JP2000508122A - 半導体デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＭＯＳＦＥＴ又は別の高電圧デバイスにおいて、環状チャネルストッパ（４）が本体部分（１１）の外側周縁（１４）のまわりに延在し、デバイス領域（１５）は前記本体部分と共にデバイスの少なくとも１個の動作モードにおいて高い反転バイアスのもとで動作するｐｎ接合（５）を形成する。本体部分（１１）の上側の絶縁層（２４）上のフィールドプレート構造体（３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）が外側周縁（１４）に向けて延在し、空乏層を反転バイアスされたｐｎ接合（５）から外側周縁（１４）に向けて拡大せる。チャネルストッパ（４）は、異なる不純物濃度及び／又は領域幅及び／又は間隔を有する同心状に形成したドープドストッパ領域（４１〜４４）を有し、本体部分（１１）に不均一なドーピングプロファイルを形成し、その不純物濃度はフィールドプレート構造体（３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）の下側において外側周縁（１４）に向かう距離（Ｄ）と共に増加し、フィールドプレート構造体（３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）の下側での空乏層の拡大を徐々に遅らせる。フィールドプレート構造体（３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）はデバイス領域（１５）及び／又はフィールド領域（３５）に接続され、デバイス領域（１５）と外側周縁（１４）近傍のドープドチャネルストッパ領域（４１）との間の本体部分の上側で横方向に延在し、チャネルストッパ（４）に接続されるフィールドプレートの複雑性を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】 半導体デバイス 本発明は、例えば半導体本体の主面で終端しデバイスの少なくとも１個の動作 モードの高反転バイアス（例えば、２００Ｖ以上）で動作するｐｎ接合をそれぞ れ有するレクチファイアダイオード、ＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート電界効果トラン ジスタ）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジ スタ）及びサイリスタのような半導体デバイスに関するものである。 米国特許第４７０７７１９号明細書は、半導体本体を具え、この半導体本体が 、半導体本体の主面と隣接する一導電型の本体部分と、前記主面に隣接すると共 に本体部と一緒になって主面において終端する反転バイアスされたｐｎ接合を形 成する反対導電型のデバイス領域と、外側周辺の近傍のまわりに延在する環状チ ャネルストッパとを有し、本体部分がデバイス領域からその外側領域に近づけて 延在する半導体デバイスを開示している。米国特許第４７０７７１９号に開示さ れている環状のチャネルストッパは一導電型の第一のドープストッパ領域１４で 構成され、このストッパ領域１４は本体部分内に本体１０の上側主面と隣接する ように存在すると共に不純物濃度を決定する本体部分１２よりも高い不純物濃度 を有している。この米国特許第４７０７７１９号の全内容は本明細書において参 考として記載する。 米国特許第４７０７７１９号に記載されているように、この基本デバイス構造 体は、例えばパワー整流ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ又 はサイリスタのような種々の型式の半導体デバイスに用いることができる。ｐｎ 接合２０は反転デバイスされてデバイスのオフ状態において電圧を遮断する。前 記主面で終端させるためｐｎ接合２０は主面に向けて彎曲し、平坦な（彎曲して いない）ｐｎ結合により得られる耐久性に比べて一層高い耐久性を得ることがで きるように電界を増大させると共に電圧を低下させている。デバイスが初めに製 造されたときに取り得る最大電圧（所謂ゼロ時間電圧）を得るため及びデバイス の動作中にそれを維持するため、湾曲したｐｎ接合付近において空乏層を周縁で 終端させる方策が必要である。