專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
在使用半導(dǎo)體器件的電功率轉(zhuǎn)換器的領(lǐng)域中，矩陣轉(zhuǎn)換器作為直接轉(zhuǎn)換器電路被該領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，該直接轉(zhuǎn)換器電路提供交流電流至交流電流轉(zhuǎn)換(下文中稱作“交流/交流轉(zhuǎn)換”)，交流電流至直流轉(zhuǎn)換(下文中稱作“交流/直流轉(zhuǎn)換”)以及直流電流至交流電流轉(zhuǎn)換(下文中稱作“直流/交流轉(zhuǎn)換”)而不采用任何包括電解電容器和直流電抗器的直流平滑電路。矩陣轉(zhuǎn)換器包括交流開關(guān)。因為交流電壓施加于交流開關(guān)，所以要求交流開關(guān)呈現(xiàn)對正向和反向電壓的耐壓性。換言之，要求交流開關(guān)呈現(xiàn)正向耐壓以及反向耐壓。從降低矩陣轉(zhuǎn)換器的尺寸、重量和成本的觀點以及改善其轉(zhuǎn)換效率和響應(yīng)速度的觀點出發(fā)，雙向開關(guān)裝置一直以來吸引了很多關(guān)注。作為雙向開關(guān)裝置的一種，包括2個相互并聯(lián)連接的反向阻斷絕緣柵雙極型晶體管(下文中稱作“反向阻斷IGBT”)的開關(guān)被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知。在以下的描述和附圖中，用“η型”或“ρ型”作前綴的層或區(qū)域中電子或孔穴是多數(shù)載流子。指示區(qū)域或?qū)拥膶?dǎo)電類型的字母“η”或“ρ”的右上角處的符號指示該區(qū)域或?qū)邮窍鄬p摻雜的。指示區(qū)域或?qū)拥膶?dǎo)電類型的字母“η”或“P ”的右上角處的符號+指示該區(qū)域或?qū)邮窍鄬χ負(fù)诫s的。當(dāng)既沒有固定+又沒有固定-時，該區(qū)域或?qū)邮侵虚g程度地?fù)诫s的。

圖11是常規(guī)反向阻斷IGBT的剖面圖?，F(xiàn)參考圖11，在反向阻斷IGBT中，包圍有源區(qū)的隔離部分130在η型半導(dǎo)體襯底的邊緣地區(qū)中形成。在有源區(qū)Iio中形成包括η—型漂移區(qū)1、ρ型基區(qū)2、η+型發(fā)射區(qū)3、以及P型集電區(qū)10的垂直IGBT。在隔離部分130中，從半導(dǎo)體襯底的正面到半導(dǎo)體襯底的背面穿過半導(dǎo)體襯底形成P型隔離區(qū)31。隔離區(qū)31與在有源區(qū)110背面上形成的集電區(qū)10 接觸。在隔離區(qū)130和有源區(qū)110之間形成耐擊穿區(qū)120。耐擊穿區(qū)120馳豫構(gòu)成半導(dǎo)體器件的Pn結(jié)上的電場強度并實現(xiàn)合乎要求的耐壓。圖12是具體示出圖11所示的半導(dǎo)體器件中的有源區(qū)110的剖面圖。在有源區(qū)110中，在漂移區(qū)1的正向側(cè)的表面部分中有選擇地形成P型基區(qū)2，其中漂移區(qū)1由η—型半導(dǎo)體襯底形成?；鶇^(qū)2比漂移區(qū)1更重地?fù)诫s。在基區(qū)2表面部分中，有選擇地形成η.型發(fā)射區(qū)3和ρ+型體區(qū)4。柵電極7經(jīng)由柵絕緣薄膜6覆蓋一部分η. 型發(fā)射區(qū)3和一部分基區(qū)2。發(fā)射電極9與發(fā)射區(qū)3和體區(qū)4接觸。發(fā)射電極9通過層間絕緣薄膜8與柵電極7絕緣。在漂移區(qū)1背面上形成ρ型集電區(qū)10和集電電極11。通過采用由浮區(qū)法(下文中稱作“FZ方法”)制造的硅(Si)襯底，如上所述的反向阻斷IGBT形成為非穿通型(下文中稱作“ΝΡΤ型”)IGBT，其中在反向阻斷IGBT的截止?fàn)顟B(tài)中從發(fā)射極擴(kuò)展的耗盡層不會到達(dá)集電極。由于拋光由FZ方法所制造的硅襯底的技術(shù)的進(jìn)步，將硅襯底在額定電壓為600V的IGBT處減薄至約100 μ m厚度，以及在額定電壓為 1200V的IGBT處減薄至約180 μ m厚度是可能的。通過減薄集電區(qū)以及通過降低集電區(qū)中的雜質(zhì)濃度，該NPT型IGBT設(shè)置有降低少數(shù)載流子的注入效率和提高少數(shù)載流子的傳輸效率的結(jié)構(gòu)。通過將反向阻斷IGBT形成為NPT型的IGBT，由導(dǎo)通電壓特性和截止損耗之間的權(quán)衡關(guān)系所造成的問題可被排除，且導(dǎo)通電壓和截止損耗兩者皆被降低。以下專利文獻(xiàn)1提出如上所述的反向阻斷IGBT的半導(dǎo)體器件。所提出的半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底的表面部分中的P型基區(qū)；在P型基區(qū)的表面部分中的η+發(fā)射區(qū)；在半導(dǎo)體襯底的邊緣地區(qū)中和半導(dǎo)體襯底的背面?zhèn)壬系腜+集電區(qū)，該P+集電區(qū)包圍P型基區(qū)。換言之，P+區(qū)在半導(dǎo)體襯底的側(cè)面上，以及P+集電區(qū)在半導(dǎo)體襯底的背面上。在半導(dǎo)體襯底的背面?zhèn)壬系腜+集電區(qū)約為Iym厚。以下的專利文獻(xiàn)2提出如下所述的高壓半導(dǎo)體器件，其呈現(xiàn)高正向和反向耐壓。 在以下專利文獻(xiàn)2中提出的高壓半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底包括在其兩側(cè)形成用于耐正向和反向擊穿的Pn結(jié)的漂移層、用于ρη結(jié)的耐擊穿結(jié)邊緣端接結(jié)構(gòu)的隔離擴(kuò)散區(qū)，該隔離擴(kuò)散區(qū)從半導(dǎo)體襯底的第一主表面?zhèn)刃纬?。該漂移層包括一區(qū)域，該區(qū)域中的雜質(zhì)濃度分布從第一主表面?zhèn)认騼?nèi)基本上保持恒定，或者該區(qū)域中的雜質(zhì)濃度從第一主表面?zhèn)认騼?nèi)遞減。圖13(a)是另一常規(guī)反向阻斷IGBT的剖面圖。圖13 (a)所示的常規(guī)反向阻斷IGBT包括漂移區(qū)1和基區(qū)2之間的η型殼區(qū)201。 殼區(qū)201比漂移區(qū)1更重地?fù)诫s。在漂移區(qū)1和集電區(qū)10之間形成η型緩沖區(qū)202。緩沖區(qū)202比漂移區(qū)1更重地?fù)诫s。其它結(jié)構(gòu)與圖11所示的反向阻斷IGBT的結(jié)構(gòu)相同。