JP4044332B2 - High voltage semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は大電流を制御するパワー半導体装置に係り、特に高耐圧のパワー半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイドギャップ半導体材料の炭化珪素(SiC)などは、シリコン(Si)に比べて絶縁破壊電界強度が約10倍以上高い等の優れた特性を有しており、高い耐逆電圧特性を要する高耐電圧パワー半導体装置の好適な材料として注目されている。
SiCを用いた従来例のワイドギャップ高耐電圧半導体装置としては、例えば図9の断面図に示す耐電圧約12kVのSiCのpnダイオードが、2001年のInternational Symposium on Power Semicondumctor Devices & ICs の予稿集の27から30ページに示されている。図9はSiCpnダイオードの右半分の断面を拡大して示しており、左半分は右半分と線対称であるので図示を省略している。この従来例では、下面にカソード電極107を有するn型SiCのカソード領域101の上面にn型ドリフト層102を形成し、n型ドリフト層102の中央部分にp型層103を形成している。p型層103には良導体の薄い金属膜によるアノードコンタクト電極108が設けられている。アノードコンタクト電極108には、電気抵抗を低くするため厚くなされた金属膜のアノード電極109が設けられている。アノードコンタクト電極108には、SiCとの接着性に優れたチタン等が用いられ、アノード電極109には、耐蝕性のある金等が用いられる。p型層103の端部領域にはターミネーション領域Tが設けられている。「ターミネーション領域」とは高耐圧半導体素子の周辺部における電界集中を抑制するために、特殊な構造にした周辺領域のことをいう。ターミネーション領域Tの左端部にはp型領域104が形成され、右端部には、空乏層がn型ドリフト層102の端部に拡がるのを防ぐためのn型チャネルストッパー領域105が形成されている。この高耐電圧ダイオードの表面には、アノード電極109の部分を除いて、厚さ約2μmの二酸化珪素の膜のパッシベーション膜106が表面保護のために設けられている。
【0003】
図10は従来のSiCのMOS電界効果トランジスタ(MOSFET)の断面図である。このMOSFETのチップサイズは縦及び横がともに4mm(4mm×4mm)である。図において、下面にドレイン電極53を有する高不純物濃度のn型ドレイン層11として働く基板の上にn型ドリフト層2が形成されている。n型ドリフト層2の上に部分的に形成したp型ボディ層33の一部にn型ソース層7が形成されており、p型ボディ層33にトレンチ(溝)60が形成されている。トレンチ60内にはゲート絶縁物層8を介してゲート54が形成されている。p型ボディ層33及びn型ソース層7の上にソースコンタクト電極155が設けられ、全てのソースコンタクト電極155は、トレンチ60のない部分でソース電極161に接続されている。
【0004】
図11は従来のSiCのゲート・ターンオフ・サイリスタ(GTO)の断面図である。図において、アノード電極51を有し、アノード層21として機能する高不純物濃度のp型SiCの基板に、低不純物濃度のn型ドリフト層2を形成している。n型ドリフト層2の上にp型層22を形成し、p型層22の全面にn型カソード領域23を形成する。n型カソード領域23の所定部分をp型層22に達する深さまでエッチングし、エッチングした部分にp型層22に接するようにゲート電極54を形成する。すべてのゲート電極54、54、54・・・は図11の断面では見えない位置で共通に接続されている。残ったn型カソード領域23にカソードコンタクト電極159を形成する。すべてのカソードコンタクト電極159の上に各カソードコンタクト電極159に接触するカソード電極150が形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
SiCは、絶縁破壊電界強度が高いという特性から半導体装置の高耐電圧化に適しているが、SiCの単結晶基板にはマイクロパイプと呼ばれる直径数μm程度の結晶欠陥が多数存在する。このため、面積の大きな半導体装置を作製しようとすると歩留まりが悪くなる。実用的なSiCの半導体装置の最大面積は、0.7cm2程度である。そこで、このような比較的小さな面積の半導体装置において高い逆耐電圧を確保する必要がある。SiCを用いた半導体装置は、絶縁破壊電界がSiの約10倍以上と高いために、Siを用いた半導体装置に比べてより短い幅のターミネーション領域TでSiの半導体装置と同程度の逆耐電圧を有する。このような半導体装置内の逆耐電圧を「内部耐電圧」という。内部耐電圧は、実質的に降伏電圧に等しい。
【0006】
SiCの半導体装置では、その通電面積を出来るだけ大きくするために、アノードコンタクト電極108とアノード電極109の面積を大きくし、ターミネーション領域Tの面積を出来るだけ小さくするのが望ましい。しかし、小さな面積の半導体装置において、ターミネーション領域Tを縮小し、アノード電極109の面積を大きくすると、半導体装置の端部R1とアノード電極109の端部R2との間の距離が短くなる。その結果、カソード電極107の電位に近くなる端部R1とアノード電位にある端部R2間の空間の耐電圧である「外部耐電圧」が低くなり気中放電を起こす、という問題がある。例えば図9に示すSiCの高耐圧ダイオードの場合、ターミネーション領域Tの幅は500ミクロンなので、端部R1とR2間の距離も約500ミクロンである。このダイオードのパッケージの封入ガスとしてSi半導体装置に一般的に用いられている窒素を用いると、窒素の絶縁破壊電界は3.8kV/mmであるので、500ミクロンの距離の放電開始電圧である1.9kV(=3.8kV/mm×0.5mm)で気中放電が起こってしまう。半導体装置の耐電圧は、内部耐電圧と外部耐電圧の低い方で決まる。
【0007】
端部R1とR2間の外部耐電圧を高くする方法として、端部R2を含むアノード電極109の右側部分を点線で示すようにパッシベーション膜106Aで覆うことも考えられる。SiC半導体素子は300から700℃の高温で使用することが多く、パッシベーション膜106Aは二酸化珪素等の耐熱性のある材質の膜でなければならない。二酸化珪素は端部R2のように高い段差のある壁面に形成するのが難しく、また形成できたとしても、使用中の温度サイクルによってひび割れやはく離が生じることがあり長期の信頼性に欠ける、という問題がある。
上記の各問題点は、図10に示す従来のMOSFET及び図11に示す従来のGTOに関しても同様である。
本発明は、比較的小さな面積の半導体装置において、外部耐電圧の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の高耐圧半導体装置は、
一方の面に第1の電極を有する、高不純物濃度のワイドギャップ半導体の基板、
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記ドリフト層と同じ導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における前記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成されたワイドギャップ半導体の活性領域生成層、
前記活性領域生成層の上に形成した第2の電極、
前記第2の電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記第2の電極と電気的に接続された第3の電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記第2の電極における前記第3の電極から露出した領域とを覆うように形成した表面保護膜
を有する。
第3の電極が、ターミネーション領域の電位の高い外縁から離れているので、第3の電極と外縁との間の気中放電開始電圧が高くなる。
【0009】
本発明の他の観点の高耐電圧半導体装置は、
一方の面に第1の電極を有する、高不純物濃度の第1の導電型のワイドギャップ半導体の基板、
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度の第1の導電型のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記第1の導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における上記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成されると共に、前記ドリフト層に近い部分の不純物濃度に対して、前記ドリフト層から遠い部分の不純物濃度を高くした、第2の導電型のワイドギャップ半導体の活性領域生成層、
前記活性領域生成層の上に形成した第2の電極、
前記第2の電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記第2の電極と電気的に接続された第3の電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記第2の電極における前記第3の電極から露出した領域とを覆うように形成した表面保護膜
を有する。
活性領域生成層の、前記ドリフト層に近い部分の不純物濃度に対して、前記ドリフト層から遠い部分の不純物濃度を高くしたことにより、活性領域が広くなる。
【0010】
本発明の他の観点の高耐電圧半導体装置は、
一方の面に第1の電極を有する、高不純物濃度の第1の導電型のワイドギャップ半導体の基板、
