(57)【要約】【課題】装置サイズを大きくすることなく、耐圧性能を向上させた半導体装置及びその製造方法を得る。【解決手段】終端領域３２に形成される環状のＰ型不純物領域２は、平面視してＩＧＢＴ３１の外周部を囲んで形成され、直線部Ｒ１０とコーナー部Ｒ１１とを有する。直線部Ｒ１０は直線部不純物領域２ｓを含んでおり、コーナー部Ｒ１１はコーナー部不純物領域２ｃを含んでおり、濃度緩和領域１４は直線部不純物領域２ｓ及びコーナー部不純物領域２ｃ間に形成される。そして、Ｐ型の不純物濃度の高さは、高い方から直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４、コーナー部不純物領域２ｃ順に高低差をつけて設定される。【選択図】図３
2015076437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が設けられた第１導電型の半導体層と、
前記半導体素子の平面視外周部を囲んで前記半導体層の終端領域に形成される第２導電型の環状半導体領域とを備え、
前記環状半導体領域は、
平面視直線状に形成された直線領域を含む直線部と、
平面視屈曲部分を有して形成されたコーナー領域を含むコーナー部とを有し、前記直線領域は前記コーナー領域より第２の導電型の不純物濃度が高く、
前記直線部及び前記コーナー部の少なくともいずれか一方は、
前記直線領域と前記コーナー領域との間に形成された中間領域をさらに含み、
前記中間領域の第２導電型の不純物濃度は前記直線領域の不純物濃度より低く、前記コーナー領域の不純物濃度より高く設定される、
半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記直線領域は前記コーナー領域より、前記環状半導体領域と前記半導体層との接合部の形成深さである接合深さが深くなるように形成され、
前記中間領域の前記接合深さは、前記直線領域の前記接合深さより浅く、前記コーナー領域の前記接合深さより深く設定される、
半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の半導体装置であって、
前記中間領域における第２導電型の不純物濃度は、前記直線領域から前記コーナー領域に向かう方向に沿って連続的または段階的に減衰する、
半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記環状半導体領域における前記第２導電型の不純物濃度は、前記環状半導体領域の内周側から外周側に向かう方向に沿って連続的または段階的に減衰する、
半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記環状半導体領域は、内周側から外周側に向かう方向に沿って複数に分離されている、
半導体装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記環状半導体領域は周方向に沿って複数に分離されている、
半導体装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置であって、
前記環状半導体領域が前記周方向に分離されることによって形成された複数の部分領域に関し、前記中間領域における前記部分領域の単体形成面積が前記コーナー領域における前記部分領域の単体形成面積より広く、前記直線領域の前記部分領域の単体形成面積より狭く設定される、
半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記環状半導体領域上に絶縁膜を介して形成された平面視環状のフィールドプレートをさらに備える、
半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記環状半導体領域上に絶縁膜を介して形成された平面視環状の第１のフィールドプレートと、
前記第１フィールドプレート上に絶縁膜を介して形成された平面視環状の第２フィールドプレートをさらに備え、
前記第１のフィールドプレートと前記環状半導体領域との間に容量結合が形成され、
