半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供具有超結(jié)型構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的第1方面提供了一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有由第1導(dǎo)電型柱和第2導(dǎo)電型柱構(gòu)成的超結(jié)型構(gòu)造，其中包括PN比從超結(jié)型構(gòu)造的第1面?zhèn)认虻?面?zhèn)仍黾拥某Y(jié)型構(gòu)造的第1區(qū)域，以及與第1區(qū)域相接并且與半導(dǎo)體裝置的溝道區(qū)域相鄰的超結(jié)型構(gòu)造的第2區(qū)域，第2區(qū)域中的PN比小于第1區(qū)域的第2面?zhèn)榷瞬恐械腜N比，并且，第2區(qū)域的厚度薄于第1區(qū)域的厚度。
【專利說明】
半導(dǎo)體裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知在具有超結(jié)型構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置中，雜質(zhì)濃度按深度變化(例如，專利文獻I?4)。此外，已知在具有超結(jié)型構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置中，在P型柱及N型柱上設(shè)置階差(例如，參考專利文獻5)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開第2006-66421號公報
[0006]專利文獻2:國際公開第2011/093473號
[0007]專利文獻3:日本特開第2008-91450號公報
[0008]專利文獻4:日本特開第2004-72068號公報
[0009]專利文獻5:日本特開第2007-300034號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]然而，在以往的超結(jié)型構(gòu)造中，不能充分改善相對于PN偏差(η型柱的η型雜質(zhì)的總量與P型柱的P型雜質(zhì)的總量的偏差)的耐壓和每單位面積導(dǎo)通電阻的權(quán)衡。
[0012]技術(shù)方案
[0013]本發(fā)明的第I方面提供了一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有由第I導(dǎo)電型柱和第2導(dǎo)電型柱構(gòu)成的超結(jié)型構(gòu)造，其中包括從超結(jié)型構(gòu)造的第I面?zhèn)瘸虻?面?zhèn)萈N比增加的超結(jié)型構(gòu)造的第I區(qū)域，以及與第I區(qū)域相接并且與半導(dǎo)體裝置的溝道區(qū)域相鄰的超結(jié)型構(gòu)造的第2區(qū)域，第2區(qū)域中的PN比小于第I區(qū)域的第2面?zhèn)榷瞬恐械腜N比，并且，第2區(qū)域的厚度薄于第I區(qū)域的厚度。
[0014]需要說明的是，上述的
【發(fā)明內(nèi)容】
，并未列出本發(fā)明的全部特征。此外，這些特征組的子組合也可構(gòu)成本發(fā)明。
【附圖說明】
[0015]圖1示出實施例1的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)造的截面的一例。
[0016]圖2示出實施例1的雜質(zhì)濃度及PN比的梯度的一例。
[0017]圖3示出比較例I的半導(dǎo)體裝置500的構(gòu)成的一例。
[0018]圖4示出比較例I的雜質(zhì)濃度及PN比的梯度的一例。
[0019]圖5示出比較例2的半導(dǎo)體裝置500的構(gòu)成的一例。
[0020 ]圖6示出比較例2的雜質(zhì)濃度及PN比的梯度的一例。
[0021 ]圖7示出比較例3的半導(dǎo)體裝置500的構(gòu)成的一例。[0022 ]圖8示出比較例3的雜質(zhì)濃度及PN比的梯度的一例。
[0023]圖9示出相對于PN比的耐壓的各構(gòu)造的比較。
[0024]圖10示出在各構(gòu)造中，相對于耐壓的導(dǎo)通電阻的比較。
[0025]圖1IA示出實施例2的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。
[0026]圖1lB示出實施例2的第I柱傾斜區(qū)域13-1的離子注入工序的一例。
[0027]圖1lC示出第2柱傾斜區(qū)域13-2的離子注入工序的一例。
[0028]圖1lD示出實施例2的超結(jié)型區(qū)域10的制造工序的一例。
[0029]圖1IE示出擴散工序后的實施例2的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。
[0030]圖12A示出外延生長后的超結(jié)型區(qū)域10。
[0031]圖12B示出溝槽形成工序后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。
[0032 ]圖12C示出溝槽埋入后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。