この遮断電圧は、周縁で終端させる方策を適切に 設計してｐｎ接合２０の空乏層３０を本体部分１２の表面に沿って拡大させるこ とにより、ｐｎ接合２０の有効曲率半径を増大させることにより増大する。理想 的には、空乏層を周縁で終端させる方策は、半導体本体の最小面積を占めるよう に設計し、平面降伏電圧をできるだけ高くし、デバイスの動作期間にわたって安 定であり、製造コストをできるだけ安価にするようにする必要がある。 米国特許第４７０７７１９号に記載されている周縁終端方法は、一導電型のチ ャネルストッパ領域１４と反対導電型のデバイス領域との間の半導体本体全体上 の絶縁層１８に抵抗性の上側層２８を形成することを含んでいる。この抵抗性の 上側層２８は、空乏層を反転バイアスされたｐｎ接合２０から外側の周縁に向け て拡大させるフィールドプレートとして作用する。反対導電型の少なくとも１個 のフィールド領域１〜６も環状ストッパ領域１４とデバイス領域１１と間に形成 され、デバイス領域１１を包囲すると共に、一導電型の本体部分１２と共に前記 主面で終端するｐｎ接合２１〜２６を形成している。これらのフィールド領域１ 〜６も本体部分の空乏層３０の拡大を制御している。 絶縁層１８上の抵抗性の上側層２８は下側の本体表面を外部変化から電気的に スクリーンすると共に半導体本体１０のまわりのプラスチックの封止から汚染イ オンの周縁終端部への拡散を阻止する有効な手段を構成している。手段１８及び ２８が存在しない場合、これらの外部変化及び汚染イオンは周縁終端区域の内部 電界を望ましくなく変更し、動作中デバイスの遮断電圧特性を変化させるおそれ がある。米国特許第４７０７７１９号に界磁されている周縁終端手段（１〜６、 １４、１８、２８）は特に有効である。この理由は、これらの手段がデバイス領 域から外側周縁まで本体表面全体をスクリーンするからであり、半導体本体表面 に沿うポテンシャル変化が抵抗性上側層のポテンシャル変化に整合するからであ る。一方、これらの手段は半導体本体の大きな周縁面積を占めるおそれがある。 さらに、遮断ｐｎ接合２０にわたる抵抗性上側層２８を流れるリーク電流が存在 してしまう。 米国特許第４９５４８６８号明細書は、（抵抗性上側層の代わりに）デバイス の種々の領域に接続した複数の個別のフィールドプレートを用いる別の試みを開 示している。米国特許第４９５４８６８号は本明細書に参考として記載する。米 国特許第４９５４８６８号の環状チャネルストッパは半導体本体１のドープド領 域ではなくフィールドプレート７である。デバイスの遮断ｐｎ接合３はフィール ド電極６により覆われている。遮断電圧は、別のチャネルストッパフィールドプ レート１９をチャネルストッパ上に配置しアノードフィールドプレート１８をフ ィールド電極６上に配置することにより増大されている。これらのフィールドプ レート１８及び１９は互いに別の絶縁層１６上側に向けて延在している。この別 の絶縁層１６は均一の厚さのものとされていない。この絶縁層１６の厚さは、フ ィールドプレート１８と１９との間においてフィールド電極６及びチャネルスト ッパ７の上側の部分よりも厚くされている。 米国特許第４９５４８６８号のデバイスのフィールドプレート１８と１９との 間にはギャップｃが存在する。ギャップｃ付近の絶縁層１６の誘電体の厚さが厚 くなることは、誘電体の上側表面の電荷と半導体本体の下側主面との間の容量性 結合を小さくする。ギャップｃは、フィールドプレート１８及び１９を経て遮断 接合を流れるリーク電流を阻止するために有益である。一方、このようなギャッ プｃにより、周縁で終端させる方策として遮断ｐｎ接合３からチャネルストッパ ７までにわたって半導体本体表面全体を覆うことについて妨げとなってしまう。 さらに、フィールドプレート１８及び１９の下側に厚さの異なる別の誘電体層１ ６を設ける必要性は製造作業が煩雑になり、この誘電体層１６の厚い厚さの制御 は重要な処理パラメータとなるおそれがある。 本発明の目的は、コストを安価にすることができ、調和させるために大きな特 別な領域を必要とせず、しかも環状チャネルストッパとデバイス領域との間の本 体表面全体にわたって有効な手段を設けることについて整合する新規な終端方法 を提供することにある。 