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度の前記第1の導電型のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記第1の導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における上記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成した、第2の導電型のワイドギャップ半導体の第1の半導体層、
前記第1の半導体層を貫通して前記ドリフト層に至るように設けられて、前記第1の半導体層および前記ドリフト層に絶縁膜を介して対向すると共に、ゲート電極として動作する第2の電極、
前記第1の半導体層の上部における前記第2の電極の近傍に形成されると共に、前記絶縁膜を介して前記第2の電極に対向した前記第1の導電型の高不純物濃度の第2の半導体領域、
前記第2の半導体領域及びこの前記第2の半導体領域の間の前記第1の半導体層の上に設けられると共に、前記第2の半導体領域と電気的にコンタクトを取るコンタクト電極、
前記コンタクト電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記コンタクト電極と電気的に接続された第3の電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記コンタクト電極, 前記第2の電極および前記絶縁膜が形成された前記第1の半導体層の表面における前記第3の電極から露出した領域と、を覆うように形成した表面保護膜
を有する。
MOS電界効果型の半導体装置のコンタクト電極を厚くし、第3の電極をターミネーション領域から所定距離離すことにより、活性領域が広くなるとともに、耐電圧が高くなる。
【0011】
本発明の他の観点の高耐電圧半導体装置は、
一方の面に第1の電極を有する、高不純物濃度の第1の導電型のワイドギャップ半導体の基板、
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度の第2の導電型のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記第2の導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における上記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成した、第1の導電型のワイドギャップ半導体の第1の半導体層、
前記第1の半導体層を貫通して前記ドリフト層に至るように設けられて、前記第1の半導体層および前記ドリフト層に絶縁膜を介して対向すると共に、ゲート電極として動作する第2の電極、
前記第1の半導体層の上部における前記第2の電極の近傍に形成されると共に、前記絶 縁膜を介して前記第2の電極に対向した前記第2の導電型の高不純物濃度の第2の半導体領域、
前記第2の半導体領域及びこの前記第2の半導体領域の間の前記第1の半導体層の上に設けられると共に、前記第2の半導体領域と電気的にコンタクトを取るコンタクト電極、
前記コンタクト電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記コンタクト電極と電気的に接続された第3の電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記コンタクト電極, 前記第2の電極および前記絶縁膜が形成された前記第1の半導体層の表面における前記第3の電極から露出した領域と、を覆うように形成した表面保護膜
を有する。
絶縁ゲートバイポーラ型の半導体装置のコンタクト電極を厚くし、第3の電極をターミネーション領域から所定距離離すことにより、活性領域が広がるとともに耐電圧が高くなる。
【0012】
本発明の他の観点の高耐電圧半導体装置は、
一方の面に第1の電極のアノード電極を有する、高不純物濃度の第1の導電型のワイドギャップ半導体の基板、
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度の第2の導電型のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記第2の導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における上記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成した、第1の導電型のワイドギャップ半導体の第1の半導体層、
前記第1の半導体層の上に形成した、第2の導電型のカソード領域、
前記第1の半導体層の上における前記カソード領域の間に形成した第2の電極のゲート電極、
前記カソード領域の上に設けられると共に、前記カソード領域と電気的にコンタクトを取るカソードコンタクト電極、
前記カソードコンタクト電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記カソードコンタクト電極と電気的に接続された第3の電極のカソード電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記カソードコンタクト電極, 前記カソード領域および前記第2の電極が形成された前記第1の半導体層の表面における前記カソード電極から露出した領域とを覆うように形成した表面保護膜
を有する。
ゲートターンオフサイリスタの半導体装置のコンタクト電極を厚くし、第3の電極をターミネーション領域から所定距離を保つことにより、活性領域が広がるとともに耐電圧が高くなる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を図1から図8を参照して説明する。
《第1実施例》
図1は本発明の第1実施例の、炭化珪素(SiC)の半導体材料を用いた高耐電圧半導体装置の上面図である。第1実施例の半導体装置は設計耐電圧が12kVのSiCpnダイオードであり、具体例の縦及び横の寸法はともに8mm(8mm×8mm)である。図2は図1のII−II断面図であり、図1の右半分の断面を示している。図2において、下面に第1の電極のカソード電極50を有する厚さ約350μmの、高不純物濃度のn型SiCのドレイン層1として働く基板の上に、厚さ約100μmの低不純物濃度のn型SiCのドリフト層2を形成している。カソード電極50には端子50Aが設けられることもある。ドリフト層2の左側部分には、厚さ約2μmの低不純物濃度、例えば1×1017atm/cm3の、活性領域生成層であるp型層3をエピタキシャル成長法により形成している。活性領域生成層は、通電時にドリフト層2に電荷を注入して、半導体装置をオン状態にする。p型層3の形成過程で、不純物濃度を制御して、p型層3の上層部3Aの不純物濃度を1×1019atm/cm3程度に高くする。p型層3の上にチタン等の金属膜による、縦横の寸法がともに7mm(7mm×7mm)の第2の電極のアノードコンタクト電極52を形成し、アノードコンタクト電極52の、図において左端部に金等による第3の電極のアノード電極51を設けている。図1の上面図に示すように、アノードコンタクト電極52及びアノード電極51は、それぞれ略四角形で、ダイオードの中央領域に同心に形成されている。アノード電極51には接続用の端子51Aが設けられることもある。
【0014】
図2において、ドリフト層2をメサエッチング法の一種の反応性イオンエッチング法により浅くエッチングして、ターミネーション領域Tを形成する。ターミネーション領域Tの上面からホウ素又はアルミニウム等のイオン打ち込みをしてp型領域4を形成する。その幅(図の左右方向の長さ)は、約200μmである。p型領域4の不純物濃度は1016から1019atm/cm3の範囲にするのが好ましい。ドリフト層2の端部領域、すなわちターミネーション領域Tの右端部(図1では外周部)には、幅が約200μmのn型のチャネルストッパー領域5を形成している。p型領域4とチャネルストッパー領域5の間隔は、約100μmである。ターミネーション領域Tの表面、ターミネーション領域Tに近接するp型層3の斜面及びアノードコンタクト電極52の表面には二酸化珪素や窒化珪素などの薄膜による表面保護膜のパッシベーション膜16が形成されている。パッシベーション膜16の膜厚は、0.4μmから5μmの範囲である。
図1の上面図に示す縦及び横の寸法がともに8mm(8mm×8mm)のSiCダイオードでは、アノード電極51の端部R3は、ターミネーション領域Tの左の端部R4から最大で約1mm離れており、右の端部R1からは約1.5mm離れている。
【0015】
本実施例では、p型層3のアノードコンタクト電極52に近い上層部3Aの不純物濃度を高くすることにより、アノードコンタクト電極52とp型層3の境界における電気伝導度が高くなる。そのため、アノード電極51がアノードコンタクト電極52の中央部分(図1を参照)のみに設けられているにもかかわらず、アノードコンタクト電極52のすべての領域が電流の流れる活性領域となる。すなわち縦横の寸法がともに約7mm(7mm×7mm)の活性領域が確保できる。本実施例のpnダイオードのオン電圧は3.5Vであった。
図2において、本実施例のpnダイオードに逆方向に電圧を印加したとき(以後、逆バイアスという)、p型層3とn型ドリフト層2の接合部34から、カソード電極50、及びアノード電極51に向かって空乏層が広がる。逆バイアス電圧が高くなると、ドリフト層2内に広がる空乏層は、p型領域4の作用により、図の右端のチャネルストッパー領域5へ向かって広がる。この空乏層により電界が緩和され設計耐電圧である12kV以上の高い逆耐電圧(内部耐電圧)が得られる。内部耐電圧は実質的に降伏電圧に等しい。