前記第１及び第２フィールドプレート間で容量結合が形成される、
半導体装置。
【請求項１０】
請求項１記載の半導体装置を製造する方法であって、
(a) 前記半導体素子が設けられた第１導電型の前記半導体層を準備するステップと、
(b) 前記半導体層に対し、複数の注入窓を有する注入マスクを用いて第２導電型の不純物をイオン注入することによって、前記半導体素子の平面視外周部を囲んで不純物注入領域を形成するステップと、
(c) 前記不純物注入領域の前記第２導電型の不純物を熱拡散させ前記環状半導体領域を得るステップとを備え、
前記ステップ(b) で用いる前記注入マスクに形成される前記複数の注入窓において、前記環状半導体領域における前記直線領域、前記中間領域及び前記コーナー領域に対応する第１種、第２種及び第３種の注入窓の開口率は、大きい方から第１種、第２種及び第３種の順で大小差をつけて設定される、
半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１種、第２種及び第３種の注入窓は、形成度合が密な方から、第１種、第２種及び第３種の順で粗密差をつけて設定される、
半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１種、第２種及び第３種の注入窓は、単体形成面積が大きい方から、第１種、第２種及び第３種の順で大小差をつけて設定される、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワーデバイス等の半導体素子の終端構造が設けられた半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
主に電力変換や電力制御などに用いられる電力機器向けの半導体素子として、パワーデバイスが知られている。このパワーデバイスでは、高圧及び大電流に対して、通常の半導体素子よりも高い耐性が求められている。例えば、パワーデバイスは、逆方向の電圧印加時に電流を遮断して高い電圧を保持するために高い耐圧性能が求められる。パワーデバイスを高耐圧化する構造としては、ＦＬＲ（Field Limiting Ring）構造や、リサーフ（RESURF:Reduced SURface Field）構造、ＶＬＤ（Variation of Lateral Doping）構造などの終端構造がよく知られている。
【０００３】
これら終端構造としては、耐圧保持のための平面視して環状の不純物領域（環状半導体領域）が、素子領域を囲むように形成される。なお、環状半導体領域の平面形状は、通常、直線部と、直線部を接続するコーナー部とを組み合わせることによって形成される。
【０００４】
このような平面形状の環状半導体領域において、コーナー部では、直線部よりも電界が集中しやすいため、終端構造の耐圧性能はコーナー部の耐圧性能で決定されることが多い。そこで、コーナー部の電界強度を緩和する構造が様々に提案されている。例えば、特許文献１では、コーナー部の不純物領域の内周側または外周側にリサーフ領域を形成する構造が提案されている。この構造によれば、コーナー部の不純物領域の幅が、直線部の不純物領域の幅よりも実質的に太くなることから、コーナー部での電界強度の集中を緩和することが可能となる。
【０００５】
また、特許文献２によれば、ＭＩＳＦＥＴのドレイン領域においてコーナー部以外の領域の不純物濃度をコーナー部より高く設定することにより電界集中を緩和する構造が適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６８０８５号公報
【特許文献２】特開平０７−１６９９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示の構造では以下のような問題点がある。コーナー部の不純物領域の内側にリサーフ領域を形成すると、活性領域の素子領域の面積を狭くする必要があり、素子領域に形成される半導体素子、ひいてはそれを含む半導体装置の性能が悪化する問題点がある。一方、コーナー部の不純物領域の外側にリサーフ領域を形成すると、外側の領域をすでに有効に使用している場合（例えば半導体装置の特性及び品番を管理するためのマークを外側の領域に配置している場合など）には、リサーフ領域の分だけ半導体装置のサイズが大きくなってしまう問題点がある。