[0033]圖12D示出階差區(qū)域14中的離子注入工序的一例。
[0034]圖12E示出熱擴散后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。
[0035]圖13A示出外延生長后的超結(jié)型區(qū)域10。
[0036]圖13B示出溝槽形成工序后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。
[0037 ]圖13C示出溝槽埋入后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。
[0038]圖13D示出階差區(qū)域14中的離子注入工序的一例。
[0039]圖13E示出熱擴散后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。
[0040]符號說明
[0041]10..?超結(jié)型區(qū)域，
[0042]11...n型柱，
[0043]12...ρ型柱，
[0044]13..?柱傾斜區(qū)域，
[0045]14..?階差區(qū)域，
[0046]15..?離子注入?yún)^(qū)域，
[0047]16..?半導(dǎo)體層，
[0048]20..?漏極區(qū)域，
[0049]30..?溝道區(qū)域，
[0050]40..?柵極和源極區(qū)域，
[0051]50..?超結(jié)型區(qū)域，
[0052]51...η型柱，
[0053]52...ρ型柱，
[0054]53..?低濃度區(qū)域，
[0055]54..?高濃度區(qū)域，
[0056]55..?柱傾斜區(qū)域，
[0057]56..?低濃度傾斜區(qū)域，
[0058]57...高濃度傾斜區(qū)域，
[0059]100..?半導(dǎo)體裝置，
[0060]500...半導(dǎo)體裝置
【具體實施方式】
[0061]以下，雖然通過發(fā)明的實施方式對本發(fā)明進行說明，但是以下的實施方式并不限定權(quán)利要求的發(fā)明。此外，實施方式中說明的特征的組合并不都是發(fā)明的技術(shù)方案所必須的。
[0062](實施例1)
[0063]圖1示出實施例1的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)造的截面的一例。半導(dǎo)體裝置100包括超結(jié)型區(qū)域10、漏極區(qū)域20、溝道區(qū)域30及柵極和源極區(qū)域40。漏極區(qū)域20、溝道區(qū)域30及柵極和源極區(qū)域40僅為一例，本例的構(gòu)造不限于此。
[0064]超結(jié)型區(qū)域10設(shè)置在漏極區(qū)域20與溝道區(qū)域30之間。超結(jié)型區(qū)域10包含柱傾斜區(qū)域13及階差區(qū)域14。此外，超結(jié)型區(qū)域10中設(shè)有η型柱11及P型柱12。超結(jié)型區(qū)域10的PN比可設(shè)定為總計為I。超結(jié)型區(qū)域10的PN比是指，超結(jié)型區(qū)域10中的P型雜質(zhì)的總量與η型雜質(zhì)的總量的比。超結(jié)型區(qū)域10的PN比總計為I時，因為能夠?qū)⒊Y(jié)型區(qū)域10假設(shè)視為無摻雜層，因此耐壓變高。
[0065]η型柱11及P型柱12相對于電流路徑在水平方向上相互并列而形成。半導(dǎo)體裝置100接通時，在η型柱11中，電流從漏極區(qū)域20側(cè)朝向溝道區(qū)域30側(cè)流動。因此，半導(dǎo)體裝置100的導(dǎo)通電阻很大程度上依賴η型柱11的形狀和雜質(zhì)濃度。另一方面，半導(dǎo)體裝置100斷開時，從P型柱12擴展的耗盡層使得η型柱11中不流通電流。超結(jié)型區(qū)域10的耗盡化的方式根據(jù)超結(jié)型區(qū)域1的PN比而變化。
[0066]其中，超結(jié)型區(qū)域10的耐壓根據(jù)PN偏差而變動，該PN偏差顯示超結(jié)型區(qū)域10的η型柱11的η型雜質(zhì)的總量與P型柱12的P型雜質(zhì)的總量的偏差。為了提高可靠性，從而控制超結(jié)型區(qū)域10的PN比，提高對PN偏差的耐壓容限。例如，當在各個深度以PN比=1形成超結(jié)型區(qū)域1的整個區(qū)域時，超結(jié)型區(qū)域1在深度方向均勻地耗盡化，電勢分布在深度方向上均勻分布。在此情況下，當PN比中產(chǎn)生偏差時，則耐壓大大降低。因此，當增大超結(jié)型區(qū)域10的一部分的PN比時，則對PN偏差的耐壓容限變大。另外，在本說明書中，當僅稱為"PN比〃時，是指任意深度中的PN比。
[0067]柱傾斜區(qū)域13是η型柱11及P型柱12相對于厚度方向PN比傾斜的區(qū)域。通過使η型柱11及P型柱12的形狀傾斜而使PN比傾斜。此外，也可以通過使η型柱11及P型柱12的雜質(zhì)濃度在深度方向上傾斜而使PN比傾斜。在本例中，與η型柱11的寬度從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)葴p少相對的是，P型柱12的寬度從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)仍黾?。由此，能夠取得對PN偏差的耐壓容限。特別是在柱間距窄的情況下，效果顯著。應(yīng)予說明，在本說明書中，表面?zhèn)仁侵感纬捎袞艠O和源極區(qū)域40的表面的一側(cè)，而背面?zhèn)仁侵感纬捎新O區(qū)域20的表面的一側(cè)。此外，柱的厚度是指，相對于半導(dǎo)體裝置100的表面垂直的方向的厚度。柱的寬度是指，與半導(dǎo)體裝置100的表面平行的方向的寬度。
