[发明专利]半导体装置有效

专利信息
申请号: 201580075783.2 申请日: 2015-02-09
公开(公告)号: CN107251234B 公开(公告)日: 2020-10-09
发明(设计)人: 增冈史仁;藤井秀纪 申请(专利权)人: 三菱电机株式会社
主分类号: H01L29/861 分类号: H01L29/861;H01L29/06;H01L29/868
代理公司: 北京天昊联合知识产权代理有限公司 11112 代理人: 何立波;张天舒
地址: 日本*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 半导体 装置
【说明书】:

p型阳极层(2)在有源区域形成于n型漂移层(1)的表面。n型缓冲层(7)形成于n型漂移层(1)的背面。n型阴极层(8)及p型阴极层(9)相互横向并排地形成于n型缓冲层(7)的背面。n型层(10)在有源区域与终端区域的边界区域,与n型阴极层(8)及p型阴极层(9)横向并排地形成于n型缓冲层(7)的背面。将有源区域的端部作为起点,n型层(10)向有源区域侧伸出的距离是WGR1,满足10μm≤WGR1≤500μm。

技术领域

本发明涉及用于高耐压功率模块(≥600V)的半导体装置。

背景技术

就现有的二极管而言,通过进行薄晶片化工艺的应用及阴极构形(profile)的优化,从而能够降低正向电压降VF(例如,参照非专利文献1)。二极管也与IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)同样地,晶片的薄板化对于低VF化是有效的,但会削减相对于恢复时的阶跃(snap-off)动作的裕度,元件击穿破坏的风险变高。

就面向高耐压等级的二极管而言,由形成于终端区域的背面侧的p层降低接通状态下的终端区域的载流子浓度,抑制恢复时的载流子向边界区域的集中,从而实现了恢复SOA(Safe Operating Area)的提高(例如,参照非专利文献2)。

另外,对于600至1700V的低至中耐压级别,也证实了以下情况,即,利用交替地重复形成于有源区域的背面侧的p型层和n型层,除了主结以外,阴极侧的电场强度也升高,阶跃现象受到抑制,通过由此导致的n-型漂移层的薄板化的贡献能够降低总损耗(例如,参照非专利文献3)。

另一方面,为了确保耐压且降低总损耗,如果将基板浓度提高而将n-型漂移层的厚度设计得薄,则测定静耐压时,在大幅超过额定电压的击穿开始点附近与雪崩同时地导致击穿破坏。因此,在需要保证雪崩时的动作的用途中,晶片厚度的薄板化有极限。

非专利文献1:H.Fujii,M.Inoue,K.Hatade and Y.Tomomatsu,“A Novel BufferStructure and lifetime control Technique with Poly-Si for Thin Wafer Diode,”Proc.ISPSD’09,pp.140-143,Barcelona,Spain(2009)

非专利文献2:K.Nakamura,F.Masuoka,A.Nishii,K.Sadamatsu,S.Kitajima andK.Hatade,“Advanced RFC Technology with New Cathode Structure of FieldLimiting Rings for High Voltage Planar Diode,”Proc.ISPSD’10,pp.133-136,Hiroshima,Japan(2010)

非专利文献3:F.Masuoka,K.Nakamura,A.Nishii and T.Terashima,”GreatImpact of RFC Technology on Fast Recovery Diode towards 600 V for Low Lossand High Dynamic Ruggedness,”Proc.ISPSD’12,pp.373-376,Bruges,Belgium(2012)

发明内容

为了保持静耐压且降低总损耗,需要将晶片设计得薄,将比电阻设计得高。但是,就这样设计的pin二极管而言,在恢复时,除了主结以外,在阴极侧的n-型层与n+型层的接合部处电场也升高,在恢复动作末期残留在漂移层内部的载流子被急剧地清出,由此尾电流发生急剧的切断(snap-off)。以此作为导火索,存在由于电路中的寄生电感Ls的反电动势产生冲击电压,由于电路中的L、C产生振荡现象的问题。

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