[发明专利]半导体装置以及电力转换装置

说明书

本发明提供一种能够抑制由制造时的形状偏差、杂质偏差引起的IGBT单元间的电场偏差所导致的局部的电流电场集中、芯片终端部的电流集中的切断耐量高的半导体装置。其特征在于，具备：发射极电极，其经由层间绝缘膜形成于半导体基板的表面上；集电极，其形成于所述半导体基板的背面上；第一导电型的第一半导体层，其与所述集电极相接，形成于所述半导体基板的背面；第二导电型的第二半导体层，其形成于比所述第一半导体层更靠内侧处；中心区域单元，其沿着所述半导体基板的表面配置；外周区域单元，其在所述半导体基板的平面方向上，位于比所述中心区域单元更靠外侧处，配置在所述中心区域单元与芯片终端保护环区域之间。

技术领域

本发明涉及半导体装置的构造，特别是涉及适用于搭载于电力转换装置的绝缘栅型双极晶体管(IGBT)而有效的技术。

背景技术

作为逆变器等电力转换器的主要部件的IGBT模块(Insulated Gate BipolarTransistor：以下简称为IGBT)要求低成本化和小型化。同样地，功率模块内的功率器件芯片也要求低成本化和小型化，要求实现IGBT芯片的高输出电流密度的新技术。

若成为高输出电流密度，则功率器件的每单位芯片面积的损耗增加，芯片温度上升。因此，在IGBT芯片中，需要扩大高输出电流下的关断时的安全工作区域(Reverse BiasSafe Operating Area：以下，也称为RBSOA)。即，需要即使在更高的电流、电压、温度下IGBT也不会破坏，具有充分的电流切断耐量。

在这样的背景下，作为电流切断能力的提高技术，例如，在专利文献1中提出了减少IGBT芯片的周边保护环部的p型集电极层的空穴注入，抑制作为有源区域发挥作用的单元部分的电流集中的技术。由此，能够抑制由电流集中引起的IGBT单元的寄生双极晶体管动作，提高电流切断能力。

另外，在专利文献2中提出了如下结构：通过IGBT芯片的终端区域的沟槽构造的删除和使终端区域的接触孔的开口面积与中央部相等或缩小，由此与IGBT单元相比，终端区域的雪崩耐量高。由此，能够抑制终端部的电场集中，即使在产生了高浪涌电压的情况下，元件也不会破坏，能够提高RBSOA。

另外，在专利文献3中提出了如下技术：在IGBT单元的沟槽间中央部设置由PN结形成的电场集中区域，在单元间均等地产生基于关断时的碰撞电离的电子注入，抑制电流集中，提高切断耐量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-133556号公报

专利文献2：日本特开2011-100877号公报

专利文献3：日本特开2016-012581号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1、专利文献2的现有技术中，在产生了因IGBT单元的制造时的形状偏差、杂质偏差而产生的多个IGBT单元间的电场偏差的情况下，存在电场强的单元中产生电流电场集中而切断耐量降低的情况。

另外，在专利文献3的现有技术中，来自芯片终端部的空穴电流在芯片外周单元、芯片角部的单元中电流集中，有时妨碍切断耐量提高。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制由制造时的形状偏差、杂质偏差引起的IGBT单元间的电场偏差所导致的局部的电流电场集中、芯片终端部的电流集中的切断耐量高的半导体装置和使用该半导体装置的电力转换装置。

用于解决课题的手段