，從而導(dǎo)致在填充溝槽內(nèi)部之前溝槽的開口部就閉合了。其結(jié)果，在溝槽內(nèi)部形成沒有通過p型的外延層填充的部分（空隙），p柱層的雜質(zhì)濃度和n柱層的雜質(zhì)濃度變得不均勻。進(jìn)而，由于形成p柱層時(shí)的制造偏差，p柱層的雜質(zhì)濃度和n柱層的雜質(zhì)濃度也變得不均勻。

特別是，在p柱層的兩端部、以及配置在裝置的最外周部分的p柱層中產(chǎn)生上述的問題，當(dāng)雜質(zhì)濃度變得比周圍的n柱層高（成為富p狀態(tài)）時(shí)，導(dǎo)致耗盡層向裝置的側(cè)面方向過度延伸，在終端部等電位線的密度變得稠密（產(chǎn)生電場集中）。其結(jié)果，在p柱層的兩端部、以及配置在裝置的最外周部分的p柱層與周圍的n柱層之間的邊界部分施加高電場，裝置的可靠性下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種能夠提高可靠性的電力用半導(dǎo)體裝置。

實(shí)施例的電力用半導(dǎo)體裝置，具有設(shè)置電力用半導(dǎo)體元件的元件部、以及設(shè)置在所述元件部的周圍的終端部，該電力用半導(dǎo)體裝置的特征在于，具備：第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板、第2導(dǎo)電型的第1雜質(zhì)層、第1導(dǎo)電型的第2雜質(zhì)層、柵極電極、第1電極、第2電極、多個(gè)第2導(dǎo)電型的柱層、多個(gè)第1溝槽、以及第1絕緣膜。所述第1雜質(zhì)層設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的上表面中的所述元件部的一部分。所述第1導(dǎo)電型的第2雜質(zhì)層設(shè)置在所述第1雜質(zhì)層的上表面的一部分。所述柵極電極設(shè)置成經(jīng)由柵極絕緣膜與所述基底層相接。所述第1電極設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的下表面。所述第2電極設(shè)置成在所述半導(dǎo)體基板的所述上表面上至少與所述第1雜質(zhì)層相接。所述多個(gè)第2導(dǎo)電型的柱層設(shè)置于所述第2電極之下以及從所述第2電極露出的所述終端部的所述半導(dǎo)體基板中的、相互平行排列的多個(gè)板狀的區(qū)域內(nèi)，該多個(gè)板狀的區(qū)域分別具有從所述半導(dǎo)體基板的上表面露出的帶狀的上端面或者與所述基底層的下表面相接的帶狀的上端面、連接于所述上端面的兩端面以及兩側(cè)面。所述多個(gè)第1溝槽分別設(shè)置在從所述第2電極露出的所述終端部的所述半導(dǎo)體基板中的、包含所述多個(gè)板狀的區(qū)域的所述兩端面的部分之間。所述第1絕緣膜設(shè)置在各個(gè)所述第1溝槽的側(cè)面以及底面。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠提供能夠提高可靠性的電力用半導(dǎo)體裝置。

附圖說明

圖1是示意性地示出實(shí)施例的電力用半導(dǎo)體裝置的俯視圖。

圖2是表示p柱層的立體圖。

圖3分別是實(shí)施例的電力用半導(dǎo)體裝置的截面圖。

圖4表示電場緩和層以及EQPR電極的俯視圖。

圖5分別是用于說明實(shí)施例的電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。

圖6分別是用于說明實(shí)施例的電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。

圖7分別是用于說明實(shí)施例的電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。

圖8分別是用于說明實(shí)施例的電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。