專利名稱：高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其提供有接收柵極電極的場效應(yīng)的主體區(qū)域和安置在主體區(qū)域下的漂移區(qū)。更為特別的，它涉及一種高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其可以增強(qiáng)對(duì)于高電壓的耐壓性能同時(shí)不會(huì)犧牲開啟電壓。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中使用的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備用于電源設(shè)備(例如，公開號(hào)為09-283754的JP專利申請(qǐng)等)。這種類型的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備通常具有如圖20所示的結(jié)構(gòu)。部分E-E的截面圖和圖1基本相同，只是數(shù)字從“1**”變?yōu)椤?**”。在下文中，應(yīng)該像提到圖1時(shí)那樣在現(xiàn)有技術(shù)的描述中解釋數(shù)字。圖20是圖1的部分A-A的截面圖。這種場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備具有溝道型柵極電極906。大約說來，場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備構(gòu)造為，使得在它的半導(dǎo)體襯底的表面?zhèn)?圖20的上側(cè))安置發(fā)射極區(qū)域(900，904)和柵極電極906并且在相對(duì)側(cè)(圖20的下側(cè))安置集電極區(qū)域901。
就是說，在半導(dǎo)體襯底的表面?zhèn)劝仓昧藴系佬蜄艠O電極906，P+發(fā)射極區(qū)域900，以及N+發(fā)射極區(qū)域904。通過柵極絕緣體905和夾層絕緣體907，每一柵極電極906和半導(dǎo)體襯底絕緣。在夾層絕緣體907上安置發(fā)射極電極909。發(fā)射極電極909和半導(dǎo)體襯底在接觸開口908，在圖1中和柵極電極906平行的區(qū)域部分處接觸。因此，發(fā)射極區(qū)域909和P+發(fā)射極區(qū)域900以及N+發(fā)射極區(qū)域904接觸。在這些發(fā)射極區(qū)域的下面安置P溝道區(qū)域903。P主體區(qū)域903的底部水平高度比柵極電極906的更淺。
在P溝道區(qū)域903下面形成N漂移區(qū)902。N漂移區(qū)902的大部分比柵極電極906的底部水平高度更深并且延伸到半導(dǎo)體襯底的幾乎整個(gè)水平平面。在N漂移區(qū)902下面進(jìn)一步安置P+集電極區(qū)域901。集電極電極910形成為和P+集電極區(qū)域901的底部接觸。在這種場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，通過將電壓施加到柵極電極906來控制在發(fā)射極電極909和集電極電極910之間的導(dǎo)通，在P主體區(qū)域903上引起場效應(yīng)。
但是，上述的現(xiàn)有場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備具有下面的問題。就是說，在意在增強(qiáng)對(duì)于在發(fā)射極和集電極之間的高電壓的耐壓性能的情況中，必須使得N漂移區(qū)902的厚度(在圖20中由“T”表示)更厚。由此，減弱了P主體區(qū)域903和N漂移區(qū)902的電場，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于高電壓的耐壓性能。但是在這個(gè)情況中，N漂移區(qū)902的寄生電阻與厚度成比例而很大。這也意味著開啟電壓與厚度成比例而很高。另外，在開關(guān)關(guān)閉之后，在N漂移區(qū)902中剩余的載流子的量與厚度成比例而很大。這意味著關(guān)閉時(shí)間很長。很長的關(guān)閉時(shí)間本身意味著不良操作性能和大開關(guān)損耗。因此，很可能因?yàn)闊嵩斐稍O(shè)備損壞。為了避免這種設(shè)備的損壞，又不得不擴(kuò)大設(shè)備尺寸從而降低電流濃度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題提供了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其可以減弱在半導(dǎo)體襯底中的電場并且不用加厚漂移區(qū)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)于高電壓的耐壓性能且不犧牲開啟電壓，開關(guān)關(guān)閉特性，以及小型化。
為解決現(xiàn)有問題，提供的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備包括在半導(dǎo)體襯底中安置的主體區(qū)域；面對(duì)主體區(qū)域的柵極電極；在半導(dǎo)體襯底中安置在主體區(qū)域下面的漂移區(qū)，漂移區(qū)的導(dǎo)電類型和主體區(qū)域相反；以及安置在主體區(qū)域和漂移區(qū)之間的場分散區(qū)域，場分散區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)相同并且具有低的凈雜質(zhì)濃度。在這個(gè)應(yīng)用中，“半導(dǎo)體襯底”通常指的是通常作為晶片供應(yīng)的半導(dǎo)體單晶硅層，并且在通過外延生長技術(shù)或類似技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上形成半導(dǎo)體層的情況中，它指的是整個(gè)襯底和在其上形成的層。
根據(jù)發(fā)明的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，通過使用由將電壓作用到柵極電極獲得的場效應(yīng)來控制在半導(dǎo)體襯底中的電導(dǎo)。在發(fā)明的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，在主體區(qū)域和漂移區(qū)之間安置場分散區(qū)域，其中場分散區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)相同并且它的凈雜質(zhì)濃度比漂移區(qū)的要低。因此，耗盡層可能在開關(guān)關(guān)閉之后，立即從主體區(qū)域和場分散區(qū)域的PN結(jié)合點(diǎn)延伸向場分散區(qū)域。因此，減弱了應(yīng)用到主體區(qū)域和漂移區(qū)的電場。因此，對(duì)于在主體區(qū)域和漂移區(qū)之間的高電壓的耐壓性能很高。從而不需要特別的加厚漂移區(qū)的厚度或增大設(shè)備尺寸。由此，不需要犧牲設(shè)備的開啟電壓，開關(guān)關(guān)閉特性和緊湊設(shè)計(jì)。