具有如以下所述的用于改進(jìn)該IGBT性能的結(jié)構(gòu)的IGBT被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知。IGBT包括一區(qū)域，該區(qū)域的導(dǎo)電類型與漂移區(qū)的導(dǎo)電類型相同。該區(qū)域比漂移區(qū)更重地?fù)诫s，且置于漂移區(qū)和基區(qū)之間或漂移區(qū)和集電區(qū)之間。該IGBT包括一些區(qū)域，這些區(qū)域的導(dǎo)電類型與漂移區(qū)的導(dǎo)電類型相同。這些區(qū)域比漂移區(qū)更重地?fù)诫s。這些區(qū)域中的一個置于漂移區(qū)和基區(qū)之間。這些區(qū)域中的另一個置于漂移區(qū)和集電區(qū)之間。以下專利文獻(xiàn)3提出如上所述的IGBT中的一個的半導(dǎo)體器件。專利文獻(xiàn)3中所提出的IGBT包括4個摻雜區(qū)域，這些區(qū)域的導(dǎo)電類型交替地相互不同。這些摻雜區(qū)一個在另一個之上地放置。這些摻雜區(qū)(第一基區(qū))之一的尺寸根據(jù)穿通來確定。所提出的IGBT 還包括2個緩沖層。緩沖層的導(dǎo)電類型與第一基區(qū)的導(dǎo)電類型相同，且緩沖層比第一基區(qū)更重地?fù)诫s，用以對稱地阻斷IGBT。所提出的IGBT的正向和反向耐壓被設(shè)置成幾乎相同。以下的專利文獻(xiàn)4提出如以下所述的另一半導(dǎo)體器件(IGBT)。專利文獻(xiàn)4所提出的IGBT包括至少在ρ型基區(qū)和η型漂移區(qū)之間的一部分邊界處的重?fù)诫s區(qū)。該重?fù)诫s區(qū)的導(dǎo)電類型與η型漂移區(qū)的導(dǎo)電類型相同。該重?fù)诫s區(qū)比η型漂移區(qū)更重地?fù)诫s。以上描述的結(jié)構(gòu)縮短溝道長度以及降低器件的導(dǎo)通狀態(tài)中的電壓降。以下的專利文獻(xiàn)5提出如以下所述的又一半導(dǎo)體器件(IGBT)。專利文獻(xiàn)5中所提出的IGBT包括靠近ρ型集電區(qū)的η型基層的一部分中的短壽命區(qū)。該短壽命區(qū)為η型且比η型基層更重地?fù)诫s。該短壽命區(qū)有助于減小NPT型IGBT的漏電流。
[描述現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本未審查專利申請公開No.2002-319676[專利文獻(xiàn)2]日本未審查專利申請公開No.2006-080269[專利文獻(xiàn)3]日本未審查專利申請公開(PCT申請的譯文申請)No.2002-532885[專利文獻(xiàn)4]日本未審查專利申請公開No.平9(1997) _3沈486[專利文獻(xiàn)5]日本未審查專利申請公開No.平9(1997)-260662根據(jù)專利文獻(xiàn)1所揭示的技術(shù)，其反向耐壓比正向耐壓低。通常，NPT型IGBT包括基區(qū)中的P+型體區(qū)，用于在正向偏壓施加期間或在器件截止期間防止造成閂鎖擊穿。該體區(qū)比基區(qū)重得多地?fù)诫s?；鶇^(qū)比漂移區(qū)更重地?fù)诫s。為了降低截止損耗，該集電區(qū)比漂移區(qū)更重地?fù)诫s。該集電區(qū)比體區(qū)重得多地?fù)诫s。由于雜質(zhì)濃度機(jī)制，反向偏壓施加期間的從集電區(qū)擴(kuò)展的耗盡層比正向偏壓施加期間的從基區(qū)區(qū)擴(kuò)展的耗盡層更大。反向偏壓施加期間在襯底深度方向上的未耗盡基區(qū)的寬度(下文中稱作“中性基區(qū)寬度”)是從擴(kuò)展自集電區(qū)的耗盡層的上邊緣到基區(qū)的距離。如果更具體地描述的話，反向偏壓施加期間的中性基區(qū)寬度比正向偏壓施加期間的中性基區(qū)寬度短，該正向偏壓施加期間的中性基區(qū)寬度是從擴(kuò)展自基區(qū)的耗盡層的下邊緣到集電區(qū)的距離。由于中性基區(qū)寬度的不同，反向偏壓施加期間的傳輸效率比正向偏壓施加期間更大。因此，在反向偏壓施加期間的載流子放大因子變得比正向偏壓施加期間的高得多。因此，反向漏電流相關(guān)于載流子放大因子的升高增加，且反向耐壓降低。專利文獻(xiàn)3中所揭示的技術(shù)造成以下所述的問題。圖13(b)中描述離襯底底面的高度y和電場E之間的關(guān)系?，F(xiàn)將參考圖13(a)和13(b)來描述。在圖13(a)所示的反向阻斷IGBT中，由于殼區(qū)201和緩沖區(qū)202的布置，在該半導(dǎo)體襯底中的電場快速變高。例如在正向偏壓施加期間(比較圖13(b)中的實線)，在基區(qū) 2和殼區(qū)201之間的邊界附近的區(qū)域211中電場快速變高。在反向偏壓施加期間(比較圖 13 (b)中的虛線)，在集電區(qū)10和緩沖區(qū)202之間的邊界附近的區(qū)域212中電場快速變高。 由于電場的快速升高，在諸多情況下正向和反向耐壓性降低。換言之，實際上不能通過殼區(qū) 201和緩沖區(qū)202的布置來實現(xiàn)所要獲得的正向和反向耐壓。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知上述問題可通過降低偏移區(qū)中的雜質(zhì)濃度而被消除。然而，隨著漂移區(qū)的雜質(zhì)濃度降低，當(dāng)半導(dǎo)體器件操作時該耗盡層到達(dá)緩沖區(qū)202，從而造成透過現(xiàn)象。由于所造成的透過現(xiàn)象，在截止電壓波形和截止電流波形(下文中統(tǒng)稱為“截止波形”)上造成振蕩。該反向阻斷IGBT呈現(xiàn)當(dāng)反向阻斷IGBT從其導(dǎo)通狀態(tài)切換至反向阻斷狀態(tài)時使高瞬態(tài)電流流動的特性(反向恢復(fù)特性)。由于該反向恢復(fù)特性，反向恢復(fù)電壓波形和反向恢復(fù)電流波形(下文中統(tǒng)稱為“反向恢復(fù)波形”)易受到振蕩影響。在這種截止波形和反向恢復(fù)波形振蕩的情況下，當(dāng)引起噪聲時或在電壓波形上造成巨大振蕩時，半導(dǎo)體器件會被損壞。鑒于上述觀點，本發(fā)明的第一目的是消除上述的問題。