本発明によれば、半導体本体を具え、この半導体本体が、半導体本体の主面と 隣接する一導電型の本体部分と、前記主面と隣接し、前記本体部分と共に前記主 面で終端するｐｎ接合を形成する反対導電型のデバイス領域とを有し、前記ｐｎ 接合はデバイスの少なくとも１個の動作モードで反転バイアスされ、前記本体部 分はデバイス領域から本体部分の外側周縁に向けて延在し、前記半導体本体は、 さらに、前記本体部分の上側の絶縁層上で外側周縁に向けて延在し、反転バイア スされたｐｎ接合から外側周縁に向けて空乏層を拡大させるフィールドプレート 構造体と、前記外側周縁付近に沿って延在して前記空乏層が外側周縁に向けて拡 大するのを阻止する環状チャネルストッパとを有する半導体デバイスにおいて、 前記環状チャネルストッパは、前記本体部分に前記主面と隣接して存在し本体部 分の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する同心状に形成された複数の一導電 型のドープドストッパ領域を有し、前記複数の同心状に形成されたドープド領域 が前記主面に隣接する本体部分に一導電型の不均一なドーピングプロファイルを 形成し、その不純物濃度は、前記フィールドプレート構造体の下側において、前 記外側周縁に向かう距離と共に増加し、前記フィールドプレート構造体の下側で の空乏層の拡大を徐々に遅らせるように構成したことを特徴とする半導体デバイ スを提供する。 この本発明によるデバイス構造体を用いれば、チャネルストッパに接続される フィールドプレート又は抵抗性上側層が不要である。この理由は、環状のチャネ ルストッパ領域自身が同心状に形成したドープドストッパ領域を構成し、このス トッパ領域が本体部分に対して本体部分の外側周縁に向かって不純物濃度が増大 する一導電型の不均一なドーピングプロファイルを形成するからである。このデ バイス構造体は、デバイス領域及び／又はフィールド領域に接続されることがで きると共にデバイス領域と本体部分の外側周縁近傍の環状チャネルストッパのド ープドストッパ領域との間で本体部分全体の上側の絶縁層上で横方向外向きに延 在できるフィールドプレート構造体に匹敵する（及び、本発明に基づき含むこと ができる。 一の形態として、複数のドープドストッパ領域の少なくとも数個の領域が、前 記本体部分よりも高い不純物濃度の同心状に形成した個別の領域で構成され、こ れらの個別の領域が、主面と隣接する本体部分において互いに離間することを特 徴とする。これらの個別の領域は、デバイス領域に近い領域よりも外側周縁に近 くなる程間隔が小さくなるようにすることができる。その代わりに又はこれに加 えて、これらの個別の領域は、デバイス領域に近い領域よりも外側周縁に近い個 別の領域がより大きな幅を有することができる。これらの個別のストッパ領域の 異なる間隔及び幅は、環状チャネルストッパの製造に用いられるマスク（例えば 、拡散マスク又はイオン注入マスク）のレイアウトパターンにより容易に規定す ることができる。 別の形態のものとして、同心状に形成したドープドストッパ領域のうちの少な くとも数個の領域は、デバイス領域に近い領域よりも外側周縁に近い領域がより 高い不純物濃度を有するように互いに異なる不純物濃度を有することができる。 これらの異なる不純物濃度は、環状チャネルストッパの製造に用いるマスク（例 えば、拡散マスク又はイオン注入マスク）の異なるサイズの開口により同一の不 純物注入工程において形成することができる。これらの異なる不純物濃度の同心 状に形成したドープドストッパ領域は本体部分の個別の領域とすることができる 。一方、これらの領域のうちの少なくとも数個の領域は横方向において一緒にな って、デバイス領域に近い領域よりも外側周縁に近い領域がより高い不純物濃度 を有するドーピングプロファイルの複合領域を形成することができる。 本体部分の外側周縁は半導体本体の外側周縁とすることができ、或いは半導体 本体の反対導電型の分離領域により境界された一導電型のアイランド部の外側周 縁とすることもできる。 本発明によるこらの及び別の構成並びにその作用効果は、添付した線図的な図 面に基づき一例として説明する本発明の実施例に図示する。 図１〜３は本発明の種々の実施例による半導体デバイスの一部を断面図である 。 図１〜３は線図的でありスケール通りに表示されていない。これらの図面の構 成要素の相対的な寸法及び比率は、図面を明瞭にするためる拡大され又は縮小さ れている。同一の参照符号は一般的に種々の実施例における対応する部材又は同 様な部材を示すために用いる。 