半导体装置制造方法及图纸

使半导体装置的关断损耗降低。半导体装置(1)具备半导体衬底(7)和第二电极(26)。半导体衬底(7)包含元件区域(100)和外周区域(103)。n

Semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及半导体装置。
技术介绍
日本特开2016-225363号公报公开了包含元件区域和包围元件区域的外周区域的半导体装置。在元件区域形成有如绝缘栅型双极晶体管(IGBT)那样的半导体元件。在外周区域，为了确保半导体元件的耐压，形成有保护环。就专利文献1所公开的半导体装置而言，在半导体元件的接通状态下，从发射极电极向集电极(collector)电极(electrode)流动电流。该电流的一部分也流入至外周区域。在外周区域积蓄电子及空穴。在半导体元件的关断过程(半导体元件从接通状态转变为断开状态的过程)中，应该从外周区域排出的空穴的数量变多。因此，专利文献1所公开的半导体装置具有大的关断损耗。本专利技术就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于使半导体装置的关断损耗降低。
技术实现思路
本专利技术的第一方案的半导体装置具备：半导体衬底，其具有表面和背面；第一电极，其设置于表面之上；以及第二电极，其设置于背面之上。半导体衬底包含：元件区域，其包含第一半导体元件；以及外周区域，其包围元件区域。第一半导体元件包含n-漂移区域、p基极区域、n+发射极区域、栅极绝缘膜、栅极电极、n缓冲层、p集电极层。n+发射极区域与第一电极接触。栅极绝缘膜设置于n+发射极区域和n-漂移区域之间的p基极区域的部分之上。栅极电极隔着栅极绝缘膜而与p基极区域的部分相对。n缓冲层与n-漂移区域接触，并且相对于n-漂移区域设置于背面侧。p集电极层与n缓冲层及第二电极接触，并且相对于n缓冲层设置于背面侧。n-漂移区域、n缓冲层及第二电极从元件区域延伸至外周区域。p集电极层也设置于外周区域。在外周区域设置有n型区域。n型区域与第二电极、n缓冲层接触。位于外周区域的内侧部分处的n型区域相对于位于外周区域处的n型区域的第一面积比例比位于外周区域的外侧部分处的n型区域相对于位于外周区域处的n型区域的第二面积比例大。本专利技术的第二方案的半导体装置具备：半导体衬底，其具有表面和背面；第一电极，其设置于表面之上；以及第二电极，其设置于背面之上。半导体衬底包含：元件区域，其包含第一半导体元件；以及外周区域，其包围元件区域。第一半导体元件包含n-漂移区域、p基极区域、n+发射极区域、栅极绝缘膜、栅极电极、n缓冲层、p集电极层。n+发射极区域与第一电极接触。栅极绝缘膜设置于n+发射极区域和n-漂移区域间的p基极区域的部分之上。栅极电极隔着栅极绝缘膜而与p基极区域的部分相对。n缓冲层与n-漂移区域接触，并且相对于n-漂移区域设置于背面侧。p集电极层与n缓冲层接触，并且相对于n缓冲层设置于背面侧。n-漂移区域、n缓冲层、p集电极层及第二电极从元件区域延伸至外周区域。在外周区域设置有n型区域。n型区域与第二电极接触。p集电极层包含处于n缓冲层和n型区域之间的p集电极部分。本专利技术的第三方案的半导体装置具备：半导体衬底，其具有表面和背面；第一电极，其设置于表面之上；以及第二电极，其设置于背面之上。半导体衬底包含：元件区域，其包含第一半导体元件；以及外周区域，其包围元件区域。第一半导体元件包含n-漂移区域、p基极区域、n+发射极区域、栅极绝缘膜、栅极电极、p集电极层。n+发射极区域与第一电极接触。栅极绝缘膜设置于n+发射极区域和n-漂移区域间的p基极区域的部分之上。栅极电极隔着栅极绝缘膜而与p基极区域的部分相对。p集电极层相对于n-漂移区域设置于背面侧，并且与第二电极接触。n-漂移区域及第二电极从元件区域延伸至外周区域。在外周区域设置有绝缘区域，绝缘区域处于n-漂移区域和第二电极之间，并且与第二电极接触。通过结合附图进行理解的、与本专利技术相关的以下的详细说明，会使本专利技术的上述及其它目的、特征、方案以及优点变得明确。附图说明图1是实施方式1涉及的半导体装置的概略俯视图。图2是实施方式1涉及的半导体装置的概略仰视图。图3是实施方式1涉及的半导体装置的沿图1所示的剖面线III-III的概略局部放大剖视图。图4是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造方法的一个工序的概略局部放大剖视图。图4是表示实施方式4涉及的半导体装置的制造方法的一个工序的概略局部放大剖视图。图4是表示实施方式6涉及的半导体装置的制造方法的一个工序的概略局部放大剖视图。图5是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的图4所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图5是表示实施方式4涉及的半导体装置的制造方法中的图4所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图5是表示实施方式6涉及的半导体装置的制造方法中的图4所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图6是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的图5所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图6是表示实施方式4涉及的半导体装置的制造方法中的图5所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图6是表示实施方式6涉及的半导体装置的制造方法中的图5所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图7是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的图6所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图8是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的图7所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图9是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的图8所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图10是实施方式2涉及的半导体装置的概略俯视图。图11是实施方式2涉及的半导体装置的概略仰视图。图12是实施方式2涉及的半导体装置的沿图10所示的剖面线XII-XII的概略局部放大剖视图。图13是实施方式3涉及的半导体装置的概略俯视图。图14是实施方式3涉及的半导体装置的概略仰视图。图15是实施方式3涉及的半导体装置的沿图13所示的剖面线XV-XV的概略局部放大剖视图。图16是实施方式4涉及的半导体装置的概略俯视图。图17是实施方式4涉及的半导体装置的概略仰视图。图18是实施方式4涉及的半导体装置的沿图16所示的剖面线XVIII-XVIII的概略局部放大剖视图。图19是表示实施方式4涉及的半导体装置的制造方法的第一例及第二例中的图6所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图19是表示实施方式6中的图6所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图20是表示实施方式4涉及的半导体装置的制造方法的第一例及第二例中的图19所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图20是表示实施方式6中的图19所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图21是表示实施方式4涉及的半导体装置的制造方法的第一例中的图20所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图21是表示实施方式6中的图20所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图22是表示实施方式4涉及的半导体装置的制造方法的第一例中的图21所示的工序的下一个工序的概略局部放大剖视图。图22是表示实施方式6中的图21所示的工序的下一个工序的概略局部放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其具备：/n半导体衬底，其具有表面和背面；/n第一电极，其设置于所述表面之上；以及/n第二电极，其设置于所述背面之上，/n所述半导体衬底包含：元件区域，其包含第一半导体元件；以及外周区域，其包围所述元件区域，/n所述第一半导体元件包含：n