本發(fā)明的第二目的是提供有助于提高其正向耐壓的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的第三目的是提供有助于提高其反向耐壓的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的第四目的是提供有助于從截止波形中移除振蕩的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的第五目的是提供有助于抑制反向恢復(fù)波形上的振蕩的半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)所附權(quán)利要求1的主題，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)；第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)，其在第一半導(dǎo)體區(qū)的表面部分中有選擇地形成；第一導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)，其在第二半導(dǎo)體區(qū)的表面部分中有選擇地形成；從第三半導(dǎo)體區(qū)跨過第一半導(dǎo)體區(qū)的第一電極，其中在第一電極和第一半導(dǎo)體區(qū)之間插入絕緣薄膜；連接至第二半導(dǎo)體區(qū)和第三半導(dǎo)體區(qū)的第二電極；第一半導(dǎo)體區(qū)和第二半導(dǎo)體區(qū)之間的第一導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)，該第四半導(dǎo)體區(qū)至少占據(jù)第二半導(dǎo)體區(qū)之下的一區(qū)域；第二導(dǎo)電類型的第五半導(dǎo)體區(qū)，其在第一半導(dǎo)體區(qū)的背面上；與第五半導(dǎo)體區(qū)接觸的第三電極；第四半導(dǎo)體區(qū)比第一半導(dǎo)體區(qū)更重地?fù)诫s，該第四半導(dǎo)體區(qū)包含第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，其平均雜質(zhì)量為8. OX IO11CnT2或者更小；以及第一半導(dǎo)體區(qū)呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止從第五半導(dǎo)體區(qū)擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)第四半導(dǎo)體區(qū)。根據(jù)所附權(quán)利要求2的主題，第四半導(dǎo)體區(qū)包圍第二半導(dǎo)體區(qū)下的整個區(qū)域。根據(jù)所附權(quán)利要求3的主題，第四半導(dǎo)體區(qū)中第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的平均雜質(zhì)量為5. OXlO11Cm-2或者更小。根據(jù)所附權(quán)利要求4的主題，第四半導(dǎo)體區(qū)中第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的平均雜質(zhì)量為IXlO11Cm-2或者更小。根據(jù)所附權(quán)利要求5的主題，該半導(dǎo)體器件還包括在第一半導(dǎo)體區(qū)的邊緣地區(qū)中的第二導(dǎo)電類型的第六半導(dǎo)體區(qū)，第六半導(dǎo)體區(qū)從第一半導(dǎo)體區(qū)的正面到第一半導(dǎo)體區(qū)的背面擴(kuò)展而穿過第一半導(dǎo)體區(qū)，且該第六半導(dǎo)體區(qū)與第五半導(dǎo)體區(qū)接觸。根據(jù)所附權(quán)利要求6的主題，該半導(dǎo)體器件還包括有源區(qū)和第六半導(dǎo)體區(qū)之間的耐擊穿區(qū)，在有源區(qū)中形成第二半導(dǎo)體區(qū)、第三半導(dǎo)體區(qū)以及第四半導(dǎo)體區(qū)，該耐擊穿區(qū)包圍有源區(qū)；以及耐擊穿區(qū)中的第一半導(dǎo)體區(qū)的正面部分中的第二導(dǎo)電類型的第七半導(dǎo)體區(qū)，該多個第七半導(dǎo)體區(qū)包圍有源區(qū)。根據(jù)所附權(quán)利要求7的主題，第一半導(dǎo)體區(qū)呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止當(dāng)施加等于額定電壓的反向電壓時從第五半導(dǎo)體區(qū)向第四半導(dǎo)體區(qū)擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)第四半導(dǎo)體區(qū)。根據(jù)權(quán)利要求8的主題，該半導(dǎo)體器件還包括第一半導(dǎo)體區(qū)和第五半導(dǎo)體區(qū)之間的第一導(dǎo)電類型的第八半導(dǎo)體區(qū)，以及第一半導(dǎo)體區(qū)呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止從第二半導(dǎo)體區(qū)擴(kuò)展的空間電荷區(qū)到達(dá)第八半導(dǎo)體區(qū)。根據(jù)所附權(quán)利要求9的主題，第八半導(dǎo)體區(qū)中第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的平均雜質(zhì)量為LOXIOiW2或者更小。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括第一半導(dǎo)體區(qū)和第二半導(dǎo)體區(qū)之間的第四半導(dǎo)體區(qū)。該第四半導(dǎo)體區(qū)包含平均雜質(zhì)量為8. OX IO11CnT2或更小的第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)。第一半導(dǎo)體區(qū)呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止從第五半導(dǎo)體區(qū)擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)第四半導(dǎo)體區(qū)。由于上述的配置，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件比常規(guī)反向阻斷IGBT更有效地馳豫半導(dǎo)體襯底中的電場。由于第四半導(dǎo)體區(qū)和第一半導(dǎo)體區(qū)的布置，不會造成任何透過現(xiàn)象。由于呈現(xiàn)如上所述的電阻率的第一半導(dǎo)體區(qū)的布置，在反向恢復(fù)期間耗盡層絕不到達(dá)第四半導(dǎo)體區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件有助于提高其反向耐壓。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件還助于提高其正向耐壓。