半导体装置制造方法及图纸

提供一种半导体装置，其抑制半导体装置的开关损耗。所述半导体装置具备设置于漂移区与半导体基板的下表面之间的第二导电型的集电区，所述集电区包括第一区和第二区，所述第二区对于所述漂移区的载流子的注入效率低于所述第一区对于漂移区的载流子的注入效率，在将俯视时的所述第一区在所述集电区的单位面积中所占的面积设为S1，将所述第二区的面积设为S2，将所述第一区的所述注入效率设为η1，将所述第二区的所述注入效率设为η2的情况下，由下式给出的平均注入效率η

【技术实现步骤摘要】
半导体装置


[0001]本专利技术涉及半导体装置。

技术介绍

[0002]以往，已知有具备IGBT等的半导体装置(例如参照专利文献1、2)。
[0003]专利文献1：日本特开2015
‑
023118号公报
[0004]专利文献2：日本特开2018
‑
049866号公报

技术实现思路

[0005]技术问题
[0006]在半导体装置中，优选抑制开关损耗。
[0007]技术方案
[0008]为了解决上述课题，在本专利技术的第一方式中，提供一种半导体装置。上述半导体装置可以具备半导体基板，该半导体基板具有上表面和下表面，且设置有第一导电型的漂移区。上述半导体装置可以具备第一导电型的发射区，所述第一导电型的发射区与所述半导体基板的所述上表面接触地设置且掺杂浓度高于所述漂移区的掺杂浓度。上述任一半导体装置可以具备与所述发射区接触地设置的第二导电型的基区。上述任一半导体装置可以具备设置在所述漂移区与所述半导体基板的所述下表面之间的第二导电型的集电区。在上述任一半导体装置中，所述集电区可以包括第一区和第二区，所述第二区对于所述漂移区的载流子的注入效率低于所述第一区对于所述漂移区的载流子的注入效率。在上述任一半导体装置中，将在俯视时所述第一区在所述集电区的单位面积中所占的面积设为S1，将在俯视时所述第二区在所述集电区的单位面积中所占的面积S2，将所述第一区的所述注入效率设为η1，将所述第二区的所述注入效率设为η2的情况下，由下式给出的平均注入效率η
C
可以为0.1以上且0.4以下，
[0009]η
C
＝(S1×
η1+S2×
η2)/(S1+S2)。
[0010]在上述任一半导体装置中，所述第一区中的所述集电区的掺杂浓度可以高于所述第二区中的所述集电区的掺杂浓度。
[0011]在上述任一半导体装置中，在将所述第一区中的所述集电区的所述掺杂浓度设为D1，将所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度设为D2的情况下，由下式给出的平均掺杂浓度D
C
可以为1
×
10
15
/cm3以上且1
×
10
18
/cm3以下，
[0012]D
C
＝(S1×
D1+S2×
D2)/(S1+S2)。
[0013]在上述任一半导体装置中，所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度可以为1
×
10
15
/cm3以上且1
×
10
17
/cm3以下。
[0014]在上述任一半导体装置中，所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度可以高于所述漂移区的掺杂浓度。
[0015]上述任一半导体装置可以具备缓冲区，所述缓冲区形成在所述第二区与所述漂移
区之间，且掺杂浓度高于所述漂移区的掺杂浓度。在上述任一半导体装置中，所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度可以高于所述第二区与所述缓冲区的PN结部中的施主浓度。
[0016]在上述任一半导体装置中，所述第一区中的所述集电区的所述掺杂浓度D1可以高于所述平均掺杂浓度D
C
。在上述任一半导体装置中，所述平均掺杂浓度D
C
可以高于所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度D2。在上述任一半导体装置中，所述第二区的面积S2相对于所述第一区的面积S1的比例α可以由下式给出，
[0017]α＝S2/S1。
[0018]在上述任一半导体装置中，比例β可以由包括所述第一区中的所述集电区的所述掺杂浓度D1的下式给出，
[0019]β＝(D1/D
C
‑
1)+D2/(D
C
‑
D2)。
[0020]在上述任一半导体装置中，所述比例α可以为所述比例β以上。
[0021]在上述任一半导体装置中，所述第一区中的所述集电区可以在所述半导体基板的深度方向上比所述第二区中的所述集电区厚。
[0022]在上述任一半导体装置中，所述第二区的第二导电型的杂质浓度可以高于所述第一区的第二导电型的杂质浓度。
[0023]在上述任一半导体装置中，俯视时的两个所述第一区之间的距离可以为所述漂移区中的少数载流子的扩散长度以下。
[0024]上述任一半导体装置可以具备包括所述发射区和所述基区的有源部。上述任一半导体装置可以具备第二导电型的阱区，该第二导电型的阱区在俯视时包围所述有源部，并与所述半导体基板的所述上表面接触地设置。上述任一半导体装置可以具备配置在所述阱区与所述半导体基板的端边之间的边缘终端结构部。在所述有源部可以设置有所述第一区和所述第二区这双方。在所述边缘终端结构部可以设置有所述第二区，不设置所述第一区。