圖1是一平面截面圖(部分E-E)，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖2是一正面截面圖(部分A-A)，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖3是一正面截面圖(部分B-B)，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖4是一視圖，示出了相比第一實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)，在開關(guān)關(guān)閉之后在半導(dǎo)體襯底中的電場分配；圖5是一視圖，示出了相比現(xiàn)有技術(shù)，在根據(jù)第一實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中的集射極電壓和集射極電流的關(guān)系；圖6是一正面截面圖((1)，部分A-A和部分B-B)，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程；圖7是一正面截面圖((2)，部分A-A和部分B-B)，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程；
圖8是一正面截面圖((3)，部分A-A和部分B-B)，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程；圖9是一正面截面圖((4)，部分A-A)，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程；圖10是一平面截面圖(部分E-E)，示出了根據(jù)第二實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖11是一正面截面圖(部分E-E)，示出了根據(jù)第二實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖12是一平面截面圖(部分F-F)，示出了根據(jù)第二實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖13是一正面截面圖(部分A-A)，示出了根據(jù)第三實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖14是一正面截面圖(部分B-B)，示出了根據(jù)第三實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖15是一正面截面圖(部分A-A)，示出了根據(jù)第四實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖16是一正面截面圖(部分B-B)，示出了根據(jù)第四實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖17是一正面截面圖(部分B-B)，示出了根據(jù)第四實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的變型的結(jié)構(gòu)；圖18是一正面截面圖(部分B-B)，示出了根據(jù)第五實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖19是一正面截面圖(部分B-B)，示出了根據(jù)第五實(shí)施例的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的變型的結(jié)構(gòu)；圖20是一正面截面圖(部分A-A)，示出了現(xiàn)有場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
第一實(shí)施例圖1到圖3示出了根據(jù)第一實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖2示出了圖1的部分A-A的截面圖。圖3示出了圖1的部分B-B的截面圖。圖1示出了圖2和圖3中的部分E-E(在本說明書中將這個(gè)水平高度稱為“表面”)的截面圖。這個(gè)高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備是所謂的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)并且具有溝道結(jié)構(gòu)的柵極電極106。大約說來，這種高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備構(gòu)造為在半導(dǎo)體襯底的一個(gè)表面上(圖2和圖3中的上側(cè))安置N+發(fā)射極區(qū)域100，104和柵極電極106并且在襯底的另一表面上(圖2和圖3的下側(cè))安置P+集電極區(qū)域101等。
就是說，在半導(dǎo)體襯底的表面上安置P+發(fā)射極區(qū)域100和N+發(fā)射極區(qū)域104以及溝道結(jié)構(gòu)的柵極電極106。通過柵極絕緣體105和夾層絕緣體107，每一柵極電極106和襯底絕緣。在P+發(fā)射極區(qū)域100和N+發(fā)射極區(qū)域104的下面安置P主體區(qū)域103，其通過柵極絕緣體105面對(duì)在左側(cè)和右側(cè)的柵極電極106。P溝道區(qū)域103的底部水平高度比柵極電極106的更淺。在P+發(fā)射極區(qū)域100，N+發(fā)射極區(qū)域104和柵極電極106之上安置發(fā)射極電極109。發(fā)射極電極109和半導(dǎo)體襯底在接觸開口108接觸。詳細(xì)的說，發(fā)射極電極109和在圖2(部分A-A)中的P+發(fā)射極區(qū)域100和N+發(fā)射極區(qū)域104接觸，并且和在圖3(部分B-B)中的N+發(fā)射極區(qū)域104接觸。
在圖2和圖3中，在每一P主體區(qū)域103之下形成N-場分散區(qū)域111。N-場分散區(qū)域111的底部水平高度比柵極絕緣體105的更淺。在N-場分散區(qū)域111的下面形成N漂移區(qū)102。在N-場分散區(qū)域111的雜質(zhì)濃度等于或小于在N漂移區(qū)102的雜質(zhì)濃度的80％。N-場分散區(qū)域111的雜質(zhì)濃度可能像所謂的i類型一樣低，但是不應(yīng)該是P型。N-場分散區(qū)域111的厚度略微大于1μm。N漂移區(qū)102的大部分比柵極絕緣體105的底部水平高度更深，并且基本上延伸到整個(gè)半導(dǎo)體襯底。在N漂移區(qū)102下面進(jìn)一步安置P+集電極區(qū)域101。在P+集電極區(qū)域101下面進(jìn)一步形成集電極110。
如圖1所示，在本發(fā)明的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，在圖1的垂直的帶狀圖形中安置柵極電極106。將在鄰近的柵極電極106之間的帶形區(qū)域作為N+發(fā)射極區(qū)域104提供。接觸開口108比N+發(fā)射極區(qū)域104的寬度更窄。另外，P+發(fā)射極區(qū)域100和接觸開口108絕緣安置。