【0016】
内部耐電圧が12.3kVの本実施例のダイオードを、絶縁性の液体であるフロリナート(商標)を充填したパッケージ内に収納して逆電圧の印加試験をしたところ、12.3kVとほぼ理論値の逆耐電圧が得られた。フロリナート(商標)の絶縁破壊電界は16kV/mmであるので、上記12.3kVの逆耐電圧はこのダイオードの内部耐電圧によるものであり、外部耐電圧は、12.3kV以上であることが判る。しかし、SiCの半導体装置は数100度の高い温度で使用されるので、高温で蒸発しやすいフロリナートは使用できない。
外部耐電圧は、主として、チャネルストッパー領域5の端部R1とアノード電極51の端部R3との間の距離に依存する気中放電開始電圧に等しい。パッケージ内に絶縁性ガスを封入すると、気中放電開始電圧は高くなる。例えば上記パッケージ内に絶縁破壊電界が9kV/mmの高絶縁性ガスである六フッ化硫黄ガス(SF6)を封入すると約12kVの逆耐電圧が得られた。絶縁性ガスとしてはSF6と窒素の混合ガスも用いられる。なお、SF6ガスの圧力を大気圧より高くすると、更に逆耐電圧が高くなることが判った。
一方、図9の従来のSiCpnダイオードでは、フロリナート(商標)中での逆耐電圧は7kVであったが、SF6ガス中では逆耐電圧は4kVと低い値であった。
【0017】
図9の従来のSiCpnダイオードにおいて、例えば、ターミネーション領域Tの幅を1.5mmに拡大すると、SF6ガス中での逆耐電圧が12kV以上となったが、活性領域が5mm×5mmに減少し、本実施例のものに比べ、約50%少なくなる。その結果ダイオードのオン電圧は3.5Vから5Vに増加した。
本実施例のSiCpnダイオードでは、縦横の寸法がともに約7mmの広い活性領域を保ちつつ、SiCダイオードが本来有する高い内部耐電圧より高い外部耐電圧を得ることできる。SiCダイオードを150℃以下の比較的低い温度で用いるときは、ターミネーション領域Tに樹脂の端部保護材を塗布したり、ダイオード全体をシリコンゴムなどの固体絶縁体で覆ったりして外部耐電圧を高くすることができる。本実施例のSiCpnダイオードは、端部保護剤や固体絶縁体が使用できない300℃以上の高温で用いるもの、及び端部保護剤の塗布が困難な圧接型パッケージを用いるものに有効である。端部保護剤を塗布しないので、製造プロセスの簡略化を図れる。樹脂を用いないので、樹脂と半導体との界面にナトリウムなどのイオンが付着することがなく、半導体装置の信頼性が向上する。また製造プロセスも簡単になる。
【0018】
《第2実施例》
図3は本発明の第2実施例の、プレーナ構造の設計耐電圧12kVのSiC(炭化珪素)pnダイオードの断面図である。第1実施例のSiCpnダイオードはターミネーション領域Tがメサ型であったが、本実施例のものでは、ターミネーション領域Tをプレーナ型にした点が第1実施例と異なる。本実施例のpnダイオードのチップサイズは、縦と横の寸法がともに6mm(6mm×6mm)である。アノード電極51の端部R3をターミネーション領域Tの端部R4から約1mm離している。活性領域生成層であるp型層13の上層部13Aの不純物濃度は、p型層3よりも高い。その他の構成及び動作は第1実施例のものと同じである。
本実施例のpnダイオードの逆耐電圧は、窒素中で2.8kVであった。またSF6ガスなどの高絶縁性ガス中では12.1kVであった。アノードコンタクト電極52を、中央部からターミネーション領域Tの端部R4の近傍まで形成しているので、活性領域は5mm×5mm(25mm2)と最大限の領域を確保でき、オン電圧は3.5Vと低い。
【0019】
例えば、図9の構成のpnダイオードを、本実施例のものと同じチップサイズ6mm×6mmで作り、12kVの逆耐電圧を得るためには、ターミネーション領域Tの幅を1.5mmにする必要があり、結果として活性領域は3mm×3mm(9mm2)となる。この面積9mm2は本実施例のものの面積25mm2の36%でありかなり狭くなる。また、オン電圧は6Vとなり、本実施例のもののオン電圧3.5Vに比べ70%以上高くなった。
本実施例のpnダイオードはターミネーション領域Tをメサ構造にしていないので、メサ構造のものに比べると若干逆耐電圧が低いがメサ形成のプロセスがなく、製造工程が簡単になる。
本実施例では、p型領域13の存在するpnダイオードについて述べたが、p型領域13を形成せず、整流性を示すNiなどの金属をn型ドリフト層2上に形成したショットキーダイオードについても、本実施例と同様に高耐電圧と低オン電圧を同時に実現できる。
【0020】
《第3実施例》
図4は本発明の第3実施例の、設計耐電圧5kVのSiCのMOS電界効果トランジスタ(MOSFET)の断面図である。このMOSFETのチップサイズは縦及び横がともに4mm(4mm×4mm)である。図において、下面に第1の電極のドレイン電極53を有する高不純物濃度のn型ドレイン層11として働く基板の厚さは約200μmである。ドレイン層11の上に形成したn型ドリフト層2の厚さは約50μmである。n型ドリフト層2の上に部分的に形成したp型ボディ層33の厚さは約4μm、p型ボディ層33の一部に形成したn型ソース層7の厚さは約0.5μmである。これらが活性領域生成層となる。活性領域生成層の機能は前記第1実施例と同じである。p型ボディ層33にトレンチ(溝)60が形成されている。トレンチ60の深さは約6μm、幅は約3μmである。トレンチ60内に形成されているゲート絶縁物層8の厚さは、トレンチ60の底部で約1μm、側部で約0.1μmである。トレンチ60内にゲート絶縁物層8を介して第2の電極のゲート電極54が設けられている。p型ボディ層33及びn型ソース層7の上にソースコンタクト電極55が設けられている。ソースコンタクト電極55の厚さは、高い導電性を有するように、図10に示す従来のMOSFETのソースコンタクト電極155の厚さの約2倍になされている。全てのソースコンタクト電極55は、トレンチ60のない部分で共通に接続されるとともに、第3の電極のソース電極61に接続されている。トレンチ60及びゲート電極54は図の紙面に垂直な方向にのびるストライプ状でもよく、また例えば円形や四角形等であってもかまわない。
【0021】
本実施例のMOSFETの製作方法は次のとおりである。図4において、ドレイン層11として機能する、不純物濃度が1018から1020atm/cm3のn型SiC基板を用意し、その上面に不純物濃度が1015から1016atm/cm3のSiCn型ドリフト層2をエピタキシャル成長法により形成する。n型ドリフト層2の上に、不純物濃度が1016atm/cm3程度のSiCp型ボディ層33をエピタキシャル成長法等により形成する。図の左側部分のみp型ボディ層33を残して、他の部分のp型ボディ層33をメサエッチングで除去し、ターミネーション領域Tを形成する。ターミネーション領域Tにイオン打ち込みにより、不純物濃度が1016から1018atm/cm3のp型領域4を形成する。ターミネーション領域Tの右端にn型のチャネルストッパー領域5を形成する。残った右側のp型ボディ層33に不純物濃度が1019atm/cm3程度のn型ソース領域7を、窒素、りん等のイオン打ち込みにより形成する。n型ソース領域7の不純物濃度は、図10に示す従来のMOSFETでは1018atm/cm3程度であるが、本実施例では不純物濃度が1019atm/cm3と従来のものの約10倍になされている。
【0022】
次に、異方性エッチングにより、p型ボディ層33を貫通し底部がn型ドリフト層2に達するトレンチ60を形成する。トレンチ60の内壁にSiO2のゲート絶縁膜8を形成した後、高濃度のりんを含んだポリシリコンを堆積してトレンチ60を埋める。トレンチ60の内壁のゲート絶縁膜8に付着したポリシリコン膜を残し他のポリシリコンを除去する。ポリシリコンを除去した凹部に導電性物質を充填してポリシリコン膜を含むゲート電極54を形成する。アルミニウム、ニッケル等で、n型領域7とp型ボディ層33の表面にソースコンタクト電極55を形成し、中央部分のソース電極61に接続する。ドレイン層11にドレイン電極53を形成する。最後にソース電極61を除く面に厚さ0.5μm以上のパッシベーション膜16を形成して本実施例のMOSFETが完成する。ターミネーション領域Tの図における左右方向の幅は0.5mmである。本実施例では、ソース電極61がターミネーション領域Tから1mm以上離れているので、端部R1からは約1.5mm離れることになる。
このように構成したMOSFETのソース電極61とゲート電極54間の電圧を零にし、ソース電極とドレイン電極53間に順電圧を印加して耐電圧を測定した。MOSFETを窒素ガス中に置くと4kV以上の耐電圧が得られた。SF6ガス中に置くと、耐電圧は5.1kVとなりほぼ設計値の耐電圧が得られた。またオン抵抗は55mΩcm2であった。
本実施例のMOSFETにおいて、図5に示すようにトレンチを形成せず、ドリフト層2を部分的に高くてもよい。高くしたドリフト層2Aに絶縁膜8Aを介してゲート電極54を設ける。この構成では、図4のものに比べてオン抵抗が若干高くなるが、耐電圧は変わらなかった。
【0023】
本実施例のMOSFETでは、n型ソース領域7の不純物濃度を従来のものの10倍程度にし、従来の2倍の厚さのソースコンタクト電極55をターミネーション領域Tとソース電極61の間に形成することにより、これらの領域が活性領域となる。図4のMOSFETでは活性領域の縦横の寸法はともに3mm(3mm×3mm)であり、その面積は9mm2である。
【0024】
