[发明专利]半导体器件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2010年5月27日提交的日本专利申请No.2010-121618且要求该申请的优先权，该申请的内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及半导体器件。

背景技术

近年，作为使用半导体器件的功率转换装置已知例如矩阵转换器的直接转换电路，该直接转换电路可消除AC/AC转换、AC/DC转换、或DC/AC转换中的包括电解电容器和直流电抗器的直流平滑电路(AC指示交流而DC指示直流)。矩阵转换器包括多个交流开关。施加交流电压的交流开关需要一种构造，这种构造确保在正向和反向两者中的一定大小的偏压阻断能力(正向偏压阻断能力和反向偏压阻断能力)。因此，出于电路的大小、重量、效率、响应时间及成本考虑，双向开关器件受到关注。一类型的已知双向开关器件包括两个反并联连接的反向阻断IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。

反向阻断IGBT包括：具有IGBT构造的有源区，以及形成在半导体衬底的周边边缘处并从衬底的一个主表面延伸到另一主表面的隔离区。在有源区和隔离区之间设置边缘端接结构以用于减小构成IGBT构造的pn结处的电场强度以便确保期望的耐压。耐压结构包括例如浮动p型区的场限制环(以下简称FLR)以及场板(以下简称FP)，场板是与FLR电连接的导电膜。

专利文献1公开衬底厚度不大于150μm的反向阻断IGBT，该IGBT包括利用沟槽形成的用于形成第一主表面侧的隔离区的隔离扩散区。

专利文献2公开另一器件，在该器件中至少在最内侧场绝缘膜和相邻外侧场绝缘膜上的导电场板向外圆周延伸，且至少最外侧场绝缘膜和相邻内侧场绝缘膜上的导电场板向内圆周延伸。

已知，反向阻断IGBT的边缘端接结构包括用于正向偏压部以确保正向偏压阻断能力的边缘端接结构和用于反向偏压部以确保反向偏压阻断能力的边缘端接结构。

图5是常规反向阻断IGBT的边缘端接结构的截面图。参考图5，反向阻断IGBT的边缘端接结构120包括：有源区100侧的正向偏压部140的边缘端接结构，以及隔离区130侧的反向偏压部150的边缘端接结构。在正向偏压部140的边缘端接结构和反向偏压部150的边缘端接结构之间的边界处，设置居间沟道终止部件160，该居间沟道终止部件160是在施加正向电压或反向电压时不耗尽的区域。该居间沟道终止部件160可包括在n^-漂移区101的表面区中形成的n⁺沟道终止区161和与n⁺沟道终止区161电连接的FP 162。

在本说明书和附图中，前面有n或p的层或区域分别表示该区域中的多数载流子为电子或正空穴。添加到n或p的标记“+”或“-”分别表示具有该标记的层或区域比没有该标记的层或区域包含更高或更低浓度的杂质。

专利文献3公开具有居间沟道终止部件的反向阻断IGBT。该反向阻断IGBT设置有IGBT的半导体衬底的外侧周边区处的沟槽，该衬底包括p⁺型集电区、n^-型基区、p型基区、以及n⁺型发射区。该沟槽形成为穿过n^-型基区到达p⁺型集电区。导电层经由介电层形成在沟槽的表面上与n^-基区侧壁相对并与p⁺型集电区连接。导电层的场板效果增强IGBT的阻断电压能力。IGBT还包括p型正向阻断电压改进半导体区、n⁺型沟道终止区、以及p型反向阻断电压改进半导体区。在n⁺型沟道终止区上设置电极以用于稳定该位置处的电位。