KR102015962B1 - Semiconductor device - Google Patents

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산켄덴키 가부시키가이샤
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Abstract

반도체 소자가 형성된 소자영역 및 소자영역의 주위에 배치된 외주영역을 갖는 반도체 장치로서, 소자영역과 외주영역에 걸쳐서 연장되는 제1도전형의 제1반도체 영역과, 제1반도체 영역과의 사이에 pn접합이 배치된 슈퍼정션 구조를 구성하는 제2도전형의 제2반도체 영역을 구비하고, 외주영역에 있어서의 제1도전형의 제1반도체 영역의 불순물 총량에 대한 제2도전형의 제2반도체 영역의 불순물 총량의 불순물 총량비가, 소자영역에 있어서의 불순물 총량비보다 1에 가깝다.A semiconductor device having an element region in which a semiconductor element is formed and an outer circumferential region disposed around the element region, wherein the first semiconductor region of the first conductive type and the first semiconductor region extends over the element region and the outer circumferential region. a second semiconductor region of a second conductive type, which constitutes a superjunction structure in which a pn junction is disposed, and a second conductive type second to a total amount of impurities in the first semiconductor region of the first conductive type in the outer peripheral region The impurity total ratio of the impurity total amount in the semiconductor region is closer to 1 than the impurity total ratio in the element region.

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}Semiconductor device {SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은, 슈퍼정션(Super Junction) 구조의 반도체 장치(半導體 裝置)에 관한 것이다.
The present invention relates to a semiconductor device having a super junction structure.

드리프트 영역(drift 領域)과 p형의 기둥모양 영역의 pn접합이 주기적으로 형성된 슈퍼정션(SJ) 구조의 MOS 트랜지스터(이하에서 「SJMOS」라고 한다)는, 높은 내압(耐壓) 또한 낮은 온저항(on抵抗)이라는 특성을 갖는다. SJMOS에서는, 불순물 농도를 높게 한 드리프트 영역을 전류가 흘러서 온저항을 내릴 수 있다. 한편 역바이어스(reverse bias) 시에 pn접합으로부터 신장되는 공핍층(空乏層)에 의하여 드리프트 영역이 공핍화 되어 높은 내압이 확보된다. 이때에 드리프트 영역을 완전히 공핍화 시키기 위하여 p형의 불순물 총량과 n형의 불순물 총량의 비가 1 근방에 설정된다.A superjunction (SJ) structured MOS transistor (hereinafter referred to as "SJMOS"), in which a pn junction between a drift region and a p-type pillar region is formed periodically, has a high breakdown voltage and low on-resistance. (on 抵抗) has the property. In the SJMOS, the on-resistance can be lowered by the current flowing through the drift region where the impurity concentration is increased. On the other hand, in the case of reverse bias, the drift region is depleted by the depletion layer extending from the pn junction, thereby ensuring high breakdown voltage. At this time, in order to completely deplete the drift region, the ratio of the p-type impurity total amount and the n-type impurity total amount is set in the vicinity of one.

SJMOS를 파워 반도체 소자로서 사용하는 경우 등에는, 애벌런치 내량(avalanche 耐量)의 향상이나 신뢰성을 높게 유지하기 위하여 반도체 소자가 배치되는 소자영역(素子領域)의 내압보다 소자영역의 주위에 배치되는 외주영역(外周領域)의 내압을 높게 설정하는 것이 바람직하다. 이에 따라 충분한 애벌런치 전류가 흐르기 전에 외주영역이 부성저항모드(負性抵抗mode)가 되어 애벌런치 내량이 낮아지는 것을 억제할 수 있다. 특히 SJMOS에서는, 브레이크다운(breakdown) 시에 드리프트 영역의 전계강도(電界强度)가 높아지게 된다. 이 때문에, 외주영역의 내압이 낮으면, 애벌런치 항복이 생겨서 애벌런치 전류와 전압의 증대가 작은 동안에 파괴에 도달하여 신뢰성이 저하된다.In the case of using the SJMOS as a power semiconductor element, an outer periphery disposed around the element region rather than the breakdown voltage of the element region in which the semiconductor element is disposed in order to improve the avalanche content and maintain reliability. It is preferable to set the internal pressure of an area | region high. As a result, the outer circumferential region becomes the negative resistance mode before sufficient avalanche current flows, thereby reducing the avalanche content. In particular, in SJMOS, the electric field strength of the drift region increases at breakdown time. For this reason, when the breakdown voltage in the outer circumferential region is low, avalanche breakdown occurs and breakage is reached while the avalanche current and voltage increase are small, and reliability is lowered.

그러나 SJMOS에서는, 상기한 바와 같이 SJ구조의 불순물 총량의 비에 의하여 내압이 확보된다.However, in SJMOS, the internal pressure is ensured by the ratio of the total amount of impurities in the SJ structure as described above.

이 때문에, 소자영역보다 외주영역에 있어서 p형의 기둥모양 영역을 깊게 함으로써 소자영역보다 외주영역의 내압을 높게 설정하는 방법이 있다(예를 들면 특허문헌1을 참조). 이 구조에 의하면, 외주영역에 있어서 깊이방향으로 공핍층을 광범위하게 형성함으로써 외주영역의 내압을 소자영역보다 높게 할 수 있다.
For this reason, there is a method of setting the internal pressure of the outer circumferential region higher than the element region by deepening the p-type columnar region in the outer circumferential region rather than the element region (see Patent Document 1, for example). According to this structure, the internal pressure of the outer peripheral region can be made higher than that of the element region by forming a depletion layer in the depth direction in the outer peripheral region.

: 일본국 공개특허 특개2008-78282호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-78282

그러나 소자영역과 외주영역의 사이에서 p형의 기둥모양 영역의 깊이에 차이를 두면, 소자영역과 외주영역의 경계에서 전위분포의 왜곡이 급격하게 높아지게 된다. 그 결과 내압의 저하나 발진, 애벌런치 내량의 저하 등이 야기되는 등 반도체 장치의 신뢰성이 저하된다.However, if the depth of the p-type columnar region is different between the element region and the outer circumferential region, the distortion of the potential distribution is sharply increased at the boundary between the element region and the outer circumferential region. As a result, the reliability of the semiconductor device is lowered, such as lowering of internal pressure, oscillation, lowering of avalanche content, and the like.

상기 문제점을 고려하여, 본 발명은, 소자영역보다 외주영역의 내압을 높게 하면서, 신뢰성이 높은 슈퍼정션 구조를 갖는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high superjunction structure with high reliability while increasing the internal pressure of the outer peripheral region than the element region.

본 발명의 하나의 태양에 의하면, 반도체 소자가 형성된 소자영역 및 소자영역의 주위에 배치된 외주영역을 갖는 반도체 장치로서, (가)소자영역과 외주영역에 걸쳐서 연장되는 제1도전형의 제1반도체 영역과, (나)제1반도체 영역과의 사이에 pn접합이 배치된 슈퍼정션 구조를 구성하는 제2도전형의 제2반도체 영역을 구비하고, 외주영역에 있어서의 제1도전형의 제1반도체 영역의 불순물 총량에 대한 제2도전형의 제2반도체 영역의 불순물 총량의 불순물 총량비가, 소자영역에 있어서의 불순물 총량비보다 1에 가까운 반도체 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an element region in which a semiconductor element is formed and an outer circumferential region disposed around the element region, which (a) a first conductive type first extending over the element region and the outer circumferential region; And a second semiconductor region of the second conductive type, which constitutes a superjunction structure in which a pn junction is disposed between the semiconductor region and (b) the first semiconductor region, wherein the first conductive type is formed in the outer peripheral region. There is provided a semiconductor device in which the impurity total ratio of the impurity total amount in the second semiconductor region of the second conductivity type to the impurity total amount in the first semiconductor region is closer to one than the impurity total ratio in the element region.

본 발명의 다른 태양에 의하면, 반도체 소자가 형성된 소자영역 및 소자영역의 주위에 배치된 외주영역을 갖는 반도체 장치로서, (가)소자영역과 외주영역에 걸쳐서 연장되는 제1도전형의 제1반도체 영역과, (나)제1반도체 영역과의 사이에 막두께방향을 따라 연신되는 pn접합을 각각 형성하도록 제1반도체 영역의 내부에 서로 이간하여 배열되고, pn접합이 주기적으로 배치된 슈퍼정션 구조를 구성하는 복수의 제2도전형의 제2반도체 영역을 구비하고, 제1도전형의 불순물 총량에 대한 제2도전형의 불순물 총량의 불순물 총량비가 소자영역보다 외주영역에 있어서 1에 가깝도록, 제2반도체 영역의 상부의 폭이 소자영역과 외주영역에 있어서 동등하고 또한 제2반도체 영역의 하부의 폭이 소자영역과 외주영역에 있어서 다른 반도체 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an element region in which a semiconductor element is formed and an outer circumferential region disposed around the element region, wherein (a) a first semiconductor of the first conductive type extends over the element region and the outer circumferential region; A superjunction structure in which the pn junctions are periodically arranged and spaced apart from each other within the first semiconductor region so as to form pn junctions extending in the film thickness direction between the region and (b) the first semiconductor region. And a plurality of second semiconductor regions of the second conductive type constituting the second conductive type, so that the impurity total ratio of the total amount of impurities of the second conductive type to the total amount of impurities of the first conductive type is closer to 1 in the peripheral region than the element region, The width of the upper portion of the second semiconductor region is equal in the element region and the outer peripheral region, and the width of the lower portion of the second semiconductor region is equal to the element region and the outer peripheral region. In contrast, another semiconductor device is provided.

본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 반도체 소자가 형성된 소자영역 및 소자영역의 주위에 배치된 외주영역을 갖는 반도체 장치로서, (가)소자영역과 외주영역에 걸쳐서 연장되는 제1도전형의 제1반도체 영역과, (나)제1반도체 영역과의 사이에 막두께방향을 따라 연신되는 pn접합을 각각 형성하도록 제1반도체 영역의 내부에 서로 이간하여 배열되고, pn접합이 주기적으로 배치된 슈퍼정션 구조를 구성하는 복수의 제2도전형의 제2반도체 영역을 구비하고, 제1도전형의 불순물 총량에 대한 제2도전형의 불순물 총량의 불순물 총량비가 소자영역보다 외주영역에 있어서 1에 가깝도록, 제2반도체 영역의 하부의 폭이 소자영역과 외주영역에 있어서 동등하고 또한 제2반도체 영역의 상부의 폭이 소자영역과 외주영역에 있어서 다른 반도체 장치가 제공된다.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an element region in which a semiconductor element is formed and an outer circumferential region disposed around the element region, which comprises: (a) a first conductive type first extending over the element region and the outer circumferential region; Superjunctions spaced apart from each other within the first semiconductor region so as to form pn junctions extending along the film thickness direction between the semiconductor region and (b) the first semiconductor region, and the pn junctions are periodically arranged. And a plurality of second semiconductor regions of the second conductive type constituting the structure, such that the impurity total ratio of the total amount of impurities of the second conductive type to the total amount of impurities of the first conductive type is closer to 1 in the outer region than the element region. A semiconductor device is provided in which the width of the lower portion of the second semiconductor region is equal in the element region and the outer peripheral region and the width of the upper portion of the second semiconductor region is different in the element region and the outer peripheral region.