図１〜３の各デバイスは、半導体本体１０を具え、この半導体本体は本体１０ の主面１２と隣接する一導電型（例えば、ｎ型）の本体部分１１と、前記主面１ ２と隣接すると共に本体部分１１と共に主面１２で終端するｐｎ接合５を構成す る反対導電型（例えば、ｐ型）のデバイス領域１５とを有し、本体部分１１はデ バイス領域１５から本体部分１１の外側の周縁１４まで延在する。フィールドプ レート構造体３４（３４ａ，３４ｂ，３４ｃも）が本体部分１１上の絶縁層２４ （２４ａ，２４ｂ，２４ｃも）上に外側周辺に向けて延在し、空乏層５０を主面 １２に沿って反転バイアスされた接合部５から本体部分１１の外側周辺に向けて 拡大させる。このフィールドプレート構造はｐｎ接合５の有効曲率半径を増大さ せ、主面に向けて湾曲させる。空乏層５０が外側周縁１４まで拡大するのを防止 するため、外側１４付近に延在する環状のチャネルストッパ４を形成する。 本発明においては、図１〜３の各デバイスのチャネルストッパ４は前記主面１ ２と隣接する本体部分１１に存在する一導電型（例えば、ｎ型）の同心状に不純 物が添加された複数のストッパ領域４１，４２，.....等で構成され、各不純物 添加されたストッパ領域は導電型を決定する本体部分１１よりも高い不純物濃度 を有する。フィールドプレート構造体３４（３４ｂ，３４ｃも参照）は、本体部 分１１の上側で横方向のギャップを形成することなく、チャネルストッパ４の上 側の絶縁層２４上で終端する。同心状に不純物が添加されたストッパ領域４１， ４２等は異なる不純物濃度及び／又は領域幅Ｗ１，Ｗ２....等及び／又は間隔Ｓ １，Ｓ２.....等を有し、本体部分１１に対して主面１２と隣接する不均一なド ーピングプロファイルを与える。このフィールドプレート構造体３４（３４ｂ， ３４ｃも）の下側の不均一なドーピングプロファイルの不純物濃度は、距離Ｄに おいて外側周辺１４に向けて徐々に増加し、接合５の反転バイアスが増加するに したがってフィールドプレート構造体の下側の空乏層５０の拡大は徐々にゆるや かになる。従って、本発明は、空乏層５０を周辺１４に向けて拡大させるフィー ルドプレート構造体の効果を徐々に弱める勾配を有するチャネルストッパ効果を 発生させる。同心状に不純物が添加されたストッパ領域４１，４２....等の異な る不純物濃度及び／又は領域幅及び／又は間隔は、一緒になって主面１２に隣接 する本体部分１１に空乏層５０が生ずる順次区域をもたらし、これらの順次区域 は前記主面に沿って外側周辺からデバイス領域１５に向けて距離Ｄにわたって低 くなる不純物濃度（平均化された不純物濃度に対応する）を有する。 特有の一例として、図１は本発明を縦型ＭＯＳＦＥＴに用いる例を示す。図１ のＭＯＳＦＥＴは本体１０の主面１２と隣接するソース電極３２と、本体１０の 反対側の主面１３と隣接するドレイン電極３３とを有する。この図１に図示した 特定のＭＯＳＦＥＴは所謂「ＤＯＭＳ」と称するｎチャネルエンハンスメントデ バイスであり、デバイス領域１５はＭＯＳＦＥＴの所謂「トランジスタ本体」領 域を構成する。トランジスタ本体領域１５は、ソース電極３２と接触する高不純 物添加部分１５ａ（ｐ⁺）及び低不純物添加部分１５ｂ（ｐ）を具え、トランジ スタの動作中に反転チャネル２５が形成される。ソース電極３２はトランジスタ 本体領域１５中に存在するｎ型のソース領域２２と接触する。トランジスタのオ ン状態において、絶縁ゲート３１の下側での電子の蓄積により低不純物濃度部分 １５ｂにｎ型の反転チャネル２５が導入され、この反転チャネルはソース領域２ ２をｎ型の本体部分１１に接続する。トランジスタ本体領域１５と本体部分１１ との間のｐｎ接合は、ＭＯＳＦＥＴのオフ状態において反転バイアスされ電圧遮 断接合を形成する。本体部分１１は例えば１０¹⁴ｃｍ^-3程度のｎ型の低不純物濃 度を有しトランジスタのドレインドリフト領域を形成する。高不純物濃度のｎ型 ドレイン領域２３(n⁺)が反対側の主面１３に隣接して存在し、この主面において 電極３３と接触する。このＭＯＳＦＥＴ構造は既知の形式のものである。 図１はＭＯＳＦＥＴデバイスの１個のセルの一部を示し、このＭＯＳＦＥＴは 典型的なデバイスの場合数１００個のセルを有することができる。図１に図示す る１個のセルはアクティブデバイス領域の周辺に位置する外側セルとする。