【０００８】
また、特許文献２に開示の構造のように、コーナー部以外の領域の不純物濃度を単純に高くするだけでは、電界集中するポイントが形成されてしまい、かえって耐圧低下を引き起こす可能性があるという問題点があった。
【０００９】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、装置サイズを大きくすることなく、耐圧性能を向上させた半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る請求項１記載の半導体装置は、半導体素子が設けられた第１導電型の半導体層と、前記半導体素子の平面視外周部を囲んで前記半導体層の終端領域に形成される第２導電型の環状半導体領域とを備え、前記環状半導体領域は、平面視直線状に形成された直線領域を含む直線部と、平面視屈曲部分を有して形成されたコーナー領域を含むコーナー部とを有し、前記直線領域は前記コーナー領域より第２の導電型の不純物濃度が高く、前記直線部及び前記コーナー部の少なくともいずれか一方は、前記直線領域と前記コーナー領域との間に形成された中間領域をさらに含み、前記中間領域の第２導電型の不純物濃度は前記直線領域の不純物濃度より低く、前記コーナー領域の不純物濃度より高く設定される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明における請求項１記載の本願発明の半導体装置によれば、直線領域とコーナー領域との間に形成された中間領域を含んでおり、第２の導電型の不純物濃度の高さは、直線領域、中間領域、コーナー領域の順に高低差をつけて設定される。
【００１２】
このため、請求項１記載の本願発明の半導体装置は、環状半導体領域の周方向における不純物濃度の変化を緩和することができ、直線部とコーナー部との間の境界部分に集中する電界を分散することができる。
【００１３】
その結果、環状半導体領域を広げることなく、すなわち、装置サイズを大きくすることなく、耐圧性能を向上させた半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１である半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図３】実施の形態１である半導体装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図４】実施の形態１の半導体装置製造用の注入マスクを示す平面図である。
【図５】実施の形態１の半導体装置における逆方向電圧印加時における空乏層の広がりを示す説明図である。
【図６】実施の形態１の半導体装置の効果説明用の説明図（その１）である。
【図７】図６で示した第１の比較用半導体装置に逆方向電圧を印加したときの空乏層化領域と電界集中領域との関係を示す説明図である。
【図８】実施の形態１の半導体装置の効果説明用の説明図（その２）である。
【図９】図８で示した第２の比較用半導体装置に逆方向電圧を印加したときの空乏層化領域と電界集中領域との関係を示す説明図である。
【図１０】実施の形態１の半導体装置に逆方向電圧を印加したときの空乏層化領域と電界集中領域との関係を示す説明図である。
【図１１】実施の形態１の半導体装置の変形例を示す説明図（その１）である。
【図１２】実施の形態１の半導体装置の変形例を示す説明図（その２）である。
【図１３】実施の形態１の半導体装置の変形例を示す説明図（その３）である。
【図１４】実施の形態２である半導体装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図１５】実施の形態２の半導体装置の変形例を示す説明図（その１）である。
【図１６】実施の形態２の半導体装置の変形例を示す説明図（その２）である。
