JP2023007491A - 半導体デバイスならびに関連するチップおよび作成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
フィールドストップ層の表面であって、N型ドリフト層から離れる方向に面する表面に配置された、P型コレクタ層と、
N型ドリフト層の表面であって、フィールドストップ層から離れる方向に面する表面に配置された、P型ベース層と、P型ベース層の表面であって、N型ドリフト層から離れる方向に面する表面に配置された、N型エミッタ層と、酸化物層を介してP型ベース層に結合された、ゲートと
をさらに含む。
202 絶縁層
203 N+型エミッタ層
204 P+型ベース領域、P+型ベース層
205 酸化物層
206 ゲート
207 P型ベース層
208 N-型ドリフト層
209 フィールドストップ層
2091 第1のドープ領域
2092 第2のドープ領域
210 P+型コレクタ層
211 コレクタ
Claims (20)
- 半導体デバイスであって、前記半導体デバイスは、
N型ドリフト層と、前記N型ドリフト層に隣接するN型フィールドストップ層とを含み、前記N型フィールドストップ層における自由電子の密度が前記N型ドリフト層における自由電子の密度よりも高く、
前記N型フィールドストップ層は、第1の不純物粒子と、前記第1の不純物粒子でドープされた第2の不純物粒子とを含み、前記第2の不純物粒子の半径は、前記第1の不純物粒子の半径よりも大きく、
前記N型フィールドストップ層において、前記N型ドリフト層に隣接する領域内の前記第1の不純物粒子の注入密度は、その他の領域内の前記第1の不純物粒子の注入密度よりも高い、
半導体デバイス。 - 前記第1の不純物粒子は水素イオンまたはヘリウムイオンであり、前記第2の不純物粒子はリン原子またはヒ素原子である、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の不純物粒子の前記注入密度は、前記フィールドストップ層から前記N型ドリフト層に向かって連続的に増加する、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の不純物粒子の前記注入密度は低下し、その後、前記フィールドストップ層から前記N型ドリフト層に向かって上昇し、その結果、前記N型フィールドストップ層では、前記N型ドリフト層に隣接する前記領域内の前記第1の不純物粒子の前記注入密度が最も高くなる、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の不純物粒子の前記注入密度はランダムであり、その後、前記フィールドストップ層から前記N型ドリフト層に向かって上昇し、その結果、前記N型フィールドストップ層では、前記N型ドリフト層に隣接する前記領域内の前記第1の不純物粒子の前記注入密度が最も高くなる、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の不純物粒子は、第1のドープ領域を形成するために使用され、前記第2の不純物粒子は、第2のドープ領域を形成するために使用され、前記第1のドープ領域の厚さは、前記第2のドープ領域の厚さより大きい、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記半導体デバイスは、
前記フィールドストップ層の表面であって、前記N型ドリフト層から離れる方向に面する表面に配置された、P型コレクタ層と、
前記N型ドリフト層の表面であって、前記フィールドストップ層から離れる方向に面する表面に配置された、P型ベース層と、
前記P型ベース層の表面であって、前記N型ドリフト層から離れる方向に面する表面に配置された、N型エミッタ層と、
酸化物層を介して前記P型ベース層に結合された、ゲートと
をさらに含む、請求項1に記載の半導体デバイス。 - 前記ゲートは、前記N型エミッタ層と前記P型ベース層とを貫通する、または
前記ゲートは、前記P型ベース層の表面であって、前記N型ドリフト層から離れる方向に面する前記表面に配置される、
請求項7に記載の半導体デバイス。 - 半導体デバイス作成方法であって、
N型基板を提供するステップであって、前記N型基板は、対向して配置された第1の表面と第2の表面とを備える、ステップと、
前記第1の表面にP型ベース層と、N型エミッタ層と、酸化物層と、ゲートとを形成するステップであって、前記P型ベース層は、前記N型基板の前記第1の表面に配置され、前記N型エミッタ層は、前記P型ベース層の表面であって、前記N型基板から離れる方向に面する表面に配置され、前記ゲートは、前記酸化物層を介して前記P型ベース層に結合される、ステップと、
