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公開番号2025019238
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2024205057,2020104900
出願日2024-11-25,2020-06-17
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250130BHJP()
要約【課題】半導体装置の耐圧ばらつきを抑制する。
【解決手段】バルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、活性部と、エッジ終端構造部とを備え、前記エッジ終端構造部は、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第1導電型の第1高濃度領域を有し、前記第1高濃度領域は、水素ピーク部を有し、前記エッジ終端構造部のうち前記活性部に接する部分を含む少なくとも一部の領域において、前記水素ピーク部の深さ位置から前記半導体基板の下面までのドナー濃度は、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高く、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第1導電型の第2高濃度領域を備え、前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、第2導電型のガードリングを有し、ウェル領域を備え、前記ウェル領域または1以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第2高濃度領域が隣接する半導体装置。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部と
を備え、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、
前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、
前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、
前記第１高濃度領域は、前記半導体基板の上面側に配置され、深さ方向の水素濃度分布において水素濃度がピークを示す水素ピーク部を有し、
前記エッジ終端構造部のうち前記活性部に接する部分を含む少なくとも一部の領域において、前記水素ピーク部の深さ位置から前記半導体基板の下面までのドナー濃度は、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高く、
前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、
前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、
前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する
半導体装置。
続きを表示（約 3,900 文字）【請求項２】
第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部と
を備え、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、
前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、
前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、
前記第１高濃度領域は、深さ方向においてキャリア濃度が一様な平坦部を有し、
前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、
前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、
前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する
半導体装置。
【請求項３】
第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部と
を備え、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、
前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、
前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、
前記第１高濃度領域は、前記半導体基板の上面側に配置され、深さ方向の水素濃度分布において水素濃度がピークを示す水素ピーク部を有し、
前記水素ピーク部よりも前記上面側における前記第１高濃度領域は、前記水素ピーク部よりも前記下面側における前記第１高濃度領域に比べて、前記深さ方向における幅が小さく、
前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、
前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、
前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する
半導体装置。
【請求項４】
第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部と
を備え、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、
前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、
前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、
前記第１高濃度領域は、前記半導体基板の上面側に配置され、深さ方向の水素濃度分布において水素濃度がピークを示す水素ピーク部を有し、
前記水素ピーク部よりも前記上面側における前記水素濃度分布のスロープは、前記水素ピーク部よりも前記下面側における前記水素濃度分布のスロープよりも傾きが大きく、
前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、
前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、
前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する
半導体装置。
【請求項５】
第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部と
を備え、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、
前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、
前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、
前記第１高濃度領域は、前記活性部から離れるほど深さ方向の長さが漸増し、
前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、
前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、
前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する
半導体装置。
【請求項６】
第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布した半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部と
を備え、
前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、
前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、
前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、
前記活性部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高く、少なくとも前記第１高濃度領域に接する第１導電型の第４高濃度領域を有し、
前記第４高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、
前記第４高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、
前記第４高濃度領域の上端位置は、前記第１高濃度領域の上端位置よりも前記下面側に配置される
半導体装置。
【請求項７】
前記半導体基板は、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有し、
前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、
前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、
前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１高濃度領域は、前記半導体基板の上面側に配置され、深さ方向の水素濃度分布において水素濃度がピークを示す水素ピーク部を有する
請求項２または５から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記水素ピーク部にヘリウムを含む
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記エッジ終端構造部は、前記ガードリングを複数有する
請求項１、３または４のいずれか一項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】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 4,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の半導体素子が形成されたＮ型の半導体基板の外周部分に、Ｐ型のガードリングを設け、耐圧を向上させた構造が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１特開平８－１６７７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体装置は、耐圧のばらつきが小さいことが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、前記半導体基板に設けられた活性部と、前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部とを備え、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、前記第１高濃度領域は、前記半導体基板の上面側に配置され、深さ方向の水素濃度分布において水素濃度がピークを示す水素ピーク部を有し、前記エッジ終端構造部のうち前記活性部に接する部分を含む少なくとも一部の領域において、前記水素ピーク部の深さ位置から前記半導体基板の下面までのドナー濃度は、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高く、前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する半導体装置を提供する。
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様においては、第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、前記半導体基板に設けられた活性部と、前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部とを備え、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、前記第１高濃度領域は、深さ方向においてキャリア濃度が一様な平坦部を有し、前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する半導体装置を提供する。
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第３の態様においては、第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、前記半導体基板に設けられた活性部と、前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部とを備え、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、前記第１高濃度領域は、前記半導体基板の上面側に配置され、深さ方向の水素濃度分布において水素濃度がピークを示す水素ピーク部を有し、前記水素ピーク部よりも前記上面側における前記第１高濃度領域は、前記水素ピーク部よりも前記下面側における前記第１高濃度領域に比べて、前記深さ方向における幅が小さく、前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する半導体装置を提供する。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第４の態様においては、第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、前記半導体基板に設けられた活性部と、前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部とを備え、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、前記第１高濃度領域は、前記半導体基板の上面側に配置され、深さ方向の水素濃度分布において水素濃度がピークを示す水素ピーク部を有し、前記水素ピーク部よりも前記上面側における前記水素濃度分布のスロープは、前記水素ピーク部よりも前記下面側における前記水素濃度分布のスロープよりも傾きが大きく、前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する半導体装置を提供する。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第５の態様においては、第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布するとともに、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有する半導体基板と、前記半導体基板に設けられた活性部と、前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部とを備え、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、前記第１高濃度領域は、前記活性部から離れるほど深さ方向の長さが漸増し、前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接する半導体装置を提供する。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第６の態様においては、第１導電型のバルク・ドナーが全体に分布した半導体基板と、前記半導体基板に設けられた活性部と、前記半導体基板に設けられ、前記半導体基板の上面において前記活性部と前記半導体基板の端部との間に設けられたエッジ終端構造部とを備え、前記エッジ終端構造部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高い、第１導電型の第１高濃度領域を有し、前記第１高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、前記第１高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、前記活性部は、前記半導体基板の上面と下面との間の領域に、ドナー濃度が前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高く、少なくとも前記第１高濃度領域に接する第１導電型の第４高濃度領域を有し、前記第４高濃度領域の上面は前記半導体基板の上面側に位置し、前記第４高濃度領域の下面は前記半導体基板の下面側に位置し、前記第４高濃度領域の上端位置は、前記第１高濃度領域の上端位置よりも前記下面側に配置される半導体装置を提供する。
【００１０】
上記いずれかの半導体装置において、前記半導体基板は、ドーピング濃度が前記バルク・ドナーの濃度である第1導電型のバルク・ドーピング領域を有し、前記エッジ終端構造部の前記バルク・ドーピング領域の前記半導体基板の上面側に、ドーピング濃度が前記バルク・ドーピング領域よりも高い第１導電型の第２高濃度領域を備え、前記エッジ終端構造部の前記半導体基板の上面側に、前記バルク・ドナーのドーピング濃度よりも高濃度の第２導電型のガードリングを有し、前記エッジ終端構造部と前記活性部の間に第２導電型のウェル領域を備え、前記ウェル領域または１以上の前記ガードリングよりも前記半導体基板の端部側に、前記第２高濃度領域が隣接していてよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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