【図１７】実施の形態３である半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１８】実施の形態３である半導体装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図１９】実施の形態３の半導体装置の変形例を示す説明図（その１）である。
【図２０】実施の形態３の半導体装置の変形例を示す説明図（その２）である。
【図２１】実施の形態４である半導体装置の基本構成を模式的に示した説明図である。
【図２２】実施の形態４の半導体装置の別構成を模式的に示した説明図である。
【図２３】実施の形態５である半導体装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図２４】実施の形態６である半導体装置の基本構成を模式的に示した説明図である。
【図２５】実施の形態６の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２６】実施の形態６である半導体装置の別構成を模式的に示した説明図である。
【図２７】実施の形態６の半導体装置における変形例の構成を模式的に示した説明図である。
【図２８】図２７で示した変形例の構造を示す断面図である。
【図２９】変形例となる注入マスクの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である半導体装置の構成を示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【００１６】
図１及び図２を参照して、実施の形態１である半導体装置は、表面及び裏面を有する半導体基板３０と、半導体基板３０に形成された半導体素子であるＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）および終端領域３２に形成される終端構造を含んでいる。半導体基板３０は例えばシリコン等より構成されている。
【００１７】
図２に示すように、終端領域３２は、Ｎ型ドリフト層１（第１導電型の半導体層）と、環状のＰ型不純物領域２（第２導電型の環状半導体領域）と、Ｎ型ドリフト層１よりもＮ型不純物の濃度が高いＮ型チャネルストッパ領域３とを備えて構成されている。
【００１８】
Ｎ型ドリフト層１は、半導体基板３０の主要領域として形成されており、Ｎ型ドリフト層１の上層部にＰ型不純物領域２が選択的に形成されており、図１及び図２に示すように、ＩＧＢＴ３１（エミッタ電極６）の平面視外周部を囲む領域が終端領域３２となる。
【００１９】
図１に示すように、環状半導体領域である環状のＰ型不純物領域２は、平面視してＩＧＢＴ３１の外周部を囲んでおり、図２に示すように、ＩＧＢＴ３１に形成されるＰ型不純物領域２と一体化形成されている。
【００２０】
なお、本明細書において、「環状のＰ型不純物領域２」はＩＧＢＴ（領域）３１及び終端領域３２に形成されるＰ型不純物領域２のうち、終端領域３２に形成されるＰ型不純物領域２を意味する。この環状のＰ型不純物領域２の詳細な構成については後に詳述する。
【００２１】
Ｎ型チャネルストッパ領域３は、Ｎ型ドリフト層１の上層部にＰ型不純物領域２と独立して形成されている。すなわち、Ｎ型チャネルストッパ領域３は、環状のＰ型不純物領域２を基準として、ＩＧＢＴ３１と逆側（外側）に形成されている。ここでは、環状のＰ型不純物領域２及びＮ型チャネルストッパ領域３は、Ｎ型ドリフト層１の一部を挟むように形成されている。
【００２２】
次にＩＧＢＴ３１について説明する。図１及び図２に示されるように、ＩＧＢＴ３１は、Ｎ型ドリフト層１、Ｐ型不純物領域２（終端領域３２の形成部分は除く）、ゲート電極８（ゲートパッド）、エミッタ電極６、Ｎ型バッファ領域４、Ｐ型コレクタ領域５、コレクタ電極７と、及び図示しないエミッタ領域（ＩＧＢＴ３１を形成するＰ型不純物領域２の表面内に選択的に形成される領域）を備えて構成されている。
【００２３】