在本發(fā)明的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，通過將電壓作用到柵極電極106而控制在發(fā)射極電極109和集電極電極110之間的電流。就是說，由柵極電極106的電壓使在P主體區(qū)域103(在圖2和圖3中面對(duì)柵極電極106的各個(gè)側(cè)壁的表面)周圍的導(dǎo)電類型反向，借此形成電流路徑。這是開啟狀態(tài)。當(dāng)關(guān)閉柵極電壓應(yīng)用時(shí)，高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)。在開關(guān)關(guān)閉之后，耗盡層開始從在P主體區(qū)域103和N-場分散區(qū)域111之間的PN結(jié)合點(diǎn)延伸。和PN結(jié)合點(diǎn)接觸的N型半導(dǎo)主體區(qū)域?qū)?yīng)于雜質(zhì)濃度低的N-場分散區(qū)域111。由此，耗盡層可能在開關(guān)關(guān)閉之后立即延伸。因此，可以獲得下面的效應(yīng)。就是說，即使在柵極電壓關(guān)閉的情況下，也能保持在發(fā)射極109和集電極110之間應(yīng)用電壓。因?yàn)楹谋M層可能在開關(guān)關(guān)閉之后立即延伸，從而減弱了在半導(dǎo)體襯底中的電場強(qiáng)度。
圖4是一視圖，涉及在P主體區(qū)域103，N-場分散區(qū)域111和N漂移區(qū)102的電場分配。在這個(gè)圖中，示出了關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的電場分配用于比較。關(guān)于以虛線示出的現(xiàn)有技術(shù)，電場強(qiáng)度在P主體區(qū)域903和N漂移區(qū)902的邊界達(dá)到頂峰。另一方面，關(guān)于本實(shí)施例的以實(shí)線示出的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，因?yàn)樵贜-場分散區(qū)域111的電場減弱效應(yīng)，電場強(qiáng)度的峰值較低。由此，在這種高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，即使N漂移區(qū)102沒有那么厚，對(duì)于集射極電壓的耐壓性能仍然很好。更為詳細(xì)的說，即使N漂移區(qū)102和N-場分散區(qū)域111的總厚度H比圖20的N漂移區(qū)902的厚度T要薄，它也已經(jīng)足夠厚了。
另外，因?yàn)榭梢允沟肗漂移區(qū)102的厚度很薄，開啟電壓可以很低，這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。圖5是一視圖，示出了相比現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本實(shí)施例的在高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中的集射極電壓和集射極電流的關(guān)系。在圖5中的現(xiàn)有技術(shù)具有N漂移區(qū)902，該N漂移區(qū)902足夠厚以耐受和本實(shí)施例所耐受的電壓一樣高的電壓。從這個(gè)圖上可以很明顯的看出，相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備需要更低的集射極電壓。
下面將參考圖6到圖9描述根據(jù)本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程。為了制造本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，假定P+硅晶片是起始襯底。P+硅晶片對(duì)應(yīng)于P+集電極區(qū)域101。在晶片的表面通過外延生長形成N型硅層。這個(gè)N型硅層對(duì)應(yīng)于N漂移區(qū)102。在本發(fā)明中，將整個(gè)硅晶片和在其上形成的半導(dǎo)體層稱為“半導(dǎo)體襯底”。或者作為選擇的，N型硅晶片可以是起始襯底。在那個(gè)情況中，N型硅晶片對(duì)應(yīng)于N漂移區(qū)102。可以通過從N型硅晶片的底側(cè)添加P型雜質(zhì)或者通過在N型硅晶片的底側(cè)表面上沉積P型硅層來形成P+集電極區(qū)域101。
之后，在N型硅層的表面上通過1000攝氏度的高溫氧化來形成大約700nm厚的熱氧化膜。通過光刻或蝕刻制造熱氧化膜的圖形。因此，熱氧化膜留在晶片的框架部分上。結(jié)果，在整個(gè)在其上形成設(shè)備的部分上形成開口，N型硅層出現(xiàn)在這個(gè)開口中。之后，在N型硅層(N漂移區(qū)102)上再次形成熱氧化膜107b。加熱溫度是900攝氏度并且膜的厚度是18nm。圖6示出了這個(gè)階段的截面圖(部分A-A和部分B-B)。
通過加速電壓是300kV的離子注入而注入硼。進(jìn)行這個(gè)離子注入用于形成N-場分散區(qū)域111。劑量是1.0×1011cm-2。這個(gè)劑量沒有多到其中分配注入的硼的N型硅層(N漂移區(qū)102)逆轉(zhuǎn)為P型的程度。凈雜質(zhì)濃度是在施主濃度和受主濃度之間的差值。由此，N-場分散區(qū)域111的凈雜質(zhì)濃度比N漂移區(qū)102的更低。之后，通過加速電壓是60kV的離子注入進(jìn)一步注入硼。進(jìn)行這個(gè)離子注入是用于形成P主體區(qū)域103。劑量是4.7×1013cm-2。這個(gè)劑量和其中分配當(dāng)前注入的硼的N型硅層(N漂移區(qū)102)逆轉(zhuǎn)為P型的程度一樣多。這之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，以1150攝氏度的熱處理進(jìn)行硼的擴(kuò)散。由此，如圖7所示，形成P主體區(qū)域103和N-場分散區(qū)域111。P主體區(qū)域103的深度是5μm。在P主體區(qū)域103的下面緊挨著安置N-場分散區(qū)域111，并且它的厚度是略微大約1μm。
應(yīng)該注意可以通過除了通過離子注入改變N漂移區(qū)102的上述方法以外的多種方法進(jìn)行N-場分散區(qū)域111和P主體區(qū)域103的形成。例如，可以通過在外延生長的時(shí)候改變雜質(zhì)的成分的順序來形成N漂移區(qū)102，N-場分散區(qū)域111和P主體區(qū)域103。另外，可以通過外延生長的方式順序形成N漂移區(qū)102和N-場分散區(qū)域111，并且可以通過離子注入更改N-場分散區(qū)域1 11的一部分來形成P主體區(qū)域103。
另外，通過CVD方法將氧化膜107c添加在熱氧化膜107b上。它的厚度是400nm。之后，對(duì)氧化膜107c和107b進(jìn)行圖形蝕刻。在其上形成的圖形是將作為電極106的開口部分的圖形。剩余的氧化膜107c和107b用于蝕刻掩膜來形成溝道。通過RIE方法對(duì)氧化膜掩膜進(jìn)行硅蝕刻。由此，形成了溝道。它們的深度略微深于6μm并且和完全由溝道隔開的N-場分散區(qū)域111一樣深。在這樣形成的溝道的側(cè)壁上通過CDE方法進(jìn)行蝕刻。之后，在溝道的表面以1100攝氏度的熱處理形成熱氧化膜并且消除氧化膜。由此，消除在溝道側(cè)壁上的缺陷。之后，在溝道表面以1100攝氏度的熱處理形成100nm厚的熱氧化膜。這個(gè)熱氧化膜對(duì)應(yīng)于柵極絕緣體105。圖8示出了這種制造方法的橫截面圖。