본 발명에 의하면, 소자영역보다 외주영역의 내압을 높게 하면서, 신뢰성이 높은 슈퍼정션 구조를 갖는 반도체 장치를 제공할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having a superjunction structure with high reliability while increasing the breakdown voltage of the outer peripheral region than the element region.

도1은, 본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 단면도이다.
도2는, 본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 평면도이다.
도3은, 비교예의 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 단면도이다.
도4에 있어서, 도4(a)는 도3에 나타낸 비교예의 전위분포를 시뮤레이션한 결과를 나타내는 그래프이고, 도4(b)는 도3에 나타낸 비교예의 전계분포를 시뮤레이션한 결과를 나타내는 그래프이다.
도5는, 드리프트 영역에 있어서의 불순물 총량비와 내압의 관계를 나타내는 그래프이다.
도6은, 본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치의 p형 기둥모양 영역의 형상의 제1실시예를 나타내는 도식적인 단면도이다.
도7은, 도6에 나타낸 외주영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역의 불순물량 분포를 나타내는 그래프이다.
도8은, 도6에 나타낸 p형 기둥모양 영역의 폭을 나타내는 도식적인 평면도이다.
도9는, 도6에 나타낸 소자영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역의 불순물량 분포를 나타내는 그래프이다.
도10에 있어서, 도10(a)는 본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치의 전위분포를 시뮤레이션한 결과를 나타내는 그래프이고, 도10(b)는 본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치의 전계분포를 시뮤레이션한 결과를 나타내는 그래프이다.
도11은, 본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치의 p형 기둥모양 영역의 형상의 제2실시예를 나타내는 도식적인 단면도이다.
도12는, 도11에 나타낸 p형 기둥모양 영역의 폭을 나타내는 도식적인 평면도이다.
도13은, 도11에 나타낸 소자영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역의 불순물량 분포를 나타내는 그래프이다.
도14는, 본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치의 p형 기둥모양 영역의 형상의 제3실시예를 나타내는 도식적인 단면도이다.
도15는, 도14에 나타낸 p형 기둥모양 영역의 폭을 나타내는 도식적인 평면도이다.
도16은, 도14에 나타낸 외주영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역의 불순물량 분포를 나타내는 그래프이다.
도17은, 본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치의 p형 기둥모양 영역의 형상의 제4실시예를 나타내는 도식적인 단면도이다.
도18은, 도17에 나타낸 p형 기둥모양 영역의 폭을 나타내는 도식적인 평면도이다.
도19는, 도17에 나타낸 외주영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역의 불순물량 분포를 나타내는 그래프이다.
도20은, p형 기둥모양 영역의 형성방법의 예를 설명하기 위한 도식도이다.
도21은, 본 발명의 제1실시형태의 제1실시예의 변형예에 관한 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 단면도이다.
도22는, 본 발명의 제1실시형태의 제2실시예의 변형예에 관한 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 단면도이다.
도23은, 본 발명의 제1실시형태의 제3실시예의 변형예에 관한 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 단면도이다.
도24는, 본 발명의 제1실시형태의 제4실시예의 변형예에 관한 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 단면도이다.
도25는, 본 발명의 제2실시형태에 관한 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 평면도이다.
도26은, 본 발명의 제2실시형태의 변형예에 관한 반도체 장치의 구성을 나타내는 도식적인 평면도이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic plan view showing the structure of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
3 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device of a comparative example.
In FIG. 4, FIG. 4A is a graph showing the results of simulating the potential distribution of the comparative example shown in FIG. 3, and FIG. 4B shows the results of simulating the electric field distribution of the comparative example shown in FIG. It is a graph.
5 is a graph showing the relationship between the impurity total amount ratio and the internal pressure in the drift region.
6 is a schematic cross-sectional view showing the first example of the shape of the p-type columnar region of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the distribution of impurities in the p-type columnar region in the outer circumferential region shown in FIG.
Fig. 8 is a schematic plan view showing the width of the p-type columnar region shown in Fig. 6.
FIG. 9 is a graph showing the distribution of impurities in the p-type columnar region in the element region shown in FIG.
In FIG. 10, FIG. 10 (a) is a graph showing the results of simulating the potential distribution of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 10 (b) shows the first embodiment of the present invention. It is a graph which shows the result of simulating the electric field distribution of a semiconductor device.
Fig. 11 is a schematic cross sectional view showing a second example of the shape of the p-type columnar region of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic plan view showing the width of the p-type columnar region shown in FIG.
FIG. 13 is a graph showing the distribution of impurities in the p-type columnar region in the element region shown in FIG.
14 is a schematic cross-sectional view showing a third example of the shape of the p-type columnar region of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
Fig. 15 is a schematic plan view showing the width of the p-type columnar region shown in Fig. 14.
FIG. 16 is a graph showing the distribution of impurities in the p-type columnar region in the outer circumferential region shown in FIG.
17 is a schematic cross-sectional view showing the fourth example of the shape of the p-type columnar region of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic plan view showing the width of the p-type columnar region shown in FIG. 17. FIG.
FIG. 19 is a graph showing the distribution of impurities in the p-type columnar region in the outer circumferential region shown in FIG.
20 is a schematic view for explaining an example of a method for forming a p-type columnar region.
21 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a modification of the first example of the first embodiment of the present invention.
Fig. 22 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a modification of the second embodiment of the first embodiment of the present invention.
Fig. 23 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a modification of the third example of the first embodiment of the present invention.
24 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a modification of the fourth embodiment of the first embodiment of the present invention.
25 is a schematic plan view showing the structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 26 is a schematic plan view showing the structure of a semiconductor device according to a modification of the second embodiment of the present invention.

다음에 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 단, 도면은 도식적인 것으로서, 각 층의 두께 비율 등은 현실의 것과는 다른 것에 유의하여야 한다. 따라서 구체적인 두께나 치수는 이하의 설명을 참작하여 판단하여야 할 것이다. 또한 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Next, embodiment of this invention is described with reference to drawings. In description of the following drawings, the same or similar code | symbol is attached | subjected to the same or similar part. It is to be noted, however, that the drawings are schematic and that the thickness ratio of each layer is different from the reality. Therefore, specific thickness or dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, of course, the part from which the relationship and the ratio of a mutual dimension differ also in between drawings is contained.

또한 이하에 나타내는 실시형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화 하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 본 발명의 실시형태는, 구성부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 것으로 특정하는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는, 청구의 범위에 있어서 다양한 변경을 가할 수 있다.In addition, embodiment shown below illustrates the apparatus and method for actualizing the technical idea of this invention, and embodiment of this invention specifies the material, shape, structure, arrangement | positioning, etc. of a component as follows. no. Embodiment of this invention can add a various change in a Claim.

(제1실시형태)(First embodiment)

본 발명의 제1실시형태에 관한 반도체 장치(1)는, 도1에 나타내는 바와 같이 반도체 소자가 형성된 소자영역(素子領域)(101)과 소자영역(101)의 주위에 배치된 외주영역(外周領域)(102)을 갖는다. 반도체 장치(1)는, 소자영역(101)과 외주영역(102)에 걸쳐서 연장되는 제1도전형(第1導電型)의 제1반도체 영역(드리프트 영역(drift 領域)(10))과, 제1반도체 영역의 내부에 서로 이간하여 배열된 복수의 제2도전형의 제2반도체 영역(p형 기둥모양 영역(20))을 구비한다.In the semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the peripheral region disposed around the element region 101 and the element region 101 where the semiconductor element is formed. Iii) 102. The semiconductor device 1 includes a first semiconductor region (drift region 10) of a first conductivity type extending over the element region 101 and the outer circumferential region 102, A plurality of second semiconductor regions (p-shaped pillar regions 20) of the second conductive type are arranged inside the first semiconductor region.

또 제1도전형과 제2도전형은 서로 반대의 도전형이다. 즉 제1도전형이 n형이면 제2도전형은 p형이고, 제1도전형이 p형이면 제2도전형은 n형이다. 여기에서는 제1도전형이 n형, 제2도전형이 p형이다.The first conductive type and the second conductive type are opposite conductive types. That is, if the first conductivity type is n type, the second conductivity type is p type, and if the first conductivity type is p type, the second conductivity type is n type. Here, the first conductive type is n type and the second conductive type is p type.

p형 기둥모양 영역(20)은, 드리프트 영역(10)과의 사이에 막두께방향(반도체 장치(1)의 깊이방향)을 따라 연신(延伸)되는 pn접합을 각각 형성하도록 배치되어 있다. 즉 드리프트 영역(10)과 p형 기둥모양 영역(20)에 의하여, pn접합이 주기적으로 배치된 슈퍼정션(SJ(Super Junction)) 구조가 구성되어 있다. 그리고 상세한 것은 후술하지만, 외주영역(102)에 있어서의 제1도전형의 불순물 총량에 대한 제2도전형의 불순물 총량의 불순물 총량비(이하에서 「불순물 총량비」라고 한다)가, 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비보다 1에 가깝도록 설정되어 있다.The p-type columnar regions 20 are arranged so as to form pn junctions extending along the film thickness direction (depth direction of the semiconductor device 1) between the drift regions 10. In other words, the drift region 10 and the p-type columnar region 20 form a super junction (SJ) structure in which pn junctions are periodically arranged. Although details will be described later, the impurity total ratio of the impurity total amount of the second conductivity type to the impurity total amount of the second conductivity type in the outer circumferential region 102 (hereinafter referred to as "impurity total amount ratio") is the element region ( It is set to be closer to 1 than the impurity total amount ratio in 101).

여기에서 제2도전형의 불순물 총량은 SJ구조의 영역 내에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 중심 사이의 p형 불순물 총량이고, 제1도전형의 불순물 총량은 SJ구조의 영역 내에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 중심 사이에 존재하는 드리프트 영역(10)의 n형 불순물 총량이다.Here, the total amount of impurities of the second conductivity type is the total amount of p-type impurities between the centers of the p-type columnar regions 20 in the region of the SJ structure, and the total amount of impurities of the first conductivity type is the p-type in the region of the SJ structure. The total amount of n-type impurities in the drift region 10 existing between the centers of the columnar regions 20.

