半导体装置和半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种在超级结构造中不仅在单元区域、在终端区域中也能够良好地确保耐压的半导体装置。基于本发明专利技术的半导体装置是具有单元区域(CL)和终端区域(ET)的半导体装置(1)，具备：第一导电类型的漂移区域(3)和第二导电类型的柱形区域(4)，在SiC基板(2)上沿厚度方向延伸，且在与厚度方向垂直的方向上从单元区域(CL)至端区域(ET)交替地形成；降低表面电场层(10)，在终端区域(ET)中，跨多个柱形区域(4)地形成，从漂移区域(3)和柱形区域(4)的表面向厚度方向形成；以及第二导电类型的高浓度区域(11)，形成于降低表面电场层(10)的表面内，杂质浓度比降低表面电场层(10)高，其中，在高浓度区域(11)的厚度方向的下方未形成柱形区域(4)。

Manufacturing Method of Semiconductor Device and Semiconductor Device

The object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of ensuring good voltage withstanding not only in the unit area but also in the terminal area in superstructure fabrication. The semiconductor device based on the present invention is a semiconductor device (1) with a unit area (CL) and a terminal area (ET). The device has: a drift area (3) of the first conductive type and a cylindrical area (4) of the second conductive type, extending along the thickness direction on the SiC substrate (2) and alternately forming from the unit area (CL) to the end area (ET) in a direction perpendicular to the thickness direction; and a surface electric field layer (10) is reduced. In the terminal region (ET), a cylindrical region (4) is formed across the drift region (3) and the cylindrical region (4) and a high concentration region (11) of the second conductive type is formed on the surface of the reduced surface electric field layer (10), where the impurity concentration is higher than that of the reduced surface electric field layer (10), where the cylindrical shape is not formed below the thickness direction of the high concentration region (11). Region (4).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置和半导体装置的制造方法
本专利技术涉及一种半导体装置和半导体装置的制造方法。
技术介绍
电力用半导体装置大致分为在单面形成电极来沿水平方向流通电流的横型半导体装置和在两面形成电极来沿垂直方向流通电流的纵型半导体装置这两种。作为纵型半导体装置，例如可列举平面栅极型n沟道纵型MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor：金属-氧化膜-半导体场效应晶体管)。下面，将平面栅极型n沟道纵型MOSFET还称为纵型MOSFET。在纵型MOSFET中，高电阻的n型漂移层作为在导通状态时将漂移电流沿垂直方向流通、在截止状态时将基于反向偏置电压的耗尽层沿垂直方向扩展的区域发挥作用。如果缩短n型漂移层的电流路径、即减小n型漂移层的厚度，则漂移电阻变低，能够降低纵型MOSFET的实质性的导通电阻，但是从形成在p型阱区域与n型漂移层之间的pn结伸展的漏极-源极间的耗尽层的宽度变窄，因此以比较低的电压达到半导体的临界电场强度，纵型MOSFET的实质性的耐压下降。