図１ に示すトランジスタ本体領域１５の高不純物濃度部分１５ａ（ｐ⁺）はアクティ ブデバイス領域の外側周囲全体のまわりに既知の方法で延在する環状形状とする 。従って、図１に示す高不純物濃度部分１５ａは本体部分１１（ｎ^-）の外側周 辺１４と対向する全ての外側セルに共通する。図１の例において、外側周辺１４ はデバイス本体１０の外側周辺とする。従って、環状チャネルストッパ４（本発 明により形成された）は、図１の例においてはデバイス本体１０の外側周辺１４ の近傍に沿って延在する。このＭＯＳＦＥＴは、２００Ｖ以上のソース対ドレイ ン電圧、例えば約６００又は１０００ボルトで動作するように設計することがで きる。 図１のＭＯＳＦＥＴにおいて、チャネルストッパ４は導電型を決定するを本体 部分１１（ｎ⁺）よりも高い不純物濃度（ｎ⁺）の個別の領域４１、４２、４３、 ４４を具える。これらの個別の領域４１〜４４は主面１２と隣接する本体部分１ １において互いに離間する。これらの領域は個別の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を 有し、この幅は外側周辺１４に近い個別の領域（例えば、領域４１）はデバイス 領域１５に近い個別の領域（例えば、領域４４）よりも広い幅を有する。これら 個別の領域間の間隔Ｓ１，Ｓ２^・・・等は、デバイス領域１５に近い個別の領域間 の間隔（例えば、４３と４４との間）よりも外側周辺１４に近い個別の領域間の 間隔（例えば、４１と４２との間の間隔）を小さくする。ｎ型の本体部分１１に ｎ⁺（一層高濃度にｎ型の不純物が添加されている）領域が存在する場合、これ らｎ⁺領域４１から４４の各々の不純物濃度はｎ型の本体部分１１において局部 的に変化する。このｎ型本体部分１１中のｎ⁺領域の幅の境界は、通常ｎ⁺領域の 不純物濃度プロファイルがｎ型本体部分１１のバックグランドの不純物濃度レベ ルの２倍まで低下した位置により規定される。一方、幅Ｗの別の規定方法では一 般的にｎ⁺領域４１〜４４の幅Ｗ１，Ｗ２，^・・・・等についての同一の値が与えら れる。この理由は、図２のＪＴＥに基づいて説明するような特別の方策を採用し ない限り、その不純物レベルの変化は空間的に急峻であるからである。本体部分 １１のバックグランドの不純物レベルは、反転バイアスされたｐｎ接合５を用い て２００ボルトの電圧を遮断するためには典型的には約９×１０¹⁴ｃｍ^-3以下で ある。従って、本体部分１１のバックグランドの不純物レベルは、６００ボルト の電圧を遮断するように設計したデバイスの場合、約２×１０¹⁴ｃｍ^-3とするこ とができ、１０００ボルトの電圧を遮断するためには約１０¹⁴ｃｍ^-3とすること ができる。このｎ⁺領域４１〜４４は通常ｎ⁺ソース領域２２と同一のドーピング 工程で形成でき、通常領域２２と同一の不純物濃度及び同一の深さを有すること ができる。この場合、このｎ⁺領域４１〜４４は、通常約２×¹⁵ｃｍ^-2の不純物 ドーズ量で約１．０〜１．５μｍの深さのイオン注入により形成することができ る。従って、例えばｎ⁺領域４１〜４４は約２×１０¹⁹ｃｍ^-3の不純物濃度を有 する。 典型的な設計として、勾配を形成された多数領域チャネルストッパ４（フィー ルドプレート構造体３４の下側）の不純物濃度がｐｎ接合５に向けて減少する主 面１２に沿う距離Ｄは、フィールドプレート構造体３４が延在する主面１２に沿 う距離の１／３と２／３との間にすることができる。この場合、空乏層５０は、 チャネルストッパ４の高い不純物濃度に遭遇し始める前には、フィールド構造体 ３４の下側の本体部分１１の約１／３（又は、それ以上）を超えるまで拡大する ことができ、その後さらに約１／３（又は、それ以上）にわたって徐々にゆっく りとした作用を受ける。図１はチャネルストッパ４を構成する少数の同心状の不 純物添加領域４１〜４４だけを示す。一般的に、空乏層５０を徐々にゆっくりと 拡大させてチャネルストッパ４の衝撃を軽減するため、少数の大きな領域ではな く多数の小さな領域４１，４２^・・・・等を有することが有益である。領域４１，４ ２^・・・・等の個別の幅Ｗ１，Ｗ２^・・・・等は、典型的には１μｍ又は数μｍ程度とす ることができる。外側周辺１４付近の最外側の領域４１との間の個別の間隔Ｓ１ ，^・・・・等はできるだけ狭くし、これら外側領域４１をこれら領域間の本体部分１ １のエンハンスされた不純物濃度レベルに整合させることができる。 