特許ウォッチ

公開番号2025111983
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024005950
出願日2024-01-18
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 12/00 20250101AFI20250724BHJP()
要約【課題】半導体装置のベース層とキャリア蓄積層との間の接合の深さおよび濃度のばらつきを抑制する。
【解決手段】半導体装置は、半導体層の表層部に位置し、第1不純物の濃度プロファイルによって規定される第1導電型のソース層(13)と、ソース層(13)の下側に位置し、第2不純物の濃度プロファイルによって規定される第2導電型のベース層(15)と、ベース層(15)の下側に位置し、第3不純物の濃度プロファイルによって規定される第1導電型のキャリア蓄積層(2)と、キャリア蓄積層(2)の下側に位置する第1導電型のドリフト層(1)と、第4不純物の濃度プロファイルによって規定される第2導電型のCSC層(50)とを備える。CSC層(50)の第4不純物の含有領域は、ベース層(15)の第2不純物の含有領域とキャリア蓄積層(2)の第3不純物の含有領域とが重なる領域を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体層の表層部に位置し、第１不純物の濃度プロファイルによって規定される第１導電型のソース層と、
前記ソース層の下側に位置し、第２不純物の濃度プロファイルによって規定される第２導電型のベース層と、
前記ベース層の下側に位置し、第３不純物の濃度プロファイルによって規定される前記第１導電型のキャリア蓄積層と、
前記キャリア蓄積層の下側に位置する前記第１導電型のドリフト層と、
第４不純物の濃度プロファイルによって規定され、前記第４不純物の含有領域が、前記ベース層の前記第２不純物の含有領域と前記キャリア蓄積層の前記第３不純物の含有領域とが重なる領域を含むように位置する前記第２導電型のＣＳＣ層と、
を備えた半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ベース層の前記第２不純物の含有領域と前記キャリア蓄積層の前記第３不純物の含有領域とが重なる領域において、前記ＣＳＣ層の前記第４不純物の濃度は、前記第２不純物の濃度および前記第３不純物の濃度よりも高い、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ＣＳＣ層の前記第４不純物の含有領域は、前記ソース層の前記第１不純物の含有領域と前記ベース層の前記第２不純物の含有領域とが重なる領域を含む、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ＣＳＣ層の前記第４不純物の含有領域は、前記キャリア蓄積層の前記第３不純物の含有領域よりも下側にまで達している、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ＣＳＣ層の前記第４不純物の濃度ピークの位置は、前記キャリア蓄積層の前記第３不純物の濃度ピークの位置よりも下側に位置している、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ＣＳＣ層の前記第４不純物の濃度プロファイルにおけるテール部分は、前記キャリア蓄積層の前記第３不純物の含有領域よりも下側にまで達している、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ＣＳＣ層の前記第４不純物の濃度ピークの位置は、前記キャリア蓄積層の前記第３不純物の含有領域よりも下側に位置している、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体層は、ダイオードとして機能するダイオード領域をさらに備え、
前記ダイオード領域は、前記半導体層の表層部に位置し、前記ベース層と同じ前記第２不純物の濃度プロファイルを有する前記第２導電型のアノード層を備え、
前記キャリア蓄積層、前記ドリフト層および前記ＣＳＣ層は、前記ダイオード領域にも延在する、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体層は、ダイオードとして機能するダイオード領域をさらに備え、
前記ドリフト層は、前記ダイオード領域にも延在し、
前記ダイオード領域は、
前記半導体層の表層部に位置し、前記ＣＳＣ層と同じ前記第４不純物の濃度プロファイルを有する前記第２導電型のアノード層が形成された領域と、
前記半導体層の上に設けられた電極が前記ドリフト層にショットキー接続する領域であるショットキー領域と、
を備える、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体層は、ダイオードとして機能するダイオード領域をさらに備え、
前記ドリフト層は、前記ダイオード領域にも延在し、
前記ダイオード領域は、
前記半導体層の表層部に前記第２導電型のアノード層が形成された領域と、
前記半導体層の上に設けられた電極が前記ドリフト層にショットキー接続する領域であるショットキー領域と、