図10に示す従来のMOSFETで5.1kVの耐電圧を得るためには、ターミネーション領域Tの幅を1.5mmにする必要がある。チップサイズが4mm×4mmのMOSFETに1.5mm幅のターミネーション領域を設けると、活性領域の縦横の寸法はともに1mm(1mm×1mm)となり、面積は1mm2となる。すなわち本実施例のものの活性領域の面積は9mm2であるので、従来例のものの9倍になる。上記活性領域が1mm×1mmの従来のMOSFETのオン抵抗は、470mΩcm2のであり、本実施例のものの約8.5倍であり、本実施例のものより劣る。
【0025】
《第4実施例》
図6は本発明の第4実施例の、設計耐電圧5kVのSiCのインシュレーテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)の断面図である。本実施例のIGBTは、第3実施例のMOSFETのn型ドレイン層11をp型ドレイン層12に変えたものである。その他の構成は前記第3実施例のMOSFETと実質的に同じである。チップサイズは縦横の寸法がともに8mm(8mm×8mm)である。本実施例においては、第3の電極のエミッタ電極57とターミネーション領域Tとの間を1mm以上離しているので、エミッタ電極57と端部R1との間に1.5mm以上の距離を確保できる。IGBTの第2の電極のゲート電極65の電圧を零にして、エミッタ電極57と第1の電極のコレクタ電極56間に順電圧を印加し耐電圧を測定した。その結果、窒素雰囲気中でも4kV以上の耐電圧が得られた。ターミネーション領域Tの端部R4からエミッタ電極57の間にも活性領域が形成されるので、活性領域はチップ面積の76.5%(=7×7÷8÷8)と大きく、エミッタ電極57をチップの中央部のみに設けたにもかかわらずオン抵抗は上昇しなかった。本実施例では、コレクタ層12をp型としているので、オン時、ホールがp型コレクタ層12からn型ドリフト層2に注入され、伝導度変調が生じる。これによってn型ドリフト層2の抵抗が下がり、オン電圧が低くなる。
本実施例のIGBTにおいて、図7に示すようにトレンチを形成せず、ドリフト層2を部分的に高くしてもよい。高くしたドリフト層2Aに絶縁膜8Aを介してゲート電極65を設ける。この構成では、図6のものに比べてオン抵抗が若干高くなるが、耐電圧は変わらなかった。
【0026】
従来のIGBT(図示省略)では、ターミネーション領域Tの幅を1.5mmにする必要があるので、活性領域の面積はチップの面積の39%(=5×5÷8÷8)になる。
本実施例のIGBTのオン電圧は4Vであったが、前記従来のもののオン電圧は6Vである。すなわち本実施例では従来のものに比べてオン電圧を33%低くすることができた。チップ面積がさらに小さい場合は、本実施によって得られる効果はさらに大きくなる。
【0027】
《第5実施例》
図8は本発明の第5実施例の、設計耐圧20kVのSiCのゲート・ターンオフ・サイリスタ(GTO)の断面図である。図において、第1の電極のアノード電極21を有するアノード層21として機能する1018から1020atm/cm3の高不純物濃度のp型SiCの基板に、1014から1016atm/cm3の低不純物濃度のn型ドリフト層2を気相成長法等により形成する。n型ドリフト層2の上にp型層22を形成する。p型層22の全面にn型カソード領域23を形成する。本実施例のGTOでは、n型カソード領域23の不純物濃度を、図11に示すGTOのn型カソード領域23の10倍程度に高くしてある。n型カソード領域23の所定部分をp型層22に達する深さまでエッチングし、エッチングした部分にp型層22に接するように第2の電極のゲート電極54を形成する。p型層22とn型カソード領域23とで活性領域生成層を形成する。活性領域生成層の機能は前記第1実施例と同じである。すべてのゲート電極54、54、54・・・は図8の断面では見えない位置で共通に接続されている。残ったn型カソード領域23にカソードコンタクト電極59を形成する。本実施例では、カソードコンタクト電極59の厚さを、図11に示す従来のもののカソードコンタクト電極159の厚さの2倍程度に厚くしてある。すべてのカソード電極59、59、59・・・は、図8の断面では見えない位置で共通に接続されている。GTOの中央部のカソードコンタクト電極59の上にカソードコンタクト電極59と接触する厚さ10μmの金の膜により第3の電極のカソード電極50を形成する。カソード電極50に端子50Aを設けてもよい。ターミネーション領域Tの形成方法は第1実施例のものと同様である。
【0028】
本実施例のGTOでは、ターミネーション領域Tの幅は1mm、ターミネーション領域Tとカソード電極50との間隔は0.5mmである。本実施例のGTOのゲート電極54の電圧を零にし、カソード電極50とアノード電極51間に順電圧を印加して耐電圧を測定した。GTOを1気圧のSF6ガス中に置いたとき、耐電圧11.5kVであり、設計耐電圧20kVに達しなかった。そこでSF6ガスの圧力を2.5気圧とすると、耐電圧は21.5kVと設計値を超える耐電圧を得ることができた。本実施例のGTOにおいても、ターミネーション領域Tを除くほとんどすべての領域が活性領域となるので、オン抵抗の低いGTOが得られる。
【0029】
以上の各実施例で説明した本発明はさらに多くの適用範囲あるいは派生構造を含むものである。前記第1ないし第5実施例では、ドリフト層2がn型の半導体装置の場合について述べたが、ドリフト層2がp型の場合には、他の要素のn型領域をp型領域に、p型領域をn型領域に置き変えることにより、本発明の構成を適用できる。前記各実施例では、ワイドギャップ半導体材料としてSiCを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明は、臨界電界の高いダイヤモンド、ガリウムナイトライドなど他のワイドギャップ半導体材料を用いた半導体装置に有効に適用できる。
【0030】
【発明の効果】
以上各実施例によって詳細に説明したところから明らかなように、本発明の半導体装置は、主電極をターミネーション領域から離れた半導体装置の中央部に形成することにより、主電極と半導体装置の端部の距離を、半導体装置のパッケージに封入した気体の絶縁破壊電圧を超えない範囲で十分大きくすることができる。これにより半導体装置の耐電圧を向上させることができる。主電極とターミネーション領域との間の領域において、p型ボディ層の上層部の不純物限度を大きくしたりコンタクト電極を厚くすることにより広い活性領域が確保され、半導体装置のオン抵抗を低く保つことができる。
さらに、本発明の半導体装置は、そのパッケージ内にSF6ガスを主成分とした絶縁性ガスを封入することにより、200℃を超える高温でも高い逆耐電圧を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例のSiC pnダイオードの上面図
【図2】 本発明の第1実施例のSiC pnダイオードの断面図
【図3】 本発明の第2実施例のSiC pnダイオードの断面図
【図4】 本発明の第3実施例のトレンチ構造を有するSiC MOSFETの断面図
【図5】 第3実施例の他のSiC MOSFETの断面図
【図6】 本発明の第4実施例のトレンチ構造を有するSiC IGBTの断面図
【図7】 第4実施例の他のSiC IGBTの断面図
【図8】 本発明の第5実施例のSiC GTOの断面図
【図9】 従来のSiC pnダイオードの断面図
【図10】 従来のSiC MOSFETの断面部
【図11】 従来のSiC GTOの断面図
【符号の説明】
1 ドレイン層
2 ドリフト層
3 p型層
3A 上層部
4 p型領域
5 チャネルストッパー領域
11 ドレイン層
12 コレクタ層
16 パッシベーション膜
21 アノード層
22 P型層
23 カソード領域
33 ボディ層
50 カソード電極
51 アノード電極
52 アノードコンタクト電極
53 ドレイン電極
54 ゲート電極
55 ソースコンタクト電極
56 コレクタ電極
57 エミッタ電極
58 エミッタコンタクト電極
59 カソードコンタクト電極
60 トレンチ
61 ソース電極
65 ゲート電極
101 カソード領域
102 ドリフト層
103 p型層
104 p型領域
105 チャネルストッパー領域
106 パッシベーション膜
107 カソード電極
108 アノードコンタクト電極
109 アノード電極
T ターミネーション領域
R1、R2、R3、R4 端部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a power semiconductor device that controls a large current, and more particularly to a high-withstand-voltage power semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
Silicon carbide (SiC), which is a wide gap semiconductor material, has excellent characteristics such as about 10 times higher dielectric breakdown field strength than silicon (Si), and has high resistance to high reverse voltage characteristics. It attracts attention as a suitable material for voltage power semiconductor devices.
