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公開番号2025084197
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023197903
出願日2023-11-22
発明の名称半導体素子
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H10D 8/50 20250101AFI20250527BHJP()
要約【課題】ストライプ状の領域の端部における幅の拡大を抑制する。
【解決手段】半導体素子であって、上部電極と半導体基板との接触領域を囲むように環状に伸びるp型の耐圧領域と、前記耐圧領域よりも下側に配置されている特定半導体層を有する。前記特定半導体層が、第1導電型の特定領域と、第2導電型の複数のストライプ領域と、前記第2導電型の曲線領域を有している。上側から見たときに、前記各ストライプ領域が第1方向に沿って線状に伸びており、第2方向に沿って間隔を開けて配置されている。上側から見たときに、前記耐圧領域の外周縁が曲線状のコーナー部を有している。上側から見たときに、複数の前記ストライプ領域の長手方向の端部を繋いで得られる輪郭線が、前記コーナー部に沿って伸びる曲線部を有している。前記曲線領域が、上側から見たときに前記曲線部に対向する位置で前記曲線部に沿って伸びている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子であって、
半導体基板と、
前記半導体基板の上面に設けられた上部電極、
を有し、
前記半導体基板が、
前記上面を含む範囲に設けられており、上側から見たときに前記上部電極と前記半導体基板との接触領域を囲むように環状に伸びるｐ型の耐圧領域と、
前記耐圧領域よりも下側に配置されている特定半導体層、
を有し、
前記特定半導体層が、ｎ型とｐ型の一方である第１導電型の特定領域と、ｎ型とｐ型の他方である第２導電型の複数のストライプ領域と、前記第２導電型の曲線領域を有しており、
上側から見たときに、前記各ストライプ領域が第１方向に沿って線状に伸びており、
上側から見たときに、複数の前記ストライプ領域が、前記第１方向に直交する第２方向に沿って間隔を開けて前記特定領域内に配置されており、
上側から見たときに、複数の前記ストライプ領域が、前記接触領域の下部と前記耐圧領域の下部に跨る範囲に分布しており、
上側から見たときに、前記耐圧領域の外周縁が曲線状のコーナー部を有しており、
上側から見たときに、複数の前記ストライプ領域の長手方向の端部を繋いで得られる輪郭線が、前記コーナー部に沿って伸びる曲線部を有しており、
前記曲線領域が、複数の前記ストライプ領域から分離されており、上側から見たときに前記曲線部に対向する位置で前記曲線部に沿って伸びている、
半導体素子。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
上側から見たときに、複数の前記ストライプ領域が分布している領域の外周縁が、前記第１方向に沿って伸びるとともに前記曲線部の一端に接続される第１直線部と、前記第２方向に沿って伸びるとともに前記曲線部の他端に接続される第２直線部を有しており、
前記第１直線部を前記曲線部側に延長した線を第１延長線とし、前記第２直線部を前記曲線部側に延長した線を第２延長線としたときに、前記曲線領域が、上側から見たときに前記第１延長線と前記第２延長線と前記曲線部によって囲まれた範囲内に配置されている、
請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記上部電極に定格電圧が印加されたときに、複数の前記ストライプ領域から前記特定領域に伸びる空乏層が前記曲線領域に達しない、請求項１または２に記載の半導体素子。
【請求項４】
上側から見たときに、前記曲線部が、前記コーナー部よりも外周側に配置されている、請求項１または２に記載の半導体素子。
【請求項５】
請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法であって、前記半導体基板の前記上面に複数の前記ストライプ領域及び前記曲線領域に対応する開口部を有するレジストマスクを形成し、前記レジストマスクを介して前記半導体基板にドーパントを注入することによって複数の前記ストライプ領域及び前記曲線領域を形成する工程を有する、製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体素子に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【０００２】
特許文献１に開示の半導体素子は、上部電極と半導体基板との接触領域を囲むように環状に伸びるｐ型のリサーフ層を有している。リサーフ層、ＦＬＲ（Field Limiting Ring）、ＪＴＥ（Junction. Termination Extension）等のｐ型層（すなわち、上部電極と半導体基板との接触領域を囲むように環状に伸びるｐ型層）は、耐圧領域と呼ばれる。また、特許文献１に開示の半導体素子は、耐圧領域よりも下側にスーパージャンクション構造を有している。スーパージャンクション構造内では、上側から見たときにストライプ状のｐ型領域とｎ型領域が交互に配置されている。スーパージャンクション構造によれば、半導体素子の耐圧を向上させることができる。特許文献１では、スーパージャンクション構造が、上部電極の下部から半導体基板の外周端近傍に至る領域に設けられている。すなわち、特許文献１では、スーパージャンクション構造が、耐圧領域よりも外周側の広い範囲に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－０５１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