図１に一例として図示したデバイス装置において、フィールドプレート構造体 ３４はデバイス領域１５に接続されると共に本体部分１１の上側の絶縁層２４上 に横方向に延在して環状チャネルストッパ４と重なり合う。図１に図示した特有 の実施例において、デバイス領域１５から不純物が添加されたストッパ領域４１ 、４２、４２及び４４の上側に延在する単一のフィールドプレート３４が存在す る。このフィールドプレート３４は本体部分１１の全体の上側で外側周辺１４の 近傍まで延在するので、下側表面部分全体を外部電界に対してスクリーンするよ うに作用することができる。さらに、絶縁層２４は下側表面全体にわたって十分 に厚くして汚染イオンが表面１２の周辺の終端領域に拡散するのを阻止すること ができる。これらの外部電界及びイオンによる汚染の原因として、例えば半導体 本体１０のまわりをプラスチックで封止する場合がある。単一のフィールドプレ ート３４は、例えばアルミニウム又は別の金属を用いてデバイスのメタライゼー ションパターンの一部として形成することができる。 本発明の範囲内において種々の変形や変更が可能である。このような２個の変 形例を図２に示す。図２において、フィールドプレート３４はステップ状に続く 複数のフィールドプレート３４ａ及び３４ｂを具える。フィールドプレート３４ ａはデバイス領域に接続されｐｎ接合５の端縁終端部の上側の第１の絶縁層２４ ａ上に延在する。この第１のフィールドプレート３４ａは本体表面１２のデバイ ス領域１５と外側周辺１４との間の部分だけの上側に延在する。第２のフィール ドプレート３４ｂは第１のフィールドプレート３４ａに接続されると共に本体表 面１２のより周縁に近い周縁領域の絶縁層２４ｂ上に延在する。ステップ状のフ ィールドプレート構造体３４ａ，３４ｂの結果として、絶縁層２４の誘電体とし ての厚さは、主面１２のデバイス領域１５から外側周辺１４まの距離Ｄにしたが って増加する。このようなステップ状のフィールドプレート３４ａ，３４ｂは、 図１の半導体デバイスにおいても用いることができる。第１のフィールドプレー ト３４ａは、例えばデバイスの不純物が添加された多結晶シリコンの下側レベル のメタライゼーションパターンの一部として形成することができる。第２のフィ ールドプレート３４ｂは、例えばアルミニウムの上側レベルのメタライゼーショ ンパターンの一部として形成することができる。従って、ステップ状のフィール ドプレート構造体３４ａ，３４ｂはデバイスの既存の処理工程を用いて形成する ことができる。 図２に示す形態において、第１のフィールドプレート３４ａはチャネルストッ パ４の上側に延在せず、デバイス領域１５とチャネルストッパ４との間の本体部 分１１の領域の上側で終端する。第２のフィールドプレート３４ｂは不純物が添 加されたドープドストッパ領域４１の上側で終端する。このステップ状のフィー ルドプレート構造体３４ａ，３４ｂは、第１のフィールドプレート３４ａがｐｎ 接合５から外側周縁１４までの距離の約１／３の距離にわたって覆い、チャネル ストッパ４が外側周縁１４からｐｎ接合５まの距離の約１／３の距離にわたって 延在する（第２のフィールドプレート３４ｂの下側で）ように設計することがで きる。 図２に示すチャネルストッパ４は同心状の不純物が添加されたストッパ領域４ １，４２，４３，４４，４５を具え、これらのストッパ領域は本体部分１１の不 純物濃度（ｎ^-）よりも高い互いに異なる不純物濃度（ｎ⁺⁺⁺，ｎ⁺⁺，ｎ，等）を 有すると共に外側周縁に近い領域（例えば、領域４１）はデバイス領域１５に近 い領域（例えば、領域４５）よりも高くする。図２の例において、これらの同心 状の不純物添加領域４１〜４５は横方向において一緒になって、デバイス領域１ ５に近い領域よりも外側周縁１４の近傍の不純物濃度が高くなる不純物濃度プロ ファイルの複合領域を形成する。図２の特有の実施例において、この勾配を有 するチャネルストッパ４のドナー添加濃度は、領域４５の典型的な５×１０¹⁴ｃ ｍ^-3から外側周縁の１０¹⁹ｃｍ^-3まで増加することができる。 この図２のチャネルストッパの横方向に一体的な多数領域勾配ドーピングプロ ファイルは、外側周縁１４から異なる距離で半導体の主面１２の領域の異なる部 分を露出した種々の開口パターンを有するマスクを用いて単一のドーピング工程 で既知の方法により形成することができる。