반도체 장치(1)에서는, 드레인 전극(drain 電極)(30) 위에 고농도의 n형 반도체 영역(40)이 배치되어 있다. n형 반도체 영역(40)은, 예를 들면 실리콘(Si) 등의 반도체 기판에 n형의 불순물인 인(P) 등을 도프(dope)하여 형성된다. n형 반도체 영역(40)은 드레인 영역으로서 기능을 한다. 드레인 전극(30)과 n형 반도체 영역(40)은 옴 접속(ohmic connected)되어 있다.In the semiconductor device 1, the high concentration n-type semiconductor region 40 is disposed on the drain electrode 30. The n-type semiconductor region 40 is formed by doping phosphorus (P), which is an n-type impurity, on a semiconductor substrate such as silicon (Si), for example. The n-type semiconductor region 40 functions as a drain region. The drain electrode 30 and the n-type semiconductor region 40 are ohmic connected.

n형 반도체 영역(40) 위에, n형 반도체 영역(40)보다 불순물 농도가 낮은 드리프트 영역(10)이 배치되어 있다. 드리프트 영역(10)의 내부에 형성된 p형 기둥모양 영역(20)의 바닥부는, n형 반도체 영역(40)의 상면에 도달하고 있다. 도1에 나타내는 바와 같이 소자영역(101)과 외주영역(102)에서, p형 기둥모양 영역(20)의 깊이는 동등하다.On the n-type semiconductor region 40, a drift region 10 having a lower impurity concentration than the n-type semiconductor region 40 is disposed. The bottom portion of the p-type columnar region 20 formed inside the drift region 10 has reached the upper surface of the n-type semiconductor region 40. As shown in Fig. 1, in the element region 101 and the outer circumferential region 102, the depths of the p-type columnar regions 20 are equal.

소자영역(101)에 있어서는, p형 기둥모양 영역(20)의 각각의 상방에, p형 기둥모양 영역(20)보다 불순물 농도가 높은 p형의 베이스 영역(base 領域)(50)이 배치되어 있다. 인접하는 베이스 영역(50)은 드리프트 영역(10)에 의하여 이간되어 있다. p형 기둥모양 영역(20)의 상단부는 베이스 영역(50)의 하면에 도달하고 있다.In the element region 101, a p-type base region 50 having a higher impurity concentration than the p-type columnar region 20 is disposed above each of the p-type columnar region 20. have. Adjacent base regions 50 are separated by the drift region 10. The upper end of the p-type columnar region 20 reaches the lower surface of the base region 50.

베이스 영역(50)의 내측에 n형의 소스 영역(source 領域)(60)이 섬(島)모양으로 배치되어 있다. 소스 영역(60)의 상면은, 베이스 영역(50) 및 드리프트 영역(10)의 상면과 동일한 평면 레벨이다.An n-type source region 60 is arranged in an island shape inside the base region 50. The upper surface of the source region 60 is at the same plane level as the upper surfaces of the base region 50 and the drift region 10.

적어도 베이스 영역(50)과 대향하는 영역의 상방에, 예를 들면 인접하는 소스 영역(60)의 상방과 소스 영역(60) 사이의 드리프트 영역(10)의 상방에 걸쳐서 게이트 전극(gate 電極)(70)이 배치되어 있다. 게이트 전극(70)은 예를 들면 폴리실리콘막이다. 게이트 전극(70)은 절연막(絶緣膜)(80)에 의하여 덮여 있어, 게이트 전극(70)과, 소스 영역(60), 베이스 영역(50) 및 드리프트 영역(10)은, 절연막(80)에 의하여 전기적으로 절연되어 있다. 게이트 전극(70)과 베이스 영역(50) 사이의 절연막(80)은, 게이트 절연막으로서 기능을 한다. 절연막(80)에는 예를 들면 실리콘 산화막 등이 사용된다.The gate electrode is formed at least above the region facing the base region 50, for example, above the adjacent source region 60 and above the drift region 10 between the source region 60. 70) is arranged. The gate electrode 70 is a polysilicon film, for example. The gate electrode 70 is covered with an insulating film 80, and the gate electrode 70, the source region 60, the base region 50, and the drift region 10 are attached to the insulating film 80. Is electrically insulated. The insulating film 80 between the gate electrode 70 and the base region 50 functions as a gate insulating film. For example, a silicon oxide film or the like is used for the insulating film 80.

또한 절연막(80)의 상면 및 측면을 덮어서 소스 전극(90)이 배치되어 있다. 소스 전극(90)은, 절연막(80)이 배치되지 않은 영역으로 노출되는 소스 영역(60) 및 베이스 영역(50)과 접속되어 있다.In addition, the source electrode 90 is disposed to cover the top and side surfaces of the insulating film 80. The source electrode 90 is connected to the source region 60 and the base region 50 exposed to the region where the insulating film 80 is not disposed.

반도체 장치(1)에서는, 드레인 전극(30)과 소스 전극(90) 사이에 소정의 전압을 가한 상태에서 임계값 이상의 게이트 전압을 게이트 전극(70)에 인가함으로써, 베이스 영역(50)의 게이트 전극(70)에 대향하는 영역에 채널이 형성된다. 이에 따라 드레인 전극(30)과 소스 전극(90) 사이에 드레인 전류가 흐른다.In the semiconductor device 1, a gate voltage of a threshold value or more is applied to the gate electrode 70 in a state where a predetermined voltage is applied between the drain electrode 30 and the source electrode 90, thereby providing the gate electrode of the base region 50. Channels are formed in the region opposite 70. As a result, a drain current flows between the drain electrode 30 and the source electrode 90.

외주영역(102)에서는, 소자영역(101)에 가장 근접한 p형 기둥모양 영역(20)의 상부에 접하고, p형 기둥모양 영역(20)보다 불순물 농도가 높은, 예를 들면 베이스 영역(50)과 동등한 불순물 농도의 p형 영역(110)이 드리프트 영역(10)의 상부에 배치되어 있다. 그리고 p형 영역(110)으로부터 외주영역(102)의 외측 가장자리 방향을 향하여 연장되는 p형의 리서프 영역(RESURF 領域)(120)이, 드리프트 영역(10)의 상부에 형성되어 있다. 리서프 영역(120)의 불순물 농도는, 베이스 영역(50)이나 p형 영역(110)보다 낮다. 드리프트 영역(10)의 표면에 리서프 영역(120)을 형성함으로써, 역바이어스(reverse bias) 시에 pn접합으로부터의 공핍층이 외측으로 연장되어, 공핍층의 신장이 외주영역(102)에서 완만하게 된다. 이에 따라 전계집중(電界集中)이 완화되어, 반도체 장치(1)의 내압(耐壓)이 향상된다.In the outer circumferential region 102, for example, the base region 50 is in contact with the upper portion of the p-type columnar region 20 closest to the element region 101 and has a higher impurity concentration than the p-type columnar region 20. The p-type region 110 having an impurity concentration equal to is disposed above the drift region 10. A p-type resurf region 120 extending from the p-type region 110 toward the outer edge of the outer circumferential region 102 is formed above the drift region 10. The impurity concentration of the resurf region 120 is lower than that of the base region 50 or the p-type region 110. By forming the resurf region 120 on the surface of the drift region 10, the depletion layer from the pn junction extends outward during reverse bias, so that the depletion layer elongates slowly in the outer circumferential region 102. Done. As a result, electric field concentration is alleviated, and the breakdown voltage of the semiconductor device 1 is improved.

도2에 나타내는 바와 같이 반도체 장치(1)에서는, p형 기둥모양 영역(20)이, 소자영역(101)과 외주영역(102)에 걸쳐서 연속적으로 드리프트 영역(10)의 주면(主面)과 병행하여 스트라이프(stripe) 모양으로 연신된다. 즉 평면에서 볼 때에, n형의 드리프트 영역(10)과 p형 기둥모양 영역(20)이 스트라이프 모양으로 교대로 배치되어 있다.As shown in FIG. 2, in the semiconductor device 1, the p-type pillar-shaped region 20 continuously extends between the main surface of the drift region 10 over the element region 101 and the outer circumferential region 102. In parallel, it is stretched in a stripe shape. That is, in plan view, the n-type drift region 10 and the p-type pillar region 20 are alternately arranged in a stripe shape.

SJMOS에서는, 애벌런치 내량(avalanche 耐量)의 향상이나 신뢰성의 유지를 위하여, 외주영역(102)의 내압을 소자영역(101)의 내압보다 높게 설정하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 도3에 나타내는 비교예와 같이 소자영역(101)보다 외주영역(102)에서 p형 기둥모양 영역(20)을 깊게 함으로써, 소자영역(101)보다 외주영역(102)의 내압을 높게 설정하는 방법이 있다. 그러나 비교예의 반도체 장치에서는, 도4(a)의 영역(A)에 나타내는 바와 같이 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계에 전위분포가 급격하게 높은 왜곡이 발생한다. 그 결과 내압의 저하, 발진, 애벌런치 내량의 저하 등이 반도체 장치에 생긴다. 전위분포가 급격하게 높은 왜곡에 의하여, 예를 들면 도4(b)의 영역(B)에 나타내는 바와 같이 외주영역(102)과의 경계 부근에서 소자영역(101)의 단부(端部)에 전계집중이 생긴다. 그 결과 비교예의 반도체 장치의 내압이 저하된다.In the SJMOS, it is preferable to set the internal pressure of the outer circumferential region 102 to be higher than the internal pressure of the element region 101 in order to improve the avalanche content and maintain the reliability. For this reason, as in the comparative example shown in FIG. 3, the p-type columnar region 20 is deeper in the outer peripheral region 102 than in the element region 101, thereby making the internal pressure of the outer peripheral region 102 higher than the element region 101. FIG. There is a way to set it. However, in the semiconductor device of the comparative example, as shown in the region A of Fig. 4A, a sharply high dislocation distribution occurs at the boundary between the element region 101 and the outer peripheral region 102. As a result, lowering of internal pressure, oscillation, lowering of avalanche content, etc. occur in a semiconductor device. Due to the sharply distorted electric potential distribution, for example, as shown in region B of FIG. 4 (b), the electric field is formed at the end of the element region 101 near the boundary with the outer circumferential region 102. Concentration occurs. As a result, the breakdown voltage of the semiconductor device of the comparative example is lowered.

이에 대하여 도1에 나타낸 반도체 장치(1)에서는, 소자영역(101)과 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 깊이는 동등한 상태에서, 소자영역(101)과 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향의 불순물량 분포를 제어하여, 외주영역(102)의 내압을 소자영역(101)의 내압보다 높게 설정하고 있다. 이하에, 반도체 장치(1)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 불순물량 분포의 제어에 대하여 설명한다.In contrast, in the semiconductor device 1 shown in FIG. 1, the element region 101 and the outer circumferential region are in a state where the depths of the p-type columnar regions 20 in the element region 101 and the outer circumferential region 102 are equal. Impurity amount distribution in the depth direction of the p-type columnar region 20 in 102 is controlled to set the internal pressure of the outer peripheral region 102 to be higher than the internal pressure of the element region 101. The control of the impurity amount distribution of the p-type columnar region 20 in the semiconductor device 1 will be described below.