[0068]在階差區(qū)域14中，η型柱11及P型柱12具有階差形狀。階差區(qū)域14的η型柱11及P型柱12的寬度是恒定的。階差區(qū)域14形成為與柱傾斜區(qū)域13相接，并且與溝道區(qū)域30相鄰。與溝道區(qū)域30相鄰是指，階差區(qū)域14與溝道區(qū)域30可不必相接。但是，優(yōu)選階差區(qū)域14與溝道區(qū)域30相接。階差區(qū)域14的P型柱12，相對于柱傾斜區(qū)域13側(cè)面具有凹陷形狀。即，階差區(qū)域14為與柱傾斜區(qū)域13相比PN比低的區(qū)域。階差區(qū)域14的厚度薄于柱傾斜區(qū)域13的厚度。例如，階差區(qū)域14的厚度為超結(jié)型區(qū)域10的厚度的1/4?1/8。
[0069]圖2示出實施例1的雜質(zhì)濃度及PN比的梯度的一例。縱軸顯示超結(jié)型區(qū)域10中的雜質(zhì)濃度及PN比。橫軸顯示從超結(jié)型區(qū)域10的表面?zhèn)鹊亩瞬科鸬纳疃取Ａ硗?，在本說明書中，柱的深度方向的雜質(zhì)濃度是指，沿各深度中柱的寬度的中心的雜質(zhì)濃度。
[0070]深度Dt顯示超結(jié)型區(qū)域10的表面?zhèn)鹊亩瞬浚措A差區(qū)域14的表面?zhèn)鹊亩瞬?。深度Dc顯示柱傾斜區(qū)域13與階差區(qū)域14的邊界。深度Db顯示超結(jié)型區(qū)域10的背面?zhèn)鹊亩瞬?，SP柱傾斜區(qū)域13的背面?zhèn)鹊亩瞬?。即，深度Dt?Dc對應(yīng)于階差區(qū)域14，深度Dc?Db對應(yīng)于柱傾斜區(qū)域13。
[0071]在柱傾斜區(qū)域13中，P型柱12的雜質(zhì)濃度從超結(jié)型區(qū)域10的背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)仍黾印Ａ硪环矫?，在柱傾斜區(qū)域13中，η型柱11的雜質(zhì)濃度是恒定的。因此，柱傾斜區(qū)域13的PN比從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)仍黾印Ｖ鶅A斜區(qū)域13中PN比的變化可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的。柱傾斜區(qū)域13的整個區(qū)域中的PN比可設(shè)為I。在此情況下，對于柱傾斜區(qū)域13的P型柱12及η型柱11，η型柱11的η型雜質(zhì)濃度的總量與P型柱12中P型雜質(zhì)濃度的總量相等。此外，在柱傾斜區(qū)域13的厚度方向的中心處，PN比可為I。
[0072]在階差區(qū)域14中，η型柱11及P型柱12的雜質(zhì)濃度分別是恒定的。階差區(qū)域14中，η型柱11和P型柱12的雜質(zhì)濃度相等。階差區(qū)域14的η型柱11的雜質(zhì)濃度高于柱傾斜區(qū)域13的η型柱11的雜質(zhì)濃度。此外，階差區(qū)域14的P型柱12的雜質(zhì)濃度高于柱傾斜區(qū)域13的P型柱12的雜質(zhì)濃度。例如，階差區(qū)域14中P型柱12的雜質(zhì)濃度為，柱傾斜區(qū)域13中P型柱12的雜質(zhì)濃度的1.3倍以上。如上所述，由于階差區(qū)域14中η型柱11和P型柱12的雜質(zhì)濃度相等，因此階差區(qū)域14的PN比為I。此外，階差區(qū)域14的PN比變得大于柱傾斜區(qū)域13的背面?zhèn)鹊亩瞬恐械?br>PNbto
[0073]另外，階差區(qū)域14與柱傾斜區(qū)域13的邊界中PN比的階差設(shè)定為與所需耐壓對應(yīng)的值。邊界中PN比的階差，在柱傾斜區(qū)域13的PN比為I的情況下，根據(jù)柱傾斜區(qū)域13的表面?zhèn)鹊亩瞬康腜N比決定。例如，400V耐壓時，柱傾斜區(qū)域13的表面?zhèn)鹊亩瞬康腜N比大于I且為1.5以下。此外，600V耐壓時，柱傾斜區(qū)域13的表面?zhèn)鹊亩瞬康腜N比可以大于I且為1.3以下。即，隨著耐壓變大，減小階差區(qū)域14與柱傾斜區(qū)域13的邊界中的PN比的階差即可。
[0074]如上所述，對于半導(dǎo)體裝置100，提高柱傾斜區(qū)域13的表面?zhèn)鹊腜N比，同時降低柱傾斜區(qū)域13的背面?zhèn)鹊腜N比。因此，與使PN比恒定的情況相比，PN偏差容限變大。此外，對于半導(dǎo)體裝置100，通過提高階差區(qū)域14中的雜質(zhì)濃度，使耗盡層難以擴展。因此，半導(dǎo)體裝置100能夠降低關(guān)斷時的漏極電壓的時間變化率(dv/dt)。作為其結(jié)果，能夠改善與關(guān)斷時的開關(guān)損耗(Eoff)的權(quán)衡關(guān)系Eoff-dv/dt。
[0075](比較例I)