エミッタ電極６及びゲート電極８は、ＩＧＢＴ３１を形成するＰ型不純物領域２上に形成されている。また、ゲート電極８は、図１において、ＩＧＢＴ３１の平面視での領域の左右方向で中央の一部領域に形成されており、ゲート電極８以外の領域にエミッタ電極６が形成されている。
【００２４】
図２(a) 〜(c) に示されるように、Ｎ型バッファ領域４は、Ｎ型ドリフト層１下に形成され、Ｐ型コレクタ領域５はＮ型バッファ領域４下に形成され、コレクタ電極７はＰ型コレクタ領域５下に形成されている。このように、半導体基板３０にＰ型コレクタ領域５、Ｎ型バッファ領域４及びＮ型ドリフト層１が形成される。
【００２５】
（環状のＰ型不純物領域２（環状半導体領域））
図３は、実施の形態１である半導体装置の構成を模式的に示した説明図であり、具体的には、図１の破線で囲まれた抽出領域Ｅ１１を拡大した平面図である。なお、図１と同様、図３におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面を図２(a) 〜(c) が示している。
【００２６】
環状半導体領域である環状のＰ型不純物領域２は、複数の直線部Ｒ１０と、各々が直線部Ｒ１０，直線部Ｒ１０間を接続する複数のコーナー部Ｒ１１とを有しており、図３では直線部Ｒ１０とコーナー部Ｒ１１との境界線Ｌ１２が破線で示されている。なお、図１に示すように、環状のＰ型不純物領域２の形状が、略四角形を縁取った環状である場合には、当該環状のＰ型不純物領域２は、略四角形の４辺に対応する４つの直線部Ｒ１０と、略四角形の４つの屈曲部分に対応する４つのコーナー部Ｒ１１とを有することになる。
【００２７】
図３に示すように、直線部Ｒ１０は平面視直線状に形成された直線部不純物領域２ｓ（直線領域）を含んでおり、コーナー部Ｒ１１は平面視屈曲部分を有して形成されたコーナー部不純物領域２ｃ（コーナー領域）を含んでいる。さらに、直線部Ｒ１０は濃度緩和領域１４（中間領域）を含んでおり、この濃度緩和領域１４は直線部不純物領域２ｓ及びコーナー部不純物領域２ｃ間に形成される。したがって、終端領域３２における環状のＰ型不純物領域２は直線部Ｒ１０からコーナー部Ｒ１１にかけて、直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃの順で連続的に形成される。なお、図３に示す例では、半導体装置の特性及び品番を管理するための管理パターン２８がコーナー部不純物領域２ｃの外周側に設けられている。
【００２８】
実施の形態１の半導体装置における終端領域３２は、前述したＮ型ドリフト層１、環状のＰ型不純物領域２及びＮ型チャネルストッパ領域３とを備えた終端構造を形成している。
【００２９】
そして、環状のＰ型不純物領域２のＰ型の不純物濃度は、コーナー部不純物領域２ｃ、濃度緩和領域１４及び直線部不純物領域２ｓの順に高くなるように不純物濃度関係が設定されている。すなわち、直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃの不純物濃度をＣｓ，Ｃ１４及びＣｃとすると、「Ｃｓ＞Ｃ１４＞Ｃｃ」を満足する不純物濃度関係を有している。
【００３０】
さらに、図２(a)〜(c) に示すように、直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃの直線部接合深さｄｓ、中間部接合深さｄｍ、及びコーナー部接合深さｄｃは、ｄｓ＞ｄｍ＞ｄｃを満足する不純物接合深さ関係を有している。なお、「接合深さ」とは半導体基板３０の表面から環状のＰ型不純物領域２とＮ型ドリフト層１とのＰＮ接合部に至る深さを意味する。
【００３１】
（製造方法）
次に、実施の形態１である半導体装置の製造方法について説明する。実施の形態１の製造方法は以下のステップ(a) 〜(c) を実行することにより実現される。
【００３２】
ステップ(a)：ＩＧＢＴ３１が設けられたＮ型ドリフト層１を有する構造を準備する。すなわち、周知の方法により、ＩＧＢＴ３１（既にＰ型不純物領域、Ｎ型バッファ領域４、Ｐ型コレクタ領域５等が形成されている）が設けられたＮ型ドリフト層１を有する構造である半導体基板３０を準備する。