之后，通過CVD方法的方式形成800nm厚的多晶硅膜。另外，在磷氯氧化物環(huán)境下應(yīng)用950攝氏度的熱處理。由此，將磷擴(kuò)散進(jìn)多晶硅膜中。之后，通過光刻和蝕刻的方式消除多余的多晶硅和剩余的氧化膜掩膜。消除高于溝道開口的水平高度的部分的多晶硅。但是，留下用作到柵極電極106的線路(在下文中此線路被稱為“柵極線路”)的多晶硅部分。由此，形成溝道結(jié)構(gòu)的柵極電極106和用于它們的線路。之后，在P溝道區(qū)域103和柵極電極106的表面上以950攝氏度的熱處理形成熱氧化膜。該膜的厚度是30nm。
通過離子注入法注入硼并且通過離子注入在其上進(jìn)一步注入磷。進(jìn)行硼的離子注入是用于形成P+發(fā)射極區(qū)域100。由此，通過合適的圖形掩膜在70kV的加速電壓和4×1015cm-2的劑量的情況下進(jìn)行這個(gè)處理。進(jìn)行磷的離子注入是用于形成N+發(fā)射極區(qū)域104。因此，在120kV的加速電壓和5×1015cm-2的劑量的情況下進(jìn)行這個(gè)處理。之后，在最后的氧化膜上形成厚度是1.5μm的BPSG膜。這個(gè)BPSG膜對(duì)應(yīng)于夾層絕緣體107。之后，在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行950攝氏度的熱處理。由此，因?yàn)樽⑷氲幕瘜W(xué)元素的熱擴(kuò)散，使夾層絕緣體107變平并且形成P+發(fā)射極區(qū)域100和N+發(fā)射極區(qū)域104。
之后，通過光刻和蝕刻的方式制造夾層絕緣體107的圖形。由此，在對(duì)應(yīng)于接觸開口108的部分以及其中柵極線路和上面的線路接觸的部分中消除夾層絕緣體107。由此，使得P+發(fā)射極區(qū)域100和N+發(fā)射極區(qū)域104在接觸開口108中出現(xiàn)。圖9示出了上述制造方法的部分A-A的橫截面圖。在這個(gè)階段中，最好使得柵極線路的接觸部分出現(xiàn)。另外，在從開口出現(xiàn)和剩余的夾層絕緣體107的部分上形成主要由鈦組成的阻擋金屬層并且在阻擋金屬層之上通過濺鍍方法的方式堆積鋁層。之后，通過光刻和蝕刻(濕蝕刻和RIE)的方式制造阻擋金屬層和鋁層的圖形。由此，形成發(fā)射極109。另外，還形成用于柵極線路的上面的線路。之后，在P+集電極區(qū)域101的下表面通過濺鍍方法的方式形成集電極110。由此，完成本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備。
在N型硅晶片是起始襯底的情況中，可以首先形成發(fā)射極側(cè)的結(jié)構(gòu)(柵極電極106，P+發(fā)射極區(qū)域100，N+發(fā)射極區(qū)域104和發(fā)射極109等)并且之后形成P+集電極區(qū)域101。
如所述的，本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備具有在P主體區(qū)域103和N漂移區(qū)102之間的N-場分散區(qū)域111，其中N-場分散區(qū)域111的電阻比N漂移區(qū)102的更高。由此，意在當(dāng)開關(guān)關(guān)閉之后減弱在半導(dǎo)體襯底中的電場。在本實(shí)施例中，N-場分散區(qū)域111的厚度大于1μm，因?yàn)檫^于薄的N-場分散區(qū)域不能獲得足夠的效果。因此，實(shí)現(xiàn)了高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其具有對(duì)于集射極電壓的高耐壓性和低的開啟電壓。
第二實(shí)施例圖10到圖12示出了根據(jù)第二實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備。圖11示出了圖10和圖12中的部分A-A的截面圖。圖10示出了圖11中的部分E-E的截面圖。圖12示出了圖11中的部分F-F的截面圖。另外，圖10和圖12中的部分B-B的截面圖和用于第一實(shí)施例的圖3的基本相同，只是其中數(shù)字從“1**”變?yōu)椤?**”。在下文中，應(yīng)該像參考圖3時(shí)那樣在這個(gè)實(shí)施例中解釋數(shù)字。這個(gè)實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備和第一實(shí)施例的共同點(diǎn)在于都是溝道型。另外，除了發(fā)射極部分和N-場分散區(qū)域的結(jié)構(gòu)，它的其它結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施例相同。另外，在它的發(fā)射極部分的P+發(fā)射極區(qū)域200和第一實(shí)施例相同。僅僅N+發(fā)射極區(qū)域204和N-場分散區(qū)域211的結(jié)構(gòu)和第一參考本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，將描述那些和第一實(shí)施例不同的部分。首先，將描述N+發(fā)射極區(qū)域204的結(jié)構(gòu)。如圖10所示，在圖10的垂直方向上，分離地安置N+發(fā)射極區(qū)域204，它和P+發(fā)射極區(qū)域200彼此交替。但是，和P+發(fā)射極區(qū)域200不同，在圖10中，N+發(fā)射極區(qū)域204在水平方向上延伸進(jìn)從柵極絕緣體205到另一柵極電極206的柵極絕緣體205的整個(gè)寬度。在P+發(fā)射極區(qū)域200的左側(cè)和右側(cè)，在半導(dǎo)體襯底的表面上出現(xiàn)P主體區(qū)域203。因此，在本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，發(fā)射極209和P主體區(qū)域203，P+發(fā)射極區(qū)域200和N+發(fā)射極區(qū)域204在接觸開口208接觸。
之后，將描述N-場分散區(qū)域211。如圖12所示，像N+發(fā)射極區(qū)域204一樣分隔的安置N-場分散區(qū)域211。如圖11所示，不存在下面部分沒有N+發(fā)射極區(qū)域204的N-場分散區(qū)域211(部分A-A)。另一方面，如圖3所示，在N+發(fā)射極區(qū)域204下面安置N-場分散區(qū)域211。
本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程和第一實(shí)施例的類似，除了下面的方面。就是說，在這個(gè)實(shí)施例中，通過合適的圖形掩膜進(jìn)行用于形成N-場分散區(qū)域211和用于形成N+發(fā)射極區(qū)域204的離子注入。這是為了實(shí)現(xiàn)如上所述的分離安置的圖形。