[0076]圖3示出比較例I的半導(dǎo)體裝置500的構(gòu)成的一例。本例的半導(dǎo)體裝置500包括由η型柱51及P型柱52構(gòu)成的超結(jié)型區(qū)域50。在半導(dǎo)體裝置500中，超結(jié)型區(qū)域50以外的構(gòu)造與半導(dǎo)體裝置100基本相同。本例的超結(jié)型區(qū)域50具有低濃度區(qū)域53及高濃度區(qū)域54。
[0077]低濃度區(qū)域53是與漏極區(qū)域20相鄰而形成的。在低濃度區(qū)域53中，η型柱51及P型柱52具有同樣的雜質(zhì)濃度。即，η型柱51及P型柱52的寬度在低濃度區(qū)域53的整個區(qū)域中無傾斜而是恒定的。
[0078]高濃度區(qū)域54是與低濃度區(qū)域53的表面?zhèn)鹊亩瞬肯嘟佣纬傻?，并且是與溝道區(qū)域30相鄰而形成的。高濃度區(qū)域54的雜質(zhì)濃度高于低濃度區(qū)域53的雜質(zhì)濃度。此外，在高濃度區(qū)域54中，η型柱51及P型柱52具有恒定的雜質(zhì)濃度。即，η型柱51及P型柱52的寬度在高濃度區(qū)域54的整個區(qū)域中無傾斜而是恒定的。
[0079]圖4示出比較例I的雜質(zhì)濃度及PN比的梯度的一例?？v軸顯示超結(jié)型區(qū)域50中的雜質(zhì)濃度及PN比。橫軸顯示從超結(jié)型區(qū)域50的表面?zhèn)鹊亩瞬科鸬纳疃取?br>[0080]深度Dt顯示超結(jié)型區(qū)域50的表面?zhèn)鹊亩瞬?，即高濃度區(qū)域54的表面?zhèn)鹊亩瞬?。深度Dc顯示低濃度區(qū)域53與高濃度區(qū)域54的邊界。深度Db顯示超結(jié)型區(qū)域50的背面?zhèn)鹊亩瞬?，即低濃度區(qū)域53的背面?zhèn)鹊亩瞬?。即，深度Dt?Dc對應(yīng)于高濃度區(qū)域54，深度Dc?Db對應(yīng)于低濃度區(qū)域53。
[0081]在低濃度區(qū)域53中，η型柱51及P型柱52的雜質(zhì)濃度是恒定的。此外，在高濃度區(qū)域54中，η型柱51及P型柱52的雜質(zhì)濃度也是恒定的。本例的超結(jié)型區(qū)域50中，低濃度區(qū)域53及高濃度區(qū)域54各自的η型柱51和P型柱52的雜質(zhì)濃度相等。即，在超結(jié)型區(qū)域50的整個區(qū)域中PN比為I。因此，在超結(jié)型區(qū)域50的整個區(qū)域中，η型柱11的η型雜質(zhì)濃度的總量與P型柱12中的P型雜質(zhì)濃度的總量相等。例如，高濃度區(qū)域54的雜質(zhì)濃度設(shè)定為低濃度區(qū)域53的雜質(zhì)濃度的1.5倍。
[0082]如上所述，對于本實施方式的半導(dǎo)體裝置500，與低濃度區(qū)域53相比在表面?zhèn)仍O(shè)置的高濃度區(qū)域54的濃度高。由此，半導(dǎo)體裝置500的Vd/Vt小。因此，半導(dǎo)體裝置500能夠改善Eoff-Vd/Vt特性。然而，由于半導(dǎo)體裝置500在超結(jié)型區(qū)域50的整個區(qū)域中PN比為I，因此對PN偏差的耐壓容限小、雪崩耐量低。
[0083](比較例2)
[0084]圖5示出比較例2的半導(dǎo)體裝置500的構(gòu)成的一例。本例的半導(dǎo)體裝置500包括具有柱傾斜區(qū)域55的超結(jié)型區(qū)域50。柱傾斜區(qū)域55中，η型柱51及P型柱52的側(cè)面的形狀傾斜。
[0085]柱傾斜區(qū)域55是與漏極區(qū)域20及溝道區(qū)域30相鄰而形成的。在柱傾斜區(qū)域55中，η型柱51從半導(dǎo)體裝置500的背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)葘挾茸冋?。η型?1的雜質(zhì)濃度在柱傾斜區(qū)域55中是恒定的。此外，在柱傾斜區(qū)域55中，P型柱52從半導(dǎo)體裝置500的背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)葘挾茸儗挕型柱52的雜質(zhì)濃度在柱傾斜區(qū)域55中從半導(dǎo)體裝置500的背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)戎饾u變高。
[0086]圖6示出比較例2的雜質(zhì)濃度及PN比的梯度的一例。縱軸顯示超結(jié)型區(qū)域50中的雜質(zhì)濃度及PN比。橫軸顯示從超結(jié)型區(qū)域50的表面?zhèn)鹊亩瞬科鸬纳疃?。本例中，η型?1的雜質(zhì)濃度與P型柱52的雜質(zhì)濃度不同。
[0087]深度Dt顯示超結(jié)型區(qū)域50的表面?zhèn)鹊亩瞬?。深度Db顯示超結(jié)型區(qū)域50的背面?zhèn)鹊亩瞬俊＜?，深度Dt?Db對應(yīng)于柱傾斜區(qū)域55。
[0088]在柱傾斜區(qū)域55中，ρ型柱52的雜質(zhì)濃度從深度Dt至深度Db逐漸減少。另一方面，在柱傾斜區(qū)域55中，η型柱51的雜質(zhì)濃度在超結(jié)型區(qū)域50的任意深度中均是恒定的。因此，柱傾斜區(qū)域55的PN比從深度Dt朝向Db逐漸減少。