도5에, 반도체 장치(1)에 있어서의 p형의 불순물 총량과 n형의 불순물 총량의 비와 내압(VB)의 관계를 나타낸다. 도5의 가로축은, n형의 불순물 총량 Qn에 대한 p형의 불순물 총량 Qp의 비(이하에서 「불순물 총량비(R)」라고 한다)이다. 여기에서 R=Qp/Qn이다. 도5에 나타내는 바와 같이 불순물 총량비(R)가 1인 경우에, 즉 불순물 총량 Qp와 불순물 총량 Qn의 관계가 Qp=Qn인 경우에 내압(VB)이 가장 높다. 그리고 불순물 총량비(R)의 1로부터의 차이의 절대값이 커질수록 내압은 저하된다.5 shows the relationship between the ratio of the total amount of p-type impurities and the total amount of n-type impurities and the breakdown voltage VB in the semiconductor device 1. 5 is a ratio of the p-type impurity total amount Qp to the n-type impurity total amount Qn (hereinafter referred to as "impurity total amount ratio R"). Here, R = Qp / Qn. As shown in Fig. 5, when the impurity total amount ratio R is 1, that is, when the relationship between the impurity total amount Qp and the impurity total amount Qn is Qp = Qn, the breakdown voltage VB is the highest. As the absolute value of the difference from 1 in the impurity total amount ratio R increases, the internal pressure decreases.

반도체 장치(1)에서는, 도5에 나타낸 불순물 총량비(R)와 내압(VB)의 관계에 의거하여 외주영역(102)의 내압이 소자영역(101)의 내압보다 높게 설정되어 있다. 즉 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비 R1의 1로부터의 차이의 절대값이, 외주영역(102)에 있어서의 불순물 총량비 R2의 1로부터의 차이의 절대값보다 커지게 되도록, p형의 불순물 총량과 n형의 불순물 총량이 설정되어 있다. 따라서 불순물 총량비 R1의 1로부터의 차이의 절대값 ΔR1(ΔR1 = |1 - R1|)과, 불순물 총량비 R2의 1로부터의 차이의 절대값 ΔR2(ΔR2 = |1 - R2|)는 ΔR1 > ΔR2의 관계이다.In the semiconductor device 1, the breakdown voltage of the outer peripheral region 102 is set higher than the breakdown voltage of the element region 101 based on the relationship between the impurity total amount ratio R and the breakdown voltage VB shown in FIG. 5. That is, p-type so that the absolute value of the difference from 1 of the impurity total amount ratio R1 in the element region 101 becomes larger than the absolute value of the difference from 1 of the impurity total amount ratio R2 in the outer peripheral region 102. The total amount of impurities and the total amount of n-type impurities are set. Therefore, the absolute value ΔR1 (ΔR1 = | 1-R1 |) of the difference from 1 of impurity total ratio R1 and the absolute value ΔR2 (ΔR2 = | 1-R2 |) of difference from 1 of impurity total ratio R2 are ΔR1> ΔR2.

p형 기둥모양 영역(20)의 중심 사이 거리(L)가 소자영역(101)과 외주영역(102)에서 동일한 경우에, p형 기둥모양 영역(20)의 폭을 좁게 할수록 불순물 총량 Qp가 감소한다. 즉 불순물 총량비(R)가 작아지게 된다. 반대로 p형 기둥모양 영역(20)의 폭을 넓게 할수록 불순물 총량 Qp가 증대되어, 불순물 총량비(R)가 커지게 된다. 도1에 나타낸 반도체 장치(1)에서는, ΔR1 > ΔR2의 관계를 충족시키도록 소자영역(101)과 외주영역(102)에 있어서의 p형의 기둥모양 영역의 폭(Wp)이 설정되어 있다.When the distance L between the centers of the p-type columnar regions 20 is the same in the element region 101 and the outer circumferential region 102, the narrower the width of the p-type columnar region 20 is, the less the total amount of impurities Qp decreases. do. In other words, the impurity total amount ratio R becomes small. On the contrary, as the width of the p-type columnar region 20 is wider, the impurity total amount Qp is increased, and the impurity total amount ratio R becomes larger. In the semiconductor device 1 shown in FIG. 1, the width Wp of the p-type columnar region in the element region 101 and the outer peripheral region 102 is set so as to satisfy the relationship of ΔR1> ΔR2.

한편 예를 들면 소자영역(101)에서만, 반도체 장치(1)의 깊이방향에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 일부의 폭(Wp)을 p형 기둥모양 영역(20) 그 이외의 부분과 다르게 한다(예를 들면 넓게 한다). 이렇게 깊이방향에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 일부의 폭(Wp)을 넓게 함으로써, 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비 R1을 외주영역(102)에 있어서의 불순물 총량비 R2보다 크게 한다.On the other hand, for example, only in the element region 101, the width Wp of a part of the p-type columnar region 20 in the depth direction of the semiconductor device 1 is different from that of the p-type columnar region 20 and the like. Do it differently (for example, widen). Thus, by widening the width Wp of a part of the p-type columnar region 20 in the depth direction, the impurity total amount ratio R1 in the element region 101 is larger than the impurity total amount ratio R2 in the outer peripheral region 102. Increase

외주영역(102)의 깊이방향에 있어서는, p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)은 일정하다. 여기에서 불순물 총량 Qp와 불순물 총량 Qn이 동등하여 불순물 총량비 R2가 1이 되도록, 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭과 p형 기둥모양 영역(20)의 중심위치가 설정된다. 이 때문에 외주영역(102)에 있어서의 차이의 절대값 ΔR2는, 소자영역(101)에 있어서의 차이의 절대값 ΔR1보다 작다. 또 외주영역(102)에 있어서 불순물 총량 Qp와 불순물 총량 Qn이 완전히 동등하지 않더라도, 차이의 절대값 ΔR2가 차이의 절대값 ΔR1보다 작으면 좋다.In the depth direction of the outer circumferential region 102, the width Wp of the p-type columnar region 20 is constant. Here, the width of the p-type columnar region 20 and the center position of the p-type columnar region 20 in the outer circumferential region 102 are such that the impurity total amount Qp and the impurity total amount Qn are equal, so that the impurity total ratio R2 is 1. Is set. For this reason, the absolute value ΔR2 of the difference in the outer circumferential region 102 is smaller than the absolute value ΔR1 of the difference in the element region 101. Moreover, even if the impurity total amount Qp and the impurity total amount Qn are not completely equal in the outer peripheral area 102, the absolute value ΔR2 of the difference may be smaller than the absolute value ΔR1 of the difference.

예를 들면 도6에 나타내는 제1실시예와 같이 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)이 깊이방향에 있어서 폭(Wa)으로 일정한 경우에 불순물 총량 Qp와 불순물 총량 Qn이 동일하여, 불순물 총량비 R2가 1에 가깝게 한다. 이때에 불순물 총량 Qp와 불순물 총량 Qn은, 도7에 나타내는 바와 같이 불순물량(Qa)이다. 또 불순물량 분포를 나타내는 그래프의 세로축은 깊이방향의 깊이(D)이고, 가로축은 불순물량(Q)이다(이하에서 동일하다).For example, as in the first embodiment shown in FIG. 6, when the width Wp of the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 is constant to the width Wa in the depth direction, the impurity total amount Qp and impurities The total amount Qn is the same, so that the impurity total amount ratio R2 is close to one. At this time, the impurity total amount Qp and the impurity total amount Qn are impurity amounts Qa as shown in FIG. The vertical axis of the graph showing the impurity amount distribution is the depth D in the depth direction, and the horizontal axis is the impurity amount Q (hereinafter the same).

이때에 소자영역(101)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 상부의 폭(Wp)을 하부의 폭(Wp)보다 넓게 함으로써, 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비 R1을 외주영역(102)에 있어서의 불순물 총량비 R2보다 1로부터 멀어진 값으로 한다. 이에 따라 차이의 절대값 ΔR2가 차이의 절대값 ΔR1보다 작아지게 된다. 도6에 나타낸 제1실시예에서는, 소자영역(101)에 있어서 반복하여 형성되는 p형 기둥모양 영역(20)의 중심 사이 거리(L)가 외주영역(102)의 그것과도 동등하고, 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 상부의 폭(Wb)이 넓고, 하부의 폭(Wa)이 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wa)과 동일하다(Wa < Wb). 여기에서 폭(Wb)인 p형 기둥모양 영역(20)의 상부의 영역은, p형 기둥모양 영역(20) 전체의 깊이방향의 반의 위치보다 상방에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)이 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)과 다른 영역의 두께가, p형 기둥모양 영역(20)의 전체 두께의 반 이하인 것이 바람직하다. 또한 p형 기둥모양 영역(20)의 상측 1/3 영역의 범위 내에 폭(Wb)의 영역이 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 도8에, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 평면도를 나타낸다. 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 하부를 1점쇄선으로 나타내고 있고, 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)은 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계영역에서 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)에 연속적으로 형성되어 있다. 한편 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 상부는 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 상부보다 폭이 넓고, 경계영역에서 좁아지게 되어 있다.At this time, the width Wp of the upper portion of the p-type columnar region 20 in the element region 101 is made wider than the width Wp of the lower portion, so that the impurity total amount ratio R1 in the element region 101 is circumscribed. It is set as the value farther from 1 than the impurity total amount ratio R2 in the area | region 102. As a result, the absolute value ΔR2 of the difference becomes smaller than the absolute value ΔR1 of the difference. In the first embodiment shown in Fig. 6, the distance L between the centers of the p-type pillar-shaped regions 20 repeatedly formed in the element region 101 is equal to that of the outer circumferential region 102. The upper width Wb of the p-type columnar region 20 of the region 101 is wide, and the lower width Wa is equal to the width Wa of the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102. Same (Wa <Wb). Here, it is preferable that the area | region of the upper part of the p-type columnar area | region 20 which is width Wb is formed above the half position of the depth direction of the p-type columnar area | region 20 whole. In other words, the width Wp of the p-type columnar region 20 of the element region 101 is different from the width Wp of the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102. It is preferable that it is half or less of the total thickness of the pattern area 20. Moreover, it is more preferable that the area | region of the width Wb is formed in the range of the upper 1/3 area | region of the p-type columnar area | region 20. 8 shows a plan view of the p-type columnar region 20 in the boundary region between the element region 101 and the outer circumferential region 102. The lower portion of the p-type columnar region 20 of the element region 101 is indicated by a dashed line, and the p-type columnar region 20 of the element region 101 is the element region 101 and the outer peripheral region 102. It is formed continuously in the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 in the boundary region of. On the other hand, the upper portion of the p-type columnar region 20 of the element region 101 is wider than the upper portion of the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 and narrower at the boundary region.