具有上面結(jié)構(gòu)的根據(jù)本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備具有另一個(gè)可以以第一實(shí)施例的設(shè)備獲得的效果以外的效果。就是說，有緊靠空穴的高電勢阻擋部分和交替在P主體區(qū)域203的集電極側(cè)的PN結(jié)合點(diǎn)(在圖11的底部部分和類似的)的低電勢阻擋部分。低電勢阻擋的部分對(duì)應(yīng)于其中安置N-場分散區(qū)域111的部分。高電勢阻擋的部分對(duì)應(yīng)于其中P主體區(qū)域203和N漂移區(qū)202彼此直接接觸的部分。由這些高電勢阻擋的部分防止電勢阻擋下降。P+發(fā)射極區(qū)域200存在于高電勢阻擋部分的上面。就是說，在其中將空穴從P主體區(qū)域203帶到發(fā)射極側(cè)的部分的地方升高在集電極側(cè)的電勢阻擋的水平高度。由此，避免開啟電壓的上升。
應(yīng)該注意不總是要求在圖10中的N+發(fā)射極區(qū)域204的垂直方向?qū)挾群驮趫D12中的N-場分散區(qū)域211的垂直方向?qū)挾认嗤?。因此，可以根?jù)設(shè)備的設(shè)計(jì)，以N-場分散區(qū)域211的寬度控制高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的開啟電壓。不用說，可以獨(dú)立于改進(jìn)高耐電壓做出這個(gè)控制。
第三實(shí)施例圖13和圖14示出了根據(jù)第三實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖13和圖14中的部分E-E的截面圖和用于第二實(shí)施例的圖10基本上相同，只是其中數(shù)字從“2**”變?yōu)椤?**”。在下文中，應(yīng)該像當(dāng)參考圖10時(shí)一樣在這個(gè)實(shí)施例中解釋數(shù)字。圖13示出了圖10的部分A-A的截面圖。圖14示出了圖10的部分B-B的截面圖。這個(gè)實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備和第一和第二實(shí)施例的共同之處在于它們都是溝道型。另外，除了N-場分散區(qū)域311的結(jié)構(gòu)，它的其它結(jié)構(gòu)和第二實(shí)施例相同。
下面將描述這個(gè)實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的N-場分散區(qū)域311。在圖10的垂直方向上連續(xù)形成N-場分散區(qū)域311。在這一點(diǎn)上，本實(shí)施例和第一實(shí)施例相似。但是，形成的這個(gè)實(shí)施例的N-場分散區(qū)域311延伸到柵極電極306和柵極絕緣體305的底部。由此，形成連續(xù)延伸到半導(dǎo)體襯底的寬度范圍的N-場分散區(qū)域311。
這個(gè)實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的實(shí)現(xiàn)如下所述。就是說，在第一和第二實(shí)施例的制造過程中形成稍厚的N-場分散區(qū)域311，或者形成稍淺的柵極電極306。
具有上面結(jié)構(gòu)的根據(jù)本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備具有另一個(gè)可以以第一實(shí)施例的設(shè)備獲得的效果以外的效果。就是說，柵極電極306的底部覆蓋有N-場分散區(qū)域311。因此，柵極電極306的底部在開關(guān)關(guān)閉之后很快覆蓋有耗盡層。由此，在柵極電極306和集電極310之間部分的耐壓性能很高。就是說，本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備在柵極一集電極和集射極處顯示出高耐壓性能。
不用說，在根據(jù)本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，可能類似于第二實(shí)施例，在圖10的垂直方向上分隔的安置N-場分散區(qū)域311和N+發(fā)射極區(qū)域304，由此抑制開啟電壓的上升。另外，不總是需要N-場分散區(qū)域311覆蓋整個(gè)柵極電極306的底部。只要至少覆蓋柵極電極306的肩部部分，就可實(shí)現(xiàn)某種程度的高耐壓性能。肩部部分是其中電場集中的部分。因此，如果這些部分包括在場分散區(qū)域中，可以通過減弱電場而有效的增強(qiáng)耐壓性能。
第四實(shí)施例圖15和圖16示出了根據(jù)第四實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖15和圖16中的部分E-E的截面圖和用于第二實(shí)施例的圖10基本上相同，只是其中數(shù)字從“2**”變?yōu)椤?**”。在下文中，應(yīng)該像當(dāng)參考圖10時(shí)一樣在這個(gè)實(shí)施例中解釋數(shù)字。圖15示出了圖10的部分A-A的截面圖。圖16示出了圖10的部分B-B的截面圖，這個(gè)實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備和第一到第三實(shí)施例的共同之處在于它們都是溝道型。另外，除了集電極側(cè)的結(jié)構(gòu)，它的其它結(jié)構(gòu)和第二實(shí)施例相同。
下面將描述根據(jù)本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的集電極側(cè)結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，在N漂移區(qū)402和P+集電極區(qū)域401之間安置N-第二場分散區(qū)域412和N+緩沖區(qū)域413。N-第二場分散區(qū)域412和N漂移區(qū)402接觸并且N+緩沖區(qū)域413和P+集電極區(qū)域401接觸。在N-第二場分散區(qū)域412的雜質(zhì)濃度等于或小于在N漂移區(qū)402處的雜質(zhì)濃度的80％。在N-第二場分散區(qū)域412處的雜質(zhì)濃度可能很低，像所謂的i類型一樣，但是不應(yīng)該是P型。在N+緩沖區(qū)域413的雜質(zhì)濃度等于或小于在P+集電極區(qū)域401的雜質(zhì)濃度的1/2，但是應(yīng)該高于在N漂移區(qū)402的雜質(zhì)濃度。
另外，N+緩沖區(qū)域413的厚度S應(yīng)該等于或小于作為少數(shù)載流子的空穴的分散長度L。分散長度L可由下式表示L＝(Dp*τ)1/2“τ”表示整體的存在時(shí)間，“Dp”表示分散系數(shù)并且其由下式表示Dp＝(k*t/q)μp“k”表示玻爾茲曼常數(shù)，“t”表示溫度(絕對(duì)溫度)，“q”表示電子的電荷，并且“μp”表示空穴的移動(dòng)性。
另外，在本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，需要分別是P主體區(qū)域403的寄生雙極晶體管基極的放大系數(shù)和N漂移區(qū)402的寄生雙極晶體管基極的放大系數(shù)的“αnpn”和“αpnp”，具有下面的關(guān)系。
αnpn+αpnp＜1需要上述關(guān)系來避免鎖定?？梢酝ㄟ^調(diào)整N-第二場分散區(qū)域412的厚度實(shí)現(xiàn)這個(gè)關(guān)系。