この方法は米国特許第４９２７７７ ２号明細書に記載されており、本明細書において参考として記載する。この米国 特許第４９２７７７２号の開示内容は、遮断ｐｎ接合の多数領域接合終端延長部 （ＪＴＥ）に関するものである。このＪＴＥ領域は本体部分に対して反対導電型 であり遮断ｐｎ接合のｐｎ接合延長部を形成している。一方、図２の本発明によ るデバイスにおいて、領域４１〜４５の多数領域勾配ドーピングプロファイルは 本体部分１１と同一導電型であり外側周縁の領域４１からｐｎ接合５に向けて延 在する。このデバイスの製造の既存のドーピング工程を用いて、例えばＭＯＳＦ ＥＴのソース領域２２のためのドーピング工程においてマスクパターンによりこ のチャネルストッパの多数領域勾配ドーピングプロファイルを形成することがで きる。特別な処理工程は不要であるので、製造コストが安価になる。この多数領 域勾配ドーピングプロファイル４１〜４５は、図１に示す個別の離間した領域４ １〜４４の代わりに、図１のデバイスのチャネルストッパのために用いることが できる。 本発明が適用される多くの場合において、接合部５付近の空乏層５０の電界を 制御するために別の特別な方策をとることは不要である。一方、外向きに延在し 終端するフィールドプレート３４ａ，３４ｂの下側の勾配を有するチャネルスト ッパ４を用いる本発明の原理を既知の特有な方策と組み合わせて接合部５付近の 電界を制御することができる。従って、例えば、図３は本発明による２個の別の 変形例を示す。図３のデバイスにおいて、反対導電型（ｐ⁺）のフィールド領域 ３５を環状チャネルストッパ４（４１，４２，４３，４４）とデバイス領域５と の間に設ける。このフィールド領域３５はデバイス領域１５を包囲すると共に本 体部分１１と主面１２で終端するｐｎ接合を形成する。図３は環状フィールド領 域３５の一部だけを示すが、例えば米国特許第４７０７７１９号のように、チャ ネルストッパ４とデバイス領域１５との間にこのフィールド領域３５を含ませる ことができるものと理解すべきである。１個又はそれ以上のフィールド領域３５ を図１及び図２のデバイス構造体に含ませることもできる。 一例として、図３は、フィールド領域３５に接続され絶縁層２４ｃ上で横方向 に延在してドープドストッパ領域４１，４２，４３，４４上に存在する外側フィ ールドプレート３４ｃを示す。デバイス領域１５は、このデバイス領域１５に接 続され絶縁層２４ａ上に延在するフィールドプレート３４ａを含む。フィールド プレート構造体３４ａ及び３４ｂ全体は、デバイス領域１５と外側周縁１４近傍 のドープドストッパ領域４１，４２，４３，４４との間の本体部分１１の全体の 上側で横方向に延在する。図３のデバイスの半導体本体１０は、図１及び図２の 半導体本体と同様な方法でプラスチックの封止１００でパッケージすることがで きる。 図２及び図３のデバイス領域は図１のデバイス領域と同様にＭＯＳＦＥＴのト ランジスタ本体領域とすることができる。或いは、図１、図２及び図３の周縁終 端方法は、例えばｐ型領域１５がアノード領域を形成しｎ型の本体部分１１がカ ソード領域の一部を形成する電力レクチファイアダイオードのような別の形式の ものと共に用いることができる。別の実施例として、このデバイスは、ｐ型のデ バイス領域１５がトランジスタのベース領域の一部を形成し本体部分１１がコレ クタ領域の一部を形成する高電圧バイポーラトランジスタとすることができる。 さらに、図１〜図３のデバイスは、例えば図１のものと同様な絶縁ゲート構造を 有し領域２３がドレインドリフト領域１１の導電型（ｎ⁺）と反対導電型（本例 の場合、ｐ型）とされている絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と することができる。本開示内容を読めば、当業者にとって種々の変更や変形が明 らかである。これらの変更や変形は当該技術分野において既知である等価な構成 や別の構成を含むことができ、本明細書で開示した構成に変えて又は加えて用い ることができる。特許請求の範囲は、特定の構成の組み合わせとして形式化され ているが、本願の開示の範囲は新規な構成又は新規な構成の組み合わせを含むも のである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）はデバイス領域（１５）及び ／又はフィールド領域（３５）に接続され、デバイス領 域（１５）と外側周縁（１４）近傍のドープドチャネル ストッパ領域（４１）との間の本体部分の上側で横方向 に延在し、チャネルストッパ（４）に接続されるフィー ルドプレートの複雑性を解消する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．