[发明专利]半导体装置

说明书

一种半导体装置，具备：漂移层(11)；基体层(12)，形成在漂移层(11)上；集电极层(21)，形成在漂移层(11)中的基体层(12)侧的相反侧；以及场阻挡层(20)，形成在集电极层(21)与漂移层(11)之间，与漂移层(11)相比为高载流子浓度；在将场阻挡层(20)中的载流子浓度的最大峰值与集电极层(21)中的载流子浓度的最大峰值之间的距离设为X[μm]、将构成集电极层(21)的剂量相对于构成场阻挡层(20)的剂量的比即杂质总量比设为Y的情况下，以满足Y≧0.69X²+0.08X+0.86的方式构成场阻挡层(20)及集电极层(21)。

关联申请的相互参照

本申请基于2018年9月13日申请的日本专利申请第2018－171732号，这里通过参照而援引其记载内容。

技术领域

本发明涉及形成有绝缘栅双极型晶体管(以下简称IGBT)元件的半导体装置。

背景技术

以往，作为在逆变器等中使用的开关元件，提出了采用形成有IGBT元件的半导体装置的技术(例如，参照专利文献1)。具体而言，该半导体装置具有N-型的漂移层，在该漂移层上形成有P型的基体(base)层。并且，在半导体装置中，以将基体层贯通的方式形成有多个沟槽。在各沟槽，以将沟槽的壁面覆盖的方式形成有栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上形成有栅极电极。进而，在基体层的表层部，以与沟槽的侧面相接的方式形成有N+型的发射极区域。

在隔着漂移层而与基体层相反的一侧，形成有P型的集电极层。此外，在半导体装置中，形成有与基体层及发射极区域电连接的上部电极，并且形成有与集电极层电连接的下部电极。

进而，在该半导体装置中，为了提高耐压，在集电极层上形成有比漂移层高载流子浓度的N型的场阻挡(field stop)层(以下简称FS层)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-11000号公报

发明内容

但是，在上述半导体装置中，由于形成了FS层，在短路时，耗尽层的端部容易从集电极层远离。因此，在半导体装置中，有可能向成为耗尽层的端部的部分注入的空穴减少而电子成为过多状态，电场强度的峰值产生在下部电极侧。并且，若电场强度的峰值产生在下部电极侧则有可能在该峰值部分的附近发生雪崩击穿，半导体装置损坏。即，如上述那样具有FS层的半导体装置中，有短路耐量变低的可能性。

本发明的目的在于，提供能够提高短路耐量的半导体装置。

根据本发明的1个观点，半导体装置具备：第1导电型的漂移层；第2导电型的基体层，形成在漂移层上；第1导电型的发射极区域，形成在基体层的表层部；栅极绝缘膜，形成在基体层中的漂移层与发射极区域之间；栅极电极，形成在栅极绝缘膜上；第2导电型的集电极层，形成在漂移层中的基体层侧的相反侧；第1导电型的FS层，形成在集电极层与漂移层之间，与漂移层相比为高载流子浓度；第1电极，与基体层及发射极区域电连接；以及第2电极，与集电极层电连接。并且，FS层及集电极层构成为，在将FS层中的载流子浓度为最大的最大峰值位置与集电极层中的载流子浓度为最大的最大峰值位置之间的距离设为X[μm]、将构成集电极层的剂量相对于构成FS层的剂量的比即杂质总量比设为Y的情况下，满足Y≧0.69X²+0.08X+0.86。