半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利說明】半導(dǎo)體裝置
[_1] 「相關(guān)串請1
[0002]本申請案享有以日本專利申請案2014-158930號(申請日:2014年8月4日)作為基礎(chǔ)申請案的優(yōu)先權(quán)。本申請案通過參照該基礎(chǔ)申請案而包含基礎(chǔ)申請案的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚.雙極電晶體)等功率半導(dǎo)體元件(power semiconductor device)被用于功率電子技術(shù)中。近年來，在要求無限制地且效率優(yōu)良地使用電力能源中，為了高效率地進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換，功率電子技術(shù)或功率半導(dǎo)體元件的開發(fā)變得越來越重要。關(guān)于所述功率半導(dǎo)體元件，范圍較廣的耐受電壓展開與低開關(guān)損耗、高速動作、較廣的安全動作區(qū)域一起成為必需。
[0005]其中，關(guān)于耐受電壓，元件終端部的耐受電壓也與元件動作部即元件本身的耐受電壓一起成為必需。元件終端部中，存在根據(jù)其結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生局部較高的電場，從而產(chǎn)生崩潰(breakdown)的情況。因此，元件終端部的耐受電壓設(shè)計也重要，迄今為止已提出有VLD(Variat1n of Lateral Doping，橫向變化摻雜)結(jié)構(gòu)、RESURF結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，即便基于高溫、長時間的電壓施加條件，也要求不產(chǎn)生耐受電壓變動或漏電流增加等的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實施方式提供一種可使耐受電壓及可靠性提高的半導(dǎo)體裝置。
[0007]實施方式的半導(dǎo)體裝置包括:第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，在所述第一半導(dǎo)體層上，設(shè)置在單元部與單元部的外側(cè)設(shè)置著的終端部的交界；第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體層，在所述第一半導(dǎo)體層上，設(shè)置在所述終端部；第一絕緣層，在所述第一半導(dǎo)體層上，設(shè)置在所述第三半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間；第二絕緣層，在所述第一半導(dǎo)體層上，設(shè)置在相對于所述第三半導(dǎo)體層與所述第一絕緣層相反的側(cè)；第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體層，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二絕緣層之間；層間絕緣膜，在所述第一半導(dǎo)體層上，與所述第二半導(dǎo)體層、所述第三半導(dǎo)體層、所述第一絕緣層及所述第二絕緣層相接而設(shè)置；以及多個場板電極，設(shè)置在所述層間絕緣膜內(nèi)，與所述第一半導(dǎo)體層的距離彼此不同。
【附圖說明】
[0008]圖1 (a)是例示第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖，圖1 (b)是第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的圖1(a)的A-A’線的剖視圖。
[0009]圖2(a)?(c)是例示第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的步驟剖視圖，表示圖1(a)的A-A’線的剖面。
[0010]圖3(a)?(c)是例示第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的步驟剖視圖，表示圖1(a)的A-A’線的剖面。
[0011]圖4(a)?(c)是例示第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的步驟剖視圖，表示圖1(a)的A-A’線的剖面。
[0012]圖5是例示第一實施方式的比較例的半導(dǎo)體裝置的相當(dāng)于圖1(a)的A-A’線的剖面的剖視圖。
[0013]圖6(a)是例示第一實施例的比較例的半導(dǎo)體裝置的η型漂移層(drift layer)為低比電阻的情況下的空乏層的擴(kuò)展的圖，圖6(b)是例示第一實施例的比較例的半導(dǎo)體裝置的η型漂移層為高比電阻的情況下的空乏層的擴(kuò)展的圖。
[0014]圖7是第二實施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0015]圖8是第三實施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0016]圖9是第四實施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
【具體實施方式】
