JP7439929B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
特許文献1 WO2018-074434号
α=|log10(Da2)-log10(Da1)|/|Za2-Za1|
近似濃度直線105の対数傾きαは、任意の2点の値を用いて、上式から算出できる。対数は、常用対数でよく、自然対数でもよい。本例では、常用対数である。近似濃度直線105の対数傾きαは、1000(/cm)以上、2000(/cm)以下であってよい。これにより、短絡時の空間電荷領域を、一層コレクタ領域に近づけることができ、特に短絡電流が高いときの短絡耐量を増加させることができる。短絡電流が高いとは、短絡発生時のゲート電圧がゲート閾値よりも10V以上高い状態であってよく、15V以上高い状態であってよく、20V以上高い状態であってよい。
Claims (25)
- 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の10%以上、50%以下である半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記半導体基板の前記下面との距離が20μm以下である
半導体装置。 - 前記複数の水素化学濃度ピークは、前記下面に最も近い最浅水素化学濃度ピークを含み、
前記最浅水素化学濃度ピークと、前記最深水素化学濃度ピークとの距離が15μm以下である
請求項2に記載の半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記高濃度領域および前記ドリフト領域の境界位置と、前記半導体基板の前記下面との距離が25μm以下である
半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークと前記下面に2番目に近い第2ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記近似濃度直線において、前記第2ドーピング濃度ピークの深さ位置における濃度を第2参考濃度とした場合に、前記第2ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記第2参考濃度の10%以上、50%以下である
半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークと前記下面に最も近い最浅水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記最浅水素化学濃度ピークの水素化学濃度は、前記最浅参考濃度よりも低い
半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークと前記下面に2番目に近い第2水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークと前記下面に2番目に近い第2ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記近似濃度直線において、前記第2ドーピング濃度ピークの深さ位置における濃度を第2参考濃度とした場合に、前記第2ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記第2参考濃度より低く、
前記第2水素化学濃度ピークの水素化学濃度は、前記第2参考濃度よりも低い
半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と、
前記バッファ領域と前記下面との間に設けられた第2導電型のコレクタ領域または第1導電型のカソード領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の10%以上、50%以下であり、
前記最浅ドーピング濃度ピークと、前記半導体基板の前記下面との距離が1μm以上、3μm未満である
半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークと前記下面から最も遠い最深ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記高濃度領域および前記ドリフト領域の境界位置と、前記最深ドーピング濃度ピークとの距離が5μm以下である
半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記複数のドーピング濃度ピークは、前記下面から3番目に近い第3ドーピング濃度ピークを含み、
前記近似濃度直線において、前記第3ドーピング濃度ピークの深さ位置における濃度を第3参考濃度とした場合に、前記第3ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記第3参考濃度の20%以上、50%以下である
半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークと前記下面に2番目に近い第2ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度は、前記第2ドーピング濃度ピークのドーピング濃度の5倍以下である
半導体装置。 - 上面および下面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と前記半導体基板の前記下面との間に設けられた、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を備え、
前記バッファ領域は、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面から最も遠い最深水素化学濃度ピークと前記下面に最も近い最浅水素化学濃度ピークを含む複数の水素化学濃度ピークと、
前記最浅水素化学濃度ピークと前記複数の水素化学濃度ピークのうち前記下面に2番目に近い前記水素化学濃度ピークの間に位置し、水素化学濃度が極小値となる第1の水素化学濃度極小部と、
前記半導体基板の深さ方向の異なる位置に配置され、前記下面に最も近い最浅ドーピング濃度ピークを含む複数のドーピング濃度ピークと、
前記最深水素化学濃度ピークと、前記ドリフト領域との間に設けられた高濃度領域と
を有し、
前記高濃度領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、前記ドリフト領域に接しており、且つ、前記ドリフト領域に向けてドーピング濃度が徐々に低下するスロープを有し、
前記スロープは上に凸の部分を含み、
前記スロープの傾きを直線で近似した近似濃度直線は、前記最浅ドーピング濃度ピークの深さ位置における最浅参考濃度を有し、
前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最浅参考濃度の5%以上、50%以下であり、
前記第1の水素化学濃度極小部の水素化学濃度は、前記最浅参考濃度よりも高い
半導体装置。 - 前記近似濃度直線は、前記高濃度領域のドーピング濃度分布が極大となる位置のうち、前記ドリフト領域に最も近い位置から前記高濃度領域および前記ドリフト領域の境界位置までのドーピング濃度分布を最小二乗法で近似した直線である
請求項1から12のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記近似濃度直線は、前記高濃度領域のドーピング濃度分布が極大となる位置のうち、前記ドリフト領域に最も近い位置におけるドーピング濃度と、前記高濃度領域および前記ドリフト領域の境界位置におけるドーピング濃度の2点を結んだ直線である
請求項1から12のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記近似濃度直線の対数傾きが1000(/cm)以上、2000(/cm)以下である
請求項1から14のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記最浅ドーピング濃度ピークと、前記半導体基板の前記下面との距離が1μm以上である
請求項1から7または9から12のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記最浅ドーピング濃度ピークと、前記半導体基板の前記下面との距離が3μm未満である
請求項16に記載の半導体装置。 - 前記複数のドーピング濃度ピークは、前記下面から最も遠い最深ドーピング濃度ピークを含み、
前記近似濃度直線において、前記最深ドーピング濃度ピークの深さ位置における濃度を最深参考濃度とした場合に、前記最深ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記最深参考濃度より高い
請求項1から17のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記複数のドーピング濃度ピークは、前記下面に2番目に近い第2ドーピング濃度ピークを含み、
前記近似濃度直線において、前記第2ドーピング濃度ピークの深さ位置における濃度を第2参考濃度とした場合に、前記第2ドーピング濃度ピークのドーピング濃度が、前記第2参考濃度より低い
請求項1から4または6から12のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度は、前記第2ドーピング濃度ピークのドーピング濃度の10倍以下である
請求項5または19に記載の半導体装置。 - 前記最浅参考濃度に対する前記最浅ドーピング濃度ピークのドーピング濃度の割合が、前記第2参考濃度に対する前記第2ドーピング濃度ピークのドーピング濃度の割合よりも大きい
請求項5、19または20のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記バッファ領域と、前記半導体基板の下面との間に設けられた第2導電型のコレクタ領域を更に備え、
前記複数の水素化学濃度ピークは、前記下面に最も近い最浅水素化学濃度ピークを含み、
前記コレクタ領域と、前記最浅水素化学濃度ピークとの間に、水素以外のn型ドーパントの化学濃度ピークがない
請求項1から21のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記複数の水素化学濃度ピークは、前記下面に最も近い最浅水素化学濃度ピークを含み、
前記最浅水素化学濃度ピークの水素化学濃度は、前記最浅参考濃度よりも高い
請求項1から5または7から12のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記複数の水素化学濃度ピークは、前記下面に最も近い最浅水素化学濃度ピークを含み、
前記最浅水素化学濃度ピークのピーク位置における酸素化学濃度は、前記最浅参考濃度よりも高い
請求項1から23のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記複数の水素化学濃度ピークは、前記下面に最も近い最浅水素化学濃度ピークを含み、
前記最浅水素化学濃度ピークのピーク位置における酸素化学濃度は、前記最浅参考濃度よりも低い
請求項1から23のいずれか一項に記載の半導体装置。
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