另一方面，如果增大n型漂移层的厚度，则纵型MOSFET的耐压增加，但是纵型MOSFET的导通电阻增加而作为半导体元件的损耗增大。这样，纵型MOSFET中的导通电阻与耐压之间在原理上存在折衷关系。该折衷关系在IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)、BJT(BipolarJunctionTransistor：双极结晶体管)、SBD(SchottkyBarrierDiode：肖特基势垒二极管)、PiN(P-intrinsic-n)二极管等除MOSFET以外的半导体装置中也同样成立。作为在原理上解决上述的折衷关系的方法，已知一种设为如下的并列pn构造的超结构造的半导体装置：将漂移层分为提高了杂质浓度的n型漂移区域和p型柱形区域，将该n型漂移区域和p型柱形区域在水平方向上交替反复地接合(例如参照非专利文献1、2)。以下将超结构造称为超级结(SJ：SuperJunction)构造。在超级结构造的半导体装置中，即使提高并列pn构造中的n型漂移区域和p型柱形区域的杂质浓度，在截止状态时，耗尽层也从沿并列pn构造的垂直方向伸长的各pn结沿水平方向进展而能够使漂移层整体耗尽化，因此能够兼顾低导通电阻化和高耐压化。另外，作为用于电力用半导体装置的半导体材料，代替以往的硅(以下称为Si)的碳化硅(以下称为SiC)受到关注。使用SiC的半导体装置能够以与使用Si的半导体装置相比低的导通电阻、即低的损耗来进行高速动作和高温动作。其理由是，SiC作为半导体材料具有优异的材料物性。具体地说，SiC的带隙大至约3eV，在高温下也能够极其稳定地使用。SiC的绝缘击穿电场相比于Si大一个数量级，因此能够实现低导通电阻化。SiC作为具有超过Si的物性极限的高的可能性的半导体材料，今后在电力用半导体装置中尤其期待应用于MOSFET。具体地说，对兼顾了低导通电阻化和高耐压化的SiC-SJ-MOSFET的期待高。在此，SiC-SJ-MOSFET是指使用SiC的超级结构造的MOSFET。此外，以下，将SiC-SJ-MOSFET和Si-SJ-MOSFET统称为SJ-MOSFET。一般的SiC-SJ-MOSFET的截面构造与Si-SJ-MOSFET的截面构造同样。在SJ-MOSFET中，耐压和雪崩耐量不仅依赖于MOSFET有源地动作的区域的构造，还依赖于以包围单元(cell)区域的方式设置的区域的构造。因而，在SJ-MOSFET中，要求对单元区域的构造和终端(termination)区域的构造分别适当地进行设计。此外，雪崩耐量是指，在超过最大额定的电压施加到半导体装置时元件不被破坏而耐得住的能量。另外，MOSFET有源地动作的区域被称为单元区域、活性区域、有效区域、有源区域或元件区域等，以下代表性地称为单元区域。以包围单元区域的方式设置的区域被称为终端区域、周边区域、接合终端区域或元件周边区域等，以下代表性地称为终端区域。以往，公开了如下半导体装置：在源极电极侧的表面部形成p型区域，将终端区域中的全部p型柱形区域与p型区域进行电连接(例如参照专利文献1)。在此，p型区域被称为降低表面电场层(RESURFlayer)、JTE、耗尽层延伸层等，以下代表性地称为降低表面电场层。在专利文献1的半导体装置中，在对漏极电极施加了高电压时，能够使耗尽层可靠地扩展至元件周缘，因此得到高耐压。即，将单元区域和终端区域设为超级结构造，在终端区域形成降低表面电场层，由此，不仅在单元区域，在终端区域也谋求实现稳定的高耐压化。专利文献1：日本专利第4844605号公报非专利文献1：TatsuhikoFujihira、“TheoryofSemiconductorSuperjunctionDevices”、JapaneseJournalofAppliedPhysics、1997年、第36卷、第1部、第10号、p.6254-6262非专利文献2：G.Deboy、其他5名、“AnewgenerationofhighvoltageMOSFETsbreaksthelimitlineofsilicon”、IEEEInternationalElectronDevicesMeeting、(美国)、1998年12月、p.683-685
技术实现思路