As a conventional wide gap high withstand voltage semiconductor device using SiC, for example, a SiC pn diode having a withstand voltage of about 12 kV shown in the cross-sectional view of FIG. 9 is a preliminary collection of International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs of 2001. Pages 27-30. FIG. 9 shows an enlarged cross section of the right half of the SiC pn diode, and the left half is not shown because it is symmetrical with the right half. In this conventional example, an n-
[0003]
FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional SiC MOS field effect transistor (MOSFET). The chip size of this MOSFET is 4 mm (4 mm × 4 mm) both vertically and horizontally. In the figure, an n-
[0004]
FIG. 11 is a sectional view of a conventional SiC gate turn-off thyristor (GTO). In the figure, a low impurity concentration n-
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
SiC is suitable for increasing the withstand voltage of a semiconductor device because of its high dielectric breakdown electric field strength, but the SiC single crystal substrate has many crystal defects called micropipes with a diameter of about several μm. For this reason, when it is going to manufacture a semiconductor device with a large area, a yield will worsen. The maximum area of a practical SiC semiconductor device is 0.7 cm.2Degree. Therefore, it is necessary to ensure a high reverse withstand voltage in such a semiconductor device having a relatively small area. Since a semiconductor device using SiC has a dielectric breakdown electric field about 10 times higher than that of Si, a reverse resistance to the same degree as that of a Si semiconductor device in a termination region T having a shorter width than a semiconductor device using Si. Have voltage. Such a reverse withstand voltage in the semiconductor device is called “internal withstand voltage”. The internal withstand voltage is substantially equal to the breakdown voltage.
[0006]
In an SiC semiconductor device, it is desirable to increase the areas of the
[0007]
As a method of increasing the external withstand voltage between the end portions R1 and R2, it is conceivable to cover the right side portion of the anode electrode 109 including the end portion R2 with a
The above-mentioned problems are the same for the conventional MOSFET shown in FIG. 10 and the conventional GTO shown in FIG.
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high external withstand voltage in a semiconductor device having a relatively small area.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The high voltage semiconductor device of the present invention is
A high-impurity wide gap semiconductor substrate having a first electrode on one side;
A low-impurity wide gap semiconductor drift layer formed on the other surface of the substrate;
A termination region having at least one high impurity concentration region of the same conductivity type as the drift layer, formed in an outer peripheral region in the upper portion of the drift layer;
Above the drift layerOn the inside of the termination area in the part, adjacent to the termination areaFormed wide gap semiconductor active region generation layer,
in frontA second electrode formed on the active region generating layer;
The second electrodeOn top of the, The termination areaInner peripheryKeep a certain distance fromFormed and electrically connected to the second electrode.A third electrode, and
The termination areaWhen,The second electrodeAnd a region exposed from the third electrode inSurface protective film formed to cover
Have
Since the third electrode is away from the outer edge having a high potential in the termination region, the air discharge start voltage between the third electrode and the outer edge is increased.
[0009]
A high withstand voltage semiconductor device according to another aspect of the present invention provides:
A wide-gap semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration and having a first electrode on one surface;
A drift layer of a first conductivity type wide gap semiconductor having a low impurity concentration formed on the other surface of the substrate;
A termination region having at least one high impurity concentration region of the first conductivity type formed in an outer peripheral region in an upper portion of the drift layer;
Above the drift layerOn the inside of the termination area in the part, adjacent to the termination areaFormedAsAn active region generating layer of a second conductivity type wide gap semiconductor in which the impurity concentration in the portion far from the drift layer is higher than the impurity concentration in the portion near the drift layer,
in frontA second electrode formed on the active region generating layer;
The second electrodeOn top of the, The termination areaInner peripheryKeep a certain distance fromFormed and electrically connected to the second electrode.A third electrode, and
The termination areaWhen,The second electrodeAnd a region exposed from the third electrode inSurface protective film formed to cover
Have
The active region is widened by increasing the impurity concentration in the portion far from the drift layer with respect to the impurity concentration in the portion near the drift layer of the active region generation layer.
[0010]
A high withstand voltage semiconductor device according to another aspect of the present invention provides:
A wide-gap semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration and having a first electrode on one surface;
A low impurity concentration formed on the other surface of the substrate.SaidA drift layer of a wide gap semiconductor of a first conductivity type;
A termination region having at least one high impurity concentration region of the first conductivity type formed in an outer peripheral region in an upper portion of the drift layer;
Above the drift layerOn the inside of the termination area in the part, adjacent to the termination areaFormedThe secondOf wide-gap semiconductorFirst semiconductorlayer,
Provided so as to penetrate the first semiconductor layer and reach the drift layer, and the first semiconductor layer andVia an insulating film to the drift layerAs opposed toAs a gate electrodeOperateA second electrode,
Over the first semiconductor layer.Near the second electrodeBesideFormationAnd opposed to the second electrode through the insulating filmdidSaidHigh impurity concentration of the first conductivity typeSecond semiconductorregion,
The secondSemiconductor region and the first semiconductor layer between the second semiconductor regionProvided onAs,Electrical contact with the second semiconductor regionContact electrodes,
Contact electrodeOn top of the, The termination areaInner peripheryKeep a certain distance fromFormed and electrically connected to the contact electrode.A third electrode, and
The termination areaWhen,Contact electrode, A region exposed from the third electrode on the surface of the first semiconductor layer on which the second electrode and the insulating film are formed;Surface protective film formed to cover
Have
By thickening the contact electrode of the MOS field effect type semiconductor device and separating the third electrode from the termination region by a predetermined distance, the active region becomes wider and the withstand voltage becomes higher.