[0089]如上所述，對于比較例2的半導(dǎo)體裝置500，通過提高表面?zhèn)鹊腜N比，并降低背面?zhèn)鹊腜N比，使得在斷開狀態(tài)下，中心附近的電場變高。因此，即使在產(chǎn)生PN偏差的情況下，也使超結(jié)型區(qū)域50的中心附近的電場緩和，因此能夠獲得耐壓容限。然而，對于比較例2的半導(dǎo)體裝置500，隨著微型化的發(fā)展和單元間距變窄，表面?zhèn)鹊碾娏髀窂绞湛s，導(dǎo)通電阻上升。
[0090](比較例3)
[0091]圖7示出比較例3的半導(dǎo)體裝置500的構(gòu)成的一例。本例的半導(dǎo)體裝置500包括具有低濃度傾斜區(qū)域56及高濃度傾斜區(qū)域57的超結(jié)型區(qū)域50。比較例3的半導(dǎo)體裝置500相當于比較例I及比較例2的構(gòu)成的組合。
[0092]低濃度傾斜區(qū)域56為η型柱51及P型柱52的形狀相對于深度方向傾斜，且為η型柱51及P型柱52的雜質(zhì)濃度低的區(qū)域。在低濃度傾斜區(qū)域56中，相對于η型柱51的寬度從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)葴p少，P型柱52的寬度從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)仍黾印?br>[0093]高濃度傾斜區(qū)域57為η型柱51及P型柱52的形狀相對于深度方向傾斜，且為η型柱51及P型柱52的雜質(zhì)濃度高于低濃度傾斜區(qū)域56的區(qū)域。同樣在高濃度傾斜區(qū)域57中，相對于η型柱51的寬度從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)葴p少，P型柱52的寬度從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)仍黾印?br>[0094]圖8示出比較例3的雜質(zhì)濃度及PN比的梯度的一例?？v軸顯示超結(jié)型區(qū)域50中的雜質(zhì)濃度及PN比。橫軸顯示從超結(jié)型區(qū)域50的表面?zhèn)鹊亩瞬科鸬纳疃取?br>[0095]深度Dt顯示超結(jié)型區(qū)域50的表面?zhèn)鹊亩瞬?，即高濃度傾斜區(qū)域57的表面?zhèn)鹊亩瞬?。深度Dc顯示低濃度傾斜區(qū)域56與高濃度傾斜區(qū)域57的邊界。深度Db顯示超結(jié)型區(qū)域50的背面?zhèn)鹊亩瞬?，即低濃度傾斜區(qū)域56的背面?zhèn)鹊亩瞬?。即，深度Dt?Dc對應(yīng)于高濃度傾斜區(qū)域57，深度Dc?Db對應(yīng)于低濃度傾斜區(qū)域56。
[0096]在低濃度傾斜區(qū)域56中，η型柱51的雜質(zhì)濃度在超結(jié)型區(qū)域50的任意深度中均是恒定的。另一方面，P型柱52的雜質(zhì)濃度從低濃度傾斜區(qū)域56的背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)戎饾u增加。因此，低濃度傾斜區(qū)域56的PN比從低濃度傾斜區(qū)域56的背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)戎饾u增加。另夕卜，在低濃度傾斜區(qū)域56中，在比低濃度傾斜區(qū)域56的中心靠表面?zhèn)鹊膮^(qū)域，P型柱52的雜質(zhì)濃度大于η型柱51的雜質(zhì)濃度。另一方面，在比低濃度傾斜區(qū)域56的中心靠近背面?zhèn)鹊膮^(qū)域，P型柱52的雜質(zhì)濃度小于η型柱51的雜質(zhì)濃度。
[0097]在高濃度傾斜區(qū)域57中，η型柱51及P型柱52的雜質(zhì)濃度分別高于低濃度傾斜區(qū)域56中η型柱51及P型柱52的雜質(zhì)濃度。此外，在高濃度傾斜區(qū)域57中，P型柱52的雜質(zhì)濃度大于η型柱51的雜質(zhì)濃度。η型柱51及P型柱52的雜質(zhì)濃度分別是恒定的。此外，在高濃度傾斜區(qū)域57中，P型柱52的寬度從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)仍黾?。即，高濃度傾斜區(qū)域57的PN比從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)戎饾u增加。
[0098]如上所述，比較例3的半導(dǎo)體裝置500結(jié)合了比較例I及比較例2的特征。然而，比較例3中，在半導(dǎo)體裝置500的表面?zhèn)?，由于PN比設(shè)定為變高，因此在η型柱51的表面?zhèn)群谋M層容易擴展。因此，通過抑制比較例I中在半導(dǎo)體裝置500的表面?zhèn)群谋M層的擴展來抑制dv/dt的效果較差。因此，比較例3的半導(dǎo)體裝置500不能充分改善Eoff-dv/dt的權(quán)衡。
[0099]圖9示出相對于PN比的耐壓的各構(gòu)造的比較。縱軸顯示耐壓(V)，橫軸顯示超結(jié)型區(qū)域整體的PN比的大小。本例中，對于實施例1、比較例I及比較例2的各構(gòu)造的耐壓，使PN比從0.9至1.1按每次變化0.05進行比較。