【００３３】
ステップ(b)： Ｎ型ドリフト層１に対し、複数の注入窓を有する注入マスクを用いてＰ型の不純物をイオン注入することによって、ＩＧＢＴ３１の平面視外周部を囲んで終端領域３２に不純物注入領域を形成する。
【００３４】
ステップ(c) ：上記不純物注入領域のＰ型の不純物を熱拡散させ環状のＰ型不純物領域２を得る。この環状のＰ型不純物領域２がＩＧＢＴ３１を形成するＰ型不純物領域と一体化することにより最終的なＰ型不純物領域２（図１，図２参照）が形成される。その後、Ｎ型チャネルストッパ領域３を形成する等の処理を施すことにより、図１及び図２で示す構造の実施の形態１の半導体装置を得ることができる。
【００３５】
ここで、ステップ(b) にて実行されるイオン注入にて用いられる注入マスクについて説明する。図４は、その注入マスクの一例を示す平面図である。ここでは、半導体基板３０上の全面に形成されたシリコン酸化膜１３を、注入マスク２０Ａとして用いた例を示しているが、後述するようにこれに限ったものではない。
【００３６】
図４に示すように、注入マスク２０Ａ（シリコン酸化膜１３）は、直線部Ｒ１０及びコーナー部Ｒ１１に対応させて直線部Ｍ１０及びコーナー部Ｍ１１を設定し、形成対象の環状のＰ型不純物領域２の平面形状に沿ったマスクパターン４０Ａを有しており、このマスクパターン４０Ａ内には、複数の注入窓１２（開口部）が含まれている。イオン注入時には、シリコン酸化膜１３はイオンを通過させず、注入窓１２はイオンを通過させる。
【００３７】
この注入マスク２０Ａにおいて、マスクパターン４０Ａを構成する複数の注入窓１２それぞれのサイズ（単体形成面積）は同一である。直線部Ｍ１０（濃度緩和領域形成部Ｅ１４以外）における注入窓１２の形成度合を最も密に設定し、以下、濃度緩和領域形成部Ｅ１４、コーナー部Ｍ１１の順で疎になるよう粗密差をつけて設定される。なお、濃度緩和領域形成部Ｅ１４は直線部Ｒ１０に形成される濃度緩和領域１４に対応づけた領域である。
【００３８】
具体的には、コーナー部Ｍ１１（濃度緩和領域形成部Ｅ１４を除く）における（隣接する）注入窓１２，１２の間隔を窓間隔ｇｓ、濃度緩和領域形成部Ｅ１４における注入窓１２，１２の間隔を窓間隔ｇｍ、コーナー部Ｍ１１における注入窓１２，１２の間隔を窓間隔ｇｃとすると、「ｇｓ＜ｇｍ＜ｇｃ」になるように設定される。
【００３９】
このように、注入マスク２０Ａのマスクパターン４０Ａを構成する複数の注入窓１２は、直線部Ｍ１０（濃度緩和領域形成部Ｅ１４を除く）、濃度緩和領域形成部Ｅ１４及びコーナー部Ｍ１１において、形成度合が密な方から、直線部Ｍ１０（第１種）、濃度緩和領域形成部Ｅ１４（第２種）及びコーナー部Ｍ１１（第３種）の順で粗密差をつけて設定される。
【００４０】
その結果、直線部Ｍ１０（濃度緩和領域形成部Ｅ１４除く）が最も開口率が大きく、以下、濃度緩和領域形成部Ｅ１４及びコーナー部Ｍ１１の順で開口率が小さくなる開口率関係を満足するマスクパターン４０Ａを有する注入マスク２０Ａを得ることができる。
【００４１】
ここで、開口率は、イオン注入装置から照射される単位面積当たりのイオンのドーズ量に対する、イオン注入及び熱拡散された領域全体の単位面積当たりのドーズ量の割合に相当する。例えば、イオン注入装置から１Ｅ＋１４ｃｍ−２のドーズ量のイオンを照射した後に熱拡散を行った場合において、開口率が１％の部分に対応する領域全体の単位面積当たりのドーズ量は、上記ドーズ量の１％、つまり１Ｅ＋１２ｃｍ−２となる。
【００４２】
つまり、注入マスク２０Ａ（シリコン酸化膜１３）の複数の注入窓１２の開口率を制御（調整）することにより、ウエハプロセスの工程数を増やすことなく、イオン注入及び熱拡散された領域のイオン（不純物）のドーズ量を調整することができる。ここでは、上述したように、注入マスク２０Ａにおいて、上記開口率関係を満足するマスクパターン４０Ａを有している。
【００４３】