を備え、
前記ＣＳＣ層は、前記ショットキー領域にも延在する、
請求項４に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば下記の特許文献１には、ＩＧＢＴの閾値電圧（Ｖｔｈ）のばらつきを低減するために、ＩＧＢＴのｐ型ベース層およびｎ型キャリア蓄積層のそれぞれが不純物濃度のピークを持つように設計する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－２０５０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のＩＧＢＴでは、ｐ型ベース層およびｎ型キャリア蓄積層の不純物ピーク濃度が安定するため、定常的な閾値電圧のばらつきは小さくなる。しかし、ｎ
＋
型ソース層とｐ型ベース層との間の接合、ならびに、ｐ型ベース層とｎ型キャリア蓄積層との間の接合に、深さや濃度のばらつきが生じる。その場合、スイッチングの過渡状態において、不純物濃度が低い箇所で電流を遮断できず、破壊耐量が低下したり、局所的なキャリア分布のばらつきによって電流の集中が生じ、破壊耐量が低下したりする。その結果、半導体装置の逆バイアス安全動作領域（ＲＢＳＯＡ：Reverse Bias Safe Operating Area）が低下する。
【０００５】
本開示は以上のような課題を解決するためになされたものであり、半導体装置のベース層とキャリア蓄積層との間の接合の深さおよび濃度のばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る半導体装置は、半導体層の表層部に位置し、第１不純物の濃度プロファイルによって規定される第１導電型のソース層と、前記ソース層の下側に位置し、第２不純物の濃度プロファイルによって規定される第２導電型のベース層と、前記ベース層の下側に位置し、第３不純物の濃度プロファイルによって規定される前記第１導電型のキャリア蓄積層と、前記キャリア蓄積層の下側に位置する前記第１導電型のドリフト層と、第４不純物の濃度プロファイルによって規定され、前記第４不純物の含有領域が、前記ベース層の前記第２不純物の含有領域と前記キャリア蓄積層の前記第３不純物の含有領域とが重なる領域を含むように位置する前記第２導電型のＣＳＣ層と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、半導体装置にＣＳＣ層が設けられることで、半導体装置のベース層とキャリア蓄積層との間の接合の深さおよび濃度のばらつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図である。
実施の形態１に係る半導体装置のｎ
＋
型ソース層、ｐ型ベース層、ｎ型キャリア蓄積層、ｎ
－
型ドリフト層およびｐ型ＣＳＣ層の不純物濃度プロファイルを示すグラフである。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
実施の形態２に係る半導体装置のｎ
＋
型ソース層、ｐ型ベース層、ｎ型キャリア蓄積層、ｎ
－
型ドリフト層およびｐ型ＣＳＣ層の不純物濃度プロファイルを示すグラフである。
実施の形態３に係る半導体装置のｎ
＋
型ソース層、ｐ型ベース層、ｎ型キャリア蓄積層、ｎ
－
型ドリフト層およびｐ型ＣＳＣ層の不純物濃度プロファイルを示すグラフである。
実施の形態４に係る半導体装置のｎ
＋
型ソース層、ｐ型ベース層、ｎ型キャリア蓄積層、ｎ
－
型ドリフト層およびｐ型ＣＳＣ層の不純物濃度プロファイルを示すグラフである。
実施の形態５に係る半導体装置のｎ
＋
型ソース層、ｐ型ベース層、ｎ型キャリア蓄積層、ｎ
－
型ドリフト層およびｐ型ＣＳＣ層の不純物濃度プロファイルを示すグラフである。
実施の形態６に係る半導体装置のｎ
＋
型ソース層、ｐ型ベース層、ｎ型キャリア蓄積層、ｎ
－
型ドリフト層およびｐ型ＣＳＣ層の不純物濃度プロファイルを示すグラフである。
実施の形態７に係る半導体装置の構成を示す図である。
実施の形態８に係る半導体装置の構成を示す図である。
実施の形態９に係る半導体装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明において、ｎおよびｐは半導体の導電型を示し、本開示においては、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明するが、それとは逆に、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としてもよい。また、ｎ
－
は不純物濃度がｎよりも低濃度であることを示し、ｎ
＋
は不純物濃度がｎよりも高濃度であることを示す。同様に、ｐ
－
は不純物濃度がｐよりも低濃度であることを示し、ｐ
＋
は不純物濃度がｐよりも高濃度であることを示す。
【００１０】
また、各領域の不純物濃度の高さはピーク濃度によって規定されるものとする。すなわち、不純物濃度が高い（または低い）領域とは、不純物のピーク濃度が高い（または低い）領域を意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許