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件有助于防止截止電壓波形和截止電流波形振蕩。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件有助于抑制在反向恢復(fù)電壓波形和反向恢復(fù)電流波形上所造成的振蕩。附圖簡述圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的反向阻斷IGBT的剖面圖。圖2是具體示出圖1所示的半導(dǎo)體器件中的有源區(qū)的剖面圖。圖3是具體示出圖1所示的半導(dǎo)體器件中的耐擊穿區(qū)的剖面圖。圖4(a)是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的反向阻斷IGBT中的一部分有源區(qū)的剖面圖。圖4(b)是描述離襯底底面的高度y和圖4(a)所示一部分有源區(qū)中的電場E之間的關(guān)系的電場分布圖。圖5描繪描述沿著圖2A中的線段A-A’的雜質(zhì)量分布的曲線。圖6描繪描述沿著圖2A中的線段B-B’的雜質(zhì)量分布的曲線。圖7描述將反向漏電流關(guān)聯(lián)到殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量的曲線。圖8描述將反向恢復(fù)期間所造成的峰值過沖電壓關(guān)聯(lián)到殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量的曲線。圖9是描述根據(jù)本發(fā)明的反向阻斷IGBT中的反向恢復(fù)電壓波形和反向恢復(fù)電流波形的波形圖。圖10是描述常規(guī)反向阻斷IGBT中的反向恢復(fù)電壓波形和反向恢復(fù)電流波形的波形圖。圖11是常規(guī)反向阻斷IGBT的剖面圖。圖12是具體示出圖11所示的半導(dǎo)體器件中的有源區(qū)的剖面圖。圖13(a)是其它常規(guī)反向阻斷IGBT的剖面圖。圖13(b)是描述離襯底底面的高度y和圖13(a)所示常規(guī)反向阻斷IGBT中的電場E之間的關(guān)系的電場分布圖。
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具體實施例方式現(xiàn)參考示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例的所附附圖，在下文中具體描述本發(fā)明。在示出優(yōu)選實施例的以下描述和附圖中，圖11至13(b)使用相同的附圖標(biāo)記來指示相同組元，且為簡化目的不再進(jìn)行其重復(fù)的描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的反向阻斷IGBT的剖面圖?，F(xiàn)參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的反向阻斷IGBT包括用作η—型(第一導(dǎo)電類型)漂移區(qū)1的半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體襯底中的有源區(qū)100 ；有源區(qū)100外部的耐擊穿區(qū)120 ；以及耐擊穿區(qū)120外部的隔離部分130。半導(dǎo)體襯底具有90 μ m或更厚的厚度，從而不會不利地影響600V擊穿電壓級的反向阻斷IGBT的性能是有效的。在有源區(qū)100中形成垂直IGBT結(jié)構(gòu)。該垂直IGBT結(jié)構(gòu)包括在漂移區(qū)1的正面?zhèn)壬闲纬傻陌l(fā)射極柵極區(qū)以及在漂移區(qū)1的背面?zhèn)壬系腜型(第二導(dǎo)電類型)集電區(qū)10。以后將具體描述有源區(qū)100。漂移區(qū)1對應(yīng)于第一半導(dǎo)體區(qū)。集電區(qū)10對應(yīng)于第五半導(dǎo)體區(qū)。耐擊穿區(qū)120在有源區(qū)100和隔離部分130之間，并包圍有源區(qū)100。耐擊穿區(qū) 120馳豫構(gòu)成半導(dǎo)體器件的pn結(jié)上的電場強度以實現(xiàn)合乎要求的耐壓。以后將具體描述耐擊穿區(qū)120。隔離部分130在半導(dǎo)體襯底的邊緣區(qū)域中形成，并包圍有源區(qū)100。隔離部分130 將有源區(qū)100與晶體缺陷隔離，這些晶體缺陷是將半導(dǎo)體晶片切割成芯片期間在半導(dǎo)體襯底的側(cè)面中造成的。在隔離部分130中形成P型隔離區(qū)31。隔離區(qū)31從漂移區(qū)1的正面到漂移區(qū)1的背面穿過漂移區(qū)1的邊緣地區(qū)而形成。隔離區(qū)31與形成在有源區(qū)100的背面上的集電區(qū)10接觸。當(dāng)施加反向電壓時，由于隔離區(qū)31的布置，耗盡層沿著隔離區(qū)31 從半導(dǎo)體襯底的背面上的集電區(qū)10擴(kuò)展。因此，防止該耗盡層到達(dá)半導(dǎo)體襯底中的有源區(qū) 100，且防止造成漏電流。因此，該反向阻斷IGBT獲得反向耐壓性。隔離區(qū)31對應(yīng)于第六半導(dǎo)體區(qū)。圖2是具體示出圖1所示的半導(dǎo)體器件中的有源區(qū)的剖面圖。有源區(qū)100包括在用作η—型漂移區(qū)1的半導(dǎo)體襯底的表面部分中有選擇地形成的P型基區(qū)2?；鶇^(qū)2比漂移區(qū)1更重地?fù)诫s。在基區(qū)2的表面部分中有選擇地形成η.型發(fā)射區(qū)3和ρ+型體區(qū)4。體區(qū)4占據(jù)發(fā)射區(qū)3下的一部分區(qū)域。體區(qū)4比基區(qū)2更重地?fù)?br> ο基區(qū)2對應(yīng)于第二半導(dǎo)體區(qū)。發(fā)射區(qū)3對應(yīng)于第三半導(dǎo)體區(qū)。在漂移區(qū)1和基區(qū)2之間形成η型殼區(qū)5。優(yōu)選為殼區(qū)5至少占據(jù)基區(qū)2下的一區(qū)域。換言之，形成殼區(qū)5使得該殼區(qū)5占據(jù)基區(qū)2的最靠近從集電區(qū)10擴(kuò)展的耗盡層的一部分是優(yōu)選的。占據(jù)基區(qū)2的最靠近從集電區(qū)10擴(kuò)展的耗盡層的一部分的殼區(qū)5有助于抑制少數(shù)載流子從集電區(qū)10注入到基區(qū)2，并且有助于降低少數(shù)載流子的傳輸效率。形成殼區(qū)5使得該殼區(qū)5包圍基區(qū)2下的整個區(qū)域是更優(yōu)選的。因為根本不形成其中基區(qū)2和漂移區(qū)1相互接觸的任何區(qū)域，所以可靠地抑制少數(shù)載流子從集電區(qū)10注入到基區(qū)2且可靠地降低傳輸效率。殼區(qū)5比漂移區(qū)1更重地?fù)诫s。漂移區(qū)1呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止從集電區(qū)10 向殼區(qū)5擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)殼區(qū)5。當(dāng)施加等于額定電壓的反向電壓時，漂移區(qū)1呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止從集電區(qū)10向殼區(qū)5擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)殼區(qū)5是優(yōu)選的。