したがって、注入マスク２０Ａを用いる実施の形態１に係る製造方法によれば、コーナー部不純物領域２ｃ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃ間において、上述した不純物濃度関係（Ｃｓ＞Ｃ１４＞Ｃｃ）を満足する実施の形態１の半導体装置を製造することができる。その結果、環状のＰ型不純物領域２を形成するのに必要な注入マスクの枚数、及び、イオン注入工程の回数を低減することができる。
【００４４】
（効果等）
（逆方向電圧の保持原理）
次に、実施の形態１による半導体装置が、逆方向電圧を保持する原理について説明する。
【００４５】
図２で示す終端領域３２を備える実施の形態１の半導体装置において、エミッタ電極６の電位よりもコレクタ電極７の電位が高くなる逆方向電圧が印加されると、半導体基板３０上面では、Ｎ型ドリフト層１とＰ型不純物領域２との接合部（Ｎ型チャネルストッパ領域３とＰ型不純物領域２とが接合している場合には、Ｎ型チャネルストッパ領域３とＰ型不純物領域２との接合部）に電圧が加わる。これにより、Ｎ型チャネルストッパ領域３（高圧側）側からＰ型不純物領域２（低圧側）へ向かって空乏層が伸びる。環状のＰ型不純物領域２の不純物濃度が適切に制御されておれば、上記接合部の電界が臨界点を超えて降伏する前に、Ｐ型不純物領域２の下部とＮ型ドリフト層１との境界部から半導体基板３０表面に向かって伸びる空乏層によって、Ｐ型不純物領域２の下部表面、内部及び上部表面（半導体基板３０表面）まで空乏化される。その結果、Ｐ型不純物領域２の内部、及び、Ｎ型ドリフト層１の内部に形成された空乏層によって逆方向電圧が保持される。
【００４６】
なお、逆方向電圧を印加することによりＰ型不純物領域２の内部に形成された空乏層の広がりは、環状のＰ型不純物領域２の濃度、深さに依存性を有している。
【００４７】
図５は実施の形態１の半導体装置における逆方向電圧印加時における空乏層の広がりを示す説明図である。図５(a) 〜(c) は、図２(a) 〜(c) で示した断面構造に逆方向電圧を印加したときの空乏層の広がりを示す説明図である。図５(a) 〜(c) に示すように、逆方向電圧の印加時に、環状のＰ型不純物領域２の不純物濃度が低い順、すなわち、環状のＰ型不純物領域２内側に広がる空乏層化領域９０の広がり度合が大きい方から、コーナー部不純物領域２ｃ、濃度緩和領域１４及び直線部不純物領域２ｓの順となる空乏化制御傾向を示していることがわかる。
【００４８】
例えば、図５(a) 〜(c) に示すように、エミッタ電極６の端部を起点として、残存するＰ直線部不純物領域２ｓの形成幅を直線部形成幅ｗｓ、残存する濃度緩和領域１４の形成幅を中間部形成幅ｗｍ、残存するコーナー部不純物領域２ｃの形成幅をコーナー部形成幅ｗｃとすると、「ｗｓ＞ｗｍ＞ｗｃ」を満足する空乏化制御傾向を実施の形態１の半導体装置は有している。
【００４９】
このように、実施の形態１の半導体装置は、環状のＰ型不純物領域２の不純物濃度が高く及び、形成深さが深い程、空乏層化領域９０の広がりを強く抑制制御する図５で示した空乏化制御傾向を実現している。
【００５０】
図６は実施の形態１の半導体装置の効果説明用の説明図（その１）である。同図において、環状のＰ型不純物領域２の不純物濃度が直線部Ｒ１０及びコーナー部Ｒ１１において同一に設定されている終端構造を有する第１の比較用半導体装置を示している。
【００５１】
図７は図６で示した第１の比較用半導体装置に逆方向電圧を印加したときの空乏層化領域９０と電界集中領域９１との関係を示す説明図である。同図に示すように、コーナー部Ｒ１１では環状のＰ型不純物領域２の曲率の影響があるため電界強度が高くなってしまう。すなわち、直線部Ｒ１０の電界強度が十分に高くなる前にコーナー部Ｒ１１で電界集中が起こり、この電界集中によって装置全体の逆方向耐圧が決まってしまう。
【００５２】
図８は実施の形態１の半導体装置の効果説明用の説明図（その２）である。同図において、環状のＰ型不純物領域２の不純物濃度に関し、濃度緩和領域１４を形成することなく、コーナー部Ｒ１１（コーナー部不純物領域２ｃ）の不純物濃度Ｃｃが直線部Ｒ１０（直線部不純物領域２ｓ，濃度緩和領域１４は存在せず）の不純物濃度Ｃｓより低く設定されている終端構造を有する第２の比較用半導体装置を示している。