前記第2の表面から第1の不純物粒子と第2の不純物粒子とを注入するステップであって、前記第1の不純物粒子の粒子半径は、前記第2の不純物粒子の粒子半径より大きく、前記第1の不純物粒子の注入深さは、前記第2の不純物粒子の注入深さより深く、前記第1の不純物粒子を注入するプロセスにおいて、前記N型基板の前記第1の表面に隣接する領域内の、前記第1の不純物粒子の注入密度は、その他の領域内の前記第1の不純物粒子の注入密度より高い、ステップと、
前記第2の表面にP型コレクタ層を形成するステップと
を含む方法。 - 前記第1の不純物粒子は水素イオンまたはヘリウムイオンであり、前記第2の不純物粒子はリン原子またはヒ素原子である、請求項9に記載の方法。
- 前記第2の表面から第1の不純物粒子および第2の不純物粒子を注入する前記ステップは、
第1の注入エネルギーで、前記第2の表面から前記第1の不純物粒子を注入するステップと、
第2の注入エネルギーで、前記第2の表面から前記第2の不純物粒子を注入するステップとを含み、
前記第1の注入エネルギーおよび前記第2の注入エネルギーは、前記第1の不純物粒子の前記注入深さが、前記第2の不純物粒子の前記注入深さよりも深くなることを可能にする、請求項9に記載の方法。 - 前記第1の不純物粒子の前記注入密度は、前記第2の表面から前記第1の表面に向かって低下した後で上昇し、その結果、前記N型基板の前記第1の表面に隣接する前記領域内の、前記第1の不純物粒子の前記注入密度が最も高くなる、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の不純物粒子の前記注入密度は、前記第2の表面から前記第1の表面に向かって低下した後で上昇し、その結果、前記N型基板の前記第1の表面に隣接する前記領域内の、前記第1の不純物粒子の前記注入密度が最も高くなる、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の不純物粒子の前記注入密度はランダムであり、その後、前記第2の表面から前記第1の表面に向かって上昇し、その結果、前記N型基板の前記第1の表面に隣接する前記領域内の、前記第1の不純物粒子の前記注入密度が最も高くなる、請求項9に記載の方法。
- 前記第2の表面から第1の不純物粒子と第2の不純物粒子とを注入する前記ステップの後で、前記方法が、
前記第1の不純物粒子と前記第2の不純物粒子とが注入される前記N型基板で、アニーリングを行うステップ
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 少なくとも1つの半導体デバイスと、ダイオードデバイスと、基板とを含むパワーモジュールであって、前記半導体デバイスは、
N型ドリフト層と、前記N型ドリフト層に隣接するN型フィールドストップ層とを含み、前記N型フィールドストップ層における自由電子の密度が前記N型ドリフト層における自由電子の密度よりも高く、
前記N型フィールドストップ層は、第1の不純物粒子と、前記第1の不純物粒子でドープされた第2の不純物粒子とを含み、前記第2の不純物粒子の半径は、前記第1の不純物粒子の半径よりも大きく、
前記N型フィールドストップ層において、前記N型ドリフト層に隣接する領域内の前記第1の不純物粒子の注入密度は、その他の領域内の前記第1の不純物粒子の注入密度よりも高く、
前記半導体デバイスと前記ダイオードデバイスとは並列に接続され、前記半導体デバイスと前記ダイオードデバイスとは互いに絶縁され、前記基板は前記半導体デバイスと前記ダイオードデバイスとをパッケージングするために使用される、パワーモジュール。 - 前記第1の不純物粒子は水素イオンまたはヘリウムイオンであり、前記第2の不純物粒子はリン原子またはヒ素原子である、請求項16に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の不純物粒子の前記注入密度は、前記フィールドストップ層から前記N型ドリフト層に向かって連続的に増加する、請求項16に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の不純物粒子の前記注入密度は低下し、その後、前記フィールドストップ層から前記N型ドリフト層に向かって上昇し、その結果、前記N型フィールドストップ層では、前記N型ドリフト層に隣接する前記領域内の前記第1の不純物粒子の前記注入密度が最も高くなる、請求項16に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の不純物粒子の前記注入密度はランダムであり、その後、前記フィールドストップ層から前記N型ドリフト層に向かって上昇し、その結果、前記N型フィールドストップ層では、前記N型ドリフト層に隣接する前記領域内の前記第1の不純物粒子の前記注入密度が最も高くなる、請求項16に記載の半導体デバイス。
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