[0100]比較例I中，在PN比0.93?1.07(PN比的幅度:0.14)的范圍內(nèi)，能夠達到耐壓600V以上。比較例2中，PN比0.92?1.1(PN比的幅度:0.18)范圍內(nèi)，能夠達到耐壓600V以上。此夕卜，實施例1中，在PN比0.93?1.1(PN比的幅度:0.17)的范圍內(nèi)，能夠達到耐壓600V以上。因此，比較例I中，能夠達到耐壓600V的PN比的范圍比其他實例窄。比較例I中，PN比產(chǎn)生偏差的情況下的耐壓的變化最大。[0101 ]圖10示出在各構(gòu)造中，相對于耐壓的導(dǎo)通電阻的比較。本例中，在使超結(jié)型區(qū)域的PN比以與圖9相同的方式變化的情況下，對實施例1和比較例2的導(dǎo)通電阻(πιΩ cm2)及耐壓(V)進行比較。另外，在任意構(gòu)造的情況下，η型柱和P型柱的雜質(zhì)濃度都設(shè)定為相同。
[0102]實施例1中，在任意PN比的情況下，相對于比較例2導(dǎo)通電阻都較低。因此，比較例2中，在與實施例1相同的PN比范圍內(nèi)雖然能達到耐壓600V但其導(dǎo)通電阻高。如上所述，實施例I的半導(dǎo)體裝置100能夠在較高地維持對PN偏差的耐壓容限的同時，達到低的導(dǎo)通電阻。
[0103](實施例2)
[0104]圖1lA?圖1lE示出采用多層外延方式的制造方法的一例。圖1lA示出實施例2的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。本例的半導(dǎo)體裝置100包括采用多層外延方式制造的超結(jié)型區(qū)域10 O
[0105]超結(jié)型區(qū)域10是采用多層外延方式在漏極區(qū)域20上形成的。本例的超結(jié)型區(qū)域10是分5層外延生長的。例如，漏極區(qū)域20具有高濃度硅基板。另外，在超結(jié)型區(qū)域10與漏極區(qū)域20之間可形成緩沖層。
[0106]柱傾斜區(qū)域13是通過最初4層外延生長而形成的。分4層生長的區(qū)域分別是第I柱傾斜區(qū)域13-1、第2柱傾斜區(qū)域13-2、第3柱傾斜區(qū)域13-3及第4柱傾斜區(qū)域13-4。例如，第I柱傾斜區(qū)域13-1?第4柱傾斜區(qū)域13-4的PN比分別為0.8、0.9、1.0、1.1。柱傾斜區(qū)域13的多層外延的層數(shù)可以為偶數(shù)層，也可為奇數(shù)層。即，多層外延的層數(shù)及各層的PN比的組合可以根據(jù)所需耐壓的大小適當改變。
[0107]階差區(qū)域14是通過最后的第5層的外延生長而形成的。階差區(qū)域14的PN比形成為
I。雖然本例的階差區(qū)域14是通過I次外延生長形成的，但也可以分層形成。
[0108]圖1lB顯示實施例2的第I柱傾斜區(qū)域13-1的離子注入工序的一個實例。通過離子注入工序形成離子注入?yún)^(qū)域15。
[0109]第I柱傾斜區(qū)域13-1是通過在漏極區(qū)域20上外延生長低濃度η型半導(dǎo)體層而形成的。第I柱傾斜區(qū)域13-1的膜厚根據(jù)所需耐壓，使用的裝置等決定。例如，第I柱傾斜區(qū)域13-1的膜厚為5μπι。柱傾斜區(qū)域13的各層的膜厚可按各個層變化。
[0110]離子注入?yún)^(qū)域15是在第I柱傾斜區(qū)域13-1的表面?zhèn)韧ㄟ^對P型雜質(zhì)進行離子注入而形成的。離子注入?yún)^(qū)域15通過隨后的擴散工序形成第I柱傾斜區(qū)域13-1的P型柱12。基本上，P型柱12的中心與離子注入?yún)^(qū)域15的中心一致。離子注入?yún)^(qū)域15的劑量根據(jù)第I柱傾斜區(qū)域13-1的PN比而不同。此外，離子注入?yún)^(qū)域15的圖案可根據(jù)第I柱傾斜區(qū)域13-1的PN比變化。應(yīng)予說明，本例中，雖然外延生長η型半導(dǎo)體層，然后進行離子注入以形成P型柱12，但也可以外延生長P型半導(dǎo)體層，然后進行離子注入以形成η型柱11。
[0111]圖1lC示出第2柱傾斜區(qū)域13-2的離子注入工序的一例。由于第2柱傾斜區(qū)域13-2與第I柱傾斜區(qū)域13-1相比PN比大，因此，用比在第I柱傾斜區(qū)域13-1形成的離子注入?yún)^(qū)域15更大的劑量進行離子注入。此外，第2柱傾斜區(qū)域13-2中離子注入?yún)^(qū)域15的圖案可以比第I柱傾斜區(qū)域13-1中離子注入?yún)^(qū)域15的圖案大。其后，通過重復(fù)同樣的離子注入工序和外延生長工序，形成第3柱傾斜區(qū)域13-3、第4柱傾斜區(qū)域13-4及階差區(qū)域14。另外，階差區(qū)域14的外延生長工序中，可形成包含比柱傾斜區(qū)域13的外延生長時更高濃度的η型雜質(zhì)層。
[0112]圖1lD示出實施例2的超結(jié)型區(qū)域10的制造工序的一例。本例的超結(jié)型區(qū)域10中顯示在柱傾斜區(qū)域13及階差區(qū)域14的各層中形成了離子注入?yún)^(qū)域15的狀態(tài)。柱傾斜區(qū)域13及階差區(qū)域14具有與形成的PN比相應(yīng)的濃度的離子注入?yún)^(qū)域15。本例的柱傾斜區(qū)域13的各個離子注入?yún)^(qū)域15從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)入s質(zhì)濃度逐漸地變高。階差區(qū)域14外延生長為與柱傾斜區(qū)域13相比η型雜質(zhì)濃度更高。此外，階差區(qū)域14可通過高濃度的離子注入而提高η型雜質(zhì)濃度。
