極層19通過正極電極5與ρ型正極層 2短路。ρ型正極層19的峰值濃度低于ρ型正極層2。ρ型正極層2與ρ型正極層19的峰 值濃度比為0. 5~500。
[0102] 通過設置低濃度的Ρ型正極層19,從而導通狀態(tài)下的正極側(cè)的注入效率得到抑 制，因此導通狀態(tài)的正極側(cè)的載流子濃度降低，能夠抑制振蕩的觸發(fā)、即負極側(cè)的電場強度 的上升。另外，在導通狀態(tài)下ιΓ型漂移層1內(nèi)的載流子少，因此能夠抑制在恢復時載流子 集中于終端區(qū)域與活性區(qū)域的邊界部而導致?lián)舸┑默F(xiàn)象。其結果，能夠?qū)崿F(xiàn)高恢復S0A、高 振蕩耐量、低VF、低交叉點、高浪涌電流耐量。
[0103] 實施方式7
[0104] 圖20是表示本發(fā)明的實施方式7所涉及的半導體裝置的剖視圖。ρ型正極層19 僅設置在Ρ型正極層2的頂面的一部分。ρ型正極層19的深度相對于ρ型正極層2的深度 之比為0. 1~0. 9。在此情況下，也能夠得到與實施方式6相同的效果。
[0105] 實施方式8
[0106] 圖21是表示本發(fā)明的實施方式8所涉及的半導體裝置的剖視圖。在終端區(qū)域的 ιΓ型漂移層1的底面，僅設置有單層的η型層17。負極電極6與η型層17接觸而電連接。 η型層17具有1X1015~1X1016cm3的峰值濃度。由此，η型緩沖層14相對于負極電極6 的接觸電阻變大。因此，能夠抑制在導通狀態(tài)下來自終端區(qū)域的負極側(cè)的電子的注入，提高 恢復S0A。
[0107] 實施方式9
[0108] 圖22是表示本發(fā)明的實施方式9所涉及的半導體裝置的剖視圖。η型緩沖層4為 單層，并且終端區(qū)域的負極構造也為η型層17單層。由此，與實施方式8相比，能夠進一步 簡化結構。
[0109] 實施方式10
[0110] 圖23是表示本發(fā)明的實施方式10所涉及的半導體裝置的剖視圖。在終端區(qū)域的 最外周部設置有η型溝道截斷緩沖層20。在η型溝道截斷緩沖層20中設置有η型溝道截 斷層21以及p型溝道截斷層22。η型溝道截斷緩沖層20的峰值濃度高于ιΓ型漂移層1。η型溝道截斷層21的峰值濃度高于η型溝道截斷緩沖層20以及ρ型溝道截斷層22。由此， 能夠?qū)崿F(xiàn)高恢復SOA。
[0111] 實施方式11
[0112] 圖24是表示本發(fā)明的實施方式11所涉及的半導體裝置的剖視圖。代替通常的ρ 型保護環(huán)層 15,設置有LNFLR(Linearly-NarrowedFieldLimitingRing)構造 23。LNFLR 構造23是從活性區(qū)域朝向終端區(qū)域周期性地并排的多個p型層。該多個p型層朝向終端 區(qū)域具有線性的濃度梯度。
[0113] 在活性區(qū)域的ρ型正極層2與LNFLR構造23之間設置有RESURF(ReducedSurface Field)構造24。RESURF構造24具有在活性區(qū)域端形成的深的ρ層、以及擴散深度與LNFLR 構造23的擴散層相同的ρ層。RESURF構造24的劑量為2X1012/m2,寬度為5~100μπι。 通過設置RESURF構造24,從而能夠緩和恢復時的電場峰值。
[0114] 實施方式12
[0115]圖25是表示本發(fā)明的實施方式12所涉及的半導體裝置的剖視圖。代替實施方式 11的RESURF構造24,在本實施方式中，設置有VLD(VariationofLateralDoping)構造 25。VLD構造25具有在活性區(qū)域端形成的深的p層、以及為了連接該深的p層與LNFLR擴 散層的深度而具有梯度的P層。
[0116] 實施方式13
[0117] 圖26是表示本發(fā)明的實施方式13所涉及的半導體裝置的剖視圖。在活性區(qū)域中 設置有IGBT，在終端區(qū)域中設置有LNFLR構造23。在此情況下，也能夠得到與實施方式11 相同的效果。
[0118] 此外，本發(fā)明的半導體裝置不限于由硅形成，也可以由帶隙大于硅的寬帶隙半導 體形成。寬帶隙半導體例如是碳化硅、氮化鎵類材料、或者金剛石。由這樣的寬帶隙半導體 形成的半導體裝置的耐電壓性、容許電流密度高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。通過使用該小型化 的裝置，由此，組裝有該裝置的半導體模塊也能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。另外，元件的耐熱性高，因此 能夠?qū)⑸崞鞯纳崞⌒突?，將水冷部風冷化，因而能夠進一步使半導體模塊小型化。另 外，元件的功率損耗低、效率高，因此能夠使半導體模塊高效化。
[0119] 另外，在上述實施方式中，以1200V或1700V等級的低/中耐壓等級為例進行了說 明。但是，無論耐壓等級如何，都能夠得到上述的效果。
[0120] 標號的說明
[0121] 111_型漂移層，2、19口型正極層，311型負極層，4、1411型緩沖層，6負極電極，12口型 集電極層，13p型負極層，17η型層，20η型溝道截斷緩沖層，21η型溝道截斷層，22p型溝道截 斷層，23LNFLR構造，24RESURF構造，25VLD構造。