半導体本体を具え、この半導体本体が、半導体本体の主面と隣接する一導電 型の本体部分と、前記主面と隣接し、前記本体部分と共に前記主面で終端するｐ ｎ接合を形成する反対導電型のデバイス領域とを有し、前記ｐｎ接合はデバイス の少なくとも１個の動作モードで反転バイアスされ、前記本体部分はデバイス領 域から本体部分の外側周縁に向けて延在し、前記半導体本体は、さらに、前記本 体部分の上側の絶縁層上で外側周縁に向けて延在し、反転バイアスされたｐｎ接 合から外側周縁に向けて空乏層を拡大させるフィールドプレート構造体と、前記 外側周縁付近に沿って延在し、前記空乏層が外側周縁に向けて拡大するのを阻止 する環状チャネルストッパとを有する半導体デバイスにおいて、前記環状チャネ ルストッパは、前記本体部分に前記主面と隣接して存在し本体部分の不純物濃度 よりも高い不純物濃度をする同心状に形成された複数の一導電型のドープドスト ッパ領域を有し、前記複数の同心状に形成されたドープドストッパ領域が前記主 面に隣接する本体部分に一導電型の不均一なドーピングプロファイルを形成し、 その不純物濃度は、前記フィールドプレート構造体の下側において、前記外側周 縁に向かう距離と共に増加し、前記フィールドプレート構造体の下側での空乏層 の拡大を徐々に遅らせるように構成したことを特徴とする半導体デバイス。 ２．前記複数のドープドストッパ領域の少なくとも数個の領域が、前記本体部分 よりも高い不純物濃度の同心状に形成した個別の領域で構成され、これらの個別 の領域が、本体部分において外側周縁に向けてデバイス領域に近いものよりも小 さくなる間隔で互いに離間することを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイ ス。 ３．前記複数のドープドストッパ領域の少なくとも数個の領域が、前記本体部分 よりも高い不純物濃度の同心状に形成した個別の領域で構成され、これらの個別 の領域が、本体部分において互いに離間すると共にデバイス領域に近い個別の領 域よりも外側周縁に近い個別の領域がより大きな幅を有することを特徴とする請 求項１又は２に記載の半導体デバイス。 ４．前記同心状に形成した複数のドープドストッパ領域が異なる不純物濃度を有 し、これらの不純物濃度を、デバイス領域に近い領域よりも外側周縁に近い領域 の不純物濃度が高くなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体デ バイス。 ５．前記複数のドープドストッパ領域の少なくとも数個の領域が、横方向におい て一緒になって、デバイス領域に近い側よりも外周縁に近い側がより高い不純物 濃度となる不純物濃度分布の複合領域を形成することを特徴とする請求項４に記 載の半導体デバイス。 ６．前記フィールドプレート構造体がデバイス領域に接続したフィールドプレー トを有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の半導体 デバイス。 ７．前記環状チャネルストッパとデバイス領域との間に少なくとも１個の反対導 電型のフィールド領域が存在し、このフィールド領域が前記デバイス領域を包囲 すると共に前記本体部分と共に主面で終端するｐｎ接合を形成することを特徴と する請求項１から６までのいずれか一項に記載の半導体デバイス。 ８．前記フィールドプレート構造体が、前記反対導電型のフィールド領域に接続 したフィールドプレートを具えることを特徴とする請求項７に記載の半導体デバ イス。 ９．前記フィールドプレート構造体が、デバイス領域と本体部分の外側周縁近傍 の環状チャネルストッパのドープドストッパ領域との間の本体部分の上側で横方 向に延在することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の半導 体デバイス。 10．前記半導体本体がプラスチックのカプセルでパッケージされていることを特 徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。