[0011]
A high withstand voltage semiconductor device according to another aspect of the present invention provides:
High impurity concentration with a first electrode on one sideFirstWide gap semiconductor substrate of conductive type,
A low impurity concentration formed on the other surface of the substrate.SecondWide gap semiconductor drift layer of conductivity type,
A termination region having at least one high impurity concentration region of the second conductivity type formed in an outer peripheral region in an upper portion of the drift layer;
Above the drift layerOn the inside of the termination area in the part, adjacent to the termination areaFormed,FirstOf wide-gap semiconductor of conductivity typeFirst semiconductorlayer,
Provided so as to penetrate the first semiconductor layer and reach the drift layer, and the first semiconductor layer andVia an insulating film to the drift layerAs opposed toAs a gate electrodeOperateA second electrode,
Over the first semiconductor layer.Near the second electrodeBesideFormationAnd Opposing to the second electrode through an edge filmdidThe secondHigh impurity concentration of conductivity typeSecond semiconductorregion,
The secondSemiconductor region and the first semiconductor layer between the second semiconductor regionProvided onAs,Electrical contact with the second semiconductor regionContact electrodes,
Contact electrodeOn top of the, The termination areaInner peripheryKeep a certain distance fromFormed and electrically connected to the contact electrode.A third electrode, and
The termination areaWhen,Contact electrode, A region exposed from the third electrode on the surface of the first semiconductor layer on which the second electrode and the insulating film are formed;Surface protective film formed to cover
Have
By thickening the contact electrode of the insulated gate bipolar semiconductor device and separating the third electrode from the termination region by a predetermined distance, the active region is expanded and the withstand voltage is increased.
[0012]
A high withstand voltage semiconductor device according to another aspect of the present invention provides:
High impurity concentration with anode of first electrode on one sideFirstWide gap semiconductor substrate of conductive type,
A low impurity concentration formed on the other surface of the substrate.SecondWide gap semiconductor drift layer of conductivity type,
A termination region having at least one high impurity concentration region of the second conductivity type formed in an outer peripheral region in an upper portion of the drift layer;
Above the drift layerOn the inside of the termination area in the part, adjacent to the termination areaFormed,FirstOf wide-gap semiconductor of conductivity typeFirst semiconductorlayer,
in frontRecordFirst semiconductorFormed on the layer,SecondCathode region of conductivity type,
SaidFirst semiconductorOn the layerBetween the cathode regions inA gate electrode of the formed second electrode;
Provided on the cathode region.As,Electrical contact with the cathode regionCathode contact electrode,
The cathode contact electrodeOn top of the, The termination areaInner peripheryKeep a certain distance fromFormed and electrically connected to the cathode contact electrode.A cathode electrode of the third electrode; and
The termination areaWhen,SaidCathodeContact electrode, A region exposed from the cathode electrode on a surface of the first semiconductor layer on which the cathode region and the second electrode are formed;Surface protective film formed to cover
Have
By increasing the contact electrode of the semiconductor device of the gate turn-off thyristor and keeping the third electrode at a predetermined distance from the termination region, the active region is widened and the withstand voltage is increased.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
<< First Example >>
FIG. 1 is a top view of a high voltage semiconductor device using a silicon carbide (SiC) semiconductor material according to a first embodiment of the present invention. The semiconductor device of the first embodiment is a SiC pn diode having a design withstand voltage of 12 kV, and the vertical and horizontal dimensions of the specific example are both 8 mm (8 mm × 8 mm). 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and shows a cross section of the right half of FIG. In FIG. 2, a low impurity concentration n having a thickness of about 100 μm is formed on a substrate serving as a drain layer 1 of high impurity concentration n-type SiC having a
[0014]
In FIG. 2, the
In the SiC diode having both vertical and horizontal dimensions shown in the top view of FIG. 1 of 8 mm (8 mm × 8 mm), the end R3 of the
[0015]
In the present embodiment, the electrical conductivity at the boundary between the
In FIG. 2, when a voltage is applied in the reverse direction to the pn diode of this embodiment (hereinafter referred to as reverse bias), a
[0016]
When the diode of this example having an internal withstand voltage of 12.3 kV was housed in a package filled with Fluorinert (trademark), which is an insulating liquid, and a reverse voltage application test was performed, the theoretical value of 12.3 kV was almost the theoretical value. The reverse withstand voltage was obtained. Since the dielectric breakdown electric field of Fluorinart (trademark) is 16 kV / mm, the reverse withstand voltage of 12.3 kV is due to the internal withstand voltage of this diode, and the external withstand voltage is found to be 12.3 kV or more. . However, since a SiC semiconductor device is used at a high temperature of several hundred degrees, it is not possible to use a fluorinate that easily evaporates at a high temperature.
The external withstand voltage is mainly equal to the air discharge start voltage that depends on the distance between the end R1 of the
On the other hand, in the conventional SiC pn diode of FIG. 9, the reverse withstand voltage in Fluorinert (trademark) was 7 kV.6The reverse withstand voltage was as low as 4 kV in the gas.
[0017]
In the conventional SiC pn diode of FIG. 9, for example, when the width of the termination region T is increased to 1.5 mm, SF6Although the reverse withstand voltage in the gas is 12 kV or more, the active region is reduced to 5 mm × 5 mm, which is about 50% less than that of the present example. As a result, the on-voltage of the diode increased from 3.5V to 5V.
In the SiC pn diode of this example, an external withstand voltage higher than the high internal withstand voltage inherent in the SiC diode can be obtained while maintaining a wide active region having both vertical and horizontal dimensions of about 7 mm. When the SiC diode is used at a relatively low temperature of 150 ° C. or lower, an external withstand voltage is increased by applying a resin end protection material to the termination region T or covering the entire diode with a solid insulator such as silicon rubber. Can be high. The SiC pn diode according to the present embodiment is effective for one that is used at a high temperature of 300 ° C. or higher where an end protection agent or a solid insulator cannot be used, and one that uses a pressure contact type package that is difficult to apply the end protection agent. Since the end protection agent is not applied, the manufacturing process can be simplified. Since no resin is used, ions such as sodium do not adhere to the interface between the resin and the semiconductor, and the reliability of the semiconductor device is improved. The manufacturing process is also simplified.
[0018]
<< Second Embodiment >>
FIG. 3 is a cross-sectional view of a SiC (silicon carbide) pn diode having a planar withstand voltage of 12 kV according to the second embodiment of the present invention. The SiC pn diode of the first embodiment has a mesa type termination region T. However, the present embodiment differs from the first embodiment in that the termination region T is a planar type. The chip size of the pn diode of this example is 6 mm (6 mm × 6 mm) in both vertical and horizontal dimensions. The end R3 of the
The reverse withstand voltage of the pn diode of this example was 2.8 kV in nitrogen. SF6It was 12.1 kV in highly insulating gas such as gas. Since the
[0019]
For example, in order to make a pn diode having the configuration of FIG. 9 with the same chip size 6 mm × 6 mm as that of this embodiment and to obtain a reverse withstand voltage of 12 kV, the width of the termination region T needs to be 1.5 mm. Yes, resulting in an active area of 3 mm x 3 mm (9 mm2) This area 9mm2Is the area of this embodiment 25 mm2It is 36% of that and becomes considerably narrow. The on-voltage was 6V, which is 70% or more higher than the on-voltage of 3.5V in this example.
Since the pn diode of this example does not have the mesa structure in the termination region T, the reverse withstand voltage is slightly lower than that of the mesa structure, but there is no mesa formation process and the manufacturing process is simplified.
