[发明专利]功率半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年8月9日向韩国知识产权局提交的第10-2013-0094957号韩国专利申请的权益，其全部的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本技术涉及功率半导体器件及其制造方法。

背景技术

通常，功率半导体器件被广泛用以控制电机或者作为诸如反相器等的各种开关器件的元件。

详细地，功率半导体器件(电源设备中所用的半导体器件)是优化转换或控制功率的电源设备的核心组件。

与普通的半导体器件相比，功率半导体器件具有较高的击穿电压、较高的电流水平、以及较高的频率。

作为典型的功率半导体器件，存在金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等等。

IGBT和MOSFET基本具有npn结结构。即，两个二极管彼此连接以便其整流方向彼此相对，使得在平常时间电流不在其中流动。

然而，在正(+)电压被施加至利用氧化物以与p-型半导体区绝缘的方式形成的栅极的情况下，p-型半导体区中的电子被吸引，这样使得在p-型半导体区和氧化物彼此邻接的位置处形成导电沟道。

电流通过导电沟道在发射极与集电极之间或者在源极和漏极之间流动。

与IGBT不同，MOSFET是仅具有电子流或空穴电流的流的器件。

这种MOSFET的代表性特征是正向压降和击穿电压。

在MOSFET中，因为器件的电流可通过其流动的通路被限制为沟道，器件的电流密度低，所以正向压降大。

此外，为了增大功率半导体器件在截止状态中的击穿电压，功率半导体器件的漂移层应该厚，并且其杂质的浓度应该低，这必然引起正向压降。

为了利用其间的权衡关系改善正向压降和击穿电压，引入了具有RESURF结构的MOSFET。

RESURF结构是这样一种结构，其中，通过在n-型漂移层中形成p-型半导体区来在器件的宽度方向或者横向方向交替形成p-型半导体区和n-型半导体区。

在这种具有RESURF结构的MOSFET中，由于电荷补偿效应可以获得诸如薄漂移层中的高外延层浓度、高击穿电压和低正向压降的特征。

通常，当反向电压被施加至功率半导体器件时，由于电场的存在耗尽区被扩展。

当反向电压增大时，耗尽区也增大。因此，为了获得高击穿电压应该提供足以扩展耗尽区的空间。

如上所述，在RESURF结构中，n-型半导体区和p-型半导体区交替形成。

通常，p-型半导体区和n-型半导体区沿半导体器件的纵向方向或高度方向形成以具有彼此相似的宽度。然而，由于制作工艺的限制，下p-型半导体区具有比n-型半导体区更宽的宽度。

在这种情况下，当所施加的反向电压逐渐增大时不存在足以扩展耗尽区的空间，所以击穿电压减小。

因此，需要一种通过具有RESURF结构以及具有高于根据现有技术的具有RESURF结构的功率半导体器件的击穿电压而具有正向压降效果的功率半导体器件。

下列现有技术文献(专利文献1)涉及绝缘半导体器件及其制造方法。然而，专利文献1未公开这样的特征，即，第二导电类型柱的宽度和浓度各自沿器件的纵向方向或高度方向改变。

【现有技术文献】

(专利文献1)韩国专利申请公开号2011-0087392

发明内容

本技术的一个方面可以提供一种能够降低正向压降并具有高击穿电压的功率半导体器件及其制造方法。

根据本技术的一个方面，一种功率半导体器件可以包括：第一导电类型的第一半导体区；形成于第一半导体区中并且为第二导电类型的第二半导体区；形成于第二半导体区之上并且为第二导电类型的阱区；以及形成于阱区中并且为第一导电类型的源极区，其中，第二半导体区包括从其下部沿器件的纵向或高度方向形成的第1至第n层，并且当第n层的第二半导体区沿器件的宽度的方向或横向的最长部分的长度为P_n时，P₁<P_n(n≥2)。

当第n层的第二半导体区沿器件的宽度的方向或横向的最长部分的长度为P_n时，P_n-1<P_n(n≥2)。

当在第n层的第二半导体区中的第二导电类型杂质的浓度在器件的纵向或高度方向上为最高的部分的杂质的浓度为D_n时，D₁<D_n(n≥2)。