[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本申请要求2007年11月7日申请的日本专利申请第2007-289536号的优先权。在本说明书中以参照的方式引用该申请的全部内容。

本发明涉及一种在不增加导通时的电阻的条件下提高了耐压的半导体装置。例如，涉及一种通态电压较低并且耐压较高的绝缘栅双极性晶体管，或者一种正向电压降较低并且耐压较高的二极管。在本说明书中，“导通时的电阻较低”指的是，正向电压降、通态电阻、或者通态电压较低。

背景技术

已知一种半导体装置，其中，在俯视半导体基板时，被划分为形成有半导体元件的活性区以及包围活性区的外围区。“俯视半导体基板”的表达方式指的是，从与半导体基板的表面垂直的方向观察嵌在半导体基板上的半导体结构，其并不仅限于俯视半导体装置的外观。也存在虽然在外观上无法进行观察，但也被划分为活性区与外围区的半导体装置。

被划分为活性区和外围区的半导体装置具有第一导电型的半导体层，该第一导电型的半导体层被形成为，横跨活性区与外围区的双方。在绝缘栅双极性晶体管的情况下，其漂移层相当于上述这种第一导电型的半导体层。在该半导体层的表层一侧，按照活性区和外围区嵌入有不同的半导体结构。即，在活性区中的半导体层的表层上形成有第二导电型的第一半导体区。在绝缘栅双极性晶体管的情况下，在其活性区中的漂移层的表层上形成有与漂移层导电型相反的体区。

耗尽层是从半导体层的活性区向外围区扩张的层，为了在半导体装置非导通时，缓和耗尽层周缘上的弯曲，有时会在外围区中形成保护环、场限环、或者被称为表面修整(RESURF)层的区域。这些区域含有第二导电型的杂质，并包围形成在活性区中的第一半导体区。即，有时会在外围区中的半导体层的表层上，形成有第二导电型的第二半导体区。由于该第二半导体区包围第一半导体区，所以在外围区中的电场集中被缓和，从而使半导体装置的耐压提高。通过在外围区中的半导体层的表层上设置第二导电型的第二半导体区，且所述第二半导体区包围第二导电型的第一半导体区，从而使半导体装置的耐压提高。并且，第二导电型的第一半导体区被形成在活性区中的半导体层的表层上。在下文中，以保护环为代表对第二半导体区进行说明。但是需要注意的是，本说明书所公开的技术并不限定于保护环。另外在本说明书中，有时将保护环、场限环、或者表面修整(RESURF)层总称为“外围耐压保证区”。

半导体装置的耐压也可通过增厚半导体层来提高。但是如果增厚半导体层，则半导体装置导通时的电阻将会增大。半导体装置的耐压和电阻之间存在折衷关系。即，如果增厚半导体层，则耐压将会提高，但导通时的电阻将会恶化；而如果降低半导体层厚度，则导通时的电阻将会改善，但耐压将会恶化。

如前文所述，有时，在活性区中的半导体层的表层上形成第一半导体区，并且在外围区中的半导体层的表层上形成第二半导体区。此时，多数情况下，第二半导体区的厚度被形成为厚于第一半导体区的厚度。影响耐压的半导体层的有效厚度，被第一半导体区的背面(或者底面)与半导体层的背面(或者底面)之间的距离、以及第二半导体区的背面与半导体层的背面之间的距离所规定。由于第二半导体区厚于第一半导体区，因此外围区中的半导体层的有效厚度薄于活性区中的半导体层的有效厚度。

因此，在被划分为活性区以及包围活性区的外围区的现有半导体装置中，半导体层的有效厚度较薄的外围区的耐压，低于半导体层的有效厚度较厚的活性区的耐压。半导体装置的耐压由半导体层的有效厚度较薄的外围区的耐压决定。如果能够提高外围区中的耐压，那么即使不提高活性区中的耐压，也能够使半导体装置的耐压提高。

目前已经开发出一种阻止外围区中的耐压低于活性区中的耐压的技术，例如，在专利文献1中公开了这种技术。专利文献1中的二极管(半导体装置的一种)具有第一导电型的半导体层(漂移层)、第二导电型的第一半导体区(正极区)、第二导电型的第二半导体区(保护环)和第三半导体层。漂移层被形成为横跨活性区与外围区的双方。正极区被形成在活性区中的半导体层的表层上。保护环被形成在外围区中的半导体层的表层上。第三半导体层被形成在漂移层的背面一侧上。第三半导体层为第一导电型，其有时也被称为负极区。负极区被形成为横跨活性区与外围区的双方。负极区在活性区中较厚，而在外围区中较薄。因此，在外围区中形成的保护环的背面与漂移层的背面之间的距离，大于正极区的背面与漂移层的背面之间的距离。即，外围区中的漂移层的有效厚度厚于活性区中的漂移层的有效厚度。这种结构防止了外围区的耐压低于活性区的耐压的情况。

专利文献1：日本特开平11-40822号公报

发明内容