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公開番号2025066493
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-23
出願番号2023176148
出願日2023-10-11
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H10D 30/66 20250101AFI20250416BHJP()
要約【課題】局所的な電界集中を抑制することができる半導体装置を提供すること。
【解決手段】並列pn層3のn型カラム領域4およびp型カラム領域5の不純物濃度は、活性領域21の中央部で相対的に高く、遷移領域22で活性領域21よりも低く、エッジ終端領域23で相対的に低くなっている。遷移領域22は、活性領域21の外周部に所定幅dで重なる第1部分21aを含む。遷移領域22の第1部分21aは、活性領域21の少なくとも互いに隣接する1対のn型カラム領域4およびp型カラム領域5を含む。並列pn層3のn型不純物濃度分布51およびp型不純物濃度分布52ともに、活性領域21の中央部で不純物濃度が相対的に高く、遷移領域22で活性領域21側からエッジ終端領域23側へ向かうにしたがって不純物濃度が低くなり、前記終端領域で不純物濃度が相対的に低くなっている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板に設けられた活性領域と、
前記活性領域の外側に配置され、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、
前記活性領域と前記終端領域との間の遷移領域と、
前記活性領域、前記遷移領域および前記終端領域において前記半導体基板の内部に設けられた、第１導電型領域と第２導電型領域とを前記半導体基板のおもて面に平行な第１方向に交互に繰り返し隣接して配置した並列ｐｎ層と、
前記活性領域において前記半導体基板のおもて面と前記並列ｐｎ層との間に設けられた素子構造と、
前記半導体基板のおもて面に設けられ、前記素子構造に電気的に接続された第１電極と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２電極と、
を備え、
前記遷移領域は、前記活性領域の外周部に重なって配置され、前記活性領域の少なくとも互いに隣接する１対の前記第１導電型領域および前記第２導電型領域を含み、
前記並列ｐｎ層は、
前記活性領域の前記遷移領域よりも内側の中央部で不純物濃度が相対的に高く、前記遷移領域で前記活性領域側から前記終端領域側へ向かうにしたがって不純物濃度が低くなり、前記終端領域で不純物濃度が相対的に低くなる第１導電型不純物濃度分布と、
前記活性領域の前記中央部で不純物濃度が相対的に高く、前記遷移領域で前記活性領域側から前記終端領域側へ向かうにしたがって不純物濃度が低くなり、前記終端領域で不純物濃度が相対的に低くなる第２導電型不純物濃度分布と、を有することを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記遷移領域は、前記活性領域の外周から内側に５μｍ以上５０μｍ以下の幅で前記活性領域に重なってい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１導電型領域は、
前記活性領域に配置された第１の第１導電型領域と、
前記遷移領域に配置された、前記第１の第１導電型領域よりも不純物濃度の低い第２の第１導電型領域と、
前記終端領域に配置された、前記第２の第１導電型領域よりも不純物濃度の低い第３の第１導電型領域と、を有し、
前記第２導電型領域は、
前記活性領域に配置された第１の第２導電型領域と、
前記遷移領域に配置された、前記第１の第２導電型領域よりも不純物濃度の低い第２の第２導電型領域と、
前記終端領域に配置された、前記第２の第２導電型領域よりも不純物濃度の低い第３の第２導電型領域と、を有す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４】
前記第１導電型領域の幅は前記活性領域、前記遷移領域および前記終端領域で等しく、
前記第２導電型領域の幅は前記活性領域、前記遷移領域および前記終端領域で等しく、
互いに隣り合う前記第１導電型領域と前記第２導電型領域とはチャージバランスであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。

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 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の縦型半導体装置では、ドリフト層をｎ型カラム領域とｐ型カラム領域とで構成した超接合（ＳＪ：ＳｕｐｅｒＪｕｎｃｔｉｏｎ）構造とすることで低オン抵抗化される。また、エッジ終端領域での所定耐圧を確保するために、エッジ終端領域にも活性領域と異なる条件でＳＪ構造が形成される。エッジ終端領域の耐圧を活性領域の耐圧よりも高くするために、ＳＪ構造を構成するカラム領域の不純物濃度をエッジ終端領域で相対的に低くした装置が開示されている（例えば、下記特許文献１～４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５３４２７５２号公報
特開２００７－２６６５０５号公報
特開２０１５－２２０３６７号公報
特開２０２３－５０５９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＳＪ構造の縦型半導体装置では、活性領域とエッジ終端領域との間でＳＪ構造を構成する同導電型のカラム領域同士の不純物濃度差が大きくなるため、活性領域とエッジ終端領域との境界で互いに隣接するｎ型カラム領域とｐ型カラム領域とがチャージアンバランスとなりやすい。このため、プロセスばらつき等によってカラム領域のチャージ量に偏りが生じた場合に、活性領域とエッジ終端領域との境界で局所的な電界集中が発生し、耐圧低下などの特性悪化につながる。
【０００５】
なお、チャージアンバランスとは、ｎ型カラム領域のキャリア濃度（活性化された不純物の濃度）とｎ型カラム領域の幅との積で表されるチャージ量と、ｐ型カラム領域のキャリア濃度とｐ型カラム領域の幅との積で表されるチャージ量との差が大きく、互いに隣接するｎ型カラム領域とｐ型カラム領域とのチャージ量の釣り合いがとれていないことを意味する。
【０００６】
この発明は、上述した従来技術による課題を解消するため、局所的な電界集中を抑制する半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。半導体基板に、活性領域と、終端領域と、遷移領域と、が設けられている。前記終端領域は、前記活性領域の外側に配置され、前記活性領域の周囲を囲む。前記遷移領域は、前記活性領域と前記終端領域との間の領域である。前記活性領域、前記遷移領域および前記終端領域において前記半導体基板の内部に、並列ｐｎ層が設けられている。前記並列ｐｎ層は、第１導電型領域と第２導電型領域とを前記半導体基板のおもて面に平行な第１方向に交互に繰り返し隣接して配置してなる。前記活性領域において前記半導体基板のおもて面と前記並列ｐｎ層との間に、素子構造が設けられている。第１電極は、前記半導体基板のおもて面に設けられ、前記素子構造に電気的に接続されている。第２電極は、前記半導体基板の裏面に設けられている。
【０００８】
前記遷移領域は、前記活性領域の外周部に重なって配置され、前記活性領域の少なくとも互いに隣接する１対の前記第１導電型領域および前記第２導電型領域を含む。前記並列ｐｎ層は、前記活性領域の前記遷移領域よりも内側の中央部で不純物濃度が相対的に高く、前記遷移領域で前記活性領域側から前記終端領域側へ向かうにしたがって不純物濃度が低くなり、前記終端領域で不純物濃度が相対的に低くなる第１導電型不純物濃度分布と、前記活性領域の前記中央部で不純物濃度が相対的に高く、前記遷移領域で前記活性領域側から前記終端領域側へ向かうにしたがって不純物濃度が低くなり、前記終端領域で不純物濃度が相対的に低くなる第２導電型不純物濃度分布と、を有する。
【０００９】
上述した発明によれば、活性領域とエッジ終端領域との間で並列ｐｎ層の同導電型領域同士の不純物濃度差が大きくても、遷移領域において不純物濃度勾配が緩やかになり、この部分で互いに隣接する第１導電型領域と第２導電型領域とがチャージアンバランスとなりにくい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる半導体装置によれば、局所的な電界集中を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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