在存在N-第二場分散區(qū)域412而不存在N-場分散區(qū)域411的結(jié)構(gòu)情況中，可能在開關(guān)關(guān)閉之后發(fā)生設(shè)備損壞。這是因?yàn)椤唉羘pn+αpnp”由于雪崩擊穿超過“1”，以及設(shè)備由于鎖定進(jìn)入不可控制狀態(tài)。但是，在本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，N-場分散區(qū)域411減弱在P主體區(qū)域403和N漂移區(qū)402之間的電場。因此，上述問題將不會(huì)發(fā)生。
如下所述實(shí)現(xiàn)這個(gè)實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備。就是說，在第一和第二實(shí)施例的制造過程中，可能通過外延生長，在作為起始襯底的P+硅晶片上循序形成高雜質(zhì)濃度，低雜質(zhì)濃度，和中雜質(zhì)濃度的N型硅，來分別認(rèn)為它們是N+緩沖區(qū)域413，N-第二場分散區(qū)域412和N漂移區(qū)402。關(guān)于N-第二場分散區(qū)域411和類似的，它們可能以外延生長或通過離子注入更改部分N漂移區(qū)402的方式形成。
具有上面結(jié)構(gòu)的根據(jù)本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備具有另一個(gè)可以以第一實(shí)施例的設(shè)備獲得的效果以外的效果。就是說，因?yàn)橄旅娴脑?，在開關(guān)關(guān)閉之后的關(guān)閉時(shí)間更短。在開關(guān)關(guān)閉之后耗盡層從在P主體區(qū)域403和N-場分散區(qū)域411之間的PN結(jié)合點(diǎn)延伸。因?yàn)樵贜漂移區(qū)402和N+緩沖區(qū)域413之間安置N-第二場分散區(qū)域412，即使到達(dá)延伸終端時(shí)，耗盡層也可能延伸。結(jié)果，耗盡層延伸到整個(gè)N-第二場分散區(qū)域412耗盡的程度。因此，很快將在開關(guān)關(guān)閉之后剩余的載流子發(fā)射到發(fā)射極側(cè)或集電極側(cè)。
在本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，開啟電壓的溫度特性通常是正的。這得自在N+緩沖區(qū)域413的雜質(zhì)濃度等于或小于在P+集電極區(qū)域401的雜質(zhì)濃度的1/2的方面，以及N+緩沖區(qū)域413的厚度S等于或小于少數(shù)載流子的分散長度L的方面。通過上述這種情況，即使在集射極電壓很低的情況下，P+集電極區(qū)域401的空穴也可以非常有效的注入N漂移區(qū)402。因此，即使在低電流情況下可能不顧溫度的高低而有效的發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制。另一方面，在大電流情況下，因?yàn)楸热巛d流子的散射或類似的因素，載流子的移動(dòng)性隨著溫度升高降低。因此，開啟電壓的溫度系數(shù)是正的。就是說，可以獲得正的溫度特性，其中開啟電壓隨著溫度的升高而上升。在這種效果下，溫度平衡的自控制在多個(gè)并行連接的設(shè)備中工作。因此，那些設(shè)備的溫度保持統(tǒng)一并且可以避免因?yàn)榉钦＜訜釋?dǎo)致的設(shè)備損壞。
另外，本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備可能具有形成的缺陷區(qū)域414，如圖17所示，其包括N+緩沖區(qū)域413。圖17是圖10的部分B-B的橫截面圖。還在部分A-A類似地形成缺陷區(qū)域414。缺陷區(qū)域414是其中分配有高濃度的晶格缺陷的區(qū)域。在缺陷區(qū)域414中，相比沒有晶格缺陷的區(qū)域，少數(shù)載流子的存在時(shí)間很短。這是因?yàn)榫Ц袢毕莸纳畹乃礁叨燃铀倭穗娮雍涂昭ǖ闹匦陆M合。因此，關(guān)閉時(shí)間更短。通過輻射帶電粒子比如電子，并且之后在高于300攝氏度的溫度下退火來形成這個(gè)區(qū)域?？梢酝ㄟ^調(diào)整在輻射帶電粒子的時(shí)間內(nèi)的加速電壓，輻射數(shù)量，和其它情況來控制將要形成的缺陷區(qū)域414的深度，厚度和晶格缺陷濃度。缺陷區(qū)域414的晶格缺陷濃度應(yīng)該設(shè)置為，那里的載流子的存在時(shí)間等于或小于在缺陷區(qū)域414中沒有分配晶格缺陷的情況的1/4的程度。
由此，可以獲得高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其在開關(guān)關(guān)閉之后的關(guān)閉時(shí)間進(jìn)一步縮短。這是因?yàn)樵贜+緩沖區(qū)域413中作為少數(shù)載流子的空穴在開關(guān)關(guān)閉之后立即消失。
類似于第二實(shí)施例，在本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，可能在圖10的垂直方向上分隔的安置N-場分散區(qū)域411和N+發(fā)射極區(qū)域404從而抑制開啟電壓的升高。另外，類似于第三實(shí)施例，可能構(gòu)造本實(shí)施例使得N-場分散區(qū)域411覆蓋柵極電極406的底部表面。另外，本發(fā)明不必須具有N+緩沖區(qū)域413。即使沒有提供N+緩沖區(qū)域413，通過將缺陷區(qū)域安置在P+集電極區(qū)域401和N-第二場分散區(qū)域412的界面的周圍也可以縮短關(guān)閉時(shí)間。
第五實(shí)施例圖18示出了根據(jù)第五實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在圖18中的部分E-E的截面圖和用于第一實(shí)施例的圖1基本上相同，只是其中數(shù)字從“1**”變?yōu)椤?**”。在下文中，應(yīng)該像當(dāng)參考圖1時(shí)一樣在這個(gè)實(shí)施例中解釋數(shù)字。圖18示出了圖1的部分A-A的截面圖。這個(gè)實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備和前述實(shí)施例的共同之處在于它們都是溝道型。另外，除了P+集電極區(qū)域501的結(jié)構(gòu)，它的其它結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施例相同。雖然圖18是部分A-A的橫截面圖，在部分B-B的P+集電極區(qū)域501的結(jié)構(gòu)和在部分A-A的結(jié)構(gòu)相同。
下面將描述本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備的P+集電極區(qū)域501。絕緣的安置本實(shí)施例的P+集電極區(qū)域501。N漂移區(qū)和集電極在沒有P+集電極區(qū)域501的部分處彼此直接接觸。就是說，這個(gè)實(shí)施例是第一實(shí)施例的集電極電路縮短類型的變型。因?yàn)镹-場分散區(qū)域511的電場分散效應(yīng)，即使這樣的變型可以增強(qiáng)耐壓性能。