In the present embodiment, the pn diode in which the p-
[0020]
<< Third embodiment >>
FIG. 4 is a cross-sectional view of a SiC MOS field effect transistor (MOSFET) having a design withstand voltage of 5 kV according to the third embodiment of the present invention. The chip size of this MOSFET is 4 mm (4 mm × 4 mm) both vertically and horizontally. In the figure, the thickness of the substrate serving as the high impurity concentration n-
[0021]
The manufacturing method of the MOSFET of this embodiment is as follows. In FIG. 4, the impurity concentration which functions as the
[0022]
Next, a
The withstand voltage was measured by setting the voltage between the source electrode 61 and the
In the MOSFET of the present embodiment, the
[0023]
In the MOSFET of this embodiment, the impurity concentration of the n-
[0024]
In order to obtain a withstand voltage of 5.1 kV with the conventional MOSFET shown in FIG. 10, the width of the termination region T needs to be 1.5 mm. When a 1.5 mm wide termination region is provided in a MOSFET having a chip size of 4 mm × 4 mm, the vertical and horizontal dimensions of the active region are both 1 mm (1 mm × 1 mm), and the area is 1 mm.2It becomes. That is, the area of the active region of this example is 9 mm.2Therefore, it becomes nine times that of the conventional example. The on-resistance of the conventional MOSFET having the active region of 1 mm × 1 mm is 470 mΩcm.2It is about 8.5 times that of the present embodiment, which is inferior to that of the present embodiment.
[0025]
<< 4th Example >>
FIG. 6 is a cross-sectional view of a SiC insulated gate bipolar transistor (IGBT) having a design withstand voltage of 5 kV according to a fourth embodiment of the present invention. The IGBT of this embodiment is obtained by changing the n-
In the IGBT of this embodiment, the
[0026]
In a conventional IGBT (not shown), the width of the termination region T needs to be 1.5 mm, so the area of the active region is 39% (= 5 × 5 ÷ 8 ÷ 8) of the chip area.
The on-voltage of the IGBT of this embodiment was 4V, but the on-voltage of the conventional one is 6V. That is, in this embodiment, the on-voltage can be reduced by 33% compared to the conventional one. When the chip area is smaller, the effect obtained by this implementation is further increased.
[0027]
<< 5th Example >>
FIG. 8 is a sectional view of a SiC gate turn-off thyristor (GTO) having a design withstand voltage of 20 kV according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, 10 functions as the
[0028]
In the GTO of this embodiment, the width of the termination region T is 1 mm, and the distance between the termination region T and the
[0029]
The present invention described in each of the above embodiments includes many more scopes or derived structures. In the first to fifth embodiments, the case where the
[0030]
【The invention's effect】
As is clear from the detailed description of the embodiments described above, the semiconductor device of the present invention is formed by forming the main electrode in the central portion of the semiconductor device away from the termination region, so that the main electrode and the end portion of the semiconductor device are formed. Can be made sufficiently large as long as it does not exceed the dielectric breakdown voltage of the gas sealed in the package of the semiconductor device. Thereby, the withstand voltage of the semiconductor device can be improved. In the region between the main electrode and the termination region, a wide active region is secured by increasing the impurity limit of the upper layer portion of the p-type body layer or increasing the thickness of the contact electrode, and the on-resistance of the semiconductor device can be kept low. it can.
Furthermore, the semiconductor device of the present invention includes SF in its package.6By enclosing an insulating gas containing gas as a main component, it has a high reverse withstand voltage even at a high temperature exceeding 200 ° C.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a SiC pn diode according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the SiC pn diode according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a SiC pn diode according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a SiC MOSFET having a trench structure according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of another SiC MOSFET according to the third embodiment.
FIG. 6 is a sectional view of a SiC IGBT having a trench structure according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of another SiC IGBT according to the fourth embodiment.
FIG. 8 is a sectional view of a SiC GTO according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view of a conventional SiC pn diode.
FIG. 10 shows a cross section of a conventional SiC MOSFET.
FIG. 11 is a sectional view of a conventional SiC GTO.
[Explanation of symbols]
1 Drain layer
2 Drift layer
3 p-type layer
3A Upper layer
4 p-type region
5 Channel stopper area
11 Drain layer
12 Collector layer
16 Passivation film
21 Anode layer
22 P-type layer
23 Cathode region
33 Body layer
50 Cathode electrode
51 Anode electrode
52 Anode contact electrode
53 Drain electrode
54 Gate electrode
55 Source contact electrode
56 Collector electrode
57 Emitter electrode
58 Emitter contact electrode
59 Cathode contact electrode
60 trench
61 Source electrode
65 Gate electrode
101 Cathode region
102 Drift layer
103 p-type layer
104 p-type region
105 Channel stopper area
106 Passivation film
107 Cathode electrode
108 Anode contact electrode
109 Anode electrode
T termination area
R1, R2, R3, R4 end
Claims (18)
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記ドリフト層と同じ導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における前記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成されたワイドギャップ半導体の活性領域生成層、
前記活性領域生成層の上に形成した第2の電極、
前記第2の電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記第2の電極と電気的に接続された第3の電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記第2の電極における前記第3の電極から露出した領域とを覆うように形成した表面保護膜
を有する高耐電圧半導体装置。A high-impurity wide gap semiconductor substrate having a first electrode on one side;
A low-impurity wide gap semiconductor drift layer formed on the other surface of the substrate;
A termination region having at least one high impurity concentration region of the same conductivity type as the drift layer, formed in an outer peripheral region in the upper portion of the drift layer;
The inside of the termination region, a wide-gap semiconductor active region generating layer formed adjacent to said termination region in the upper portion of the drift layer,
A second electrode formed on the front SL active region generating layer,
A third electrode formed on the second electrode at a predetermined separation distance from an inner periphery of the termination region and electrically connected to the second electrode; and the termination region ; , high withstand voltage semiconductor device having the second of said at electrode third forming surface protective film so as to cover the exposed area from the electrode.
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度の第1の導電型のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記第1の導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における上記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成されると共に、前記ドリフト層に近い部分の不純物濃度に対して、前記ドリフト層から遠い部分の不純物濃度を高くした、第2の導電型のワイドギャップ半導体の活性領域生成層、
前記活性領域生成層の上に形成した第2の電極、
前記第2の電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記第2の電極と電気的に接続された第3の電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記第2の電極における前記第3の電極から露出した領域とを覆うように形成した表面保護膜
を有する高耐電圧半導体装置。A wide-gap semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration and having a first electrode on one surface;
A drift layer of a first conductivity type wide gap semiconductor having a low impurity concentration formed on the other surface of the substrate;
A termination region having at least one high impurity concentration region of the first conductivity type formed in an outer peripheral region in an upper portion of the drift layer;
Inside it said termination region in the upper portion of the drift layer, is formed adjacent to the termination region Rutotomoni for impurity concentration in the portion close to the drift layer, increasing the impurity concentration of the portion far from the drift layer An active region generation layer of a wide gap semiconductor of the second conductivity type ,
A second electrode formed on the front SL active region generating layer,
A third electrode formed on the second electrode at a predetermined separation distance from an inner periphery of the termination region and electrically connected to the second electrode; and the termination region ; , high withstand voltage semiconductor device having the second of said at electrode third forming surface protective film so as to cover the exposed area from the electrode.