為了確保額定電壓為600V的反向阻斷IGBT的耐壓，漂移區(qū)1的電阻率為22 Ω cm 或更高是優(yōu)選的。在額定電壓為600V的反向阻斷IGBT中，漂移區(qū)1的電阻率為35 Ω cm或更低也是優(yōu)選的。通過如上所述地設(shè)定漂移區(qū)1的電阻率，使該耗盡層在反向恢復(fù)期間不到達(dá)殼區(qū)5。對殼區(qū)5進(jìn)行摻雜使得其中的平均η型雜質(zhì)量(下文中稱作“殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量”)為8. OX IO11CnT2或更低。與其中的雜質(zhì)濃度分布無關(guān)，只要殼區(qū)5中的平均η型雜質(zhì)量設(shè)定為8. OX IO11CnT2或更低，即使殼區(qū)5中的雜質(zhì)量分布不均勻，也不會造成問題。因為與不包括任何殼區(qū)的反向阻斷IGBT相比反向恢復(fù)期間所造成的峰值過沖電壓的大小的增加得到更有效地抑制，所以將殼區(qū)5的有效雜質(zhì)量設(shè)為5. OX IO11CnT2或更低是優(yōu)選的。稍后將具體描述導(dǎo)致這一結(jié)果的原因。因為反向恢復(fù)電壓波形和反向恢復(fù)電流波形(下文中統(tǒng)稱為“反向恢復(fù)波形”) 可比不包括任何殼區(qū)的反向阻斷IGBT中恢復(fù)得更快，所以將殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量設(shè)為 1.0Χ IO11CnT2或更低也是優(yōu)選的。稍后將具體描述導(dǎo)致這一結(jié)果的原因。與其中的雜質(zhì)濃度的分布無關(guān)，殼區(qū)5可被摻雜成上述有效雜質(zhì)量的任何一種而沒有任何問題。稍后將具體描述殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量。殼區(qū)5對應(yīng)于第四半導(dǎo)體區(qū)。在柵極絕緣薄膜6插入到半導(dǎo)體襯底表面和柵電極7之間的情況下，在半導(dǎo)體襯底表面之上形成柵電極7，以使柵電極7從發(fā)射區(qū)3跨過漂移區(qū)1。發(fā)射電極9與發(fā)射區(qū)3 接觸。發(fā)射電極9經(jīng)由體區(qū)4電連接到基區(qū)2。發(fā)射電極9通過層間絕緣薄膜8與柵電極 7電絕緣。如上所述，在漂移區(qū)1的背面上形成ρ型集電區(qū)10。集電電極11與集電區(qū)10 接觸。柵極絕緣薄膜6對應(yīng)于絕緣薄膜。柵電極7對應(yīng)于第一電極。發(fā)射電極9對應(yīng)于第二電極。集電電極11對應(yīng)于第三電極。圖3是具體示出圖1所示的半導(dǎo)體器件中的耐擊穿區(qū)120的剖面圖。在漂移區(qū)1表面上的耐擊穿區(qū)120中形成多個場限環(huán)(下文中稱作“FLR”)21，這些場限環(huán)是浮動P型區(qū)。FLR 21包圍有源區(qū)100。在其下方?jīng)]有任何FLR 21的漂移區(qū)1 的正面用層間絕緣薄膜8覆蓋。層間絕緣薄膜8上形成場電極(下文中稱作“FP”)22，該場電極為浮動導(dǎo)電薄膜。 FP 22與FLR 21接觸。從耐擊穿區(qū)120到隔離部分130形成場電極32，其電位與隔離區(qū)31 的電位相同。下文中，場電極32將被稱作“等電位FP 32”。等電位FP 32與隔離區(qū)31電接觸以及電連接。FLR 21對應(yīng)于第七半導(dǎo)體區(qū)。圖4(a)是示出圖2所示的反向阻斷IGBT中的一部分有源區(qū)100的剖面圖。圖 4(b)是描述離襯底底面的高度y和圖4(a)所示一部分有源區(qū)100中的電場E之間的關(guān)系的電場分布圖。圖2所示的反向阻斷IGBT有助于在正向電壓施加(比較圖4(b)中的實線)期間使在基區(qū)2和殼區(qū)5之間的邊界附近的區(qū)域141中的電場比常規(guī)反向阻斷IGBT更慢地升高。圖2所示的反向阻斷IGBT還有助于防止電場從集電區(qū)10附近的區(qū)域142擴(kuò)展到襯底背面。
在反向電壓施加期間(比較圖4(b)中的虛線)，使漂移區(qū)1和集電區(qū)10之間的邊界附近的區(qū)域143中的電場上升平滑是可能的。防止電場從殼區(qū)5附近的區(qū)域144擴(kuò)展到襯底正面也是可能的。只要以上述的條件形成殼區(qū)5和漂移區(qū)1，即獲得上述的良好結(jié)果。如以下所述，研究根據(jù)本發(fā)明的反向阻斷IGBT的電流性能。制備根據(jù)本發(fā)明的反向阻斷IGBT(下文中簡稱為“示例IGBT”)。示例IGBT的額定電壓設(shè)為600V。該示例IGBT中的半導(dǎo)體襯底電阻率和半導(dǎo)體襯底厚度分別設(shè)為觀Ω cm 和100 μ m。換言之，將漂移區(qū)1的電阻率設(shè)為^Qcm。在圖5至圖10中，使用類似的示例 IGBT。圖5描繪描述沿著圖2A中的線段A-A’的雜質(zhì)量分布的曲線。圖6描繪描述沿著圖2中的線段B-B’的雜質(zhì)量分布的另一曲線。測量示例IGBT的半導(dǎo)體襯底中的雜質(zhì)量。并且，計算殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量。圖 5描述位于離半導(dǎo)體襯底表面一定深度的區(qū)域中的每個單位體積的平均雜質(zhì)量。圖6描述在漂移區(qū)1向體區(qū)4的方向上位于離漂移區(qū)1(單位單元邊緣)有一定距離的區(qū)域中的每個單位體積的平均雜質(zhì)量。圖5中的第一測量結(jié)果44指示體區(qū)4中的雜質(zhì)量分布。圖5中的第二測量結(jié)果 42指示基區(qū)2中的雜質(zhì)量分布。