[0113]圖1lE示出擴散工序后的實施例2的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。通過半導(dǎo)體裝置100的擴散工序，形成η型柱11及P型柱12。本例的η型柱11及P型柱12的側(cè)面具有大致線性的傾斜。即，η型柱11及P型柱12不必一定為如本例所述的構(gòu)造，只要具有滿足設(shè)定的第I柱傾斜區(qū)域13-1?第4柱傾斜區(qū)域13-4的PN比的組合的構(gòu)造即可。
[0114](實施例3)
[0115]圖12Α?圖12Ε示出采用溝槽埋入方式的制造方法的一例。圖12Α示出外延生長后的超結(jié)型區(qū)域1。本例的半導(dǎo)體裝置100包括采用溝槽埋入方式制造的超結(jié)型區(qū)域1。超結(jié)型區(qū)域10以I層外延生長。
[0116]圖12Β示出溝槽形成工序后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。通過對外延生長后的超結(jié)型區(qū)域10進行深溝槽蝕刻，形成呈P型柱12的形狀的溝槽構(gòu)造。
[0117]圖12C示出溝槽埋入后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。在形成的溝槽構(gòu)造內(nèi)通過P型外延生長形成P型柱12<φ型柱12具有恒定的雜質(zhì)濃度。此外，P型柱12也可外延生長為具有P型雜質(zhì)濃度的傾斜。
[0118]圖12D示出階差區(qū)域14中的離子注入工序的一例。在階差區(qū)域14的規(guī)定區(qū)域中，注入用于形成η型柱11的η型雜質(zhì)。由此，使階差區(qū)域14中的η型柱11變化為所期望的形狀。
[0119]圖12Ε示出熱擴散后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。通過使注入到離子注入?yún)^(qū)域15中的離子熱擴散而形成η型柱11。使用這樣的制造工序，即使是具有凹陷形狀的P型柱12，也能夠以溝槽埋入方式制造。在溝槽埋入方式中，外延生長的η型柱11具有相同的雜質(zhì)濃度。
[0120](實施例4)
[0121]圖13Α?圖13Ε示出采用溝槽埋入方式的制造方法的一例。本例與實施例3的階差區(qū)域14的形成方法不同。
[0122]圖13Α示出第I層外延生長后的超結(jié)型區(qū)域10。本例的半導(dǎo)體裝置100包括采用溝槽埋入方式制造的超結(jié)型區(qū)域10。超結(jié)型區(qū)域10以2層外延生長。
[0123]圖13Β示出溝槽形成工序后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。通過對外延生長后的超結(jié)型區(qū)域10進行深溝槽蝕刻，形成呈P型柱12的形狀的溝槽構(gòu)造。
[0124]圖13C示出溝槽埋入后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。在形成的溝槽構(gòu)造內(nèi)通過P型外延生長形成P型柱12<φ型柱12具有恒定的雜質(zhì)濃度。此外，P型柱12也可外延生長為具有P型雜質(zhì)濃度的傾斜。此外，在柱傾斜區(qū)域13的上表面外延生長作為階差區(qū)域14的半導(dǎo)體層16。
[0125]圖13D示出階差區(qū)域14中的離子注入工序的一例。在階差區(qū)域14的規(guī)定區(qū)域中，注入用于形成P型柱12的P型雜質(zhì)。此外，根據(jù)需要也可注入用于形成η型柱11的η型雜質(zhì)。由此，使階差區(qū)域14中的η型柱11以及P型柱12變化為所期望的形狀。
[0126]圖13Ε示出熱擴散后的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的一例。通過使注入到離子注入?yún)^(qū)域15中的離子熱擴散而形成P型柱12。使用這樣的制造工序，即使是具有凹陷形狀的P型柱12，也能夠以溝槽埋入方式制造。在溝槽埋入方式中，外延生長的η型柱11具有相同的雜質(zhì)濃度。另外，半導(dǎo)體層16也可以具有與η型柱11相同的雜質(zhì)濃度。
[0127]以上，雖然使用實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)的范圍并不受限于所述實施方式中記載的范圍。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，能夠?qū)λ鰧嵤┓绞绞┘佣喾N變更或改良是顯而易見的。根據(jù)權(quán)利要求書的記載可知，經(jīng)過這樣的變更或改良后的方案也包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0128]權(quán)利要求書、說明書以及附圖中所示的裝置、系統(tǒng)、程序、以及方法中的動作、步驟、以及階段等各處理的執(zhí)行順序并未特別明確表示為“之前”、“以前”等，此外，應(yīng)注意，只要在后面的處理中不利用前面的處理的輸出，就能夠以任意的順序來實現(xiàn)。