【主權項】
1. 一種半導體裝置，其特征在于，具備： η型漂移層； Ρ型正極層，其設置在所述η型漂移層的頂面； 負極層，其設置在所述η型漂移層的底面；以及η型緩沖層，其設置在所述η型漂移層與所述負極層之間， 所述η型緩沖層的峰值濃度高于所述η型漂移層，低于所述負極層， 所述η型漂移層與所述η型緩沖層的連接部分處的載流子濃度的梯度為20~2000cm4〇2. 根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 所述η型緩沖層的有效劑量為1X1012~5X1012cm2,高于所述η型漂移層。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于， 所述負極層為η型。4. 根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于， 所述負極層為Ρ型。5. 根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于， 所述負極層具有橫向并排配置的η型負極層和ρ型負極層。6. 根據(jù)權利要求5所述的半導體裝置，其特征在于， 所述η型緩沖層具有設置在所述η型漂移層與所述η型負極層之間的第一η型緩沖層、 以及設置在所述η型漂移層與所述ρ型負極層之間的第二η型緩沖層， 所述第一η型緩沖層的峰值濃度高于所述第二η型緩沖層。7. 根據(jù)權利要求5或6所述的半導體裝置，其特征在于， 所述半導體裝置還具備負極電極，該負極電極與所述η型負極層歐姆接觸，與所述ρ型 負極層肖特基接觸。8. 根據(jù)權利要求5~7中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述η型負極層和所述ρ型負極層為條帶圖案。9. 根據(jù)權利要求5~7中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述η型負極層或所述ρ型負極層為點圖案。10. 根據(jù)權利要求1~9中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述Ρ型正極層具有第一Ρ型正極層、以及峰值濃度低于所述第一Ρ型正極層的第二Ρ型正極層， 所述第一Ρ型正極層與所述第二Ρ型正極層的峰值濃度比為〇. 5~500。11. 根據(jù)權利要求10所述的半導體裝置，其特征在于， 所述第二Ρ型正極層的深度相對于所述第一Ρ型正極層的深度的比為〇. 1~〇. 9。12. 根據(jù)權利要求1~11中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述半導體裝置具備： η型層，其在終端區(qū)域設置于所述η型漂移層的底面，具有1X1015~1X1016cm3的峰 值濃度；以及 負極電極，其與所述負極層和所述η型層接觸而電連接。13. 根據(jù)權利要求1~12中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述半導體裝置具有： η型溝道截斷緩沖層，其設置在終端區(qū)域的最外周部；以及η型溝道截斷層及ρ型溝道截斷層，它們設置在所述η型溝道截斷緩沖層中， 所述η型溝道截斷緩沖層的峰值濃度高于所述η型漂移層， 所述η型溝道截斷層的峰值濃度高于所述η型溝道截斷緩沖層以及所述ρ型溝道截斷 層。14. 根據(jù)權利要求1~13中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述半導體裝置還具備： LNFLR構造，其設置在終端區(qū)域，該LNFLR是線性縮小場限環(huán)；以及RESURF構造，其設置在所述ρ型正極層的外端部，該RESURF是降低表面場。15. 根據(jù)權利要求1~13中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述半導體裝置還具備： LNFLR構造，其設置在終端區(qū)域；以及 VLD構造，其設置在所述ρ型正極層的外端部，該VLD是橫向變摻雜。
【專利摘要】在n－型漂移層(1)的頂面設置有p型正極層(2)。在n－型漂移層(1)的底面設置有n型負極層(3)。在n－型漂移層(1)與n型負極層(3)之間設置有n型緩沖層(4)。n型緩沖層(4)的峰值濃度高于n－型漂移層(1)，低于n型負極層(3)。n－型漂移層(1)與n型緩沖層(4)的連接部分處的載流子濃度的梯度為20～2000cm-4。
【IPC分類】H01L29/739, H01L29/868, H01L29/861, H01L29/78
【公開號】CN105283962
【申請?zhí)枴緾N201380077391
【發(fā)明人】增岡史仁, 中村勝光, 西井昭人
【申請人】三菱電機株式會社
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2013年6月12日
【公告號】DE112013007163T5, US20160056306, WO2014199465A1