圖5中的第三測量結(jié)果45指示殼區(qū)5中的雜質(zhì)量分布。 圖5中的第四測量結(jié)果41指示漂移區(qū)1中的雜質(zhì)量分布。圖6中的第五測量結(jié)果51指示漂移區(qū)1中的雜質(zhì)量分布。圖6中的第六測量結(jié)果55指示殼區(qū)5中的雜質(zhì)量分布。圖6中的第七測量結(jié)果52指示基區(qū)2中的雜質(zhì)量分布。 圖6中的第八測量結(jié)果53指示發(fā)射區(qū)3中的雜質(zhì)量分布。圖6中的第九測量結(jié)果M指示體區(qū)4中的雜質(zhì)量分布。殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量通過積分第三測量結(jié)果45的每個深度處的雜質(zhì)量來計算。 圖5中所描述的雜質(zhì)量指示深度方向中分布的導(dǎo)電雜質(zhì)的雜質(zhì)量。圖5中的第三測量結(jié)果 45指示靠近襯底表面雜質(zhì)量較大，且位于離襯底表面越深之處的區(qū)域中則雜質(zhì)量越小。因此，殼區(qū)5中的每單位面積的平均雜質(zhì)量通過積分第三測量結(jié)果45的每個深度處的雜質(zhì)量來計算。換言之，如圖5所述，即使在殼區(qū)5中的雜質(zhì)量分布不均勻時，也可計算整個殼區(qū) 5中的雜質(zhì)濃度。殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量通過從如上所述計算的殼區(qū)5中的每個單位面積的平均雜質(zhì)量減去漂移區(qū)1中每單位面積的平均雜質(zhì)量來確定。換言之，第三測量結(jié)果45的雜質(zhì)分布圖案中的區(qū)域40 (圖5中的陰影部分)指示殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量。在此，漂移區(qū)1中的每單位面積平均雜質(zhì)量是其中形成殼區(qū)5的漂移區(qū)1部分中的每單位面積平均雜質(zhì)量。 以與計算殼區(qū)5中的每單位面積平均雜質(zhì)量類似的方式計算漂移區(qū)1中的每單位面積平均雜質(zhì)量。圖7描述將反向漏電流關(guān)聯(lián)到殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量的曲線。制備示例IGBT， 其中殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量多樣地改變。殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量設(shè)為從ZXlO11cnT2到 1.2X1012cm_2。測量在各個示例IGBT中造成的反向漏電流。出于比較的目的，制備不包括任何殼區(qū)的反向阻斷IGBT(下文中簡稱為“比較IGBT”)。測量該比較IGBT中所造成的反向漏電流。在圖7中，在零有效雜質(zhì)量處描述了比較IGBT的反向漏電流。圖7中所描述的結(jié)果指示通過布置殼區(qū)5來減小反向漏電流。圖7中所描述的結(jié)
11果還指示殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量越大，反向漏電流就越有效地減小。由于將殼區(qū)5布置在漂移區(qū)1和基區(qū)2之間，因此由集電區(qū)10、漂移區(qū)1、以及基區(qū)2 (體區(qū)4)形成的pnp晶體管的電流放大因子變小。圖8描述將峰值過沖電壓關(guān)聯(lián)到殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量的曲線。測量圖7中的所使用的各個示例IGBT中在反向恢復(fù)期間所造成的峰值過沖電壓。測量比較IGBT中反向恢復(fù)期間所造成的峰值過沖電壓。在圖8中，在零有效雜質(zhì)量處描述了比較IGBT的峰值過沖電壓。在圖8中，總線電壓設(shè)為300V，且測量在180A/cm2的反向恢復(fù)電流下造成的峰值過沖電壓。圖8所描述的結(jié)果指示殼區(qū)5的布置使峰值過沖電壓變高。圖8所描述的結(jié)果還指示殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量越大，峰值過沖電壓變得越高。圖8中所描述的結(jié)果還指示該峰值過沖電壓的增量關(guān)聯(lián)于殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量增加而變得更高。估計隨著殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量越大，反向阻斷IGBT的導(dǎo)通開關(guān)速度變得越快，從而增大反向恢復(fù)電流。用作開關(guān)器件的半導(dǎo)體器件中峰值過沖電壓低是合乎要求的，因為隨著峰值過沖電壓越高，更易造成噪聲。因此，將殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量設(shè)為小是合乎要求的。如圖8中所描述的結(jié)果所指示地，當(dāng)殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量為8. OX IO11CnT2時，峰值過沖電壓約為560V。比較IGBT中的峰值過沖電壓為M0V。如果與比較IGBT相比較，該示例IGBT中的峰值過沖電壓的增加率被抑制到10%或更低。在此，([示例KJBT中的峰值過沖電壓的增加率]—[示例IGBT中的峰值過沖電壓560 V -比較IGBT中的峰值過沖電壓540 V]/[比較IGBT中
的峰值過沖電壓540 V-總線電壓300 V]x 100%)。隨著殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量超過8. OX IO11CnT2達(dá)到更大側(cè)，該峰值過沖電壓快速地變高。舉例而言，當(dāng)殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量為9. OX IO11CnT2時， 該峰值過沖電壓約為570V。在這種情況下，峰值過沖電壓的增加率超過10 % 達(dá)到更高側(cè)。在此，([示例IGBT中的峰值過沖電壓的增加率]— [570 V - 540 V] / [540 V — 300 V]χ 100%)。因此，將殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量設(shè)為S-OXlO11cnT2或更小是合乎要求的。當(dāng)殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量為5Χ IO11CnT2時，該峰值過沖電壓約為 550V。在這種情況下，如果與比較IGBT相比較，示例IGBT中的峰值過沖電壓的增加率設(shè)成幾乎為0 %。在此，([示例IGBT中的峰值過沖電壓的增加率]h [550 V — 540 V] / [540 V — 300 V]χ 100%)。因此，將殼區(qū) 5 中的有
