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公開番号2025159535
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-21
出願番号2024062174
出願日2024-04-08
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人個人
主分類H10D 12/00 20250101AFI20251014BHJP()
要約【課題】スイッチング時の電圧の発振振幅を低減することができる半導体装置を提供することである。
【解決手段】実施形態の半導体装置は、第1主面及び前記第1主面と第1方向において対向する第2主面を有する半導体基板と、ドリフト領域と、濃度ピークを前記第1方向に複数有するバッファ領域と、前記第1主面に設けられた第1電極と、前記第2主面に設けられた第2電極と、前記第1電極をコレクタ電極とし、前記第2電極をエミッタ電極とするトランジスタが形成されたトランジスタ領域と、を有し、複数設けられる前記濃度ピークは、前記第2主面に最も近い第1濃度ピークと、前記第1濃度ピークよりも前記第2主面から離れ、前記第1濃度ピークの不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有する第2濃度ピークと、前記第1主面と前記第2濃度ピークの間に、前記第1方向に交差する平面内において選択的に設けられた第3濃度ピークと、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１主面及び前記第１主面と第１方向において対向する第２主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられたドリフト領域と、
前記第１主面及び前記ドリフト領域の間に設けられ、前記ドリフト領域よりも不純物濃度の高い濃度ピークを前記第１方向に複数有するバッファ領域と、
前記第１主面に設けられた第１電極と、
前記第２主面に設けられた第２電極と、
前記第１電極をコレクタ電極とし、前記第２電極をエミッタ電極とするトランジスタが形成されたトランジスタ領域と、
を有し、
複数設けられる前記濃度ピークは、
前記第２主面に最も近い第１濃度ピークと、
前記第１濃度ピークよりも前記第２主面から離れ、前記第１濃度ピークの不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有する第２濃度ピークと、
前記第１主面と前記第２濃度ピークの間に、前記第１方向に交差する平面内において選択的に設けられた第３濃度ピークと、
を有する半導体装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記第２濃度ピークの不純物濃度は、前記第３濃度ピークの不純物濃度よりも大きい、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１電極をカソード電極とし、前記第２電極をアノード電極とするダイオードが形成されたダイオード領域をさらに有する、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記トランジスタ領域の前記第１方向における前記濃度ピークの個数と、前記ダイオード領域の前記第１方向における前記濃度ピークの個数と、が異なる、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第３濃度ピークは、前記トランジスタ領域と前記ダイオード領域のうちで、前記トランジスタ領域に選択的に設けられる、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第３濃度ピークは、前記トランジスタ領域と前記ダイオード領域のうちで、前記ダイオード領域に選択的に設けられる、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１濃度ピークは、前記第１主面から測って１０μｍ以上３０μｍ以下の深さに形成された、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第３濃度ピークは、１．０×１０
１４
ｃｍ
―３
以上１．０×１０
１７
ｃｍ
―３
以下の不純物濃度を有する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記バッファ領域のうち、前記第３濃度ピークを含む領域のキャリアライフタイムは、０．００１μｓ以上１００μｓ以下である、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第３濃度ピークよりも前記第１主面に近い第４濃度ピークをさらに有し、
前記第４濃度ピークの不純物濃度は、前記第３濃度ピークの不純物濃度よりも大きい、
請求項１乃至６のいずれか１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】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌＡｔｅｄＧＡｔｅＢｉｐｏｌＡＲＴＲＡｎｓｉｓｔｏＲ）などの半導体素子において、ドリフト層とコレクタ電極の間にドリフト層よりも不純物濃度の高いバッファ領域を設ける構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６５０８３７２号公報
特許第６１４４５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、スイッチング時の電圧の発振振幅を低減することができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の半導体装置は、第１主面及び前記第１主面と第１方向において対向する第２主面を有する半導体基板と、前記半導体基板に設けられたドリフト領域と、前記第１主面及び前記ドリフト領域の間に設けられ、前記ドリフト領域よりも不純物濃度の高い濃度ピークを前記第１方向に複数有するバッファ領域と、前記第１主面に設けられた第１電極と、前記第２主面に設けられた第２電極と、前記第１電極をコレクタ電極とし、前記第２電極をエミッタ電極とするトランジスタが形成されたトランジスタ領域と、を有し、複数設けられる前記濃度ピークは、前記第２主面に最も近い第１濃度ピークと、前記第１濃度ピークよりも前記第２主面から離れ、前記第１濃度ピークの不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有する第２濃度ピークと、前記第１主面と前記第２濃度ピークの間に、前記第１方向に交差する平面内において選択的に設けられた第３濃度ピークと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１実施形態に係る半導体装置１の断面図である。
図１に示すＡ－Ａ′線に沿った不純物濃度分布を示す図である。
図１に示すＢ－Ｂ′線に沿った不純物濃度分布を示す図である。
図１に示すＡ－Ａ′線に沿ったキャリアライフタイム分布を示す図である。
図１に示すＢ－Ｂ′線に沿ったキャリアライフタイム分布を示す図である。
半導体装置のターンオフ時の動作を説明する断面図である。
半導体装置のターンオフ時の動作を説明する断面図である。
半導体装置のターンオフ時の動作を説明する断面図である。
第１実施形態に係る半導体装置のターンオフ時の電圧波形の発振の様子を表した図である。
第１実施形態に係る半導体装置のターンオフ時の電圧波形の発振の様子を表した図である。
第１実施形態に係る半導体装置のターンオフ時の電圧波形の発振の様子を表した図である。
電圧波形の発振振幅と第３キャリアライフタイムとの関係を表した図である。
第１実施形態の第１変形例にかかる半導体装置の不純物濃度分布を示す図である。
第１実施形態の第１変形例にかかる半導体装置の不純物濃度分布を示す図である。
第１実施形態の第１変形例にかかる半導体装置のキャリアライフタイム分布を示す図である。
第１実施形態の第１変形例にかかる半導体装置のキャリアライフタイム分布を示す図である。
第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
第２実施形態に係る半導体装置の不純物濃度分布を示す図である。
第３実施形態に係る半導体装置の上面図である。
第３実施形態に係る半導体装置の上面図である。
第４実施形態に係る半導体装置の上面図である。
第５実施形態に係る半導体装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【０００８】
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００９】
例えば、本願明細書中に示される断面図において、積層構造が示されるものがあるが、積層構造の各層の厚みの比率は現実のものと同一とは限らない。断面図中では一方の層が他方の層より厚く図示されているような場合であっても、現実では一方の層と他方の層の厚みは同程度である場合や、一方の層が他方の層よりも薄い場合などがあり得る。つまり、本願明細書中の図面に示される厚みなどの寸法は現実のものとは異なる場合がある。
【００１０】
また、以下の説明において、ｎ
＋
、ｎ、ｎ
－
及び、ｐ
＋
、ｐ、ｐ
－
の表記は、各導電形における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわちｎ
＋
はｎよりもｎ形の不純物濃度が相対的に高く、ｎ
－
はｎよりもｎ形の不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、ｐ
＋
はｐよりもｐ形の不純物濃度が相対的に高く、ｐ
－
はｐよりもｐ形の不純物濃度が相対的に低いことを示す。なお、ｎ
＋
形、ｎ
－
形を単にｎ形、ｐ
＋
形、ｐ
－
形を単にｐ形と記載する場合もある。
（【００１１】以降は省略されています）

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