耐圧領域よりも外周側に設けられたスーパージャンクション構造は、耐圧向上にあまり寄与せず、また、リーク電流の原因となる。リーク電流の抑制のために、耐圧領域よりも外周側のスーパージャンクション構造を削減することができる。他方、耐圧領域よりも外周側でスーパージャンクション構造を削減する場合には、スーパージャンクション構造の外周縁が耐圧構造の外周縁に沿って伸びていると、半導体基板中における電界集中を抑制できる。したがって、耐圧構造の外周縁が曲線状に伸びるコーナー部においては、その下部のスーパージャンクション構造の外周縁を構成する輪郭線（すなわち、ストライプ状の各領域の端部をつないで得られる輪郭線）を、耐圧構造のコーナー部に沿って伸びる曲線形状とすることができる。
【０００５】
図５、６は、ストライプ状の各領域４２をイオン注入により形成する工程を例示している。なお、図６では、ストライプ状の各領域４２がｐ型の場合が例として示されている。各領域４２は、半導体基板１２上に設けられたレジストマスク９０を介したイオン注入により形成される。スーパージャンクション構造の輪郭線を曲線状に形成する場合、各開口部９２に対して幅方向に隣接する位置にレジストマスク９０の幅広部９４ａが存在する。イオン注入時には、レジストマスク９０が加熱されて溶剤等が揮発することで、レジストマスク９０が収縮する。このとき、幅広部９４ａでは収縮量が大きくなり、幅広部９４ａに隣接する開口部９２の側面９２ａが傾斜する。側面９２ａが傾斜することで、設計値よりも幅が広い範囲にドーパントが注入される。その結果、スーパージャンクション構造の輪郭線が曲線状となっている範囲では、ストライプ状の各領域４２の幅が広くなる。このように、ストライプ状の各領域の幅が拡大すると、ドーパントのバランスが崩れ、半導体素子の耐圧が低下する。
【０００６】
本明細書では、スーパージャンクション構造の輪郭線を曲線状に設ける場合に、ストライプ状の領域の幅の拡大を抑制する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する構成１の半導体素子は、半導体基板と、前記半導体基板の上面に設けられた上部電極、を有する。前記半導体基板が、耐圧領域と特定半導体層を有する。前記耐圧領域は、前記上面を含む範囲に設けられており、上側から見たときに前記上部電極と前記半導体基板との接触領域を囲むように環状に伸びるｐ型領域である。前記特定半導体層は、前記耐圧領域よりも下側に配置されている。前記特定半導体層が、ｎ型とｐ型の一方である第１導電型の特定領域と、ｎ型とｐ型の他方である第２導電型の複数のストライプ領域と、前記第２導電型の曲線領域を有している。上側から見たときに、前記各ストライプ領域が第１方向に沿って線状に伸びている。上側から見たときに、複数の前記ストライプ領域が、前記第１方向に直交する第２方向に沿って間隔を開けて前記特定領域内に配置されている。上側から見たときに、複数の前記ストライプ領域が、前記接触領域の下部と前記耐圧領域の下部に跨る範囲に分布している。上側から見たときに、前記耐圧領域の外周縁が曲線状のコーナー部を有している。上側から見たときに、複数の前記ストライプ領域の長手方向の端部を繋いで得られる輪郭線が、前記コーナー部に沿って伸びる曲線部を有している。前記曲線領域が、複数の前記ストライプ領域から分離されており、上側から見たときに前記曲線部に対向する位置で前記曲線部に沿って伸びている。
【０００８】
この半導体素子では、上側から見たときに曲線部（すなわち、ストライプ領域の長手方向の端部を繋いで得られる輪郭線の曲線部）に対向する位置に、ストライプ領域と同じ第２導電型の曲線領域が設けられている。したがって、イオン注入によって各ストライプ領域と曲線領域を同時に形成することができる。イオン注入用のレジストマスクにおいて、各ストライプ領域に対する開口部とマスクの幅広部の間に曲線領域に対する開口部が配置される。したがって、イオン注入時にマスク部が収縮しても、各ストライプ領域に対する開口部の変形が抑制される。このため、各ストライプ領域の端部における幅の拡大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
半導体素子１０の平面図。
図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図。
半導体素子１０のコーナーの拡大平面図。
図１のＩＶ－ＩＶ線における断面図。
比較例の半導体素子の製造工程で使用されるマスクの平面図。
図５のＶＩ－ＶＩ線における断面図。
図５、６のマスクを用いて形成されたストライプ領域を示す平面図。
実施例の半導体素子の製造工程で使用されるマスクの平面図。
図８のＩＸ－ＩＸ線における断面図。
変形例の半導体素子のコーナーの拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上記構成１に続き、本明細書が開示する車両の追加的な構成について以下に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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