效雜質(zhì)量設(shè)為5 X IO11cnT2或更小顯然是合乎要求的。圖9是描述根據(jù)本發(fā)明的反向阻斷IGBT中的反向恢復(fù)電壓波形和反向恢復(fù)電流波形的波形圖。圖10是描述常規(guī)反向阻斷IGBT中的反向恢復(fù)電壓波形和反向恢復(fù)電流波形的波形圖。測量反向恢復(fù)期間的示例IGBT的電壓波形和電流波形(反向恢復(fù)波形)。殼區(qū)5 中的有效雜質(zhì)量設(shè)為Ι.ΟΧΙΟ^πΓ2。測量圖7中所使用的比較IGBT的反向恢復(fù)波形。在測量中，總線電壓為300V且反向恢復(fù)電流為lOA/cm2。如圖9和10所描述，其中圖9所描述的反向恢復(fù)電流(比較圖9中的虛線)從負(fù)值過沖、然后收斂至0的周期151比其中圖10所描述的反向恢復(fù)電流(比較圖10中的虛線)從負(fù)值過沖、然后收斂到O的周期152短。(在下文中，周期151和152將分別被稱作 “收斂周期151和152”。)換言之，其示出示例IGBT的反向恢復(fù)波形比比較IGBT的反向恢復(fù)波形恢復(fù)得更快。在該示例IGBT的反向恢復(fù)波形上沒有造成任何波形振蕩。估計反向恢復(fù)電流的增加可被防止，因為在反向阻斷IGBT的導(dǎo)通周期，少數(shù)載流子存儲在由基區(qū)2和殼區(qū)5所形成的二極管的殼區(qū)5中。還估計隨著殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量越小，反向恢復(fù)波形也恢復(fù)得越快。反向恢復(fù)波形在總線電壓為300V且反向恢復(fù)電流為 lOA/cm2的情況下最易受到振蕩的影響。即使多樣地改變該條件，該趨勢也是穩(wěn)定的。因此， 將殼區(qū)5中的有效雜質(zhì)量設(shè)為IX IO11cnT2或更小是合乎要求的。以下描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的反向阻斷IGBT中的有源區(qū)的一部分。如以下述，根據(jù)第二實施例的反向阻斷IGBT的有源區(qū)與根據(jù)第一實施例的反向阻斷IGBT的有源區(qū)100不同。根據(jù)第二實施例的反向阻斷IGBT中的有源區(qū)包括在集電區(qū) 10和漂移區(qū)1之間的η型(第一導(dǎo)電類型)的漏電流阻擋層(下文中稱作“LCS層”)12。 根據(jù)第二實施例的反向阻斷IGBT中的耐擊穿區(qū)和隔離部分的結(jié)構(gòu)與第一實施例的反向阻斷IGBT中的耐擊穿區(qū)120和隔離部分130的結(jié)構(gòu)相同。η型LCS層12的雜質(zhì)濃度被設(shè)置成使在2 μ m深度處的平均雜質(zhì)量為1. OX 1012cm_2 或者更小。通過布置LCS層12，減少正向偏壓施加下的漏電流。如以上所述地通過附加地布置殼區(qū)5，減小反向偏壓施加下的漏電流。因為通過減小在正向和反向偏壓施加下的漏電流來改進(jìn)耐擊穿性能，所以減小漂移區(qū)1的厚度變得可能。由此，反向阻斷IGBT中的導(dǎo)通狀態(tài)的電壓和截止損耗之間的權(quán)衡關(guān)系如圖15所示地改善。為了抑制由根據(jù)第二實施例的反向阻斷IGBT中的截止所導(dǎo)致的損耗，漂移層的電阻率足夠低以在反向偏壓施加下防止從集電區(qū)10和LCS層12之間的pn結(jié)擴(kuò)展的空間電荷區(qū)到達(dá)殼區(qū)5是必要的。漂移層的電阻率足夠低以在正向偏壓施加下防止從基區(qū)2和殼區(qū)5之間的pn結(jié)擴(kuò)展的空間電荷區(qū)到達(dá)LCS層12是必要的。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，其中的雜質(zhì)量為8. O X IO11CnT2或更小的殼區(qū)5在漂移區(qū)1 和基區(qū)2之間形成。漂移區(qū)1的電阻率設(shè)為足夠低以防止從集電區(qū)10擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)殼區(qū)5。因此，與常規(guī)反向阻斷IGBT相比，襯底中的電場更容易被馳豫。因此，提高正向和反向耐壓是可行的。由于殼區(qū)5和漂移區(qū)1的布置，不會造成任何透過現(xiàn)象。因為沒有造成任何透過現(xiàn)象，所以防止了截止電壓波形和截止電流波形(下文中統(tǒng)稱為“截止波形”)的振蕩。通過形成呈現(xiàn)如上所述的電阻率的漂移區(qū)1，使該耗盡層在反向恢復(fù)期間不到達(dá)殼區(qū)5。因為防止了耗盡層到達(dá)殼區(qū)5，所以抑制在反向恢復(fù)波形上所造成的振蕩。因此， 抑制了截止波形和反向恢復(fù)波形的振蕩。因為抑制了截止波形和反向恢復(fù)波形的振蕩，所以防止造成噪聲且防止損壞半導(dǎo)體器件。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，所有η型區(qū)和層可被P型區(qū)和層所替代，且所有P型區(qū)和層可被η型區(qū)和層所替代，而不引起任何問題。工業(yè)實用性
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根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可有利地應(yīng)用于在諸如串聯(lián)轉(zhuǎn)換器電路的矩陣轉(zhuǎn)換器中使用、且被要求呈現(xiàn)對正向和反向電壓的耐擊穿特性的開關(guān)器件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)；第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)，其在所述第一半導(dǎo)體區(qū)的表面部分中有選擇地形成； 