도6에 나타낸 소자영역(101)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 불순물량 분포에서는, 도9에 나타내는 바와 같이 상부의 불순물량(Qb)이 하부의 불순물량(Qa)보다 많다. 이 때문에, 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비 R1은 1보다 크고 또한 외주영역(102)에 있어서의 불순물 총량비 R2보다 1로부터 멀어진 값이므로, ΔR1 > ΔR2로 설정할 수 있다.In the impurity amount distribution of the p-type columnar region 20 in the element region 101 shown in Fig. 6, as shown in Fig. 9, the impurity amount Qb in the upper portion is larger than the impurity amount Qa in the lower portion. For this reason, since the impurity total amount ratio R1 in the element region 101 is larger than 1 and farther from 1 than the impurity total amount ratio R2 in the outer peripheral region 102, it can be set to (DELTA) R1> (DELTA) R2.

따라서 반도체 장치(1)에서는, 소자영역(101)의 내압이 외주영역(102)의 내압보다 작다. 도10(a)에, 반도체 장치(1)에 있어서 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계 부근에서의 전위분포의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 비교예의 경우인 도4(a)와 달리, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계에서 전위분포는 매끄럽게 변화하고 있다. 그 결과 도10(b)에 나타내는 바와 같이 소자영역(101)의 단부에서의 전계집중은 발생하지 않고 있다.Therefore, in the semiconductor device 1, the internal pressure of the element region 101 is smaller than the internal pressure of the outer circumferential region 102. FIG. 10A shows a simulation result of the potential distribution near the boundary between the element region 101 and the outer circumferential region 102 in the semiconductor device 1. Unlike in FIG. 4A, which is a case of the comparative example, the potential distribution is smoothly changed at the boundary between the element region 101 and the outer peripheral region 102. As a result, as shown in Fig. 10B, electric field concentration at the end of the element region 101 does not occur.

또 도6의 제1실시예에서는 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비 R1을 1보다 크게 하는 예를 나타내었지만, 전류경로인 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)에 끼워진 드리프트 영역(10)의 폭이 좁아지게 된다. 그래서 ΔR1 > ΔR2로서 불순물 총량비 R1을 1보다 작게 하는 것이 바람직하다. 즉 도11에 나타내는 제2실시예와 같이 반복하여 형성되는 p형 기둥모양 영역(20)의 중심 사이 거리(L)는 소자영역(101)과 외주영역(102)에서 동일한 것으로서, 소자영역(101)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 하부의 좁은 영역의 폭을 폭(Wc)으로 하고, 상부의 폭을 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wa)으로 한다(Wa > Wc). 여기에서 p형 기둥모양 영역(20)의 폭이 좁은 영역은 p형 기둥모양 영역(20)의 반보다 하측에 형성되어 있는 것이 바람직하고, p형 기둥모양 영역(20)의 하측 1/3의 영역의 범위 내에 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다.6 shows an example in which the impurity total amount ratio R1 in the element region 101 is larger than 1, but is sandwiched in the p-type columnar region 20 of the element region 101, which is a current path. The width of the drift region 10 becomes narrow. Therefore, it is preferable to make impurity total ratio R1 smaller than 1 as (DELTA) R1> (DELTA) R2. That is, the distance L between the centers of the p-type pillar-shaped region 20 repeatedly formed as in the second embodiment shown in FIG. 11 is the same in the element region 101 and the outer circumferential region 102. The width Wc of the narrow area | region of the lower part of the p-type columnar area | region 20 in () is made into the width | variety, and the width | variety Wa of the p-type columnar area | region 20 of the outer periphery area | region 102 is made into the upper width. (Wa> Wc). Here, it is preferable that the width | variety of the p-type columnar area | region 20 is formed below half of the p-type columnar area | region 20, and the lower 1/3 of the p-type columnar area | region 20 It is more preferable to form in the range of an area | region.

도12에, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 평면도를 나타낸다. 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 하부는 1점쇄선으로 나타내고 있고, 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)보다 폭이 좁고, 경계영역에서 넓어지게 되어 있다. 한편 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 상부는, 경계영역에서 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)에 연속적으로 형성되어 있다. Wa > Wc이기 때문에, 도13에 나타내는 바와 같이 소자영역(101)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 하부의 불순물량(Qc)이 상부의 불순물량(Qa)보다 적다. 이 때문에, 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비 R1은 1보다 작고, 외주영역(102)에 있어서의 불순물 총량비 R2보다 1로부터 멀어진 값으로서, ΔR1 > ΔR2로 설정할 수 있다.12 shows a plan view of the p-type columnar region 20 in the boundary region between the element region 101 and the outer circumferential region 102. The lower portion of the p-type columnar region 20 of the element region 101 is indicated by a dashed-dotted line, and is narrower in width than the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 and wider in the boundary region. . On the other hand, the upper part of the p-type columnar region 20 of the element region 101 is continuously formed in the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 in the boundary region. Since Wa> Wc, as shown in FIG. 13, the impurity amount Qc of the lower part of the p-type columnar region 20 in the element region 101 is smaller than the impurity amount Qa of the upper part. For this reason, the impurity total amount ratio R1 in the element region 101 is smaller than 1, and can be set to (DELTA) R1> (DELTA) R2 as a value which is farther from 1 than the impurity total amount ratio R2 in the outer peripheral area 102.

상기에서는, 외주영역(102)의 깊이방향에 있어서 각각의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)을 일정하게 하고, 소자영역(101)의 깊이방향에 있어서 각각의 p형 기둥모양 영역(20)의 일부 영역의 폭(Wp)이 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)과 다르고, 또한 p형 기둥모양 영역(20)의 나머지 영역의 폭(Wp)이 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)과 동등한 예를 나타내었다. 그러나 소자영역(101)의 깊이방향에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)은 일정하고, 외주영역(102)의 깊이방향에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 일부 영역의 폭(Wp)이 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)과 다르고, 또한 p형 기둥모양 영역(20)의 나머지 영역의 폭(Wp)이 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)과 동등한 폭과 함으로써, ΔR1 > ΔR2의 관계를 충족시키도록 하여도 좋다. 이 경우에 전류경로인 소자영역(101)의 구조는 종래와 변하지 않기 때문에, 온저항(on抵抗)이 증가하지 않는다.In the above, the width Wp of each p-type columnar region 20 in the depth direction of the outer circumferential region 102 is made constant, and each p-type columnar region in the depth direction of the element region 101 is provided. The width Wp of a portion of the region 20 is different from the width Wp of the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102, and the width Wp of the remaining region of the p-type columnar region 20. ) Shows an example equivalent to the width Wp of the p-type columnar region 20 in the outer circumferential region 102. However, the width Wp of the p-type columnar region 20 in the depth direction of the element region 101 is constant, and a part of the region of the p-type columnar region 20 in the depth direction of the outer peripheral region 102. The width Wp is different from the width Wp of the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102, and the width Wp of the remaining region of the p-type columnar region 20 is the element region 101. By satisfying the width equivalent to the p-type columnar region 20 of (), the relationship of ΔR1> ΔR2 may be satisfied. In this case, since the structure of the element region 101 which is the current path does not change from the conventional one, the on-resistance does not increase.

예를 들면 도14에 나타내는 제3실시예와 같이 반복하여 형성되는 p형 기둥모양 영역(20)의 중심 사이 거리(L)는 소자영역(101)과 외주영역(102)에서 동일하고, 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)이 폭(Wp)이 넓은 상부의 영역과 좁은 하부의 영역을 갖고, 불순물 총량비 R2가 1에 가깝게 한다. 여기에서 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)이 넓은 상부의 영역의 폭을 폭(Wd)으로 하고, 좁은 하부의 영역의 폭을 폭(We)으로 한다. 여기에서 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(We)의 영역은, p형 기둥모양 영역(20)의 반보다 하측에 형성하는 것이 바람직하고, 하측 1/3의 영역의 범위 내에 형성하는 것이 보다 바람직하다. 한편 소자영역(101)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭이 폭(Wd)이며, p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향에 있어서 일정하게 한다. 도15에, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 평면도를 나타낸다. Wd > We이기 때문에, 도16에 나타내는 바와 같이 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(We)에서의 불순물량(Qe)이 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wd)에서의 불순물량(Qd)보다 적다. 이 때문에, 외주영역(102)에 있어서의 불순물 총량비 R2는 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비 R1에 비하여 1에 가깝게 되어, ΔR1 > ΔR2로 설정할 수 있다.For example, the distance L between the centers of the p-type pillar-shaped region 20 repeatedly formed as in the third embodiment shown in FIG. 14 is the same in the element region 101 and the outer circumferential region 102, and is the outer circumferential region. The p-type columnar region 20 in 102 has a wide upper region and a narrow lower region, and the impurity total amount ratio R2 is close to one. Here, the width | variety of the area | region of the upper part where the p-type columnar area | region 20 in the outer periphery area | region 102 is wide Wd, and the width | variety of the narrow lower area | region is made width We. It is preferable to form the area of the width We of the p-type columnar region 20 below the half of the p-type columnar region 20, and to form it within the range of the area of the lower 1/3. More preferred. On the other hand, the width of the p-type columnar region 20 in the element region 101 is the width Wd, and is made constant in the depth direction of the p-type columnar region 20. 15 is a plan view of the p-type columnar region 20 in the boundary region between the element region 101 and the outer circumferential region 102. As shown in FIG. Since Wd> We, as shown in FIG. 16, the impurity amount Qe in the width We of the p-type columnar region 20 in the outer circumferential region 102 is equal to that of the p-type columnar region 20. As shown in FIG. It is less than the impurity amount Qd in the width Wd. For this reason, the impurity total amount ratio R2 in the outer circumferential region 102 is closer to 1 than the impurity total amount ratio R1 in the element region 101, and can be set to ΔR1> ΔR2.

또는 도17에 나타내는 제4실시예와 같이 반복하여 형성되는 p형 기둥모양 영역(20)의 중심 사이 거리(L)는 소자영역(101)과 외주영역(102)에서 동일하고, 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)이 넓은 상부의 영역의 폭이 폭(Wg)으로 하고, 좁은 하부의 영역의 폭이 폭(Wf)으로 하고, 불순물 총량비 R2가 불순물 총량비 R1보다 1에 가깝게 한다. 여기에서 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wg)의 영역을 p형 기둥모양 영역(20)의 반보다 상측에 형성하는 것이 바람직하고, 상측 1/3의 영역의 범위 내에 형성하는 것이 보다 바람직하다. 한편 소자영역(101)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭이 폭(Wf)이며, p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향에 있어서 일정하게 한다. 도18에, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계영역에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 평면도를 나타낸다. Wg > Wf이기 때문에, 도19에 나타내는 바와 같이 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wg)에서의 불순물량(Qg)이 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wf)에서의 불순물량(Qf)보다 적다. 이 때문에, 외주영역(102)에 있어서의 불순물 총량비 R2는 소자영역(101)에 있어서의 불순물 총량비 R1에 비하여 1에 가깝게 되어, ΔR1 > ΔR2로 설정할 수 있다.Alternatively, the distance L between the centers of the p-type pillar-shaped region 20 repeatedly formed as in the fourth embodiment shown in FIG. 17 is the same in the element region 101 and the outer peripheral region 102, and the outer peripheral region 102. The width of the upper region where the p-type pillar-shaped region 20 is wide is Wg, and the width of the narrow lower region is Wf, and the impurity total ratio R2 is the impurity total ratio R1. Closer to 1 Here, it is preferable to form the area of the width Wg of the p-type columnar region 20 above the half of the p-type columnar region 20, and more preferably to form it within the range of the upper 1/3 area. desirable. On the other hand, the width of the p-type columnar region 20 in the element region 101 is the width Wf, and is made constant in the depth direction of the p-type columnar region 20. 18 shows a plan view of the p-type columnar region 20 in the boundary region between the element region 101 and the outer circumferential region 102. As shown in FIG. Since Wg > Wf, as shown in FIG. 19, the amount of impurities Qg in the width Wg of the p-type columnar region 20 in the outer circumferential region 102 is reduced to that of the p-type columnar region 20. As shown in FIG. It is less than the impurity amount Qf in the width Wf. For this reason, the impurity total amount ratio R2 in the outer circumferential region 102 is closer to 1 than the impurity total amount ratio R1 in the element region 101, and can be set to ΔR1> ΔR2.