[0025]在上述任一半导体装置中，可以在与所述阱区重叠的位置设置所述第二区，不设置所述第一区。
[0026]在上述任一半导体装置中，所述边缘终端结构部的所述第二区可以延伸设置至与所述有源部的所述发射区重叠的位置。
[0027]上述任一半导体装置可以具备栅极沟槽部，该栅极沟槽部从所述半导体基板的所述上表面设置至所述漂移区，并与所述发射区和所述基区接触。在上述任一半导体装置中，所述第一区可以设置在与所述栅极沟槽部重叠的位置。
[0028]上述任一半导体装置可以具备接触区，该接触区与所述半导体基板的所述上表面接触地设置，且掺杂浓度高于所述基区的掺杂浓度。在上述任一半导体装置中，所述第一区的接触面积比可以高于所述第二区的接触面积比。所述接触面积比可以是在所述半导体基板的所述上表面露出的所述接触区的面积相对于单位面积的比例。
[0029]在本专利技术的第二方式中，提供一种半导体装置。上述半导体装置可以具备半导体基板，该半导体基板具有上表面和下表面，且设置有第一导电型的漂移区。上述半导体装置可以具备第一导电型的发射区，该发射区设置在所述漂移区与所述半导体基板的所述上表面之间，且掺杂浓度高于所述漂移区的掺杂浓度。上述任一半导体装置可以具备与所述发射区接触地设置的第二导电型的基区。上述任一半导体装置可以具备设置在所述漂移区与所述半导体基板的所述下表面之间的第二导电型的集电区。在上述任一半导体装置中，所
述集电区可以包括第一区和第二区，所述第二区对于所述漂移区的载流子的注入效率低于所述第一区对于所述漂移区的载流子的注入效率。在上述任一半导体装置中，在将俯视时所述第一区在所述集电区的单位面积中所占的面积设为S1，将俯视时所述第二区在所述集电区的单位面积中所占的面积设为S2，将所述第一区中的所述集电区的所述掺杂浓度设为D1，将所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度设为D2的情况下，由下式给出的平均掺杂浓度D
C
可以为1
×
10
15
/cm3以上且1
×
10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体基板，其具有上表面和下表面，且设置有第一导电型的漂移区；第一导电型的发射区，其与所述半导体基板的所述上表面接触地设置，且掺杂浓度高于所述漂移区的掺杂浓度；第二导电型的基区，其与所述发射区接触地设置；以及第二导电型的集电区，其设置在所述漂移区与所述半导体基板的所述下表面之间，所述集电区包括第一区和第二区，所述第二区对于所述漂移区的载流子的注入效率低于所述第一区对于所述漂移区的载流子的注入效率，在将俯视时所述第一区在所述集电区的单位面积中所占的面积设为S1，将俯视时所述第二区在所述集电区的单位面积中所占的面积设为S2，将所述第一区的所述注入效率设为η1，将所述第二区的所述注入效率设为η2的情况下，由下式给出的平均注入效率η
C
为0.1以上且0.4以下，η
C
＝(S1×
η1+S2×
η2)/(S1+S2)。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一区中的所述集电区的掺杂浓度高于所述第二区中的所述集电区的掺杂浓度。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，在将所述第一区中的所述集电区的所述掺杂浓度设为D1，将所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度设为D2的情况下，由下式给出的平均掺杂浓度D
C
为1
×
10
15
/cm3以上且1
×
10
18
/cm3以下，D
C
＝(S1×
D1+S2×
D2)/(S1+S2)。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度为1
×
10
15
/cm3以上且1
×
10
17
/cm3以下。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度高于所述漂移区的掺杂浓度。6.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还具备缓冲区，所述缓冲区形成在所述第二区与所述漂移区之间，且所述缓冲区的掺杂浓度高于所述漂移区的掺杂浓度，所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度高于所述第二区与所述缓冲区的PN结部中的施主浓度。7.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第一区中的所述集电区的所述掺杂浓度D1高于所述平均掺杂浓度D
C
，所述平均掺杂浓度D
C
高于所述第二区中的所述集电区的所述掺杂浓度D2，所述第二区的面积S2相对于所述第一区的面积S1的比例α由下式给出，α＝S2/S1，比例β由包含所述第一区中的所述集电区的所述掺杂浓度D1的下式给出，β＝(D1/D
C
‑
1)+D2/(D
C
‑
D2)，所述比例α为所述比例β...

【专利技术属性】
技术研发人员：白川彻，三塚要，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：