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度の前記第1の導電型のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記第1の導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における上記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成した、第2の導電型のワイドギャップ半導体の第1の半導体層、
前記第1の半導体層を貫通して前記ドリフト層に至るように設けられて、前記第1の半導体層および前記ドリフト層に絶縁膜を介して対向すると共に、ゲート電極として動作する第2の電極、
前記第1の半導体層の上部における前記第2の電極の近傍に形成されると共に、前記絶縁膜を介して前記第2の電極に対向した前記第1の導電型の高不純物濃度の第2の半導体領域、
前記第2の半導体領域及びこの前記第2の半導体領域の間の前記第1の半導体層の上に設けられると共に、前記第2の半導体領域と電気的にコンタクトを取るコンタクト電極、
前記コンタクト電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記コンタクト電極と電気的に接続された第3の電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記コンタクト電極, 前記第2の電極および前記絶縁膜が形成された前記第1の半導体層の表面における前記第3の電極から露出した領域と、を覆うように形成した表面保護膜
を有するMOS電界効果型の高電耐圧半導体装置。A wide-gap semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration and having a first electrode on one surface;
Was formed on the other surface of the substrate, a low impurity concentration said first conductivity type drift layer having a wider gap semiconductor of,
A termination region having at least one high impurity concentration region of the first conductivity type formed in an outer peripheral region in an upper portion of the drift layer;
The inside of the termination region, the formed adjacent the termination region, a first semiconductor layer of a wide-gap semiconductor of a second conductivity type in the upper portion of the drift layer,
A second electrode provided so as to penetrate the first semiconductor layer and reach the drift layer, and is opposed to the first semiconductor layer and the drift layer via an insulating film and operates as a gate electrode ,
Is formed in a near vicinity of the second electrode in an upper portion of the first semiconductor layer, a second high impurity concentration of the first conductivity type which is opposite to the second electrode through the insulating film Semiconductor region,
It said second semiconductor region and Rutotomoni provided on the first semiconductor layer between the second semiconductor region, the second semiconductor region and electrically contact electrodes making contact,
On the contact electrode, with the inner peripheral edge is formed with a predetermined separation distance of said termination region, and the contact electrode and electrically connected to the third electrode, and said termination region, the contact A MOS field effect type comprising: a surface protection film formed to cover the electrode , the second electrode, and a region exposed from the third electrode on the surface of the first semiconductor layer on which the insulating film is formed High-voltage semiconductor device.
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度の第2の導電型のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記第2の導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における上記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成した、第1の導電型のワイドギャップ半導体の第1の半導体層、
前記第1の半導体層を貫通して前記ドリフト層に至るように設けられて、前記第1の半導体層および前記ドリフト層に絶縁膜を介して対向すると共に、ゲート電極として動作する第2の電極、
前記第1の半導体層の上部における前記第2の電極の近傍に形成されると共に、前記絶縁膜を介して前記第2の電極に対向した前記第2の導電型の高不純物濃度の第2の半導体領域、
前記第2の半導体領域及びこの前記第2の半導体領域の間の前記第1の半導体層の上に設けられると共に、前記第2の半導体領域と電気的にコンタクトを取るコンタクト電極、
前記コンタクト電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記コンタクト電極と電気的に接続された第3の電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記コンタクト電極, 前記第2の電極および前記絶縁膜が形成された前記第1の半導体層の表面における前記第3の電極から露出した領域と、を覆うように形成した表面保護膜
を有する絶縁ゲートバイポーラ型の高耐電圧半導体装置。A wide-gap semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration and having a first electrode on one surface;
A drift layer of a low-concentration second conductivity type wide gap semiconductor formed on the other surface of the substrate;
A termination region having at least one high impurity concentration region of the second conductivity type formed in an outer peripheral region in an upper portion of the drift layer;
The inside of the termination region, the formed adjacent the termination region, a first semiconductor layer of a wide-gap semiconductor of a first conductivity type in the upper portion of the drift layer,
A second electrode provided so as to penetrate the first semiconductor layer and reach the drift layer, and is opposed to the first semiconductor layer and the drift layer via an insulating film and operates as a gate electrode ,
Is formed in a near vicinity of the second electrode in an upper portion of the first semiconductor layer, a second high impurity concentration of said second conductivity type opposed to the second electrode through the insulating film Semiconductor region,
It said second semiconductor region and Rutotomoni provided on the first semiconductor layer between the second semiconductor region, the second semiconductor region and electrically contact electrodes making contact,
On the contact electrode, with the inner peripheral edge is formed with a predetermined separation distance of said termination region, and the contact electrode and electrically connected to the third electrode, and said termination region, the contact An insulating gate bipolar type having a surface protective film formed to cover the electrode , the second electrode, and the region exposed from the third electrode on the surface of the first semiconductor layer on which the insulating film is formed High withstand voltage semiconductor device.
前記基板の他方の面に形成した、低不純物濃度の第2の導電型のワイドギャップ半導体のドリフト層、
前記ドリフト層の上部における外周部領域に形成した、前記第2の導電型の少なくとも1つの高不純物濃度の領域を有するターミネーション領域、
前記ドリフト層の上部における上記ターミネーション領域の内側に、前記ターミネーション領域に隣接して形成した、第1の導電型のワイドギャップ半導体の第1の半導体層、
前記第1の半導体層の上に形成した、第2の導電型のカソード領域、
前記第1の半導体層の上における前記カソード領域の間に形成した第2の電極のゲート電極、
前記カソード領域の上に設けられると共に、前記カソード領域と電気的にコンタクトを取るカソードコンタクト電極、
前記カソードコンタクト電極の上に、前記ターミネーション領域の内周縁から所定の離隔距離を保って形成されると共に、前記カソードコンタクト電極と電気的に接続された第3の電極のカソード電極、及び
前記ターミネーション領域と、前記カソードコンタクト電極, 前記カソード領域および前記第2の電極が形成された前記第1の半導体層の表面における前記カソード電極から露出した領域とを覆うように形成した表面保護膜
を有する高耐電圧半導体装置。A high-impurity concentration first- conductivity-type wide-gap semiconductor substrate having an anode electrode of the first electrode on one surface;
A drift layer of a low-concentration second conductivity type wide gap semiconductor formed on the other surface of the substrate;
A termination region having at least one high impurity concentration region of the second conductivity type formed in an outer peripheral region in an upper portion of the drift layer;
The inside of the termination region, the formed adjacent the termination region, a first semiconductor layer of a wide-gap semiconductor of a first conductivity type in the upper portion of the drift layer,
Formed on the front Symbol first semiconductor layer, the cathode region of the second conductivity type,
The second electrode the gate electrode of which is formed between the cathode region definitive on the first semiconductor layer,
Wherein provided on the cathode region Rutotomoni, the cathode region and electrically cathode contact electrode making contact,
A cathode electrode of a third electrode formed on the cathode contact electrode at a predetermined distance from the inner periphery of the termination region and electrically connected to the cathode contact electrode, and the termination region And a surface protection film formed so as to cover the cathode contact electrode , the cathode region, and the region exposed from the cathode electrode on the surface of the first semiconductor layer on which the second electrode is formed. Voltage semiconductor device.
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Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4631268B2 (en) * | 2003-10-29 | 2011-02-16 | 富士電機システムズ株式会社 | Semiconductor device |
| JP2005294772A (en) * | 2004-04-06 | 2005-10-20 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device |
| JP4830285B2 (en) * | 2004-11-08 | 2011-12-07 | 株式会社デンソー | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
| US7414268B2 (en) * | 2005-05-18 | 2008-08-19 | Cree, Inc. | High voltage silicon carbide MOS-bipolar devices having bi-directional blocking capabilities |
| JP2008124362A (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2009267032A (en) | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Toyota Motor Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US9117739B2 (en) | 2010-03-08 | 2015-08-25 | Cree, Inc. | Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same |
| JP5807348B2 (en) * | 2011-03-10 | 2015-11-10 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP5439417B2 (en) | 2011-03-10 | 2014-03-12 | 株式会社東芝 | Semiconductor rectifier |
| US9318623B2 (en) | 2011-04-05 | 2016-04-19 | Cree, Inc. | Recessed termination structures and methods of fabricating electronic devices including recessed termination structures |
| CN102263128B (en) * | 2011-08-12 | 2014-04-09 | 淄博美林电子有限公司 | High voltage-resistant IGBT |
| US8664665B2 (en) * | 2011-09-11 | 2014-03-04 | Cree, Inc. | Schottky diode employing recesses for elements of junction barrier array |
| US8680587B2 (en) | 2011-09-11 | 2014-03-25 | Cree, Inc. | Schottky diode |
| US8618582B2 (en) * | 2011-09-11 | 2013-12-31 | Cree, Inc. | Edge termination structure employing recesses for edge termination elements |
| JP6063629B2 (en) | 2012-03-12 | 2017-01-18 | ローム株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
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