SJMOS는 온전압과 내압의 트레이드 오프(trade-off) 관계를 개선하기 위하여 기둥모양 영역의 집적도가 높다. p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)은 좁기 때문에, 폭(Wp)을 깊이방향에 있어서 균일하게 변화시키면 불순물 총량비의 변화량이 크고 내압의 변화량도 크기 때문에, 제어가 곤란하다. 특히 마스크를 사용하여 p형 기둥모양 영역(20)을 형성하는 경우에, 마스크 치수의 마진을 고려할 필요가 있어 제어가 더 곤란하다. 따라서 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)을 깊이방향에 있어서 전체를 균일하게 변경하여 불순물량의 발란스를 설정하는 것은 어렵다. 이 때문에, p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)의 전체가 아니라, 이미 설명한 바와 같이 일부를 변화시키는 것이 바람직하다.SJMOS has a high degree of integration in columnar areas to improve the trade-off relationship between on voltage and breakdown voltage. Since the width Wp of the p-type columnar region 20 is narrow, if the width Wp is uniformly changed in the depth direction, it is difficult to control because the amount of change in the total amount of impurities is large and the amount of change in internal pressure is also large. In particular, in the case of forming the p-type columnar region 20 using a mask, it is necessary to consider the margin of the mask dimension, which is more difficult to control. Therefore, it is difficult to set the balance of the amount of impurities by uniformly changing the entire width Wp of the p-type columnar region 20 in the depth direction. For this reason, it is preferable not to change the whole width Wp of the p-type columnar area | region 20, but to change one part as already demonstrated.

이상에서 설명한 바와 같이 반도체 장치(1)에서는, 소자영역(101)의 내압보다 외주영역(102)의 내압이 높아지게 되도록, 외주영역(102) 및 소자영역(101)의 일방에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향의 불순물량 분포가 일정하고, 외주영역(102) 및 소자영역(101)의 타방에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향의 불순물량 분포가 변화된다. 예를 들면 불순물 총량비 R2가 1에 가깝고 또한 ΔR1 > ΔR2의 관계를 충족시키도록 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)을 설정한다. 이에 따라 높은 내압을 유지하면서, 소자영역(101)과 외주영역(102)에서 내압의 차이를 형성하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 즉 반도체 장치(1)에서는 애벌런치 내량의 향상으로 높은 신뢰성을 실현하고 있다.As described above, in the semiconductor device 1, a p-type column is formed in one of the outer circumferential region 102 and the element region 101 so that the inner pressure of the outer circumferential region 102 becomes higher than that of the element region 101. The impurity amount distribution in the depth direction of the region 20 is constant, and the impurity amount distribution in the depth direction of the p-type columnar region 20 changes in the other of the outer peripheral region 102 and the element region 101. For example, the width Wp of the p-type columnar region 20 is set so that the impurity total amount ratio R2 is close to 1 and satisfies the relationship of ΔR1> ΔR2. Accordingly, it is possible to improve reliability by forming a difference in the breakdown voltage in the element region 101 and the outer peripheral region 102 while maintaining a high breakdown voltage. That is, in the semiconductor device 1, high reliability is realized by the improvement of the avalanche tolerance.

또 반도체 장치(1)의 SJ구조는, 예를 들면 드리프트 영역(10)을 세로로 길고 깊게 에칭(etching)하여 형성한 홈(트렌치(trench))에 p형의 에피택셜층(epitaxial layer)을 메우는 「K트렌치 방식」에 의하여 형성할 수 있다. K트렌치 방식으로 p형 기둥모양 영역(20)을 형성하는 경우에, 깊이방향에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 일부의 홈폭만을 변경하는 것이다. 이 때문에, 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)과 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)을 동시에 형성할 수 있으므로, p형 기둥모양 영역(20)의 일부의 불순물 농도를 변경하여 ΔR1 > ΔR2로 하는 경우에 비하여, 공정의 증대를 억제할 수 있다.In addition, the SJ structure of the semiconductor device 1 includes a p-type epitaxial layer in a groove (trench) formed by, for example, etching the drift region 10 vertically and deeply. The filling can be formed by the "K trench method." When the p-type columnar region 20 is formed by the K trench method, only the groove width of a part of the p-type columnar region 20 is changed in the depth direction. For this reason, since the p-type columnar region 20 of the element region 101 and the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 can be formed at the same time, a part of the p-type columnar region 20 can be formed. The increase in the process can be suppressed as compared with the case where the impurity concentration is changed to ΔR1> ΔR2.

또는 다층 에피택셜층을 퇴적시키는 「멀티 에피텍셜 레이어(multi epitaxial layer) 방식」에 의하여 SJ구조를 형성하여도 좋다. 멀티 에피텍셜 레이어 방식에 의하여 형성한 p형 기둥모양 영역(20)의 예를 도20에 나타낸다. 멀티 에피텍셜 레이어 방식에서는, n형의 에피택셜층을 형성한 후에, 포토리소그래피(photolithography) 기술 등에 의하여 형성한 마스크를 사용하여, 보론(boron) 등의 p형의 불순물 이온을 에피택셜층의 소정의 영역에 주입한다. 그리고 어닐공정(annneal工程)에 의하여, n형의 에피택셜층 내에 p형의 영역(200)을 형성한다. 열확산에 의하여 반도체 영역을 넓히면서 상기 공정을 반복함으로써, 상하의 p형의 영역(200)이 서로 연결되어 n형의 반도체 영역에 p형의 기둥모양 영역이 형성된다. 멀티 에피텍셜 레이어 방식에서는, 깊이방향을 따라 복수의 잘록한 장소가 생긴다. 이 때문에, 도20에 나타내는 바와 같이 복수의 경단모양의 p형의 영역(200)이 깊이방향으로 연결된 형상으로 p형 기둥모양 영역(20)이 형성된다.Alternatively, the SJ structure may be formed by a "multi epitaxial layer method" in which a multilayer epitaxial layer is deposited. 20 shows an example of the p-type columnar region 20 formed by the multi-epitaxial layer method. In the multi-epitaxial layer method, after the n-type epitaxial layer is formed, p-type impurity ions such as boron are formed into the epitaxial layer by using a mask formed by photolithography or the like. Inject into the area. Then, the p-type region 200 is formed in the n-type epitaxial layer by an annealing process. By repeating the above process while widening the semiconductor region by thermal diffusion, the upper and lower p-type regions 200 are connected to each other to form a p-type columnar region in the n-type semiconductor region. In the multi-epitaxial layer system, a plurality of constricted places occur along the depth direction. For this reason, as shown in FIG. 20, the p-type pillar-shaped area | region 20 is formed in the shape in which the several end-shaped p-type area | region 200 was connected in the depth direction.

멀티 에피텍셜 레이어 방식에 의하여 p형 기둥모양 영역(20)을 형성하는 경우에는, 깊이방향으로 p형 기둥모양 영역(20)을 형성하는 도중에, 노광(露光) 치수가 다른 마스크로 변경만 하여도 좋다. 이 때문에, 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)과 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)을 동시에 형성할 수 있다. 따라서 p형 기둥모양 영역(20)의 일부의 불순물 농도를 변경하여 ΔR1 > ΔR2로 하는 경우에 비하여, 공정의 증대를 억제할 수 있다. 여기에서 개개의 p형의 영역(200)의 최대의 폭(Wp)이 일정한 경우에는, p형 기둥모양 영역(20)은 깊이방향에 있어서 일정한 것으로 한다. 반대로, 깊이방향에 있어서 개개의 p형의 영역(200)의 최대의 폭(Wp)이 변화되고 있는 경우에는, p형 기둥모양 영역(20)은 깊이방향으로 변화하고 있는 것으로 한다.In the case of forming the p-type columnar region 20 by the multi-epitaxial layer method, the mask may be changed to a mask having a different exposure dimension while the p-type columnar region 20 is formed in the depth direction. good. For this reason, the p-type columnar region 20 of the element region 101 and the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 can be formed simultaneously. Therefore, the increase in the process can be suppressed as compared with the case where the impurity concentration of a part of the p-type columnar region 20 is changed to ΔR1> ΔR2. Here, when the maximum width Wp of each p-type area | region 200 is constant, the p-type columnar area | region 20 shall be constant in a depth direction. On the contrary, when the maximum width Wp of each p-type area | region 200 changes in the depth direction, it is assumed that the p-type columnar area | region 20 changes in the depth direction.

또 1개의 p형 기둥모양 영역(20)에 있어서, 복수 개(2∼5개)의 경단모양의 p형의 영역(200)의 폭이 나머지 p형의 영역(200)의 폭과 다르게 되도록 하여, ΔR1 > ΔR2의 관계를 만족하도록 하는 것이 바람직하다.In one p-pillar region 20, the width of the plurality of (2-5) tip-shaped p-type regions 200 is different from the width of the remaining p-type regions 200. , It is desirable to satisfy the relationship of ΔR1> ΔR2.

<변형예><Variation example>

소자영역(101)과 외주영역(102)의 사이에, 불순물 총량비(R)가 소자영역(101)과 외주영역(102)의 중간인 이행영역(移行領域)을 배치하여도 좋다. 예를 들면 소자영역(101)과 외주영역(102)의 적어도 어느 일방에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)이 깊이방향에 있어서 그 일부에서 넓고 또한 나머지 영역에서 일정하고, 타방에 있어서는 깊이방향으로 일정한 경우에, 이행영역에 있어서도 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)을 깊이방향에 있어서 그 일부에서 넓고 또한 나머지 영역에서 일정하다. 이때에 이행영역에 있어서 폭(Wp)이 넓은 영역의 두께를, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 두께의 중간이 되도록 설정한다.Between the element region 101 and the outer circumferential region 102, a transition region in which the impurity total amount ratio R is intermediate between the element region 101 and the outer circumferential region 102 may be disposed. For example, in at least one of the element region 101 and the outer circumferential region 102, the width Wp of the p-type columnar region 20 is wide in a part in the depth direction and constant in the remaining region, and the other. In the case of constant in the depth direction, the width Wp of the p-type pillar-shaped region 20 is also wider in part in the depth direction and constant in the remaining region in the transition region. At this time, the thickness of the region where the width Wp is wide in the transition region is set to be halfway between the thickness of the element region 101 and the outer circumferential region 102.

