TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
10個以上の画像は省略されています。
公開番号2022167263
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-11-04
出願番号2021072957
出願日2021-04-23
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人
主分類H01L 29/06 20060101AFI20221027BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】作製(製造)が簡易であり、信頼性の高い半導体装置を提供すること。
【解決手段】エッジ終端領域2に耐圧構造としてFLR構造20が設けられている。FLR構造20は、活性領域2の周囲を同心状に囲む複数のFLR101~118で構成されている。FLR101~118の不純物濃度は、1×1018/cm3未満の範囲内であり、好ましくは3×1017/cm3以上9×1017/cm3以下の範囲内である。FLR101~118の厚さt10は、0.7μm以上1.1μm以下である。最も内側のFLR101と外周p+型領域62aとの第1間隔w1は1.2μm以下程度の範囲内である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、を有する半導体装置であって、
シリコンよりもバンドギャップの広い半導体からなる半導体基板と、
前記半導体基板の内部に設けられた第1導電型の第1半導体領域と、
前記活性領域において前記半導体基板の第1主面と前記第1半導体領域との間に設けられた第2導電型の第2半導体領域と、
前記活性領域において前記第2半導体領域と前記第1半導体領域とのpn接合で形成された所定の素子構造と、
前記第2半導体領域に電気的に接続された第1電極と、
前記半導体基板の第2主面に設けられた第2電極と、
前記終端領域における前記半導体基板の第1主面側の表面領域において前記第1半導体領域の内部に互いに離れて選択的に設けられ、前記活性領域の周囲を同心状に囲む複数の第2導電型耐圧領域と、
を備え、
前記第2導電型耐圧領域の不純物濃度は、1×10
18
/cm
3
未満の範囲内であり、
前記第2導電型耐圧領域の厚さは、0.7μm以上1.1μm以下であることを特徴とする半導体装置。
続きを表示(約 960 文字)【請求項2】
前記第2導電型耐圧領域の不純物濃度は、3×10
17
/cm
3
以上9×10
17
/cm
3
以下の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第2半導体領域と前記第1半導体領域との間に、前記第2半導体領域に接して選択的に設けられ、前記活性領域の周囲を囲む、前記第2半導体領域よりも不純物濃度の高い第2導電型高濃度領域をさらに備え、
前記第2導電型高濃度領域は、前記活性領域と前記第2導電型耐圧領域との間に設けられ、前記半導体基板の第1主面に平行な方向に前記第2導電型耐圧領域に対向することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項4】
最も内側の前記第2導電型耐圧領域と前記第2導電型高濃度領域との第1間隔は1.2μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
【請求項5】
最も内側の前記第2導電型耐圧領域は前記第2導電型高濃度領域に接することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
【請求項6】
最も内側の前記第2導電型耐圧領域と内側から2本目の前記第2導電型耐圧領域との第2間隔は2.1μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
【請求項7】
内側から2本目の前記第2導電型耐圧領域と内側から3本目の前記第2導電型耐圧領域との第3間隔は、3.1μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第3間隔は、1.0μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
【請求項9】
内側から3本目の前記第2導電型耐圧領域と内側から4本目の前記第2導電型耐圧領域との第4間隔は2.0μm以下程度の範囲内であることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
【請求項10】
内側から4本目以降の互いに隣り合う前記第2導電型耐圧領域間の間隔は前記第1間隔よりも広いことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、半導体装置に関する。
続きを表示(約 2,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、高電圧や大電流を制御するパワー半導体装置には、例えば、バイポーラトランジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金属-酸化膜-半導体の3層構造からなる絶縁ゲート(MOSゲート)を備えたMOS型電界効果トランジスタ)など複数種類あり、これらは用途に合わせて使い分けられている。
【0003】
例えば、バイポーラトランジスタやIGBTは、MOSFETと比べて電流密度が高く大電流化が可能であるが、高速にスイッチングさせることができない。具体的には、バイポーラトランジスタは数kHz程度のスイッチング周波数での使用が限界であり、IGBTは数十kHz程度のスイッチング周波数での使用が限界である。一方、MOSFETは、バイポーラトランジスタやIGBTに比べて電流密度が低く大電流化が難しいが、数MHz程度までの高速スイッチング動作が可能である。
【0004】
また、MOSFETは、IGBTと異なり、半導体基板(半導体チップ)の内部にp型ベース領域とn