所述第一導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)，其在所述第二半導(dǎo)體區(qū)的表面部分中有選擇地形成；從所述第三半導(dǎo)體區(qū)跨過所述第一半導(dǎo)體區(qū)的第一電極，其中在所述第一電極和所述第一半導(dǎo)體區(qū)之間插入絕緣薄膜；連接至所述第二半導(dǎo)體區(qū)和所述第三半導(dǎo)體區(qū)的第二電極；在所述第一半導(dǎo)體區(qū)和所述第二半導(dǎo)體區(qū)之間的所述第一導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)， 所述第四半導(dǎo)體區(qū)至少占據(jù)所述第二半導(dǎo)體區(qū)之下的一區(qū)域；在所述第一半導(dǎo)體區(qū)的背面上的所述第二導(dǎo)電類型的第五半導(dǎo)體區(qū)； 與所述第五半導(dǎo)體區(qū)接觸的第三電極；所述第四半導(dǎo)體區(qū)比所述第一半導(dǎo)體區(qū)更重地?fù)诫s，所述第四半導(dǎo)體區(qū)包含所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，其平均雜質(zhì)量為8. OX IO11Cnr2或者更?。?以及所述第一半導(dǎo)體區(qū)呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止從所述第五半導(dǎo)體區(qū)擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)所述第四半導(dǎo)體區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第四半導(dǎo)體區(qū)包圍所述第二半導(dǎo)體區(qū)之下的整個區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第四半導(dǎo)體區(qū)中的所述第一導(dǎo)電類型的所述雜質(zhì)的所述平均雜質(zhì)量為5. OX IO11cnT2或者更小。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第四半導(dǎo)體區(qū)中的所述第一導(dǎo)電類型的所述雜質(zhì)的所述平均雜質(zhì)量為IX IO11cnT2或者更小。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項所述的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件還包括在所述第一半導(dǎo)體區(qū)的邊緣地區(qū)中的所述第二導(dǎo)電類型的第六半導(dǎo)體區(qū)，所述第六半導(dǎo)體區(qū)從所述第一半導(dǎo)體區(qū)的正面穿過所述第一半導(dǎo)體區(qū)延伸到所述第一半導(dǎo)體區(qū)的背面，且所述第六半導(dǎo)體區(qū)與所述第五半導(dǎo)體區(qū)接觸。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件還包括有源區(qū)和所述第六半導(dǎo)體區(qū)之間的耐擊穿區(qū)，在所述有源區(qū)中形成所述第二半導(dǎo)體區(qū)、所述第三半導(dǎo)體區(qū)以及所述第四半導(dǎo)體區(qū)，所述耐擊穿區(qū)包圍所述有源區(qū)；以及在所述耐擊穿區(qū)中的所述第一半導(dǎo)體區(qū)的表面部分中的所述第二導(dǎo)電類型的第七半導(dǎo)體區(qū)，多個所述第七半導(dǎo)體區(qū)包圍所述有源區(qū)。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體區(qū)呈現(xiàn)足夠低的電阻率以在施加等于額定電壓的反向電壓時，防止從所述第五半導(dǎo)體區(qū)向所述第四半導(dǎo)體區(qū)擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)所述第四半導(dǎo)體區(qū)。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項所述的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件還包括在所述第一半導(dǎo)體區(qū)和所述第五半導(dǎo)體區(qū)之間的所述第一導(dǎo)電類型的第八半導(dǎo)體區(qū)， 以及所述第一半導(dǎo)體區(qū)呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止從所述第二半導(dǎo)體區(qū)擴(kuò)展的空間電荷區(qū)到達(dá)所述第八半導(dǎo)體區(qū)。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第八半導(dǎo)體區(qū)中的所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的平均雜質(zhì)量為1. OX IO12cnT2或者更小。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體器件，其包括n-型漂移區(qū)1；在漂移區(qū)1的表面部分中有選擇地形成的P型基區(qū)2；在基區(qū)2的表面部分中有選擇地形成的n+型發(fā)射區(qū)3和p+型體區(qū)4兩者；以及在漂移區(qū)1和基區(qū)2之間的n型殼區(qū)5，該殼區(qū)5包圍基區(qū)2下的整個區(qū)域。殼區(qū)5比漂移區(qū)1更重地?fù)诫s。殼區(qū)5包含的n型雜質(zhì)的有效雜質(zhì)量為8.0×1011cm-2或更小。漂移區(qū)1呈現(xiàn)足夠低的電阻率以防止從在漂移區(qū)1的背面上所形成的集電區(qū)10向殼區(qū)5擴(kuò)展的耗盡層到達(dá)殼區(qū)5。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件有助于提高其正向和反向耐壓。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件有助于防止截止電壓波形和截止電流波形振蕩。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件有助于抑制在反向恢復(fù)電壓波形和反向恢復(fù)電流波形上造成的振蕩。
文檔編號H01L29/739GK102194861SQ20101062483
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者吉川功 申請人:富士電機(jī)控股株式會社