예를 들면 도6에 나타낸 제1실시예와 같이 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)이 폭(Wa)의 상부의 영역과 폭(Wb)의 하부의 영역을 갖고, 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)이 깊이방향에 있어서 일정한 폭(Wb)을 갖는 경우(Wa < Wb)에, 도21에 나타내는 바와 같이 이행영역(103)에 있어서도 폭(Wa)의 상부의 영역과 폭(Wb)의 하부의 영역을 갖도록 p형 기둥모양 영역(20)을 형성한다. 이때에 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)보다 폭(Wb)의 영역이 작도록, 이행영역(103)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wa)의 영역의 두께를 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wa)의 영역의 두께보다 작게 한다. 이에 따라 이행영역(103)에 있어서의 불순물 총량비(R)는, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 중간이 된다.For example, as in the first embodiment shown in FIG. 6, the p-type columnar region 20 of the element region 101 has an area above the width Wa and an area below the width Wb, and the outer peripheral area. When the p-type columnar region 20 of 102 has a constant width Wb in the depth direction (Wa <Wb), as shown in FIG. 21, the width Wa of the transition region 103 is also shown. The p-type columnar region 20 is formed to have an upper region and a lower region of the width Wb. At this time, the thickness of the area Wa of the p-type columnar region 20 of the transition region 103 so that the area of the width Wb is smaller than the p-type columnar region 20 of the element region 101. Is smaller than the thickness of the region of the width Wa of the p-type columnar region 20 of the element region 101. As a result, the impurity total amount ratio R in the transition region 103 is halfway between the element region 101 and the outer circumferential region 102.

도11에 나타낸 제2실시예, 도14에 나타낸 제3실시예 및 도17에 나타낸 제4실시예와 같이 p형 기둥모양 영역(20)의 폭(Wp)이 변화되는 경우도 동일하다. p형 기둥모양 영역(20)이 도11, 도14 및 도17에 나타낸 형상인 반도체 장치(1)에 배치되는 이행영역(103)의 예를 각각 도22, 도23, 도24에 나타내었다.The same applies to the case where the width Wp of the p-type columnar region 20 is changed as in the second embodiment shown in FIG. 11, the third embodiment shown in FIG. 14 and the fourth embodiment shown in FIG. Examples of the transition region 103 in which the p-type columnar region 20 is disposed in the semiconductor device 1 having the shapes shown in FIGS. 11, 14, and 17 are shown in FIGS. 22, 23, and 24, respectively.

이행영역(103)을 배치함으로써, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 경계에 있어서의 전위분포의 변화가 작아지게 되어, 왜곡의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과 전계분포의 변화가 매끄럽게 되어, 반도체 장치(1)의 내압을 더 향상시킬 수 있다.By arranging the transition region 103, the change in the potential distribution at the boundary between the element region 101 and the outer circumferential region 102 becomes small, and the occurrence of distortion can be suppressed. As a result, the change in the electric field distribution becomes smooth, and the breakdown voltage of the semiconductor device 1 can be further improved.

또 도21∼도24에 나타내는 바와 같이 리서프 영역(120)은 이행영역(103)보다 평면에서 볼 때에 외측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이것은, 리서프 영역(120)이 외주영역(102)보다 내압이 낮은 이행영역(103)의 p형 기둥모양 영역(20)에 접하고 있음으로써, 반도체 장치(1)의 내압의 저하를 초래하기 때문이다.21 to 24, the resurf region 120 is preferably disposed outside the transition region 103 in a plan view. This is because the resurf region 120 is in contact with the p-type columnar region 20 of the transition region 103 having a lower breakdown voltage than the outer circumferential region 102, resulting in a decrease in the breakdown voltage of the semiconductor device 1. to be.

(제2실시형태)(2nd Embodiment)

본 발명의 제2실시형태에 관한 반도체 장치(1)는, 도25에 나타내는 바와 같이 p형 기둥모양 영역(20)이 평면에서 볼 때에 일정한 중심 사이 거리(L)를 두고 도트(dot) 모양으로 배치되어 있다. 이 이외의 구성에 대해서는, 도1에 나타내는 제1실시형태와 동일하다.In the semiconductor device 1 according to the second embodiment of the present invention, as shown in Fig. 25, the p-type pillar-shaped region 20 has a dot shape with a constant center distance L in plan view. It is arranged. About a structure other than this, it is the same as that of 1st Embodiment shown in FIG.

즉 도25에 나타내는 바와 같이 깊이방향과 수직인 단면이 직사각형 모양인 p형 기둥모양 영역(20)에 있어서도, p형 기둥모양 영역(20)이 스트라이프 모양인 경우와 동일하게 p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향의 불순물량 분포를 조정한다. 예를 들면 소자영역(101) 및 외주영역(102)의 어느 일방에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향의 불순물량 분포를 일정하게 한다. 그리고 타방에 있어서는, 깊이방향의 불순물량 분포를 변화시킨다. 그 결과 외주영역(102)의 내압을 소자영역(101)의 내압보다 높게 설정할 수 있다. 도25는, 소자영역(101)에 있어서 p형 기둥모양 영역(20)의 지름을 하부에 있어서 작게 한 예를 나타내고 있다. 이 이외의 것은, 제1실시형태와 실질적으로 동일하여, 중복된 기재를 생략한다.That is, as shown in Fig. 25, also in the p-type columnar region 20 having a rectangular cross section perpendicular to the depth direction, the p-type columnar region ( 20) Adjust the amount of impurity distribution in the depth direction. For example, in either of the element region 101 and the outer circumferential region 102, the impurity amount distribution in the depth direction of the p-type columnar region 20 is made constant. On the other hand, the impurity content distribution in the depth direction is changed. As a result, the withstand voltage of the outer circumferential region 102 can be set higher than the withstand voltage of the element region 101. FIG. 25 shows an example in which the diameter of the p-type columnar region 20 in the element region 101 is made smaller in the lower portion. Other than this is substantially the same as 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

상기와 같이 제2실시형태에 관한 반도체 장치(1)에 있어서도, 높은 내압을 유지하면서, 소자영역(101)과 외주영역(102)에서 내압의 차이를 형성하여 반도체 장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, also in the semiconductor device 1 according to the second embodiment, the difference in the breakdown voltage is formed in the element region 101 and the outer circumferential region 102 while maintaining the high breakdown voltage, thereby improving the reliability of the semiconductor device 1. You can.

또한 소자영역(101)과 외주영역(102)의 사이에, 불순물 총량비(R)가 소자영역(101)과 외주영역(102)의 중간인 이행영역(103)을 배치하여도 좋다. 예를 들면 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름이 일정하고, 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름을 하부에서 작게 한 경우에, 이행영역(103)에 있어서도 p형 기둥모양 영역(20)의 지름을 하부에서 작게 한다. 이때에 이행영역(103)에 있어서의 불순물 총량비(R)가 소자영역(101)과 외주영역(102)의 중간이 되도록 한다. 즉 이행영역(103)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름이 작은 하부의 영역의 두께가 소자영역(101)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름이 작은 하부의 영역의 두께보다 작아지게 되도록 설정한다.In addition, a transition region 103 may be disposed between the element region 101 and the outer circumferential region 102 in which the impurity total amount ratio R is intermediate between the element region 101 and the outer circumferential region 102. For example, when the diameter of the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 is constant and the diameter of the p-type columnar region 20 of the element region 101 is made smaller from the lower side, the transition region ( Also in 103, the diameter of the p-type columnar region 20 is made smaller at the bottom. At this time, the impurity total amount ratio R in the transition region 103 is set to be halfway between the element region 101 and the outer peripheral region 102. In other words, the thickness of the lower region having a smaller diameter of the p-type columnar region 20 in the transition region 103 is the lower region having a smaller diameter of the p-type pillar region 20 in the element region 101. Set to become smaller than the thickness of.

또는 이행영역(103)의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름의 변화량을, 소자영역(101)이나 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름의 변화량보다 작게 하여도 좋다. 예를 들면 도26에 나타내는 바와 같이 외주영역(102)의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름이 지름(d1)으로 일정하고, 소자영역(101)의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름이 지름(d1)으로부터 지름(d2)으로 작게 변화되는 경우(d1 > d2)에, 이행영역(103)의 p형 기둥모양 영역(20)의 지름을 지름(d1)으로부터 지름(d3)으로 변화시킨다. 이때에 d1 > d3 > d2로 함으로써 이행영역(103)에 있어서의 불순물 총량비(R)를 소자영역(101)과 외주영역(102)의 중간으로 할 수 있다.Alternatively, the change amount of the diameter of the p-type columnar region 20 of the transition region 103 may be smaller than the change amount of the diameter of the p-type columnar region 20 of the element region 101 or the outer circumferential region 102. . For example, as shown in FIG. 26, the diameter of the p-type columnar region 20 of the outer circumferential region 102 is constant at the diameter d1, and the diameter of the p-type columnar region 20 of the element region 101 is constant. When the diameter d1 changes small from the diameter d2 (d1> d2), the diameter of the p-type columnar region 20 of the transition region 103 is changed from the diameter d1 to the diameter d3. Let's do it. At this time, by setting d1> d3> d2, the impurity total amount ratio R in the transition region 103 can be set between the element region 101 and the outer circumferential region 102.

또 상기에서는, p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향과 수직인 단면이 직사각형 모양인 반도체 장치(1)를 예시적으로 나타내었다. 그러나 p형 기둥모양 영역(20)의 단면은, 직사각형 모양 이외의 다각형 모양이나 원형모양 등 다양한 형상을 채용할 수 있다.In addition, in the above, the semiconductor device 1 whose cross section perpendicular | vertical to the depth direction of the p-type pillar-shaped area | region 20 is rectangular shape is shown by way of example. However, the cross section of the p-type columnar region 20 can adopt various shapes such as polygonal shape or circular shape other than rectangular shape.

(기타 실시형태)(Other Embodiments)

상기한 바와 같이 본 발명은 실시형태에 의하여 기재하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 설명 및 도면은 본 발명을 한정하는 것으로 이해하여서는 안 된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체실시형태, 실시예 및 운용기술이 분명하게 되었다.As mentioned above, although this invention was described by embodiment, the description and drawings which form a part of this indication should not be understood as limiting this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

상기에서는, 소자영역(101)과 외주영역(102)의 어느 일방의 p형 기둥모양 영역(20)에 대하여 깊이방향에 있어서 폭(Wp)의 일부를 변화시킴으로써, p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향의 폭을 조정하는 예를 설명하였다. 그러나 p형 기둥모양 영역(20)의 폭이 아니라 p형 기둥모양 영역(20)의 불순물 농도분포를 조정하여도 좋다.In the above description, the p-type columnar region 20 is changed by changing a part of the width Wp in the depth direction with respect to either of the p-type columnar region 20 of the element region 101 and the outer circumferential region 102. An example of adjusting the width in the depth direction is described. However, the impurity concentration distribution of the p-type columnar region 20 may be adjusted instead of the width of the p-type columnar region 20.

또한 ΔR1 > ΔR2의 관계를 충족시키는 범위에서, 외주영역(102)에 있어서의 p형 기둥모양 영역(20)의 중심 사이 거리(L)를 바꾸어도 좋다. 또한 ΔR1 > ΔR2의 관계를 충족시키는 범위에서, p형 기둥모양 영역(20)의 깊이방향에 있어서 폭(Wp)을 일정하게 한 부분에서 폭(Wp)의 일부를 바꾸어도 좋다.Moreover, you may change the distance L between the centers of the p-type columnar area | region 20 in the outer peripheral area 102 in the range which satisfy | fills the relationship of (DELTA) R1> (DELTA) R2. Moreover, in the range which satisfy | fills the relationship of (DELTA) R1> (DELTA) R2, you may change a part of width Wp in the part which made width Wp constant in the depth direction of the p-type columnar area | region 20. As shown in FIG.

또한 p형 기둥모양 영역(20)의 깊이가 소자영역(101)과 외주영역(102)에서 동등하고, p형 기둥모양 영역(20)의 바닥부가 n형 반도체 영역(40)의 상면에 도달하지 않고 있어도 좋다.In addition, the depth of the p-type columnar region 20 is equal in the device region 101 and the outer circumferential region 102, and the bottom of the p-type columnar region 20 does not reach the top surface of the n-type semiconductor region 40. You may not do it.

또한 이행영역(103)에 있어서, 소자영역(101)으로부터 외주영역(102)을 향하여 복수의 p형 기둥모양 영역(20)을 형성하고, 복수의 단계를 거쳐서 소자영역(101)으로부터 외주영역(102)을 향하여 p형 기둥모양 영역(20)의 불순물 총량을 서서히 변화시켜도 좋다.In the transition region 103, a plurality of p-type columnar regions 20 are formed from the element region 101 toward the outer circumferential region 102, and the circumferential region from the element region 101 is formed through a plurality of steps. The total amount of impurities in the p-type columnar region 20 may be gradually changed toward 102.

이와 같이 본 발명은 여기에서는 기재하지 않고 있는 여러 가지의 실시형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 상기의 설명으로부터 타당한 청구의 범위에 관한 발명의 특정사항에 의해서만 정해지는 것이다.
Thus, of course, this invention includes various embodiment etc. which are not described here. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the specific matters of the invention with respect to the claims which are appropriate from the above description.

본 발명의 반도체 장치는, 슈퍼정션 구조를 채용하는 반도체 장치의 용도에 이용할 수 있다.The semiconductor device of this invention can be used for the use of the semiconductor device which employ | adopts a superjunction structure.

Claims (11)

반도체 소자가 형성된 소자영역 및 상기 소자영역의 주위에 배치된 외주영역을 갖는 반도체 장치로서,
상기 소자영역과 상기 외주영역에 걸쳐서 연장되는 제1도전형의 제1반도체 영역과,
상기 제1반도체 영역과의 사이에 막두께방향을 따라 연신(延伸)되는 pn접합을 각각 형성하도록 상기 제1반도체 영역의 내부에 서로 이간(離間)하여 배열되고, 상기 pn접합이 주기적으로 배치된 슈퍼정션 구조를 구성하는 제2도전형의 제2반도체 영역을
구비하고,
제1도전형의 불순물 총량에 대한 제2도전형의 불순물 총량의 불순물 총량비가 상기 소자영역보다 상기 외주영역에 있어서 1에 가깝도록, 상기 제2반도체 영역의 상부의 폭이 상기 소자영역과 상기 외주영역에 있어서 동등하고 또한 상기 제2반도체 영역의 하부의 폭이 상기 소자영역과 상기 외주영역에 있어서 다른 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
A semiconductor device having an element region in which a semiconductor element is formed and an outer circumferential region disposed around the element region,
A first semiconductor region of a first conductivity type extending over the element region and the outer circumferential region;
The pn junctions are arranged to be spaced apart from each other in the first semiconductor region so as to form pn junctions extending along the film thickness direction between the first semiconductor region and the first semiconductor region, respectively. The second semiconductor region of the second conductivity type constituting the superjunction structure
Equipped,
The width of the upper portion of the second semiconductor region is greater than the element region and the outer circumference so that the impurity total ratio of the total amount of impurities of the second conductivity type to the total amount of impurities of the first conductivity type is closer to 1 in the outer region than the element region. The semiconductor device according to claim 1, wherein the width of the lower portion of the second semiconductor region is the same in the region and is different in the element region and the outer peripheral region.
제1항에 있어서,
상기 외주영역 및 상기 소자영역의 일방(一方)에 있어서 상기 제2반도체 영역이 깊이방향에 있어서 일정한 폭이고,
상기 외주영역 및 상기 소자영역의 타방(他方)에 있어서 상기 제2반도체 영역이 깊이방향을 따라 상기 일정한 폭과 동일한 폭의 영역과 다른 폭의 영역을 갖는 것을
특징으로 하는 반도체 장치.
The method of claim 1,
In one of the outer circumferential region and the element region, the second semiconductor region is a constant width in the depth direction,
In the other of the outer circumferential region and the element region, the second semiconductor region has a region having a width different from the region having the same width as the constant width along the depth direction.
A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
삭제delete 반도체 소자가 형성된 소자영역 및 상기 소자영역의 주위에 배치된 외주영역을 갖는 반도체 장치로서,
상기 소자영역과 상기 외주영역에 걸쳐서 연장되는 제1도전형의 제1반도체 영역과,
상기 제1반도체 영역과의 사이에 막두께방향을 따라 연신되는 pn접합을 각각 형성하도록 상기 제1반도체 영역의 내부에 서로 이간하여 배열되고, 상기 pn접합이 주기적으로 배치된 슈퍼정션 구조를 구성하는 제2도전형의 제2반도체 영역을
구비하고,
제1도전형의 불순물 총량에 대한 제2도전형의 불순물 총량의 불순물 총량비가 상기 소자영역보다 상기 외주영역에 있어서 1에 가깝도록, 상기 제2반도체 영역의 하부의 폭이 상기 소자영역과 상기 외주영역에 있어서 동등하고 또한 상기 제2반도체 영역의 상부의 폭이 상기 소자영역과 상기 외주영역에 있어서 다른 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
A semiconductor device having an element region in which a semiconductor element is formed and an outer circumferential region disposed around the element region,
A first semiconductor region of a first conductivity type extending over the element region and the outer circumferential region;
Forming a superjunction structure in which the pn junctions are arranged to be spaced apart from each other within the first semiconductor region so as to form pn junctions extending in the film thickness direction with the first semiconductor region, respectively. The second semiconductor region of the second conductivity type
Equipped,
The width of the lower portion of the second semiconductor region is lower than that of the element region so that the impurity total ratio of the total amount of impurities of the second conductivity type to the total amount of impurities of the first conductivity type is closer to 1 in the outer region than the element region. The semiconductor device according to claim 1, wherein the width of the upper portion of the second semiconductor region is the same in the region and the peripheral region.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 제2반도체 영역의 상기 폭이 다른 영역의 두께가, 상기 제2반도체 영역의 전체의 두께의 반 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
The method according to claim 1 or 4,
The thickness of the area | region in which the said width | variety of the said 2nd semiconductor region differs is less than half of the thickness of the whole said 2nd semiconductor region, The semiconductor device characterized by the above-mentioned.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 소자영역과 상기 외주영역의 사이에, 상기 불순물 총량비가 상기 소자영역과 상기 외주영역의 중간인 이행영역(移行領域)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
The method according to claim 1 or 4,
And a transition region in which the impurity total amount ratio is between the element region and the outer circumferential region between the element region and the outer circumferential region.
제6항에 있어서,
상기 소자영역과 상기 외주영역의 적어도 어느 하나에 있어서 상기 제2반도체 영역의 폭이 깊이방향으로 변화하고,
상기 이행영역에 있어서 상기 제2반도체 영역의 폭이 깊이방향으로 변화하고,
상기 이행영역에 있어서 상기 폭이 변화하는 깊이방향의 위치가, 상기 소자영역 또는 상기 외주영역의 상기 제2반도체 영역의 상기 폭이 변화하는 위치와 다른 것을
특징으로 하는 반도체 장치.
The method of claim 6,
In at least one of the element region and the outer circumferential region, the width of the second semiconductor region changes in a depth direction,
In the transition region, the width of the second semiconductor region changes in the depth direction,
The position in the depth direction in which the width changes in the transition region is different from the position in which the width of the second semiconductor region in the element region or the outer peripheral region changes.
A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
제6항에 있어서,
상기 외주영역에 있어서 상기 제1반도체 영역의 상부에 형성된 리서프 영역((RESURF 領域)을 더 구비하고,
상기 리서프 영역이 상기 이행영역보다 평면에서 볼 때에 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
The method of claim 6,
And a resurf region (RESURF ') formed on the first semiconductor region in the outer circumferential region,
And the resurf region is disposed outside of the transition region in a plan view.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 소자영역과 상기 외주영역에서, 상기 제2반도체 영역의 깊이가 동등한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
The method according to claim 1 or 4,
And said depths of said second semiconductor region are equal in said element region and said outer circumferential region.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 제2반도체 영역이, 상기 소자영역과 상기 외주영역에 걸쳐서 상기 제1반도체 영역의 주면(主面)과 병행하여 스트라이프(stripe) 모양으로 연신하고, 상기 제2반도체 영역의 중심 사이 거리가 상기 소자영역과 상기 외주영역에서 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
The method according to claim 1 or 4,
The second semiconductor region extends in a stripe shape in parallel with the main surface of the first semiconductor region over the element region and the outer circumferential region, and the distance between the centers of the second semiconductor regions is A semiconductor device, characterized in that the same in the element region and the outer peripheral region.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 제2반도체 영역이, 평면에서 볼 때에 도트(dot) 모양으로 배치되고, 상기 제2반도체 영역의 중심 사이 거리가 상기 소자영역과 상기 외주영역에서 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
The method according to claim 1 or 4,
And the second semiconductor region is arranged in a dot shape when viewed in a plane, and a distance between the centers of the second semiconductor regions is the same in the element region and the outer peripheral region.
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