专利技术要解决的问题以下，考察作为SJ-MOSFET之一的平面栅极型SJ-MOSFET。在平面栅极型SJ-MOSFET中，需要将p型柱形区域形成在p型阱区域的下部。另外，在单元区域中，关于隔着n型漂移区域在水平方向上相邻的p型阱区域的间隔，为了降低SJ-MOSFET的导通电阻而需要确保某种程度的距离，因此p型柱形区域的间隔也需要确保某种程度的距离。在这样的p型柱形区域的间隔大的超级结构造中，在终端区域形成有降低表面电场层的情况下，在对漏极电极施加了高电压时终端区域的各p型柱形区域中的电位的平衡被破坏。因而，存在高电场集中于p型柱形区域的端部而终端区域的耐压大幅下降的问题。该问题是在平面栅极型SJ-MOSFET中共通的，推测在SiC-SJ-MOSFET中也产生同样的问题。本专利技术是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提供一种在超级结构造中不仅在单元区域、在终端区域中也能够良好地确保耐压的半导体装置。用于解决问题的方案为了解决上述问题，基于本专利技术的半导体装置是一种具有作为动作区域的单元区域以及在俯视时包围单元区域的终端区域的半导体装置，其特征在于，具备：基板；第一导电类型的漂移区域和第二导电类型的柱形区域，在基板上沿厚度方向延伸，且在与厚度方向垂直的垂直方向上从单元区域至终端区域交替地形成；第二导电类型的降低表面电场层，在终端区域中，跨多个柱形区域地形成，从漂移区域和柱形区域的表面向厚度方向形成；以及第二导电类型的高浓度区域，形成于降低表面电场层的表面内，杂质浓度比降低表面电场层高，其中，在高浓度区域的厚度方向的下方未形成柱形区域。另外，基于本专利技术的半导体装置的制造方法是一种半导体装置的制造方法，该半导体装置具有作为动作区域的单元区域以及在俯视时包围单元区域的终端区域，该半导体装置的制造方法具备：(a本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具有作为动作区域的单元区域(CL)以及在俯视时包围所述单元区域(CL)的终端区域(ET)，该半导体装置的特征在于，具备：基板(1)；第一导电类型的漂移区域(3)和第二导电类型的柱形区域(4)，在所述基板(1)上沿厚度方向延伸，且在与所述厚度方向垂直的垂直方向上从所述单元区域(CL)至所述终端区域(ET)交替地形成；第二导电类型的降低表面电场层(10)，在所述终端区域(ET)中，跨多个所述柱形区域(4)地形成，从所述漂移区域(3)和所述柱形区域(4)的表面在所述厚度方向上形成；以及第二导电类型的高浓度区域(11)，形成于所述降低表面电场层(10)的表面内，杂质浓度比所述降低表面电场层(10)高，其中，在所述高浓度区域(11)的所述厚度方向的下方未形成所述柱形区域(4)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 JP 2016-1161011.一种半导体装置，具有作为动作区域的单元区域(CL)以及在俯视时包围所述单元区域(CL)的终端区域(ET)，该半导体装置的特征在于，具备：基板(1)；第一导电类型的漂移区域(3)和第二导电类型的柱形区域(4)，在所述基板(1)上沿厚度方向延伸，且在与所述厚度方向垂直的垂直方向上从所述单元区域(CL)至所述终端区域(ET)交替地形成；第二导电类型的降低表面电场层(10)，在所述终端区域(ET)中，跨多个所述柱形区域(4)地形成，从所述漂移区域(3)和所述柱形区域(4)的表面在所述厚度方向上形成；以及第二导电类型的高浓度区域(11)，形成于所述降低表面电场层(10)的表面内，杂质浓度比所述降低表面电场层(10)高，其中，在所述高浓度区域(11)的所述厚度方向的下方未形成所述柱形区域(4)。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区域(11)形成于形成有所述降低表面电场层(10)的全部所述柱形区域(4)之间。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区域(11)的所述垂直方向的宽度随着朝向所述终端区域(ET)的与所述单元区域(CL)相反的一侧而变小。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，在俯视时隔着所述降低表面电场层(10)相邻的所述柱形区域(4)之间在所述柱形区域(4)的间隔方向上形成有多个所述高浓度区域(11)。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区域(11)的厚度小于所述降低表面电场层(10)的厚度。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述高浓度区域(11)的杂质浓度相比于所述降低表面电场层(10)的杂质浓度高10倍以上。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，在俯视时隔着所述降低表面电场层(10)相邻的所述柱形区域(4)之间在所述柱形区域(4)的长度方向上形成有多个所述高浓度区域(11)。8.一种半导体装置，具有作为动作区域的单元区域(CL)以及在俯视时包围所述单元区域(CL)的终端区域(ET)，该半导体装置的特征在于，具备：基板(1)；第一导电类型的漂移区...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨田宪治，海老原洪平，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP