半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明目的在于提供一種不會使半導(dǎo)體元件的特性惡化而能夠減小芯片面積、提高耐壓特性能力以及截止斷開能力的技術(shù)。半導(dǎo)體裝置具備：半導(dǎo)體基板(1)，其劃分出活性區(qū)域(11)和終端區(qū)域(51)；半導(dǎo)體元件(14)，其形成在活性區(qū)域中；第1至第4個P層(38-1～38-4)，它們形成在活性區(qū)域的端部和終端區(qū)域之間的半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)。第1至第4個P層(38-1～38-4)的表面濃度(P(1)～P(4))按照該順序依次減小，下端距離(D(1)～D(4))按照該順序依次增大，至半導(dǎo)體基板端側(cè)的端末為止的距離(B(1)～B(4))按照該順序依次增大。表面濃度(P(4))是半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)濃度的10～1000倍，下端距離(D(4))是15～30μm。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別是涉及在高電壓下使用的半導(dǎo)體裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]已知一種半導(dǎo)體裝置，其通過在形成半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域的外側(cè)形成構(gòu)成PN結(jié)的P層而能夠在高電壓下使用。近些年，關(guān)于如上所述的半導(dǎo)體裝置，例如提案有如專利文獻I所公開的技術(shù)那樣的各種技術(shù)。
[0003]專利文獻1:日本特開2003-303956號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在如上所述的半導(dǎo)體裝置中，提案有通過在活性區(qū)域端部和基板端部之間將多個P層沿著基板表面排列，而使半導(dǎo)體基板的橫向的電場變化平穩(wěn)，提高裝置的耐壓量。然而，在這樣的構(gòu)造中，存在由于形成多個P層的區(qū)域變大，單個芯片的面積增大的問題。另外，存在由于在P層的剖面形狀的曲率較高的局部集中地施加高電場，從而限制耐壓量的上限的問題。
[0005]另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，提案有使在導(dǎo)通狀態(tài)時的活性區(qū)域以及其周邊區(qū)域的載流子濃度為高濃度，在IGBT中實現(xiàn)低導(dǎo)通電壓化。然而，根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，存在在截止動作時，因活性區(qū)域的周邊區(qū)域中電流密度增加而電流斷開能力下降的問題。
[0006]因此，本發(fā)明就是鑒于如上所述的問題點而提出的，其目的在于提供一種不會使半導(dǎo)體元件的特性惡化而能夠減小芯片面積、且提高耐壓特性能力以及截止斷開能力。
[0007]本発明所涉及的半導(dǎo)體裝置具備--第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板，其劃分出活性區(qū)域和終端區(qū)域，該終端區(qū)域(51)與該活性區(qū)域隔離而包圍該活性區(qū)域的外側(cè)；半導(dǎo)體元件，其形成在所述活性區(qū)域中；以及第2導(dǎo)電型的多個雜質(zhì)層，它們至少部分重疊地形成在所述活性區(qū)域的端部和所述終端區(qū)域之間的所述半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)。對于所述多個雜質(zhì)層中任意相鄰的2個第i雜質(zhì)層以及第i+Ι雜質(zhì)層，在將所述第i雜質(zhì)層以及第i+Ι雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板表面處的所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度即表面濃度分別設(shè)為P(i)、P(i+l，將從所述半導(dǎo)體基板表面至所述第i雜質(zhì)層以及第i+Ι)雜質(zhì)層的下端為止的距離即下端距離分別設(shè)為D (i)、D (i+Ι)，將從所述終端區(qū)域的所述活性區(qū)域側(cè)的端末至所述第i雜質(zhì)層以及第i+Ι雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的端末為止的距離分別設(shè)為B(i)、B(i+l)的情況下，滿足P (i) >P(i+l)、D(i) <D(i+l)、B(i) <B(i+l)。而且，所述多個雜質(zhì)層中所述下端距離最大的雜質(zhì)層的所述表面濃度是所述半導(dǎo)體基板的所述第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，該雜質(zhì)層(38-4)的所述下端距離是15?30 μ m。
[0008]發(fā)明的效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成為越接近活性區(qū)域，第2導(dǎo)電型的多個雜質(zhì)層的濃度越高，并且，構(gòu)成為下端距離最大的雜質(zhì)層的表面濃度是半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，該雜質(zhì)層的下端距離是15?30μπι。因此，不會使半導(dǎo)體元件的特性惡化而能夠減小芯片面積，并且能夠提高耐壓特性能力以及截止斷開能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是表示實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0011]圖2是表示實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0012]圖3是表示終端寬度和P層的層數(shù)的關(guān)系的圖。
[0013]圖4是表示耐壓量和P層的層數(shù)的關(guān)系的圖。
[0014]圖5是表示耐壓量和第4個P層的下端距離的關(guān)系的圖。
[0015]圖6是表示導(dǎo)通電壓和第4個P層的下端距離的關(guān)系的圖。
[0016]圖7是表不耐壓量和第4個P層的表面濃度的關(guān)系的圖。
[0017]圖8是表示耐壓量和距離Al與距離A2之比的關(guān)系的圖。
[0018]圖9是表示實施方式I的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0019]圖10是表示實施方式I的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0020]圖11是表示實施方式I的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0021]圖12是表示截止斷開能力和背面P層的端末的位置的關(guān)系的圖。
[0022]圖13是表示導(dǎo)通電壓和背面P層的端末的位置的關(guān)系的圖。
[0023]圖14是用于說明圖12以及圖13的橫軸的刻度的俯視圖。
[0024]圖15是表示實施方式I的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0025]圖16是表示D-D’線?G-G’線的雜質(zhì)濃度分布的圖。
[0026]圖17是表示實施方式I的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0027]圖18是表示實施方式I的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0028]圖19是表示H-H’線?1-1’線的雜質(zhì)濃度分布的圖。
[0029]圖20是表示實施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0030]圖21是表示實施方式2的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0031]圖22是表示實施方式2的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0032]圖23是表示實施方式2的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0033]圖24是表示實施方式2的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0034]圖25是表示實施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0035]圖26是表示實施方式3的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0036]圖27是表示實施方式3的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0037]圖28是表示實施方式3的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0038]圖29是表示實施方式3的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0039]圖30是表示實施方式4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0040]圖31是表示實施方式4的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0041]圖32是表示實施方式4的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0042]圖33是表示實施方式4的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0043]圖34是表示實施方式4的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0044]圖35是表示實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0045]圖36是表示實施方式5的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0046]圖37是表示實施方式5的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0047]圖38是表示實施方式5的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0048]圖39是表示實施方式5的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0049]圖40是表示實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的終端寬度的減小效果的圖。
[0050]圖41是在用于評價耐壓特性的實驗中使用的評價電路的圖。
[0051]圖42是表示半導(dǎo)體裝置的耐壓泄漏電流特性評價波形的圖。
[0052]圖43是表示相對于半導(dǎo)體基板的橫向位置的電場強度以及靜電電位的圖。
[0053]圖44是表示相對于半導(dǎo)體基板的橫向位置的電場強度以及雜質(zhì)濃度的圖。
[0054]圖45是表示相對于半導(dǎo)體基板的縱向位置的電場強度以及雜質(zhì)濃度的圖。
[0055]圖46是相對于半導(dǎo)體基板的縱向位置的電場強度以及靜電電位的圖。
[0056]圖47是在用于評價截止特性的實驗中使用的評價電路的圖。
[0057]圖48是表示截止特性評價的結(jié)果的圖。
[0058]圖49是表示截止斷開能力的圖。
[0059]圖50是表示截止斷開能力的背面P層的濃度依賴性的圖。
[0060]圖51是表示截止斷開時的安全動作區(qū)域的圖。
[0061]圖52是在用于評價反向耐壓特性的實驗中使用的評價電路的圖。
[0062]圖53是表示反向耐壓泄漏電流特性評價波形的圖。
[0063]圖54是表示具備二極管或者IGBT的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0064]圖55是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0065]圖56是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的俯視放大圖。
[0066]圖57是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0067]圖58是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置另一結(jié)構(gòu)的剖面圖。

【具體實施方式】
[0068]<實施方式I >
[0069]首先，在說明本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置之前，說明與其關(guān)聯(lián)的半導(dǎo)體裝置(以下，稱作“關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置”)。
[0070]圖55是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖56是在圖55中示出的用虛線表示的范圍的放大圖。如圖55所示，該半導(dǎo)體裝置具備N型(第I導(dǎo)電型)的半導(dǎo)體基板1，在該半導(dǎo)體基板I中，劃分出:活性區(qū)域11 ;終端區(qū)域(邊緣終端區(qū)域)51，其與該活性區(qū)域11隔離而包圍其外側(cè)；以及主PN結(jié)區(qū)域31，其夾在活性區(qū)域11和終端區(qū)域51之間。此處，活性區(qū)域11被主PN結(jié)區(qū)域31包圍，主PN結(jié)區(qū)域31被終端區(qū)域51包圍。此外，后文中說明活性區(qū)域11、主PN結(jié)區(qū)域31、終端區(qū)域51的詳情情況。
[0071]如圖56所示，在半導(dǎo)體基板I上形成有后述的由Al (鋁)等構(gòu)成的金屬膜4、P型(第2導(dǎo)電型)的P層33、N型(第I導(dǎo)電型)的N層53、柵極電極13。
[0072]圖57是表示沿著圖56所示的A-A’線的關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖57所示，關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置具備IGBT14，該IGBT14是形成在活性區(qū)域11上的半導(dǎo)體元件。
[0073]該IGBT14具備:柵極電極18，其經(jīng)由絕緣膜17而形成在N型的半導(dǎo)體基板I的表面的溝槽上#層19，其在半導(dǎo)體基板I表面夾在柵極電極18之間#層20，其形成在P層19下；P +層21和N +層22，它們形成在P層19的上部；以及發(fā)射極電極23，其是經(jīng)由絕緣膜17的接觸孔而與P +層21連接的金屬膜4。并且，該IGBT14具備:背面N層24，其是形成在半導(dǎo)體基板I背面上的N型的緩沖層；背面P層25，其是形成在背面N層24上的P集電極層；以及集電極電極26，其形成在背面P層25上。
[0074]此外，半導(dǎo)體基板I中的未形成N層20以及P層19等雜質(zhì)層的部分作為N -的漂移層16而起作用。另外，IGBT14的柵極電極18彼此由配線連接，IGBT14的發(fā)射極電極23彼此由配線連接。
[0075]關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置不僅具備上述IGBT14，還具備在活性區(qū)域11的端部和終端區(qū)域51之間排列在半導(dǎo)體基板I的表面內(nèi)的多個P層33(33-1、33-2、33-3、…、33_n)，并且，具備N層53，該N層53形成在半導(dǎo)體基板I的端部(終端區(qū)域51的端部)。在多個P層33(33-1、33-2、33-3、...、33_n)中，形成在活性區(qū)域11的最內(nèi)側(cè)的P層33-1 (主結(jié)P層)形成為較大。并且，在該P層33-1的接近柵極電極18的上部，經(jīng)由絕緣膜17的接觸孔形成有與發(fā)射極電極23連接的P +層34。
[0076]N層53以及多個P層33分別經(jīng)由絕緣膜17的接觸孔而與作為金屬膜4的多個電極35連接，在該多個電極35以及絕緣膜17上形成有多個保護膜6。其中，P層33的濃度、深度、寬度、數(shù)量以及電極35的設(shè)計作為根據(jù)所要求的耐壓(耐壓量)而變更的設(shè)計參數(shù)而使用。
[0077]在以上述方式構(gòu)成的關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置中，如果對柵極電極18施加大于或等于閾值電壓的電壓，則在P層19中的柵極電極18周邊部分形成溝道，IGBT14變?yōu)閷?dǎo)通。S卩，主電流能夠從發(fā)射極電極23經(jīng)由P +層21、溝道(P層19)、N層20、漂移層16、背面N層24、背面P層25而流向集電極電極26。此外，詳細的說明省略，但在該關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)IGBT14的低導(dǎo)通電壓化，構(gòu)成為活性區(qū)域11以及主PN結(jié)區(qū)域31中的發(fā)射極側(cè)部分的載流子濃度在IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)時成為高濃度(例如，通過調(diào)制動作使漂移層16的濃度上升3個數(shù)量級以上)。
[0078]以上，說明了關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。下面，利用該圖57，對上文中簡單地說明的活性區(qū)域11、主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51進行說明，并且也對在后文的說明中使用的終端寬度(邊緣終端寬度)Le進行說明。
[0079]活性區(qū)域11是在IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)時主電流流過的區(qū)域。主PN結(jié)區(qū)域31是活性區(qū)域11和終端區(qū)域51之間的區(qū)域。此處，活性區(qū)域11和主PN結(jié)區(qū)域31的邊界線B設(shè)為通過活性區(qū)域11的最外周的接觸孔(此處為發(fā)射極電極23和P +層34的接觸孔)中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末的直線。
[0080]終端區(qū)域51是位于主PN結(jié)區(qū)域31的外周的區(qū)域，是在IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)時不流過主電流的區(qū)域。在該終端區(qū)域51中，在斷開(OFF)狀態(tài)下施加偏壓時，耗盡層向半導(dǎo)體基板I的橫向伸長，并保持耐壓。此處，主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界線C設(shè)為通過P層33-1中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末的直線。
[0081]如圖57所示，終端寬度(邊緣終端寬度)Le是指從主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界線C至N層53中的活性區(qū)域11側(cè)的端末為止的寬度。
[0082]圖58是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的另一個結(jié)構(gòu)的剖面圖。在圖58所示的關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置中，取代多個P層33，形成有隨著從終端區(qū)域51朝向活性區(qū)域11雜質(zhì)濃度連續(xù)地增高的一個P層33a。
[0083]而且，在上述關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置中，由于多個P層33(或者一個P層33a)沿著半導(dǎo)體基板I表面排列，因此半導(dǎo)體基板I的橫向的電場變化變得平穩(wěn)。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)器件(半導(dǎo)體裝置)的高耐壓化。然而，在如上所述的構(gòu)造中，存在由于形成多個P層33的主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51增大而單個芯片的面積增大的問題。
[0084]另外，在P層33的剖面形狀的曲率高的局部(例如，圖57所示的標(biāo)注有虛線的圓的部分)，存在由于集中地被施加高電場而限制耐壓量的上限的問題。
[0085]另外，如上所述，在關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置中，構(gòu)成為活性區(qū)域11以及主PN結(jié)區(qū)域31中的發(fā)射極側(cè)部分的載流子濃度在IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)時成為高濃度。然而，在這樣的構(gòu)造中，在IGBT14的截止動作時，由于從終端區(qū)域51的背面P層25過剩地注入空穴，其結(jié)果在發(fā)射極側(cè)的主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51的邊界處電流密度增加。并且，在IGBT14的截止動作時，主PN結(jié)區(qū)域31的發(fā)射極側(cè)的載流子濃度變高，耗盡層不易向集電極側(cè)伸長。其結(jié)果，由于在IGBT14的截止動作時主PN結(jié)區(qū)域31的發(fā)射極側(cè)電場強度上升，從而促進碰撞電離化，電流密度増加。
[0086]并且，作為如上所述電流密度増加的結(jié)果，存在如下問題，S卩，產(chǎn)生局部性的溫度上升而發(fā)生電氣性熱破壞，IGBT14的截止動作時的電流斷開能力下降。特別是，在作為功率半導(dǎo)體的 IGBT 中，與以 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)為代表的LSI (Large Scale Integrat1n)不同，除了低導(dǎo)通電壓、高速化及提高電流驅(qū)動能力以外，還期望以截止動作時的斷開能力為代表的耐破壞量。
[0087]在此，根據(jù)本發(fā)明的實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置，能夠解決上述問題。即，根據(jù)本實施方式所涉及的發(fā)明，能夠無需使IGBT14的特性惡化而減小芯片面積，提高耐壓特性能力以及截止斷開能力。以下，對能夠獲得這樣的效果的本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置進行說明。
[0088]圖1是表示本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，針對在本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置中與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置中說明的結(jié)構(gòu)要素相同或者類似的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同標(biāo)號，并以與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置不同的點為中心進行說明。
[0089]如圖1所示，本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置具備多個P層38(第2導(dǎo)電型的多個雜質(zhì)層)以取代上述的多個P層33，該多個P層38至少局部重疊地形成在活性區(qū)域11的端部和終端區(qū)域51之間的半導(dǎo)體基板I的表面內(nèi)。
[0090]在本實施方式中，該多個P層38作為整體跨著活性區(qū)域11的端部、主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51而形成，作為抑制在位于活性區(qū)域11的最外周(活性區(qū)域11的端末)的柵極電極18周邊所產(chǎn)生的高電場的P型場阻擋層(以下稱為“PFS層”)而起作用。
[0091 ] 此處，為了使半導(dǎo)體裝置能夠承受4500V等級的電壓，通過熱擴散而形成4個P層38 (第I個P層38-1，第2個P層38_2，第3個P層38_3，第4個P層38_4)。此外，對于只要形成4個P層38就能夠承受4500V等級的電壓，在后文中說明。
[0092]在如上所述的4個P層38中，第I個P層38-1與上述P層33-1(主結(jié)P層)對應(yīng)。并且，活性區(qū)域11和主PN結(jié)區(qū)域31的邊界線B通過發(fā)射極電極23和P +層34的接觸孔中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末，主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界線C通過第I個P層38-1中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末。
[0093]而且，關(guān)于任意相鄰的2個第i個P層38(此處，i = 1、2、3)和第(i+Ι)個P層38，在將第i個P層38以及第(i+Ι)個P層38的半導(dǎo)體基板I表面處的P型雜質(zhì)的濃度(“表面濃度”)分別設(shè)為P(i)、P(i+l)的情況下，滿足P (i) >P(i+l)。即，在本實施方式中，滿足P (I) >P(2) >P(3) > P (4)，表面濃度按照該順序階段性地降低。
[0094]另外，在將從半導(dǎo)體基板I表面至第i個P層38以及第(i+Ι)個P層38的下端為止的距離(“下端距離”)分別設(shè)為D(i)、D(i+l)的情況下，滿足D (i) <D(i+l)。S卩，在本實施方式中，如圖2所示，滿足D (I) < D(2) < D(3) <D⑷。
[0095]另外，在將從終端區(qū)域51的活性區(qū)域11側(cè)的端末(S卩，邊界線C)至第i個P層38以及第(i+Ι)個P層38的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末為止的距離分別設(shè)為B (i)、B (i+Ι)的情況下，滿足B (i) <B(i+l)。即，在本實施方式中，如圖1所示，滿足B (I) < B(2) < B(3)〈B (4)(此外，B(I) = O)。
[0096]在如上所述的本實施方式所涉及的結(jié)構(gòu)中，多個P層38 (PFS層)中最外周的第4個P層38-4帶有電壓，但該第4個P層38-4的剖面形狀的曲率相對較小。因此，能夠抑制對局部集中施加高電場。
[0097]另外，多個P層38的濃度設(shè)計為P (I) >P(2) >P(3) > P (4)，越接近單元(活性區(qū)域11)，多個P層38 (PFS層)的濃度階段性地越變高。因此，阻止耗盡層在縱向以及橫向伸長的效果加強。具體而言，第2以及第3個P層38-2、38-3抑制耗盡層在縱向以及橫向伸長而到達第I個P層38-1。其結(jié)果，在第I個P層38-1的剖面形狀中高曲率的部分處，內(nèi)外的靜電電位差大致為0，因此能夠抑制對第I個P層38-1的該部分施加高電場。
[0098]如以上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置，抑制對局部集中施加高電場。即，由于高電場分散，因此能夠提高最大耐壓量。另外，由于電場的變化在多個P層38內(nèi)變得平穩(wěn)，因此，在使耐壓恒定的情況下，能夠如后述那樣減小終端寬度Le (圖57)。因此，能夠減小芯片面積。
[0099]此外，如下文說明的那樣，第4個P層38-4的設(shè)計容許范圍基于器件所要求的終端寬度Le以及耐壓量而確定。另外，對于第2以及第3個P層38-2、38-3的設(shè)計容許范圍省略詳細的說明，但其基于器件的耐壓量的余量以及各耐壓模式的電場分布最優(yōu)化而確定。
[0100]圖3?圖8主要是用于說明第4個P層38-4的設(shè)計容許范圍的圖。以下，從圖3開始按順序主要說明第4個P層38-4的設(shè)計容許范圍。
[0101]圖3是表示在耐壓量(BVras)恒定的條件下，終端寬度Le和P層38 (PFS層)的層數(shù)的關(guān)系的圖。圖3的縱軸的刻度表示以關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le為基準，將本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le標(biāo)準化后的值。如圖3所示，在P層38形成為大于或等于I層的情況下，終端寬度Le能夠從關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le減小至從其寬度減去其寬度的大于或等于25%的寬度后得到的寬度為止。
[0102]并且，在耐壓量(BVras)恒定的條件下，能夠隨著P層38的層數(shù)的增加而逐漸減小終端寬度Le。通過考察，其理由在于，如果P層38的層數(shù)增加，則鄰接的P層38彼此之間的雜質(zhì)濃度的差變小，緩和各P層38中的終端區(qū)域51側(cè)的擴散層邊界曲率高的部分處的電場的集中。并且，如果抑制擴散邊界部處的電場集中，則電場的變化成為平穩(wěn)的分布。由此可知在耐壓量(BVras)恒定的條件下，如果增加P層38的層數(shù)，則能夠減小終端寬度Le。
[0103]此外，在圖3中示出，在P層38形成有4層的情況下，終端寬度Le能夠減小至關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le的50%左右為止，但形成大于或等于4層時，終端寬度Le的減小效果變小。
[0104]圖4是表示在終端寬度Le恒定的條件下，耐壓量(BVras)和P層38 (PFS層)的層數(shù)的關(guān)系的圖。圖4的縱軸的刻度表示以關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的耐壓量為基準，將本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的耐壓量標(biāo)準化后的值。
[0105]如圖4所示，隨著增加P層38的層數(shù)而能夠提高耐壓量，由基板材料、濃度、厚度確定的平面PN結(jié)的耐壓量能夠接近理論最大值(圖4的虛線)。通過考察，其理由在于，如果P層38的層數(shù)增加，則鄰接的P層38彼此之間的雜質(zhì)濃度的差變小，緩和各P層38中的終端區(qū)域51側(cè)的擴散層邊界曲率高的部分處的電場的集中。如上所述抑制擴散邊界部處的電場集中，由此可知整體的最大耐壓接近平面PN結(jié)的理論最大值。
[0106]圖5是表示耐壓量(BVces)和第4個P層38_4的下端距離D(4)的關(guān)系的圖。其中，如利用圖3所說明的那樣，在形成有4個P層38的情況下，能夠使終端寬度Le減小至關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le的50%左右為止，由此，此處的終端寬度Le被固定為關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le的50%的寬度。另外，第I?第3個P層38_1?38_3的濃度分布、深度、寬度、位置已經(jīng)最優(yōu)化。
[0107]圖5的縱軸的刻度表示以關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的耐壓量為基準，將本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的耐壓量標(biāo)準化后的值。圖5的橫軸的刻度表示第4個P層38-4的下端距離D(4)。如圖5所示，在高耐壓等級(3300V、4500V、6500V)中，如果將第4個P層38_4的下端距離D(4)設(shè)為大于或等于15μπι，則與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，能夠提高(縱軸的刻度大于I)耐壓量。
[0108]圖6是表不導(dǎo)通電壓(VeE(sat))和距半導(dǎo)體基板I表面的第4個P層38_4的下端距離D(4)的關(guān)系的圖。在該圖6中，與圖5相同，終端寬度Le也固定為關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le的50%的寬度，并且第I?第3個P層38_1?38_3的濃度分布、深度、寬度、位置已經(jīng)最優(yōu)化。
[0109]圖6的縱軸的刻度表示以關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電壓為基準，將本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電壓標(biāo)準化后的值。圖6的橫軸的刻度表示第4個P層38-4的下端距離D(4)。如圖6所示，在高耐壓等級(3300V、4500V、6500V)中，如果將第4個P層38_4的下端距離D (4)設(shè)為小于或等于30 μ m，則能夠抑制導(dǎo)通電壓的上升。
[0110]圖7是表示耐壓量(BVces)和第4個P層38-4的表面濃度P(4)的關(guān)系的圖。在該圖7中，與圖5等相同，終端寬度Le固定為關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le的50%的寬度，并且第I?第3個P層38-1?38-3的濃度分布、深度、寬度、位置已經(jīng)最優(yōu)化。
[0111]圖7的縱軸的刻度表示以耐壓量(BVras)的理論最大值為基準，將本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的耐壓量標(biāo)準化后的值。圖7的橫軸的刻度表示以半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度為基準，將第4表面濃度P(4)的峰值標(biāo)準化后的值。如圖7所示，如果將第4表面濃度P(4)的峰值設(shè)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的I?2000倍，則與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，能夠提高(縱軸的刻度大于0.85)耐壓量。特別是，如果將第4表面濃度P (4)的峰值設(shè)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，則能夠進一步提高耐壓量，能夠進一步接近上述理論最大值。
[0112]圖8是表示耐壓量(BVces)和圖2所示的距離Al和距離A2之比(A1/A2)的關(guān)系的圖。此處，距離Al是從第(i+Ι)個P層38的注入窗口的端末至第i個P層38的注入窗口的端末的距離。距離A2是第(i+Ι)個P層38的注入窗口的兩端末間的距離。此外，在該圖8中，與圖5等相同，終端寬度Le設(shè)為關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le的50%的寬度，并且第I?第3個P層38-1?38-3的濃度分布、深度、寬度、位置已經(jīng)最優(yōu)化。并且，在該圖8中，根據(jù)利用圖5?圖7所說明的內(nèi)容，第4個P層38-4的濃度分布、深度、寬度、位置也已最優(yōu)化。
[0113]圖8的縱軸的刻度表示以耐壓量(BVras)的最優(yōu)化后的值為基準，將本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的耐壓量標(biāo)準化后的值。圖8的橫軸的刻度表示上述比(A1/A2)。如圖8所示，如果將比(A1/A2)設(shè)為小于或等于0.5，則能夠抑制耐壓量(BVras)變小。
[0114]根據(jù)上述內(nèi)容，本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為越接近活性區(qū)域11，P層38的濃度越高，另外，構(gòu)成為，下端距離D(4)最大的雜質(zhì)層(此處為第4個P層38-4)的表面濃度P (4)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，該雜質(zhì)層(此處為第4個P層38-4)的下端距離D為15?30 μ m。因此，無需使IGBT14的特性惡化而能夠減小芯片面積，并且能夠提高耐壓特性能力以及截止斷開能力。
[0115]此外，在上文中，主要說明了實現(xiàn)具有用于高耐壓功率模塊的具有4500V左右的耐壓量的IGBT的半導(dǎo)體裝置的例子，但對于具備用于高耐壓功率模塊的、具有大于或等于4500V(例如大于或等于6000V)的耐壓量的IGBT的半導(dǎo)體裝置，同樣也能夠?qū)崿F(xiàn)。另外，作為半導(dǎo)體材料，并不僅限于Si，對于使用了 SiC、GaN等寬帶隙材料的半導(dǎo)體器件，也能夠獲得與上述相同的效果。
[0116]<實施方式I的變形例I >
[0117]圖9?圖11是表示實施方式I的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置中，在上述的半導(dǎo)體裝置中，背面P層25以及集電極電極26的構(gòu)造不同。此外，在本變形例的基礎(chǔ)上，背面N層24(第I背面雜質(zhì)層)與上述的半導(dǎo)體裝置同樣地，形成在半導(dǎo)體基板I的背面上。
[0118]背面P層25 (第2背面雜質(zhì)層)在規(guī)定區(qū)域中形成在背面N層24上，該規(guī)定區(qū)域包括除了終端區(qū)域51的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的區(qū)域以外的活性區(qū)域11內(nèi)部的區(qū)域。此外，在以下的說明中，有時將形成有背面P層25的該規(guī)定區(qū)域稱作“背面P層形成區(qū)域”。圖9中的背面P層形成區(qū)域形成在活性區(qū)域11和其周邊的主PN結(jié)區(qū)域31，圖10中的背面P層形成區(qū)域僅形成在活性區(qū)域11內(nèi)側(cè)，圖11中的背面P層形成區(qū)域從活性區(qū)域11跨著終端區(qū)域51而形成。
[0119]如圖9?圖11所示，在本變形例中，集電極電極26(電極)形成在除了背面P層形成區(qū)域之外的背面N層24上，并且在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。如上所述，在集電極電極26和背面N層24直接接觸(短路)的結(jié)構(gòu)中，終端區(qū)域51中的背面N層24起到下述作用，S卩，在IGBT14的截止動作時抑制來自集電極側(cè)的空穴注入。因此，不會對IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)產(chǎn)生不良影響，能夠提高IGBT14的截止斷開能力，并且能夠抑制導(dǎo)通電壓的上升。
[0120]圖12是表示截止斷開能力Jc(break)(半導(dǎo)體裝置不破壞而能夠斷開的最大的電流密度)和背面P層25的端末(俯視時的背面P層25和背面N層24的邊界)的位置的關(guān)系的圖，圖13是表示導(dǎo)通電壓(VCE(sat))和背面P層25的端末(俯視時的背面P層25和背面N層24的邊界)的位置的關(guān)系的圖。
[0121]圖12的縱軸的刻度表示以關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的截止斷開能力為基準而將本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置的截止斷開能力標(biāo)準化后的值。圖13的縱軸的刻度表示以關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電壓為基準而將本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電壓標(biāo)準化后的值。
[0122]圖12以及圖13的橫軸是以主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界為原點的、背面P層25的端末的位置(背面N層24和背面P層25的邊界的位置)。圖14是用于說明圖12以及圖13的橫軸的刻度的俯視圖。如該圖14所示，圖12以及圖13的橫軸的刻度是將主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界作為原點，以如下方式進行標(biāo)準化而得到的，即，+ I的刻度的位置表示半導(dǎo)體基板I的端末(芯片端末)，-1的刻度的位置表示半導(dǎo)體基板I的中心(芯片中心)。
[0123]返回圖12以及圖13，在這些圖中示出部位A3、A4。部位A3是活性區(qū)域11的最外周的柵極電極18的終端區(qū)域51側(cè)的端末的部位(刻度為-0.05的部位)。部位A4是位于從終端區(qū)域51的活性區(qū)域11側(cè)的端末起向半導(dǎo)體基板I端側(cè)偏離規(guī)定距離的部位，該規(guī)定距離是終端區(qū)域51的兩端末之間(主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51的邊界和半導(dǎo)體基板I的端末之間)的距離的1/4。
[0124]此處，本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為，背面P層25的端末(俯視時的背面P層25和背面N層24的邊界)位于部位A3和部位A4之間。根據(jù)這樣的半導(dǎo)體裝置，如圖12以及圖13所示，不會對IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)產(chǎn)生不良影響而能夠提高IGBT14的截止斷開能力，并且能夠抑制導(dǎo)通電壓的上升。此外，無論是圖9?圖11所示的結(jié)構(gòu)中的哪一個，只要構(gòu)成為背面P層25的端末(俯視時的背面P層25和背面N層24的邊界)位于部位A3和部位A4之間，均能夠獲得該效果。
[0125]<實施方式I的變形例2 >
[0126]圖15是表示實施方式I的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置中，在實施方式I的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的基礎(chǔ)上，背面N層24的N型雜質(zhì)濃度的峰值存在于距離半導(dǎo)體基板I表面較深的位置。
[0127]圖16是表示圖9所示的D-D’線以及E_E’線的雜質(zhì)濃度分布和圖15所示的F_F’線以及G-G’線的雜質(zhì)濃度分布的圖。圖16的縱軸的刻度表示將雜質(zhì)濃度以漂移層16的雜質(zhì)濃度(半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度)為基準而標(biāo)準化后的值。圖16的橫軸的刻度表示半導(dǎo)體基板I的厚度方向的位置，意味著刻度越接近1，該刻度的位置越接近集電極電極26。
[0128]D-D’線以及F-F’線的雜質(zhì)濃度的兩個峰值中的接近集電極電極26的一方的峰值表示背面P層25的P型雜質(zhì)濃度的峰值，遠離集電極電極26的另一方的峰值表示背面N層24的N型雜質(zhì)濃度的峰值。E-E’線以及G-G’的雜質(zhì)濃度的一個峰值表示背面N層24的N型雜質(zhì)濃度的峰值。另外，D-D’線?G-G’的雜質(zhì)濃度中接近圖16的0.99的位置處的雜質(zhì)濃度表示漂移層16的雜質(zhì)濃度(半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度)。
[0129]此處，在本變形例中，對于從半導(dǎo)體基板I背面至背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值(第I峰值)的距離R，使下述式子成立。此外，在該式子中，AR是從半導(dǎo)體基板I背面至該峰值之間的與背面N層24的雜質(zhì)濃度的標(biāo)準偏差相對應(yīng)的位置和該峰值的距離，Ntl是背面N層24的半導(dǎo)體基板I背面的雜質(zhì)濃度，Nb是背面N層24的峰值的雜質(zhì)濃度。此外，在此，背面P層形成區(qū)域的背面N層24和其以外的區(qū)域的背面N層24也通過同一注入工藝流程(注入量、注入能量、注入窗口)而形成。
[0130][式I]
[0131]
[0132]這樣，在本變形例中背面N層24的雜質(zhì)濃度(G-G’線的雜質(zhì)濃度)的峰值的位置滿足上述式子，從半導(dǎo)體基板I背面開始變深。其結(jié)果，如圖16所示的虛線的箭頭所示，G-G’線的集電極電極26側(cè)的雜質(zhì)濃度與E-E’線的集電極電極26側(cè)的雜質(zhì)濃度相比低。因此，在終端區(qū)域51中背面N層24和集電極電極26所形成的歐姆接觸的影響降低。因此，在IGBT14的反向耐壓時(發(fā)射極成為正、集電極成為負時)，抑制了在半導(dǎo)體基板I表面?zhèn)鹊腜 +層21和背面N層24之間形成的正向偏壓二極管效應(yīng)，因此提高IGBT14的反向耐壓量，能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0133]<實施方式I的變形例3 >
[0134]圖17是表示實施方式I的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置中，在實施方式I的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的基礎(chǔ)上，集電極電極26不形成在背面N層24上，而形成在背面P層形成區(qū)域中的背面P層25上。
[0135]根據(jù)如上所述構(gòu)成的本變形例，在終端區(qū)域51中，背面N層24以及集電極電極26不會形成歐姆接觸。因此，在IGBT14為反向耐壓時，抑制了形成在半導(dǎo)體基板I表面?zhèn)鹊腜+層21和背面N層24之間的正向偏壓二極管效應(yīng)，從而提高IGBT14的反向耐壓量，能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0136]<實施方式I的變形例4 >
[0137]圖18是表示實施方式I的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置中，在實施方式I的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的基礎(chǔ)上，追加與背面P層25相比雜質(zhì)濃度低的低濃度P層27(第3背面雜質(zhì)層)。
[0138]該低濃度P層27形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域之外的低濃度P層27上，并且在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0139]圖19是以與圖16相同的形式表示圖18所示的H_H’線以及1_1’線的雜質(zhì)濃度分布的圖。H-H’線的雜質(zhì)濃度的兩個峰值中接近集電極電極26 (橫軸的刻度接近I) 一方的峰值表示背面P層25的P型雜質(zhì)濃度的峰值，從集電極電極26遠離的另一方的峰值表示背面N層24的N型雜質(zhì)濃度的峰值。
[0140]1-1’線的雜質(zhì)濃度的兩個峰值中，接近集電極電極26 (橫軸的刻度接近I) 一方的峰值表示低濃度P層27的P型雜質(zhì)濃度的峰值，從集電極電極26遠離的另一方的峰值表示背面N層24的N型雜質(zhì)濃度的峰值。另外，H-H’線以及1-1’線的雜質(zhì)濃度中成為恒定的范圍的雜質(zhì)濃度表示漂移層16的雜質(zhì)濃度(半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度)。
[0141]如上所示，根據(jù)具備低濃度P層27的本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置，由背面P層25以及低濃度P層27、和漂移層16以及背面N層26形成PN結(jié)。因此，在IGBT14的反向耐壓時(發(fā)射極成為正、集電極成為負時)，具有反向耐壓，因此IGBT14的反向耐壓量提高，能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0142]另外，在本變形例中，如圖19所示，低濃度P層27的雜質(zhì)濃度的峰值(第2峰值)與半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度相比高，與背面N層25的雜質(zhì)濃度的峰值(第3峰值)相比低。
[0143]根據(jù)如上所述的本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置，抑制在IGBT14為導(dǎo)通狀態(tài)時從集電極側(cè)形成空穴注入，抑制終端區(qū)域51的載流子濃度的增大。其結(jié)果，能夠抑制由于因終端區(qū)域51等的載流子濃度的上升而產(chǎn)生的發(fā)射極側(cè)電場強度上升而引起的碰撞電離化，能夠抑制過剩的電流密度以及溫度上升。因此，能夠抑制在IGBT14的截止動作時電流斷開能力的下降。
[0144]<實施方式2>
[0145]圖20是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，在本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置中，對與在實施方式I中說明的結(jié)構(gòu)要素相同或者類似的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的符號，以與實施方式I不同的點為中心進行說明。
[0146]如該圖20所示，本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置具備3個P層39 (第2導(dǎo)電型的第I個P層39-1、第2個P層39-2、第3個P層39_3)，以取代多個P層38。
[0147]第I以及第2個P層39-1、39_2以部分重疊的方式形成在活性區(qū)域11的端部和終端區(qū)域51之間的半導(dǎo)體基板I的表面內(nèi)。并且，第3個P層39-3與第I個P層39-1的終端區(qū)域51側(cè)的下部和第2個P層39-2的活性區(qū)域11側(cè)的下部鄰接。
[0148]在本實施方式中，該多個P層39作為整體跨著活性區(qū)域11的端部、主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51而形成，并作為抑制在位于活性區(qū)域11的最外周(活性區(qū)域11的端末)的柵極電極18周邊所產(chǎn)生的高電場的P型場阻擋層(以下稱為“PFS層”)起作用。
[0149]在該3個P層39中，第I個P層39-1與所述P層33-1(主結(jié)P層)對應(yīng)。并且，活性區(qū)域11和主PN結(jié)區(qū)域31的邊界線B通過發(fā)射極電極23和P +層34的接觸孔中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末，主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界線C通過第I個P層39-1中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末。
[0150]另外，在將第I至第3個P層39-1?39_3的半導(dǎo)體基板I表面處的P型雜質(zhì)的濃度(表面濃度)分別設(shè)為P (I)、P⑵、P (3)的情況下，滿足P (I) > P (2) >P(3)。
[0151]另外，在將從半導(dǎo)體基板I表面至第I至第3個P層39-1?39_3的下端為止的距離(下端距離)分別設(shè)為D (I)、D (2)、D (3)的情況下，滿足D (I) <D(2) <D⑶。
[0152]另外，在將從終端區(qū)域51的活性區(qū)域11側(cè)的端末(即，邊界線C)至第I至第3個P層39-1?39-3的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末的距離分別設(shè)為B(I)、B (2)、B (3)的情況下，如圖20所示，滿足BI〈B (3)〈B (2)(此外，B(I) = O)。
[0153]在如上所述的本實施方式所涉及的結(jié)構(gòu)中，多個P層39 (PFS層)中的外周的第2以及第3個P層39-2、39-3帶有電壓，但該第2以及第3個P層39_2、39_3的剖面形狀的曲率相對較低。因此，能夠抑制對局部集中施加的高電場。
[0154]另外，多個P層39的濃度設(shè)計為P(I) >P(2) > P (3)，越接近單元(活性區(qū)域11)，多個P層39 (PFS層)的濃度越階段性地變高。因此，第2個P層39-2抑制耗盡層向橫向伸長到達第I個P層39-1。其結(jié)果，第I個P層39-1的剖面形狀的高曲率的部分處，由于內(nèi)外的靜電電位差大致為0，因此能夠抑制向第I個P層39-1的該部分施加高電場。
[0155]如上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置，抑制對局部集中施加高電場。即，高電場分散，因此能夠提高最大耐壓量。另外，由于電場的變化在多個P層39內(nèi)變得平穩(wěn)，因此與實施方式I同樣地，在將耐壓設(shè)為恒定的情況下能夠減小終端寬度Le。因此，能夠減小芯片面積。
[0156]此外，第3個P層39-3的設(shè)計容許范圍基于器件所要求的終端寬度Le以及耐壓量而確定。此處，與實施方式I同樣地，將第3個P層39-3的下端距離D(3)設(shè)為15?30 μ m(圖5以及圖6)。另外，第2個P層39_2的設(shè)計容許范圍基于器件的耐壓量余量以及各耐壓模式的電場分布最優(yōu)化而確定。此處，與實施方式I同樣地，將第2個P層39-2的表面濃度P (2)設(shè)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍(圖7)。
[0157]以如上方式構(gòu)成的本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為，越接近活性區(qū)域11，P層39的濃度越高，另外，構(gòu)成為，第2個P層39-2的表面濃度P(2)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，第3個P層39-3的下端距離D(3)為15?30 μ m。因此，不會使IGBT14的特性惡化，而能夠減小芯片面積，并且能夠提高耐壓特性能力以及截止斷開能力。
[0158]<實施方式2的變形例I >
[0159]圖21是表示實施方式2的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例I對應(yīng)。
[0160]S卩，背面P層25在規(guī)定區(qū)域中形成在背面N層24上，該規(guī)定區(qū)域包括除了終端區(qū)域51的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的區(qū)域以外的活性區(qū)域11內(nèi)部的區(qū)域。并且，構(gòu)成為背面P層25的端末位于圖12以及圖13所示出的部位A3和部位A4之間。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上(形成為與背面N層24直接短路)，并且在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0161]根據(jù)這樣的本變形所涉及的半導(dǎo)體裝置，與實施方式I的變形例I同樣地，不會對IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)產(chǎn)生不良影響，能夠提高IGBT14的截止斷開能力，并且能夠抑制導(dǎo)通電壓的上升。此外，形成背面P層25的規(guī)定區(qū)域(即，背面P層形成區(qū)域)并不限定于圖21所示的區(qū)域，即使是圖9?圖11所示出的區(qū)域，也能夠獲得與上述相同的結(jié)果。
[0162]<實施方式2的變形例2 >
[0163]圖22是表示實施方式2的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例2對應(yīng)。
[0164]S卩，在本變形例中，對于從半導(dǎo)體基板I背面至背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值(第I峰值)為止的距離R，在將從半導(dǎo)體基板I背面至峰值之間的與背面N層24的雜質(zhì)濃度的標(biāo)準偏差對應(yīng)的位置和峰值的距離設(shè)為AR，將背面N層24的半導(dǎo)體基板I背面的雜質(zhì)濃度設(shè)為Ntl，將背面N層24的峰值的雜質(zhì)濃度設(shè)為Nb的情況下，使在實施方式I的變形例2中所說明的式子成立。
[0165]根據(jù)這樣的本變形所涉及的半導(dǎo)體裝置，背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值的位置從半導(dǎo)體基板I背面開始變深，因此與實施方式I的變形例2同樣地，背面N層24的集電極電極26側(cè)的雜質(zhì)濃度降低。因此，在終端區(qū)域51中背面N層24和集電極電極26的歐姆接觸的影響降低。其結(jié)果，與實施方式I的變形例2同樣地，能夠提高IGBT14的反向耐壓量，能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0166]<實施方式2的變形例3 >
[0167]圖23是表示實施方式2的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例3對應(yīng)。
[0168]即，在本變形例中，集電極電極26不形成在背面N層24上，而在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。因此，與實施方式I的變形例3同樣地，在終端區(qū)域51中背面N層24以及集電極電極26不形成歐姆接觸，而能夠提高IGBT14的反向耐壓量，抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0169]<實施方式2的變形例4 >
[0170]圖24是表示實施方式2的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例4對應(yīng)。
[0171]S卩，在本變形例中，與背面P層25相比，雜質(zhì)濃度低的低濃度P層27形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上。此外，低濃度P層27的雜質(zhì)濃度的峰值與半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度相比高，與背面N層25的雜質(zhì)濃度的峰值相比低。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的低濃度P層27上，并且在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0172]根據(jù)這樣的本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置，與實施方式I的變形例4同樣地，IGBT14的反向耐壓量提高，由此能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。另外，與實施方式I的變形例4同樣地，能夠抑制在IGBT14的截止動作時的電流斷開能力的下降。
[0173]<實施方式3>
[0174]圖25是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，在本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置中，對與實施方式I所說明的結(jié)構(gòu)要素相同或者類似的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號，以與實施方式I不同的點為中心進行說明。
[0175]如該圖25所示，本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置具備4個P層40 (第2導(dǎo)電型的第I個P層40-1、第2個P層40-2、第3個P層40_3、第4個P層40_4)，以取代多個P層38。
[0176]第I以及第2個P層40-1、40_2至少部分重疊地形成在活性區(qū)域11的端部和終端區(qū)域51之間的半導(dǎo)體基板I的表面內(nèi)。并且，第3個P層40-3與第I個P層40_1的終端區(qū)域51側(cè)的端部鄰接，第4個P層40-4與第2個P層40_2的終端區(qū)域51側(cè)的端部鄰接。
[0177]在本實施方式中，該多個P層40作為整體跨著活性區(qū)域11的端部、主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51而形成，作為抑制在位于活性區(qū)域11的最外周(活性區(qū)域11的端末)的柵極電極18周邊所產(chǎn)生的高電場的P型場阻擋層(以下稱為“PFS層”)起作用。
[0178]在該4個P層40中，第I個P層40-1與上述P層33-1(主結(jié)P層)對應(yīng)。并且，活性區(qū)域11和主PN結(jié)區(qū)域31的邊界線B通過發(fā)射極電極23和P +層34的接觸孔中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末，主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界線C通過第I個P層40-1中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末。
[0179]另外，在將第I至第4個P層40-1?40_4的半導(dǎo)體基板I表面處的P型雜質(zhì)的濃度(表面濃度)分別設(shè)為P(1)、P(2)、P(3)、P(4)的情況下，滿足P (I) >P(3) = P(4) >P⑵。
[0180]另外，在將從半導(dǎo)體基板I表面至第I至第4個P層40-1?40_4的下端為止的距離(下端距離)分別設(shè)為D⑴、D(2)、D(3)、D(4)的情況下，滿足D(I) <D(3) =D(4)
<D⑵。
[0181]另外，在將從終端區(qū)域51的活性區(qū)域11側(cè)的端末(即，邊界線C)至第I至第4個P層40-1?40-4的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末為止的距離分別設(shè)為B(I)、B (2)、B (3)、B (4)的情況下，如圖25所示，滿足B(I)〈B (3)〈B (2) < B (4)(此外，B⑴=0)。
[0182]在如上所述的本實施方式所涉及的的結(jié)構(gòu)中，多個P層40(PFS層)中的外周的第2個P層40-2帶有電壓，但該第2個P層40-2的剖面形狀的曲率相對較低。因此，能夠抑制對局部集中施加高電場。
[0183]另外，多個P層40的濃度設(shè)計為P (I) >P(3) > P (2)，從第2個P層40_2開始，越接近單元(活性區(qū)域11)，多個P層40 (PFS層)的濃度越階段性地變高。因此，第2以及第3個P層40-2、40-3抑制耗盡層向橫向伸長而到達第I個P層40-1。其結(jié)果，在第I個P層40-1的剖面形狀的高曲率的部分處，由于內(nèi)外的靜電電位差大致為0，因此能夠抑制向第I個P層40-1的該部分施加高電場。
[0184]如上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置，抑制對局部集中施加高電場。即，高電場分散，因此能夠提高最大耐壓量。另外，電場的變化在多個P層40內(nèi)變得平穩(wěn)，因此在耐壓設(shè)為恒定的情況下，能夠與實施方式I同樣地減小終端寬度Le。因此，能夠減小芯片面積。
[0185]此外，第2個P層40-2的設(shè)計容許范圍基于器件所要求的終端寬度Le以及耐壓量而確定。此處，與實施方式I同樣地，將第2個P層40-2的下端距離D(2)設(shè)為15?30 μ m(圖5以及圖6)。另外，第3以及第4個P層40-3、40-4的設(shè)計容許范圍基于器件的耐壓量的余量以及各耐壓模式的電場分布最優(yōu)化而確定。此處，與實施方式I同樣地，將第3以及第4個P層40-3、40-4的表面濃度P (3)、P (4)設(shè)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000 倍(圖 7)。
[0186]如上所述，本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為，越接近活性區(qū)域11，P層40的濃度越高，并且，構(gòu)成為第4個P層40-4的表面濃度P (4)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，第2個P層40-2的下端距離D(2)為15?30 μ m。因此，不會使IGBT14的特性惡化，能夠減小芯片面積，并且能夠提高耐壓特性能力以及截止斷開能力。
[0187]<實施方式3的變形例I >
[0188]圖26是表示實施方式3的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例I對應(yīng)。
[0189]即，背面P層25在規(guī)定區(qū)域中形成在背面N層24上，該規(guī)定區(qū)域包括除了終端區(qū)域51的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的區(qū)域以外的活性區(qū)域11內(nèi)部的區(qū)域。并且，構(gòu)成為背面P層25的端末位于圖12以及圖13所示出的部位A3和部位A4之間。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上(形成為與背面N層24直接短路)，并且在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0190]根據(jù)這樣的本變形所涉及的半導(dǎo)體裝置，與實施方式I的變形例I同樣地，不會對IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)產(chǎn)生不良影響，能夠提高IGBT14的截止斷開能力，并且能夠抑制導(dǎo)通電壓的上升。此外，形成背面P層25的規(guī)定區(qū)域(即，背面P層形成區(qū)域)并不限定于圖26所示的區(qū)域，即使是圖9?圖11所示出的區(qū)域，也能夠獲得與上述相同的效果。
[0191]<實施方式3的變形例2 >
[0192]圖27是表示實施方式3的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例2對應(yīng)。
[0193]S卩，在本變形例中，對于從半導(dǎo)體基板I背面至背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值(第I峰值)為止的距離R，在將從半導(dǎo)體基板I背面至峰值之間的與背面N層24的雜質(zhì)濃度的標(biāo)準偏差對應(yīng)的位置和峰值的距離設(shè)為AR，將背面N層24的半導(dǎo)體基板I背面的雜質(zhì)濃度設(shè)為Ntl，將背面N層24的峰值的雜質(zhì)濃度設(shè)為Nb的情況下，使在實施方式I的變形例2中所說明的式子成立。
[0194]根據(jù)這樣的本變形所涉及的半導(dǎo)體裝置，背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值的位置從半導(dǎo)體基板I背面開始變深，因此與實施方式I的變形例2同樣地，背面N層24的集電極電極26側(cè)的雜質(zhì)濃度降低。因此，在終端區(qū)域51中背面N層24和集電極電極26所形成的歐姆接觸的影響降低。其結(jié)果，與實施方式I的變形例2同樣地，能夠提高IGBT14的反向耐壓量，能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0195]<實施方式3的變形例3 >
[0196]圖28是表示實施方式3的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例3對應(yīng)。
[0197]即，在本變形例中，集電極電極26不形成在背面N層24上，而形成在背面P層形成區(qū)域中的背面P層25上。因此，與實施方式I的變形例3同樣地，在終端區(qū)域51中背面N層24以及集電極電極26無法形成歐姆接觸，而能夠提高IGBT14的反向耐壓量，抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0198]<實施方式3的變形例4 >
[0199]圖29是表示實施方式3的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例4對應(yīng)。
[0200]S卩，在本變形例中，與背面P層25相比，雜質(zhì)濃度低的低濃度P層27形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上。此外，低濃度P層27的雜質(zhì)濃度的峰值與半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度相比高，與背面N層25的雜質(zhì)濃度的峰值相比低。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的低濃度P層27上，并且在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0201]根據(jù)這樣的本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置，與實施方式I的變形例4同樣地，IGBT14的反向耐壓量提高，由此能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。另外，與實施方式I的變形例4同樣地，能夠抑制在IGBT14的截止動作時的電流斷開能力的下降。
[0202]<實施方式4>
[0203]圖30是表示本發(fā)明的實施方式4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，在本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置，對與在實施方式I所說明的結(jié)構(gòu)要素相同或者類似的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號，以與實施方式I不同的點為中心進行說明。
[0204]如該圖30所示，本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置具備2個P層41 (第2導(dǎo)電型的第I個P層41-1、第2個P層41-2)，以取代多個P層38。
[0205]第I以及第2個P層40-1、40_2至少部分重疊地形成在活性區(qū)域11的端部和終端區(qū)域51之間的半導(dǎo)體基板I的表面內(nèi)。并且，第I個P層41-1的活性區(qū)域11側(cè)的P型雜質(zhì)的濃度與第I個P層41-1的終端區(qū)域51側(cè)的該雜質(zhì)濃度相比高。此外，在這里第I個P層41-1的雜質(zhì)濃度形成為隨著從終端區(qū)域51朝向活性區(qū)域11而連續(xù)地變高。為了形成這樣的第I個P層41-1，例如，首先進行形成隨著從終端區(qū)域51朝向活性區(qū)域11而階段性地變高的多個雜質(zhì)濃度區(qū)域的工序，然后進行使該多個雜質(zhì)濃度區(qū)域熱擴散而降低它們之間的濃度的差的工序。
[0206]在本實施方式中個，該多個P層41作為整體跨著活性區(qū)域11的端部、主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51而形成，作為抑制位于活性區(qū)域11的最外周(活性區(qū)域11的端)的柵極電極18周邊所產(chǎn)生的高電場的P型場阻擋層(以下，稱為“PFS層”)起作用。
[0207]在該2個P層41中，第I個P層41-1與上述P層33-1(主結(jié)P層)對應(yīng)。并且，活性區(qū)域11和主PN結(jié)區(qū)域31的邊界線B通過發(fā)射極電極23和P +層34的接觸孔中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末，主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界線C通過第I個P層41-1中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末。
[0208]另外，在將第2個P層41-2的半導(dǎo)體基板I表面處的P型的雜質(zhì)濃度(表面濃度)設(shè)為P (2)，將第I個P層41-1的表面濃度的最小值設(shè)為Pmin(I)的情況下，滿足Pmin (I)> P⑵。
[0209]另外，在將從半導(dǎo)體基板I表面至第I以及第2個P層41-1、41_2的下端為止的距離(下端距離)分別設(shè)為D(I)、D (2)的情況下，滿足D (I) < D (2)(此外，此處D (I)是至第I個P層的最下端的距離)。
[0210]另外，在將從終端區(qū)域51的活性區(qū)域11側(cè)的端末(即，邊界線C)至第I以及第2個P層41-1、41-2的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末為止的距離分別設(shè)為B(I)、B (2)的情況下，如圖30所示，滿足B (I) < B (2)(此外，B(I) = O)。
[0211]在如上所述的本實施方式所涉及的結(jié)構(gòu)中，多個P層41 (PFS層)中的外周的第2個P層41-2帶有電壓，但該第2個P層41-2的剖面形狀的曲率相對較低。因此，能夠抑制對局部集中施加高電場。
[0212]另外，多個P層41的濃度設(shè)計是Pmin(I) > P (2)，越接近單元(活性區(qū)域11)，多個P層41 (PFS層)的濃度階段性連續(xù)越變高。因此，第2個P層41-2抑制耗盡層在橫向上伸長而到達第I個P層41-1。其結(jié)果，在第I個P層41-1的剖面形狀的高曲率的部分處，由于內(nèi)外的靜電電位差大致為0，因此能夠抑制對第I個P層41-1的該部分施加高電場。
[0213]如上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置，抑制對局部集中施加高電場。即，由于高電場分散，因此能夠提高最大耐壓量。另外，由于電場的變化在多個P層41內(nèi)平穩(wěn)，因此在使耐壓恒定的情況下，能夠與實施方式I同樣地減小終端寬度Le。因此，能夠減小芯片面積。
[0214]此外，第2個P層41-2的設(shè)計容許范圍基于器件所要求的終端寬度Le以及耐壓量而確定。此處，與實施方式I相同，將第2個P層41-2的下端距離D (2)設(shè)為15?30 μ m (圖5以及圖6)，將第2個P層41-2的表面濃度P (2)設(shè)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍(圖7)。另外，第I個P層41-1的設(shè)計容許范圍基于器件的耐壓量的余量以及各耐壓模式的電場分布最優(yōu)化而確定。
[0215]如上所述本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為，越接近活性區(qū)域11，P層41的濃度越高，另外，構(gòu)成為第2個P層41-2的表面濃度P (2)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，第2個P層41-2的下端距離D(2)為15?30 μ m。因此，不會使IGBT14的特性惡化，能夠減小芯片面積，并且能夠提高耐壓特性能力以及截止斷開能力。
[0216]<實施方式4的變形例I >
[0217]圖31是表示實施方式4的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例I對應(yīng)。
[0218]g卩，背面P層25形成規(guī)定區(qū)域中的背面N層24上，所述規(guī)定區(qū)域是除了終端區(qū)域51的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的區(qū)域以外的、包含活性區(qū)域11內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域。并且，構(gòu)成為背面P層25的端末位于圖12以及圖13所示的部位A3和部位A4之間。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上(形成為與背面N層24直接短路)，并且，在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0219]根據(jù)這樣的本變形所涉及的半導(dǎo)體裝置，與實施方式I的變形例I同樣地，不會對IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)產(chǎn)生不良影響，能夠提高IGBT14的截止斷開能力，并且能夠抑制導(dǎo)通電壓的上升。此外，形成背面P層25的規(guī)定區(qū)域(即，背面P層形成區(qū)域)并不限定于圖31所示的區(qū)域，即使是圖9?圖11所示出的區(qū)域，也能夠獲得與上述相同的效果。
[0220]<實施方式4的變形例2 >
[0221]圖32是表示實施方式4的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例2對應(yīng)。
[0222]S卩，在本變形例中，對于從半導(dǎo)體基板I背面至背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值(第I峰值)為止的距離R，在將從半導(dǎo)體基板I背面至峰值之間的與背面N層24的雜質(zhì)濃度的標(biāo)準偏差對應(yīng)的位置和峰值的距離設(shè)為AR，將背面N層24的半導(dǎo)體基板I背面的雜質(zhì)濃度設(shè)為Ntl，將背面N層24的峰值的雜質(zhì)濃度設(shè)為Nb的情況下，使實施方式I的變形例2中所說明的式子成立。
[0223]根據(jù)這樣的本變形所涉及的半導(dǎo)體裝置，由于背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值的位置從半導(dǎo)體基板I背面開始變深，因此與實施方式I的變形例2同樣地，背面N層24的集電極電極26側(cè)的雜質(zhì)濃度降低。因此，在終端區(qū)域51中背面N層24和集電極電極26所形成的歐姆接觸的影響降低。其結(jié)果，與實施方式I的變形例2同樣地，能夠提高IGBT14的反向耐壓量，能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0224]<實施方式4的變形例3 >
[0225]圖33是表示實施方式4的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例3對應(yīng)。
[0226]即，在本變形例中，集電極電極26不形成在背面N層24上，而在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。因此，與實施方式I的變形例3同樣地，終端區(qū)域51中的背面N層24以及集電極電極26無法形成歐姆接觸，而能夠提高IGBT14的反向耐壓量，抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0227]<實施方式4的變形例4 >
[0228]圖34是表示實施方式4的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例4對應(yīng)。
[0229]S卩，在本變形例中，與背面P層25相比，雜質(zhì)濃度低的低濃度P層27形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上。此外，低濃度P層27的雜質(zhì)濃度的峰值與半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度相比高，與背面N層25的雜質(zhì)濃度的峰值相比低。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的低濃度P層27上，并且在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0230]根據(jù)這樣的本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置，與實施方式I的變形例4相同，IGBT14的反向耐壓量提高，由此能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。另外，與實施方式I的變形例4同樣地，能夠抑制在IGBT14的截止動作時的電流斷開能力的下降。
[0231]<實施方式5>
[0232]圖35是表示本發(fā)明的實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，在本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置中，對與在實施方式I中說明的結(jié)構(gòu)要素相同或者類似的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號，以與實施方式I不同的點為中心進行說明。
[0233]如該圖35所示，本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置具備(η+1)個P層42(第2導(dǎo)電型的第I個P層42-1、第2個P層42-2、…、第(η+1)個P層42-(η+1))，以取代多個P層38。
[0234]這之中的η個第I至第η個P層42_1?42_η在活性區(qū)域11的端部和終端區(qū)域51之間的半導(dǎo)體基板I的表面內(nèi)排列在從活性區(qū)域51朝向終端區(qū)域51的方向上。此外，第I至第η個P層42-1?42-η的半導(dǎo)體基板I表面處的P型雜質(zhì)的濃度即表面濃度彼此相同，并且從半導(dǎo)體基板I表面至第I至第η個P層42-1?42-η的下端為止的距離即下端距離彼此相同。
[0235]并且，剩余的I個第(η+1)個P層42-(η+1)與第I至第η個P層42-1?42_η中的至少第I個P層42-1的下部鄰接。
[0236]在本實施方式中，該多個P層42作為整體跨著活性區(qū)域11的端部、主PN結(jié)區(qū)域31以及終端區(qū)域51而形成，作為抑制位于活性區(qū)域11的最外周(活性區(qū)域11的端末)的柵極電極18周邊所產(chǎn)生的高電場的P型場阻擋層(以下，稱為“PFS層”)起作用。
[0237]在該(η+1)個P層42中，第I個P層42_1與所述P層33_1 (主結(jié)P層)對應(yīng)。并且，活性區(qū)域11和主PN結(jié)區(qū)域31的邊界線B通過發(fā)射極電極23和P +層34的接觸孔中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末，主PN結(jié)區(qū)域31和終端區(qū)域51的邊界線C通過第I個P層42-1中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末。
[0238]在將第I個P層42-1以及第(η+1)個P層42-(η+1)的表面濃度分別設(shè)為P (I)、P (η+1)的情況下，滿足P (I) >Ρ(η+1)。另外，在將第I個P層42-1以及第(η+1)個P層42-(η+1)的下端距離分別設(shè)為D (I)、D (η+1)的情況下，滿足D (I) <D(n+l)。
[0239]在如上所述的本實施方式所涉及的結(jié)構(gòu)中，在多個P層42 (PFS層)中外周的第(η+1)個P層42-(η+1)帶有電壓，但該第(η+1)個P層42_(η+1)的剖面形狀的曲率相對較低。因此，能夠抑制對局部集中施加高電場。
[0240]另外，多個P層41的濃度設(shè)計是P(I) >Ρ(η+1)，越接近單元(活性區(qū)域11)，多個P層42 (PFS層)的濃度階段性地越變高。因此，第(η+1)個P層42-(η+1)抑制耗盡層在橫向上伸長而到達第I個P層42-1。其結(jié)果，在第I個P層42-1的剖面形狀的高曲率的部分處，由于內(nèi)外的靜電電位差大致為0，因此能夠抑制對第(η+1)個P層42-(η+1)的該部分施加高電場。
[0241]如上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置，抑制對局部集中施加高電場。即，由于高電場分散，因此能夠提高最大耐壓量。另外，由于電場的變化在多個P層42內(nèi)平穩(wěn)，因此在使耐壓恒定的情況下，能夠與實施方式I同樣地減小終端寬度Le。因此，能夠減小芯片面積。
[0242]此外，第(η+1)個P層42_(η+1)的設(shè)計容許范圍基于器件所要求的終端寬度Le以及耐壓量而確定。此處，與實施方式I同樣地，將第(η+1)個P層42-(η+1)的下端距離D (η+1)設(shè)為15?30 μ m (圖5以及圖6)，將第(η+1)個P層42-(η+1)的表面濃度P (η+1)設(shè)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍(圖7)。另外，第I至第2個P層42-1?42-η的數(shù)量、寬度、間隔基于器件的耐壓量的余量以及各耐壓模式的電場分布最優(yōu)化而確定。
[0243]如上所述本實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為，越接近活性區(qū)域11，P層42的濃度越高，另外，構(gòu)成為第(η+1)個P層42-(η+1)的表面濃度P (η+1)為半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度的10?1000倍,第(η+1)個P層42-(η+1)的下端距離D (η+1)為15?30 μ m。因此，不會使IGBT14的特性惡化，能夠減小芯片面積，并且能夠提高耐壓特性能力以及截止斷開能力。
[0244]<實施方式5的變形例I >
[0245]圖36是表示實施方式5的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例I對應(yīng)。
[0246]S卩，背面P層25形成在規(guī)定區(qū)域中的背面N層24上，所述規(guī)定區(qū)域是除了終端區(qū)域51的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的區(qū)域以外的、包含活性區(qū)域11內(nèi)部的區(qū)域的規(guī)定區(qū)域。并且，構(gòu)成為背面P層25的端末位于圖12以及圖13所示的部位A3和部位A4之間。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上(形成為與背面N層24直接短路)，并且，在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0247]根據(jù)這樣的本變形所涉及的半導(dǎo)體裝置，與實施方式I的變形例I相同，不會對IGBT14的導(dǎo)通狀態(tài)產(chǎn)生不良影響，能夠提高IGBT14的截止斷開能力，并且能夠抑制導(dǎo)通電壓的上升。此外，形成背面P層25的規(guī)定區(qū)域(即，背面P層形成區(qū)域)并不限定于圖36所示的區(qū)域，即使是圖9?圖11所示出的區(qū)域，也能夠獲得與上述相同的效果。
[0248]<實施方式5的變形例2 >
[0249]圖37是表示實施方式5的變形例2所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例2對應(yīng)。
[0250]S卩，在本變形例中，對于從半導(dǎo)體基板I背面至背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值(第I峰值)為止的距離R，在將從半導(dǎo)體基板I背面至峰值之間的與背面N層24的雜質(zhì)濃度的標(biāo)準偏差對應(yīng)的位置和峰值的距離設(shè)為AR，將背面N層24的半導(dǎo)體基板I背面的雜質(zhì)濃度設(shè)為Ntl，將背面N層24的峰值的雜質(zhì)濃度設(shè)為Nb的情況下，使實施方式I的變形例2中所說明的式子成立。
[0251]根據(jù)這樣的本變形所涉及的半導(dǎo)體裝置，由于背面N層24的雜質(zhì)濃度的峰值的位置從半導(dǎo)體基板I背面開始變深，因此與實施方式I的變形例2同樣地，背面N層24的集電極電極26側(cè)的雜質(zhì)濃度降低。因此，在終端區(qū)域51中背面N層24和集電極電極26所形成的歐姆接觸的影響降低。其結(jié)果，與實施方式I的變形例2相同，能夠提高IGBT14的反向耐壓量，能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0252]<實施方式5的變形例3 >
[0253]圖38是表示實施方式5的變形例3所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例3對應(yīng)。
[0254]S卩，在本變形例中，集電極電極26不形成在背面N層24上，而形成在背面P層形成區(qū)域中的背面P層25上。因此，與實施方式I的變形例3相同，在終端區(qū)域51中背面N層24以及集電極電極26無法形成歐姆接觸，而能夠提高IGBT14的反向耐壓量，抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0255]<實施方式5的變形例4 >
[0256]圖39是表示實施方式5的變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，本變形例與實施方式I的變形例4對應(yīng)。
[0257]在本變形例中，與背面P層25相比，雜質(zhì)濃度低的低濃度P層27形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的背面N層24上。此外，低濃度P層27的雜質(zhì)濃度的峰值與半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度相比高，與背面N層25的雜質(zhì)濃度的峰值相比低。并且，集電極電極26形成在除了背面P層形成區(qū)域以外的低濃度P層27上，并且在背面P層形成區(qū)域中形成在背面P層25上。
[0258]根據(jù)這樣的本變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置，與實施方式I的變形例4相同，IGBT14的反向耐壓量提高，由此能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。另外，與實施方式I的變形例4同樣地，能夠抑制在IGBT14的截止動作時的電流斷開能力的下降。
[0259]<實施方式I?5所涉及的半導(dǎo)體裝置的評價>
[0260]〈終端寬度〉
[0261]圖40是表示實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖1)的終端區(qū)域51的面積的減小效果、即終端寬度Le的減小效果的圖。此外，此處，對于各耐壓等級(600、…、6500V)，將耐壓量BVras —律設(shè)為耐壓等級的1.3倍。圖40的縱軸的刻度表示以關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le為基準而將實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的終端寬度Le標(biāo)準化后的值。
[0262]如該圖40可知，根據(jù)實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置，針對各耐壓等級，與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，終端寬度Le能夠減小50%左右。即，能夠以較小的終端寬度Le具有同等的耐壓量。通過考察可知，其理由在于，多個P層38 (PFS層)中的外周的P層38的剖面形狀曲率相對較低，能夠抑制局部集中施加高電場。此外，在具備在縱向上排列的P層的實施方式2?5所涉及的半導(dǎo)體裝置中，雖然程度上略有不同，但與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，同樣能夠減小終端寬度Le。
[0263]<耐壓模式的泄漏電流和耐壓量>
[0264]圖41是在用于評價關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖1)的耐壓特性的實驗中所使用的評價電路的圖。此處，使用耐壓4500V的IGBT的器件進行評價時的各種條件設(shè)為柵極和發(fā)射極之間的電壓VeE = 0V、結(jié)溫Tj = 398Κ、DC模式，對電壓Vcc(即集電極和發(fā)射極之間的電壓Vra)進行變更。另外，作為此處的實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置，利用終端寬度Le的寬度為關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度的50%左右的半導(dǎo)體
>j-U ρ?α裝直。
[0265]圖42是表示上述條件下的關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的耐壓泄漏電流特性評價波形的圖。如圖42所示，根據(jù)實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置，能夠?qū)㈦妷篤。。= 4500V的泄漏電流Jras(圖42中實線)減少到關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的同電壓的泄漏電流Jces (圖42中虛線)的90%左右。S卩，由于抑制了終端區(qū)域13中的表面電場，因此能夠減小因高電場引起的漂移電流。另外，由于抑制局部性的碰撞電離化，而能夠抑制因超過臨界電場而引起的器件破壞。
[0266]圖43是表示與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體基板I表面的橫向位置對應(yīng)的、恒定的耐壓(Vra = 4500V)下的電場強度(下側(cè)的曲線圖)以及靜電電位(上側(cè)的曲線圖)的圖。此外，圖43以及后述的圖44?圖46的曲線圖是通過模擬而獲得的。
[0267]圖43的左側(cè)的縱軸的刻度表示半導(dǎo)體基板I表面的電場強度，圖43的右側(cè)的縱軸的刻度表示半導(dǎo)體基板I表面的靜電電位。圖43的橫軸與圖57所示的X-X’的線、圖1所示的X-X’的線對應(yīng)，該刻度O表示柵極電極18中的半導(dǎo)體基板I端側(cè)的端末的位置，刻度I表示半導(dǎo)體基板I端末的位置。
[0268]如圖43所示，實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置能夠使該靜電電位(圖43上側(cè)的實線)與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的靜電電位(圖43上側(cè)的虛線)大致相同，并且，與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的最大電場強度(圖43下側(cè)的虛線的峰值)相比，能夠?qū)⑵渥畲箅妶鰪姸?圖43下側(cè)的實線的峰值)抑制40%以上。
[0269]圖44是表示與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體基板I表面的橫向位置對應(yīng)的、恒定的耐壓(Vra = 4500V)下的電場強度(下側(cè)的曲線圖)以及雜質(zhì)濃度(上側(cè)的曲線圖)的圖。圖44的左側(cè)的縱軸的刻度表示電場強度，圖44的右側(cè)的縱軸的刻度是表示以半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度為基準而將雜質(zhì)濃度標(biāo)準化后的值。圖44的橫軸與圖43的相同。
[0270]如圖44的虛線所示，在關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置中，耗盡層伸長至與柵極電極18最接近的P層33。與其相對，如圖44的實線以及點劃線所示，在實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置中個，耗盡層未伸長至第I個P層38-1。因此，根據(jù)實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置，能夠抑制對局部集中施加高電場。
[0271]圖45是表示與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體基板I的縱向位置對應(yīng)的、恒定的耐壓(VCE = 4500V)下的電場強度(下側(cè)的曲線圖)以及雜質(zhì)濃度(上側(cè)的曲線圖)的圖。圖45的左側(cè)的縱軸的刻度表示電場強度，圖45的右側(cè)的縱軸的刻度表示以半導(dǎo)體基板I的雜質(zhì)濃度為基準而將雜質(zhì)濃度標(biāo)準化后的值。圖45的橫軸與圖57所示的y-y’線、圖1所示的Y_Y’線對應(yīng)，其刻度O表示半導(dǎo)體基板I的表面的位置。
[0272]圖46是表示與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體基板I的縱向位置對應(yīng)的、恒定的耐壓(VCE = 4500V)下的電場強度(下側(cè)的曲線圖)以及靜電電位(上側(cè)的曲線圖)的圖。圖46的左側(cè)的縱軸的刻度表示電場強度，圖46的右側(cè)的縱軸的刻度表不靜電電位。圖46的橫軸與圖45的相同。如圖46所不,實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置能夠使該靜電電位(圖46上側(cè)的實線)與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的靜電電位(圖46上側(cè)的虛線)大致相同，并且與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的最大電場強度(圖46下側(cè)的虛線的峰值)相比，能夠?qū)⒃撟畲箅妶鰪姸?圖46下側(cè)的實線的峰值)抑制40%以上。
[0273]〈截止動作〉
[0274]圖47是在用于評價關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖1)的截止特性的實驗中所使用的評價電路的圖。此處，使用耐壓4500V的IGBT器件，進行評價時的各種條件設(shè)為Vcc = 2800V、漏電感Ls = 2.47 μ H,Tj = 398Κ、Jc = 56A/cm2。另外，作為此處的實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置，使用終端寬度Le的寬度為關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的終端寬度的50%左右的半導(dǎo)體裝置。
[0275]圖48是表示上述條件下的關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的截止特性評價(圖48的虛線)以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的截止特性評價(圖48的實線)的結(jié)果的圖。如圖48所示，實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置以及關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的截止損耗大致恒定。
[0276]另外，根據(jù)實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置，如由圖48的單點劃線包圍的部分所示，與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，能夠抑制電流減少的時刻的峰值電壓，并且如由圖48的雙點劃線包圍的部分所示，與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，能夠抑制斷開后的電壓以及電流的振蕩。其理由是，在終端區(qū)域51的下端距離D較大的P層38中積蓄空穴，在電流減少時供給空穴電流，使得電流的變化率緩和，能夠抑制因漏電感Ls引起的峰值電壓以及振蕩。
[0277]<截止斷開能力>
[0278]利用所述圖47所示的評價電路圖，對關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置(圖57)、實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖1)以及其變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖9)、實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖35)以及其變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖36)的截止特性進行了評價。此處，使用耐壓4500V的IGBT器件，進行評價時的各種條件設(shè)為V。。= 3400V、Ls =
2.47 μ H,Tj = 423Κ。并且，電流密度Jc從56A/cm2開始以0.5A/cm2為單位逐漸升高，直至半導(dǎo)體裝置破壞為止而進行了評價。此外，表示截止斷開能力的指標(biāo)是指半導(dǎo)體裝置不被破壞而能夠斷開的最大的電流密度Jc(break)。
[0279]圖49是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置等在上述條件下的截止斷開能力Jc(break)的圖。此處，以關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置的截止斷開能力為基準，將實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置以及其變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置、實施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置以及其變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的截止斷開能力標(biāo)準化。
[0280]實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖1)的構(gòu)造，由于通過表面電場緩和效果而抑制碰撞電離化，因此與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，截止斷開能力提高。實施方式I的變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖9)的構(gòu)造，不僅具有表面電場緩和效果，并且抑制了截止時在終端區(qū)域51中累積的載流子，從而抑制了因主PN結(jié)區(qū)域31內(nèi)的高濃度的載流子引起的高電場，抑制了碰撞電離化，因此截止斷開能力進一步提高。
[0281]圖50是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置(圖57)以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖1)的截止斷開能力的背面P層25的濃度依賴性的圖。其中，圖50的橫軸的刻度表示標(biāo)準化后的背面P層25的雜質(zhì)濃度，虛線表示與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相關(guān)的曲線圖，實線表示與實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置相關(guān)的曲線圖。
[0282]如該圖50所示，背面P層25的濃度成為對IGBT14的導(dǎo)通電壓進行控制的器件參數(shù)之一，IGBT14的截止斷開能力也依賴于背面P層25的濃度。并且，在實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置中，即使背面P層25的濃度稍微變化，與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，也能夠較高地維持截止時的斷開應(yīng)力。此外，此處雖未圖示，但對于實施方式2?5所涉及的半導(dǎo)體裝置，與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，也同樣能夠較高地維持截止時的斷開應(yīng)力。
[0283]圖51是表示關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置以及實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖1)的截止斷開時的安全動作區(qū)域的圖。其中，虛線表示與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相關(guān)的曲線圖，實現(xiàn)表示與實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置相關(guān)的曲線圖。
[0284]如該圖51所示，根據(jù)實施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置，與關(guān)聯(lián)半導(dǎo)體裝置相比，能夠擴大IGBT14的截止時的安全動作區(qū)域。此外，此處雖未圖示，但對于實施方式2?5所涉及的半導(dǎo)體裝置，也同樣能夠擴大IGBT14的截止時的安全動作區(qū)域。
[0285]如上所述，根據(jù)實施方式I?5所涉及的半導(dǎo)體裝置，能夠擴大IGBT14的截止斷開能力以及安全動作區(qū)域，能夠提高IGBT14的耐破壞量。
[0286]<反向耐壓模式的泄漏電流>
[0287]圖52是在用于評價實施方式I的變形例I?變形例4(圖9、圖10、圖11、圖15)的反向耐壓特性的實驗中使用的評價電路的圖。此處，使用耐壓4500V的IGBT器件，進行評價時的各種條件設(shè)為Vcc = - 100V、Vge = 0V、Tj = 423K、AC模式。
[0288]圖53是表示上述條件下的實施方式I的變形例I?變形例4所涉及的半導(dǎo)體裝置的反向耐壓泄漏電流特性評價波形的圖。如圖53所示，在電壓Vra= - 60V的情況下，變形例2?4所涉及的半導(dǎo)體裝置的反向耐壓泄漏電流(實線)，與變形例I所涉及的半導(dǎo)體裝置的反向耐壓泄漏(虛線)相比，能夠降低至10%以下?？芍淅碛稍谟冢缭谧冃卫?所涉及的半導(dǎo)體裝置(圖15)中，背面N層24以及集電極電極26不形成歐姆接觸，并且，在IGBT14反向耐壓時，利用背面N層24以及低濃度P層27的接合部保持耐壓(反向耐壓)。另外，可知其理由在于，抑制了在IGBT14反向耐壓時形成在半導(dǎo)體基板I表面?zhèn)鹊腜 +層21和背面N層24之間的正向偏壓二極管效應(yīng)，從而IGBT14的反向耐壓量提高，能夠抑制反向耐壓模式的泄漏電流。
[0289]<對于其他>
[0290]在上文中，說明了在活性區(qū)域11中形成的半導(dǎo)體元件是包含IGBT14的結(jié)構(gòu)。但半導(dǎo)體元件并不限定于包含IGBT14，該半導(dǎo)體元件也可以如圖54(a)所示，包含二極管28，也可以如圖54(b)所示，作為活性區(qū)域11的發(fā)射極構(gòu)造而包含具有平面柵極構(gòu)造的IGBT29。在這些結(jié)構(gòu)中，均能夠?qū)崿F(xiàn)與上述相同的效果。
[0291]此外，本發(fā)明在其發(fā)明的范圍內(nèi)，可以對各實施方式進行自由組合，也可以對各實施方式適當(dāng)變形、省略。
[0292]標(biāo)號的說明
[0293]I半導(dǎo)體基板，11活性區(qū)域，14、29 IGBT, 18柵極電極，24背面N層，25背面P層，26集電極電極，27低濃度P層，28 二極管，38、39、40、41、42 P層，51終端區(qū)域。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其具備: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板(1)，其劃分出活性區(qū)域(11)和終端區(qū)域(51)，該終端區(qū)域(51)與該活性區(qū)域隔離而包圍該活性區(qū)域的外側(cè)； 半導(dǎo)體元件(14)，其形成在所述活性區(qū)域中；以及 第2導(dǎo)電型的多個雜質(zhì)層(38-1、38-2、38-3、38-4)，它們至少部分重疊地形成在所述活性區(qū)域的端部和所述終端區(qū)域之間的所述半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)， 對于所述多個雜質(zhì)層中任意相鄰的2個第i雜質(zhì)層以及第i+Ι雜質(zhì)層，在將所述第i雜質(zhì)層以及第i+Ι雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板表面處的所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度即表面濃度分別設(shè)為P (i)、P (i+Ι)，將從所述半導(dǎo)體基板表面至所述第i雜質(zhì)層以及第i+Ι雜質(zhì)層的下端為止的距離即下端距離分別設(shè)為D(i)、D(i+Ι)，將從所述終端區(qū)域的所述活性區(qū)域側(cè)的端末至所述第i雜質(zhì)層以及第i+Ι雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的端末為止的距離分別設(shè)為 B(i)、B(i+l)的情況下，滿足 P(i) >P(i+l)、D(i) <D(i+l)、B(i) < B(i+1),所述多個雜質(zhì)層中所述下端距離最大的雜質(zhì)層(38-4)的所述表面濃度是所述半導(dǎo)體基板的所述第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，該雜質(zhì)層(38-4)的所述下端距離是15 ?30 μ m0
2.—種半導(dǎo)體裝置，其具備: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板(I)，其劃分出活性區(qū)域(11)和終端區(qū)域(51)，該終端區(qū)域(51)與該活性區(qū)域隔離而包圍該活性區(qū)域的外側(cè)； 半導(dǎo)體元件(14)，其形成在所述活性區(qū)域中； 第2導(dǎo)電型的第I以及第2雜質(zhì)層(39-1、39-2)，它們至少部分重疊地形成在所述活性區(qū)域的端部和所述終端區(qū)域之間的所述半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)；以及 所述第2導(dǎo)電型的第3雜質(zhì)層(39-3)，其與所述第I雜質(zhì)層的所述終端區(qū)域側(cè)的下部和所述第2雜質(zhì)層的所述活性區(qū)域側(cè)的下部鄰接， 在將所述第I至第3雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板表面處的所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度即表面濃度分別設(shè)為P(I)、P(2)、P (3)，將從所述半導(dǎo)體基板表面至所述第I至第3雜質(zhì)層的下端為止的距離即下端距離分別設(shè)為D(I)、D(2)、D (3)，將從所述終端區(qū)域的所述活性區(qū)域側(cè)的端末至所述第I至第3雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的端末為止的距離分別設(shè)為B(l)、B (2)、B (3)的情況下，滿足 P (I) > P(2) >P(3)、D(1) < D(2) <D(3)、B(1) < B (3)<B⑵， 所述第2雜質(zhì)層(39-2)的所述表面濃度P (2)是所述半導(dǎo)體基板的所述第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度的10?1000倍,所述第3雜質(zhì)層(39-3)的所述下端距離D (3)為15?30 μ m。
3.一種半導(dǎo)體裝置，其具備: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板(I)，其劃分出活性區(qū)域(11)和終端區(qū)域(51)，該終端區(qū)域(51)與該活性區(qū)域隔離而包圍該活性區(qū)域的外側(cè)； 半導(dǎo)體元件(14)，其形成在所述活性區(qū)域中； 第2導(dǎo)電型的第I以及第2雜質(zhì)層(40-1、40-2)，它們至少部分重疊地形成在所述活性區(qū)域的端部和所述終端區(qū)域之間的所述半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)； 所述第2導(dǎo)電型的第3雜質(zhì)層(40-3)，其與所述第I雜質(zhì)層的所述終端區(qū)域側(cè)的端部鄰接；以及 所述第2導(dǎo)電型的第4雜質(zhì)層(40-4)，其與所述第2雜質(zhì)層的所述終端區(qū)域側(cè)的端部鄰接， 在將所述第I至第4雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板表面處的所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度即表面濃度分別設(shè)為P (I)、P (2)、P (3)、P (4)，將從所述半導(dǎo)體基板表面至所述第I至第4雜質(zhì)層的下端為止的距離即下端距離分別設(shè)為D(I)、D(2)、D(3)、D (4)，將從所述終端區(qū)域的所述活性區(qū)域側(cè)的端末至所述第I至第4雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的端末為止的距離分別設(shè)為 B (I)、B (2)、B (3)、B (4)的情況下，滿足 P (I) > P (3) =P (4) > P⑵、D(I) <D(3)=D (4) <D(2)、B(1) < B(3) < B(2) < B (4), 所述第4雜質(zhì)層(40-4)的所述表面濃度P (4)是所述半導(dǎo)體基板的所述第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，所述第2雜質(zhì)層(40-2)的所述下端距離D (2)是15?30 μ m。
4.一種半導(dǎo)體裝置，其具備: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板(1)，其劃分出活性區(qū)域(11)和終端區(qū)域(51)，該終端區(qū)域(51)與該活性區(qū)域隔離而包圍該活性區(qū)域的外側(cè)； 半導(dǎo)體元件(14)，其形成在所述活性區(qū)域中；以及 第2導(dǎo)電型的第I以及第2雜質(zhì)層(40-1、40-2)，它們至少部分重疊地形成在所述活性區(qū)域的端部和所述終端區(qū)域之間的所述半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)， 所述第I雜質(zhì)層(41-1)的所述活性區(qū)域側(cè)的所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度與所述第I雜質(zhì)層的所述終端區(qū)域側(cè)的該雜質(zhì)濃度相比高， 在將所述第2雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板表面處的所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度即表面濃度設(shè)為P (2)，將所述第I雜質(zhì)層的所述表面濃度的最小值設(shè)為Pmin(I)，將從所述半導(dǎo)體基板表面至所述第I以及第2雜質(zhì)層的下端為止的距離即下端距離分別設(shè)為D(I)、D(2)，將從所述終端區(qū)域的所述活性區(qū)域側(cè)的端末至所述第I以及第2雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板端偵_端末為止的距離分別設(shè)為B(l)、B⑵的情況下，滿足Pmin(I) >P(2)、D(1) <D(2)、B(I) < B(2)， 所述第2雜質(zhì)層(41-2)的所述表面濃度P (2)是所述半導(dǎo)體基板的所述第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，所述第2雜質(zhì)層(41-2)的所述下端距離D (2)是15?30 μ m。
5.一種半導(dǎo)體裝置，其具備: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板(1)，其劃分出活性區(qū)域(11)和終端區(qū)域(51)，該終端區(qū)域(51)與該活性區(qū)域隔離而包圍該活性區(qū)域的外側(cè)； 半導(dǎo)體元件(14)，其形成在所述活性區(qū)域中； 第2導(dǎo)電型的第I至第η雜質(zhì)層(42-1?42-η)，它們在所述活性區(qū)域的端部和所述終端區(qū)域之間的所述半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)，排列在從所述活性區(qū)域朝向所述終端區(qū)域的方向上；以及 所述第2導(dǎo)電型的第η+1雜質(zhì)層(42-(η+1))，其與所述第I至第η雜質(zhì)層中的至少所述第I雜質(zhì)層的下部鄰接， 所述第I至第η雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板表面處的所述第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度即表面濃度彼此相同，并且從所述半導(dǎo)體基板表面至所述第I至第η雜質(zhì)層的下端為止的距離即下端距離彼此相同， 在將所述第I雜質(zhì)層以及所述第η+1雜質(zhì)層的所述表面濃度分別設(shè)為P (I)、Ρ (η+1)，將所述第I雜質(zhì)層以及所述第η+1雜質(zhì)層的所述下端距離分別設(shè)為D(I)、D(η+1)的情況下，滿足 P (I) > P (n+1)、D (I) < D (η+1), 所述第η+1雜質(zhì)層(42-(η+1))的所述表面濃度P (η+1)是所述半導(dǎo)體基板的所述第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度的10?1000倍，所述第η+1雜質(zhì)層的所述下端距離D (η+1)是15?30 μ m0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，并且在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其不形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，而在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域； 所述第2導(dǎo)電型的第3背面雜質(zhì)層，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，與所述第2背面雜質(zhì)層相比，雜質(zhì)濃度低；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第3背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其不形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，而在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域； 所述第2導(dǎo)電型的第3背面雜質(zhì)層，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，與所述第2背面雜質(zhì)層相比，雜質(zhì)濃度低；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第3背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其不形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，而在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域； 所述第2導(dǎo)電型的第3背面雜質(zhì)層，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，與所述第2背面雜質(zhì)層相比，雜質(zhì)濃度低；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第3背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其不形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，而在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
17.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域； 所述第2導(dǎo)電型的第3背面雜質(zhì)層，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，與所述第2背面雜質(zhì)層相比，雜質(zhì)濃度低；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第3背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
18.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
19.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；以及 電極，其不形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，而在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
20.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體裝置還具備: 所述第I導(dǎo)電型的第I背面雜質(zhì)層，其形成在所述半導(dǎo)體基板的背面上； 所述第2導(dǎo)電型的第2背面雜質(zhì)層，其在規(guī)定區(qū)域中形成在所述第I背面雜質(zhì)層上，該規(guī)定區(qū)域是除了所述終端區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板端側(cè)的區(qū)域以外的、包含所述活性區(qū)域內(nèi)部的區(qū)域在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域； 所述第2導(dǎo)電型的第3背面雜質(zhì)層，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第I背面雜質(zhì)層上，與所述第2背面雜質(zhì)層相比，雜質(zhì)濃度低；以及 電極，其形成在除了所述規(guī)定區(qū)域以外的所述第3背面雜質(zhì)層上，并且，在所述規(guī)定區(qū)域中形成在所述第2背面雜質(zhì)層上。
21.根據(jù)權(quán)利要求6、9、12、15、18中任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述半導(dǎo)體元件具有柵極電極，該柵極電極形成在所述半導(dǎo)體基板的溝槽內(nèi)， 所述第2背面雜質(zhì)層的端末，位于所述柵極電極的所述終端區(qū)域側(cè)的端末的部位和從所述終端區(qū)域的所述活性區(qū)域側(cè)的端末起向所述半導(dǎo)體基板端側(cè)偏離規(guī)定距離的部位之間，該規(guī)定距離是所述終端區(qū)域的兩端末之間的距離的1/4。
22.根據(jù)權(quán)利要求8、11、14、17、20中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第3背面雜質(zhì)層的雜質(zhì)濃度的第2峰值，與所述半導(dǎo)體基板的雜質(zhì)濃度相比高，與所述第I背面雜質(zhì)層的雜質(zhì)濃度的第3峰值相比低。
23.根據(jù)權(quán)利要求6至22所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 對于從所述半導(dǎo)體基板背面至所述第I背面雜質(zhì)層的雜質(zhì)濃度的第I峰值為止的距離R，在將從所述半導(dǎo)體基板背面至所述第I峰值之間的與所述第I背面雜質(zhì)層的雜質(zhì)濃度的標(biāo)準偏差對應(yīng)的位置和所述第I峰值的距離設(shè)為Λ R、將所述第I背面雜質(zhì)層的所述半導(dǎo)體基板背面的雜質(zhì)濃度設(shè)為Ntl、將所述第I背面雜質(zhì)層的所述第I峰值的雜質(zhì)濃度設(shè)為Nb的情況下，滿足下式，即， [式I] R>/1-ARj|ln5r
【文檔編號】H01L29/78GK104205334SQ201280071223
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月5日
【發(fā)明者】陳則, 中村勝光 申請人:三菱電機株式會社