有關(guān)權(quán)利要求、說明書和附圖中的動作流程，為了方便說明，即使使用了“首先”、“其次”等進行說明，也不意味著必須按此順序?qū)嵤?br>【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體裝置，具有由第I導(dǎo)電型柱和第2導(dǎo)電型柱構(gòu)成的超結(jié)型構(gòu)造，包括: 所述超結(jié)型構(gòu)造的第I區(qū)域，所述第I區(qū)域的PN比從所述超結(jié)型構(gòu)造的第I面?zhèn)瘸虻?面?zhèn)仍黾樱?所述超結(jié)型構(gòu)造的第2區(qū)域，所述第2區(qū)域與所述第I區(qū)域相接，并且，與所述半導(dǎo)體裝置的溝道區(qū)域相鄰， 所述第2區(qū)域中的PN比小于所述第I區(qū)域的所述第2面?zhèn)鹊亩瞬恐械腜N比，并且所述第2區(qū)域的厚度薄于所述第I區(qū)域的厚度。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第2區(qū)域的所述第I導(dǎo)電型及所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度分別比所述第I區(qū)域的所述第I導(dǎo)電型及所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度高。3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在所述超結(jié)型構(gòu)造中，所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度的總量與所述第I導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度的總量相等。4.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在所述第2區(qū)域中，所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度與所述第I導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度相等。5.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在所述第I區(qū)域中，所述第I導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度是恒定的，所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度從所述第I面?zhèn)瘸蛩龅?面?zhèn)仍黾印?.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第I區(qū)域的PN比連續(xù)變化。7.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第2區(qū)域的PN比是恒定的。8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第2區(qū)域的PN比為I。9.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第I區(qū)域的所述第2面?zhèn)鹊亩瞬恐械腜N比大于I且為1.5以下。10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第I區(qū)域的所述第2面?zhèn)鹊亩瞬恐械腜N比大于I且為1.3以下。11.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第2區(qū)域的PN比大于所述第I區(qū)域的所述第I面?zhèn)鹊亩瞬恐械腜N比。12.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第2區(qū)域的所述第2導(dǎo)電型柱的寬度小于所述第I區(qū)域的所述第2面?zhèn)鹊亩瞬恐械乃龅?導(dǎo)電型柱的寬度。13.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在所述第2區(qū)域中，所述第2導(dǎo)電型柱的寬度是恒定的。14.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在所述第I區(qū)域中，所述第2導(dǎo)電型柱的寬度從所述第I面?zhèn)瘸蛩龅?面?zhèn)茸兇蟆?5.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，在所述超結(jié)型構(gòu)造的第I面?zhèn)刃纬捎新O區(qū)域，在所述超結(jié)型構(gòu)造的第2面?zhèn)刃纬捎袞艠O和源極區(qū)域。16.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，所述第I導(dǎo)電型為η型，所述第2導(dǎo)電型為P型。
【文檔編號】H01L29/06GK105845713SQ201510887607
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月7日
【發(fā)明人】坂田敏明, 北村睦美
【申請人】富士電機株式會社