【技术特征摘要】
20181126 JP 2018-2201111.一种半导体装置，其具备：
半导体衬底，其具有表面和背面；
第一电极，其设置于所述表面之上；以及
第二电极，其设置于所述背面之上，
所述半导体衬底包含：元件区域，其包含第一半导体元件；以及外周区域，其包围所述元件区域，
所述第一半导体元件包含：n-漂移区域；p基极区域；n+发射极区域，其与所述第一电极接触；栅极绝缘膜，其设置于所述n+发射极区域和所述n-漂移区域间的所述p基极区域的部分之上；栅极电极，其隔着所述栅极绝缘膜而与所述p基极区域的所述部分相对；n缓冲层，其与所述n-漂移区域接触，并且相对于所述n-漂移区域设置于所述背面侧；以及p集电极层，其与所述n缓冲层及所述第二电极接触，并且相对于所述n缓冲层设置于所述背面侧，
所述n-漂移区域、所述n缓冲层及所述第二电极从所述元件区域延伸至所述外周区域，
所述p集电极层也设置于所述外周区域，
在所述外周区域设置有n型区域，所述n型区域与所述第二电极、所述n缓冲层接触，位于所述外周区域的内侧部分处的所述n型区域相对于位于所述外周区域处的所述n型区域的第一面积比例比位于所述外周区域的外侧部分处的所述n型区域相对于位于所述外周区域处的所述n型区域的第二面积比例大。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述n型区域具有比所述n缓冲层高的电子浓度。


3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述n型区域与所述元件区域的外周端分离至少大于或等于所述半导体衬底的厚度的距离，所述半导体衬底的所述厚度被定义为所述外周端处的所述表面和所述背面之间的距离。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
在从所述背面进行的俯视观察中，形成于所述外周区域的全部所述n型区域被所述p集电极层包围。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
在从所述背面进行的俯视观察中，所述n型区域相对于所述外周区域的第三面积比例比所述p集电极层相对于所述外周区域的第四面积比例小。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体装置，其中，
所述n型区域形成为包围所述元件区域的大于或等于1个环状。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体装置，其中，
所述n型区域包含多个n型区域部分，
所述多个n型区域部分分散地配置于所述外周区域。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体装置，其中，
所述元件区域还包含第二半导体元件，
所述第二半导体元件包含相对于所述n-漂移区域设置于所述表面侧的p阳极层、以及相对于所述n-漂移区域设置于所述背面侧的n+阴极层。


9.一种半导体装置，其具备：
半导体衬底，其具有表面和背面；
第一电极，其设置于所述表面之上；以及
第二电极，其设置于所述背面之上，
所述半导体衬底包含：元件区域，其包含第一半导体元件；以及外周区域，其包围所述元件区域，
所述第一半导体元件包含：n-漂移区域；p基极区域；n+发射极区域，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥彻雄，
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