-
型ドリフト領域とのpn接合で形成される寄生ダイオード(ボディダイオード)を内蔵している。MOSFETは、自身を保護するための還流ダイオードとしての機能に、この半導体基板の内部に内蔵された寄生ダイオードを用いることができる。このため、MOSFETは、自身を保護するために外付けの還流ダイオードを追加接続する必要がなく、経済性の面でも注目されている。
【0005】
パワー半導体装置の構成材料としてシリコン(Si)が用いられているが、市場では大電流と高速性とを兼ね備えたパワー半導体装置への要求が強く、IGBTやMOSFETはその改良に力が注がれ、現在ではほぼ材料限界に近いところまで開発が進んでいる。このため、パワー半導体装置の観点からシリコンに代わる半導体材料が検討されており、低オン電圧、高速特性、高温特性に優れた次世代のパワー半導体装置を作製(製造)可能な半導体材料として炭化珪素(SiC)が注目を集めている。
【0006】
炭化珪素は、化学的に非常に安定した半導体材料であり、バンドギャップが3eVと広く、高温でも半導体として極めて安定的に使用することができる。また、炭化珪素は、最大電界強度もシリコンより1桁以上大きいため、オン抵抗を十分に小さくすることができる半導体材料として期待される。このような炭化珪素の特長は、炭化珪素だけでなく、シリコンよりもバンドギャップの広いすべての半導体(以下、ワイドバンドギャップ半導体とする)も同様に有する。
【0007】
また、高耐圧半導体装置では、素子構造が形成された活性領域だけでなく、活性領域の周囲を囲むエッジ終端領域にも高電圧が印加され、エッジ終端領域に電界が集中する。半導体装置の耐圧は半導体(ドリフト領域)の不純物濃度、厚さおよび電界強度で決定され、これら半導体固有の特長で決定される破壊耐量は活性領域からエッジ終端領域にわたって等しい。このため、エッジ終端領域に電界が集中することによって、エッジ終端領域に破壊耐量を超えた電気的負荷がかかり、エッジ終端領域で破壊に至る虞がある。
【0008】
そこで、エッジ終端領域に接合終端(JTE:Junction Termination Extension)構造や、フィールドリミッティングリング(FLR:Field Limiting Ring)構造などの耐圧構造を配置して、エッジ終端領域の電界を緩和または分散させることで半導体装置全体の耐圧を向上させた構造が公知である。また、FLRに接するフローティング(浮遊)電位の金属電極であるフィールドプレート(FP:Field Plate)をエッジ終端領域に配置し、エッジ終端領域に生じた電荷を放出させることで半導体装置の信頼性を向上させた構造が公知である。
【0009】
従来の炭化珪素半導体装置の構造について説明する。図18は、従来の炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。図18には、FLR221,222を異なるハッチングで示す。図18に示す従来の半導体装置230は、炭化珪素からなる半導体基板210に、主電流が流れる活性領域201と、活性領域201の周囲を囲むエッジ終端領域202と、を備えたトレンチゲート構造の縦型MOSFETである。半導体基板210は、炭化珪素からなるn
+
型出発基板271上にn
-
型ドリフト領域232およびp型ベース領域234となる各エピタキシャル層272,273を順にエピタキシャル成長させてなる。
【0010】
p型エピタキシャル層273の、エッジ終端領域202の部分はエッチングにより除去され、半導体基板210のおもて面には、エッジ終端領域202に段差253が形成されている。半導体基板210のおもて面は、段差253を境にして、内側(チップ中央(半導体基板210の中央)側)の第1面210aよりも外側(チップ端部(半導体基板210の端部)側)の第2面210bでドレイン電極252側に凹んでいる。この段差253により、半導体基板210のおもて面(p型エピタキシャル層273側の主面)の中央側にp型エピタキシャル層273がメサ状に残っている。
(【0011】以降は省略されています)

特許ウォッチbot のツイート
この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

富士電機株式会社
制御回路およびスイッチング電源
5日前
富士電機株式会社
半導体装置および半導体装置の製造方法
5日前
富士電機株式会社
接地開閉器
5日前
富士電機株式会社
半導体装置の製造方法
5日前
古河電池株式会社
鉛蓄電池
12日前
サンケン電気株式会社
半導体装置
6日前
株式会社ユーシン
スイッチ装置
5日前
東邦化成株式会社
基板処理装置
5日前
株式会社ユーシン
スイッチ装置
5日前
株式会社村田製作所
コイル部品
13日前
日本航空電子工業株式会社
組立体
12日前
ニチコン株式会社
複合コンデンサ
7日前
CKD株式会社
ドーピングシステム
14日前
三菱電機株式会社
半導体装置
今日
CKD株式会社
ドーピングシステム
14日前
株式会社村田製作所
リアクトル
6日前
愛知電機株式会社
油入電気機器の吸湿呼吸器
12日前
TDK株式会社
コイル部品
5日前
日本航空電子工業株式会社
充電コネクタ
12日前
TDK株式会社
コイル部品
5日前
TDK株式会社
コイル部品
5日前
個人
千鳥配列磁極の異方性片面ゴムシート磁石
13日前
フェニックス電機株式会社
広帯域発光装置
6日前
株式会社デンソー
半導体装置
12日前
株式会社指月電機製作所
コンデンサ
今日
古河電池株式会社
液式鉛蓄電池
5日前
日清紡マイクロデバイス株式会社
半導体装置
12日前
株式会社デンソー
操作装置
14日前
浜松ホトニクス株式会社
光源装置
5日前
矢崎総業株式会社
コネクタ
今日
矢崎総業株式会社
ワイヤハーネス
5日前
矢崎総業株式会社
電気接続箱
7日前
日本精工株式会社
光電変換機能を有する装飾部材
12日前
株式会社豊田自動織機
車載用電池冷却装置
6日前
矢崎総業株式会社
コネクタ構造
14日前
矢崎総業株式会社
コネクタ構造
14日前
続きを見る