可以形成P+集電極區(qū)域501使得將N型硅晶片制備為起始襯底，并且在它的底部表面上通過合適的圖形掩膜進(jìn)行離子注入?？梢栽诟鱾€(gè)實(shí)施例中描述的制造方法之后，形成關(guān)于N-場分散區(qū)域511的結(jié)構(gòu)和在N-場分散區(qū)域511之上的結(jié)構(gòu)。
不用說，如圖19所示，可以提供集電極電路縮短類型的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，使其具有N-第二場分散區(qū)域612和N+緩沖區(qū)域613。在這個(gè)情況中，在不包括P+集電極區(qū)域601的部分是N+緩沖區(qū)域613和集電極610直接接觸。不具有N+緩沖區(qū)域613的結(jié)構(gòu)用于圖19的設(shè)備也是可行的。在這個(gè)情況中，在不包括P+集電極區(qū)域601的部分是N-第二場分散區(qū)域612和集電極610直接接觸。即使是這種結(jié)構(gòu)的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備也可以通過N-第二場分散區(qū)域612獲得縮短關(guān)閉時(shí)間的效果，并且通過N-場分散區(qū)域611獲得增強(qiáng)耐壓性能的效果。另外，通過合適地設(shè)置雜質(zhì)濃度和N+緩沖區(qū)域613的厚度，可以獲得開啟電壓的溫度特性總是為正的效果。
不用說，在本實(shí)施例的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備中，可以像在第二實(shí)施例中那樣分隔的安置N-場分散區(qū)域511，611和N+發(fā)射極區(qū)域504，604，由此抑制開啟電壓的上升。另外，可能像在第三實(shí)施例中那樣設(shè)置N-場分散區(qū)域511，611覆蓋柵極電極506，606的底部表面。另外，在提供設(shè)備使其具有像圖19的N+緩沖區(qū)域613的情況中，可能安置包括N+緩沖區(qū)域613的缺陷區(qū)域。
僅是為了示例性的目的提供上述實(shí)施例，并且本發(fā)明不限制在其中。當(dāng)然，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可以做出多種修改和更正。
例如，可能在P主體側(cè)的N-場分散區(qū)域*11(“*”是在從1到6之中的任意自然數(shù)，下文中也是這樣)和在集電極側(cè)的N-第二場分散區(qū)域*12之間安置第三和第四N-場分散區(qū)域。因此，可以進(jìn)一步增強(qiáng)集射極對(duì)于電壓的耐壓性能。關(guān)于不具有N-第二場分散區(qū)域*12的設(shè)備(根據(jù)第一到第三實(shí)施例，以及第五實(shí)施例的圖18)，可能安置和P+集電極區(qū)域*01接觸的N+緩沖區(qū)域。另外，不需要在N漂移區(qū)*02的雜質(zhì)濃度是均勻的。另外，本發(fā)明還可應(yīng)用到不同類型的場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，比如MOS控制半導(dǎo)體閘流管或類似的。綜上所述，第一到第三實(shí)施例的設(shè)備可應(yīng)用到電源MOS。
另外，關(guān)于柵極電極*06以外的半導(dǎo)主體區(qū)域，可能倒轉(zhuǎn)導(dǎo)電類型，也就是，P型和N型。柵極電極*06可能放置有P型半導(dǎo)體或和其它半導(dǎo)主體區(qū)域分隔開的金屬。并不限制在各個(gè)部分的絕緣膜為氧化膜。它們可以是其它類型的絕緣膜比如氮膜或可能是合成膜。半導(dǎo)體材料不限于硅，它們還可能是其它種類的半導(dǎo)體(SiC，GaN，GaAs，和類似的)。另外，柵極電極*06的平面幾何形狀可能是圓形，橢圓形，其它多邊形等。半導(dǎo)體設(shè)備的類型不限于為溝道型，其也可能是平面型或凹面型。
像從上述描述中可以清楚的看到的，根據(jù)本發(fā)明，提供了高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其可以減弱在半導(dǎo)體襯底中的電場，同時(shí)不加厚漂移區(qū)的厚度，而且實(shí)現(xiàn)對(duì)于高電壓的耐壓性能且不犧牲開啟電壓，開關(guān)關(guān)閉特性，以及小型化。
權(quán)利要求
1.一種高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，包括主體區(qū)域，安置在半導(dǎo)體襯底中；柵極電極，面對(duì)主體區(qū)域；漂移區(qū)，安置在半導(dǎo)體襯底中主體區(qū)域下面，漂移區(qū)的導(dǎo)電類型和主體區(qū)域的相反；以及場分散區(qū)域，安置在主體區(qū)域和漂移區(qū)之間，該場分散區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同并且具有低的凈雜質(zhì)濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其中柵極電極為溝道結(jié)構(gòu)，并且場分散區(qū)域形成為延伸到柵極電極的底部。
3.如權(quán)利要求1所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括發(fā)射極區(qū)域，其分隔的安置在漂移區(qū)的相對(duì)側(cè)，并且主體區(qū)域安置在發(fā)射極區(qū)域和漂移區(qū)之間，該發(fā)射極區(qū)域的導(dǎo)電類型和主體區(qū)域的相反，其中將場分散區(qū)域?qū)?yīng)于該發(fā)射極區(qū)域分隔的安置。
4.如權(quán)利要求2所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括發(fā)射極區(qū)域，其分隔的安置在漂移區(qū)的相對(duì)側(cè)，并且主體區(qū)域安置在發(fā)射極區(qū)域和漂移區(qū)之間，該發(fā)射極區(qū)域的導(dǎo)電類型和主體區(qū)域的相反，其中將場分散區(qū)域?qū)?yīng)于該發(fā)射極區(qū)域分隔的安置。
5.如權(quán)利要求1所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括，緩沖區(qū)域，安置在主體區(qū)域的相對(duì)側(cè)，并且漂移區(qū)安置在緩沖區(qū)域和主體區(qū)域之間，該緩沖區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同；以及第二場分散區(qū)域，安置在漂移區(qū)和緩沖區(qū)域之間，該第二場分散區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同并且具有低的凈雜質(zhì)濃度。
6.如權(quán)利要求2所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括，緩沖區(qū)域，安置在主體區(qū)域的相對(duì)側(cè)，并且漂移區(qū)安置在緩沖區(qū)域和主體區(qū)域之間，該緩沖區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同；以及第二場分散區(qū)域，安置在漂移區(qū)和緩沖區(qū)域之間，該第二場分散區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同并且具有低的凈雜質(zhì)濃度。