[0017]以下，一面參照附圖一面對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。另外，實施方式中，使第一導(dǎo)電型為η型、并使第二導(dǎo)電型為ρ型而進(jìn)行說明，也可將兩者交換而實施。
[0018]首先，對第一實施方式的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。
[0019]圖1 (a)是例示本實施方式的半導(dǎo)體裝置100的俯視圖，圖1 (b)是圖1 (a)的A_A’線的剖視圖。
[0020]如圖1(a)所示，在半導(dǎo)體裝置100上設(shè)置著單元(cell)部100a，在單元部100a的外側(cè)，設(shè)置著第一終端部100b及第二終端部100c。S卩，單元部100a被第一終端部100b包圍，進(jìn)而第一終端部100b被第二終端部100c包圍。
[0021]如圖1 (b)所示，在本實施方式的半導(dǎo)體裝置100，設(shè)置著η型漂移層101 (第一半導(dǎo)體層)，與η型漂移層101的上表面相接而設(shè)置著層間絕緣膜102。在η型漂移層101的與設(shè)置著層間絕緣膜102的面相反的側(cè)，設(shè)置著ρ型集電極層103。在ρ型集電極層103下設(shè)置著集電極125。
[0022]另外，在本說明書中，將從η型漂移層101朝向?qū)娱g絕緣膜102的方向設(shè)為“上”，將其相反方向設(shè)為“下”，但這只是為了方便，與重力的方向并無關(guān)系。
[0023]于η型漂移層101的上層部，設(shè)置著ρ型保護(hù)環(huán)層104、105 (第二、三半導(dǎo)體層)、ρ型主體層106、絕緣層107 (第二絕緣層)、絕緣層108 (第一絕緣層)及η型區(qū)域109。ρ型保護(hù)環(huán)層105以橫跨第一終端部100b與第二終端部100c的交界區(qū)域的方式設(shè)置，ρ型保護(hù)環(huán)層104以橫跨單元部100a與第一終端部100b的交界區(qū)域的方式設(shè)置。ρ型主體層106在單元部100a上設(shè)置著多個。而且，ρ型保護(hù)環(huán)層104、105(第二、三半導(dǎo)體層)以分別與層間絕緣膜102的下表面相接的方式設(shè)置。而且，η型區(qū)域109設(shè)置在第二終端部100c的最外周部分，且與層間絕緣膜102的下表面相接。絕緣層107以位于ρ型保護(hù)環(huán)層105與η型區(qū)域109之間的方式設(shè)置在η型漂移層101上，且與層間絕緣膜102的下表面相接。而且，絕緣層107與ρ型保護(hù)環(huán)層105、及η型區(qū)域109隔離地設(shè)置。在絕緣層107的下表面的η型漂移層101內(nèi)，設(shè)置著η型半導(dǎo)體層110。絕緣層108以位于ρ型保護(hù)環(huán)層105與ρ型保護(hù)環(huán)層104之間的方式設(shè)置在η型漂移層101上，且與層間絕緣膜102的下表面相接。而且，絕緣層108與ρ型保護(hù)環(huán)層105、及ρ型保護(hù)環(huán)層104隔離地設(shè)置。絕緣層108也可設(shè)置為與Ρ型保護(hù)環(huán)層105相接。
[0024]關(guān)于柵極電極111，上端與層間絕緣膜102相接，下端位于η型漂移層101內(nèi)，且設(shè)置在鄰接的Ρ型主體層106之間。而且，在單元部100a的最外周部分，柵極電極111以位于P型主體層106與ρ型保護(hù)環(huán)層104之間的方式設(shè)置。η型源極層112以分別相接的方式設(shè)置在Ρ型主體層106的上部與柵極電極111的上部之間，也與層間絕緣膜102相接。另夕卜，在柵極電極111與η型漂移層101、ρ型主體層106、η型源極層112、及層間絕緣膜102之間，設(shè)置著柵極絕緣膜126。
[0025]η型漂移層101例如由娃(Si)、碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)等形成。層間絕緣膜102例如由利用CVD(Chemical Vapor Deposit1n，化學(xué)氣相沈積)或熱氧化等形成的二氧化娃(Si02)、PSG(Phosphorus Silicon Glass，磷娃玻璃)、BPSG(Boron PhosphorusSilicon Glass，硼磷娃玻璃)、TE0S (Tetra Ethyl Ortho Silicate，正娃酸四乙酯)等形成。
[0026]場板電極113、114、115(第一場板電極)平坦地設(shè)置在層間絕緣膜102內(nèi)。場板電極113、114、115與η型漂移層101隔離，且層間絕緣膜102的一部分介置于場板電極113、114、115與η型漂移層101之間。場板電極113位于第一終端部100b內(nèi)，場板電極114位于第二終端部100c內(nèi)，場板電極115位于第二終端部100c內(nèi)。
[0027]從上方觀察，場板電極113的內(nèi)周側(cè)的端部與ρ型保護(hù)環(huán)層104的外周側(cè)的端部重疊，場板電極113的外周側(cè)的端部與絕緣層108的內(nèi)周側(cè)的端部重疊。
[0028]而且，從上方觀察，場板電極114的內(nèi)周側(cè)的端部與ρ型保護(hù)環(huán)層105的外周側(cè)的端部重疊，場板電極114的外周側(cè)的端部與絕緣層107的內(nèi)周側(cè)的端部重疊。
[0029]進(jìn)而，而