7.如權(quán)利要求3所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括，緩沖區(qū)域，安置在主體區(qū)域的相對(duì)側(cè)，并且漂移區(qū)安置在緩沖區(qū)域和主體區(qū)域之間，該緩沖區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同；以及第二場分散區(qū)域，安置在漂移區(qū)和緩沖區(qū)域之間，該第二場分散區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同并且具有低的凈雜質(zhì)濃度。
8.如權(quán)利要求4所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括，緩沖區(qū)域，安置在主體區(qū)域的相對(duì)側(cè)，并且漂移區(qū)安置在緩沖區(qū)域和主體區(qū)域之間，該緩沖區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同；以及第二場分散區(qū)域，安置在漂移區(qū)和緩沖區(qū)域之間，該第二場分散區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相同并且具有低的凈雜質(zhì)濃度。
9.如權(quán)利要求5所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括集電極區(qū)域，安置在漂移區(qū)的相對(duì)側(cè)，并且緩沖區(qū)域安置在集電極區(qū)域和漂移區(qū)域之間，該集電極區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相反；其中緩沖區(qū)的凈雜質(zhì)濃度等于或小于集電極區(qū)域的凈雜質(zhì)濃度的一半。
10.如權(quán)利要求6所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括集電極區(qū)域，安置在漂移區(qū)的相對(duì)側(cè)，并且緩沖區(qū)域安置在集電極區(qū)域和漂移區(qū)域之間，該集電極區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相反；其中緩沖區(qū)的凈雜質(zhì)濃度等于或小于集電極區(qū)域的凈雜質(zhì)濃度的一半。
11.如權(quán)利要求7所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括集電極區(qū)域，安置在漂移區(qū)的相對(duì)側(cè)，并且緩沖區(qū)域安置在集電極區(qū)域和漂移區(qū)域之間，該集電極區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相反；其中緩沖區(qū)的凈雜質(zhì)濃度等于或小于集電極區(qū)域的凈雜質(zhì)濃度的一半。
12.如權(quán)利要求8所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括集電極區(qū)域，安置在漂移區(qū)的相對(duì)側(cè)，并且緩沖區(qū)域安置在集電極區(qū)域和漂移區(qū)域之間，該集電極區(qū)域的導(dǎo)電類型和漂移區(qū)的相反；其中緩沖區(qū)的凈雜質(zhì)濃度等于或小于集電極區(qū)域的凈雜質(zhì)濃度的一半。
13.如權(quán)利要求5所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其中緩沖區(qū)的厚度小于少數(shù)載流子的分散長度。
14.如權(quán)利要求6所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其中緩沖區(qū)的厚度小于少數(shù)載流子的分散長度。
15.如權(quán)利要求7所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其中緩沖區(qū)的厚度小于少數(shù)載流子的分散長度。
16.如權(quán)利要求9所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其中緩沖區(qū)的厚度小于少數(shù)載流子的分散長度。
17.如權(quán)利要求10所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其中緩沖區(qū)的厚度小于少數(shù)載流子的分散長度。
18.如權(quán)利要求11所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其中緩沖區(qū)的厚度小于少數(shù)載流子的分散長度。
19.如權(quán)利要求5所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)一步包括至少包含緩沖區(qū)的載流子存在時(shí)間控制區(qū)域。
20.如權(quán)利要求1所述的高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其中場分散區(qū)域的厚度等于或大于1μm。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備，其減弱在半導(dǎo)體襯底的電場同時(shí)不加厚漂移區(qū)的厚度，而且實(shí)現(xiàn)對(duì)于高電壓的耐壓性能，且不犧牲開啟電壓，開關(guān)關(guān)閉特性和小型化。場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備在一個(gè)表面(圖2的上表面)上包括發(fā)射極區(qū)域100，104和柵極電極106等，并且在另一表面(圖2的下表面)上包括集電極區(qū)域101等，其中在面對(duì)柵極電極106的P主體區(qū)域103和在P主體區(qū)域103下面的N漂移區(qū)102之間安置具有低的雜質(zhì)濃度的N－場分散區(qū)域111。因此，減弱了在集電極和發(fā)射極之間的電場并且實(shí)現(xiàn)了高耐電壓場效應(yīng)型半導(dǎo)體設(shè)備?？梢栽贜漂移區(qū)102和N漂移區(qū)102下面的P+集電極區(qū)域101之間安置另一個(gè)場分散區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L21/331GK1525575SQ20041000702
公開日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者西脅克彥, 櫛田知義, 河路佐智子, 義, 智子 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社