【００５３】
図９は図８で示した第２の比較用半導体装置に逆方向電圧を印加したときの空乏層化領域９０と電界集中領域９１との関係を示す説明図である。同図に示すように、直線部Ｒ１０の空乏層化領域９０よりもコーナー部Ｒ１１の空乏層化領域９０を環状のＰ型不純物領域２内側に部分的に広げることができるが、直線部不純物領域２ｓ，コーナー部不純物領域２ｃ間の接線方向にける接合部（境界線Ｌ１２上）で濃度差が発生することによる電界集中領域９１が発生してしまい、かえって逆方向耐圧の低下に繋がってしまう。
【００５４】
以下、本明細書で使用する「接線方向」と「法線方向」について説明する。環状半導体領域である環状のＰ型不純物領域２の内周側から外周側に向かう方向（つまり、環状のＰ型不純物領域２の幅方向）を「法線方向」と記する。環状のＰ型不純物領域２の周方向（つまり環状のＰ型不純物領域２の延在方向）を「接線方向」と記す。
【００５５】
したがって、「法線方向」は、直線部Ｒ１０において、直線部分の形成方向と垂直な方向（図３の右下の直線部不純物領域２ｓでは水平方向（右方向）、左上の直線部不純物領域２ｓでは垂直方向（上方向））となる。一方、コーナー部Ｒ１１において、コーナー部不純物領域２ｃの内周及び外周の仮想中心点を始点として終端領域３２の内側から外側へ向かう方向となる。
【００５６】
また、「接線方向」は直線部Ｒ１０及びコーナー部Ｒ１１において上述した「法線方向」と垂直な方向となり、直線部Ｒ１０においては上述した直線部分の形成方向と一致する。
【００５７】
上述した第１及び第２の比較用半導体装置に対し、実施の形態１の半導体装置はコーナー部不純物領域２ｃ、濃度緩和領域１４及び直線部不純物領域２ｓ間に上述した不純物濃度関係を設けている。このため、実施の形態１の半導体装置は局所的に電界を集中させることなくコーナー部Ｒ１１の空乏層化領域９０の曲率を擬似的に大きくすることができるため、電界集中を効果的に抑制することができる。
【００５８】
図１０は図１〜図３で示した実施の形態１の半導体装置に逆方向電圧を印加したときの空乏層化領域９０と電界集中領域９１との関係を示す説明図である。
【００５９】
同図に示すように、コーナー部不純物領域２ｃを直線部不純物領域２ｓよりも不純物濃度を低濃度に設定することにより、直線部Ｒ１０の空乏層化領域９０の広がりよりもコーナー部Ｒ１１の空乏層化領域９０の広がり大きくなるように、環状のＰ型不純物領域２内側に部分的に広げることができる。
【００６０】
また、直線部Ｒ１０に形成される直線部不純物領域２ｓと、コーナー部Ｒ１１に形成されるコーナー部不純物領域２ｃとの間のつなぎ目となる領域に中間濃度（Ｃ１４：Ｃｓ＞Ｃ１４＞Ｃｃ）を有する濃度緩和領域１４を設けることにより、直線部不純物領域２ｓ，コーナー部不純物領域２ｃ間の接続部分の濃度差を緩やかにすることができ、局所的な電界集中を抑制することができる。図１０と図７及び図９とを比較すると、上述した効果により終端領域３２のコーナー部Ｒ１１で空乏層化領域９０の曲率（空乏層化領域９０のコーナー部Ｒ１１における平面視内側の曲率）を擬似的に大きくすることが可能となり、曲率による影響を効果的に抑制することができため、電界集中を緩和することができる。
【００６１】
このように、実施の形態１の半導体装置によれば、直線部不純物領域２ｓ（直線領域）とコーナー部不純物領域２ｃ（コーナー領域）との間に形成された濃度緩和領域１４（中間領域）を有する。そして、Ｐ型の不純物濃度の高さは、高い方から直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４、コーナー部不純物領域２ｃ順に高低差をつけて設定される。
【００６２】
このため、実施の形態１の半導体装置は、環状のＰ型不純物領域２の周方向における濃度の変化を緩和することができ、直線部Ｒ１０とコーナー部Ｒ１１との境界線Ｌ１２部分に集中する電界を分散することができる。
【００６３】
その結果、環状のＰ型不純物領域２を広げることとなく、すなわち、装置サイズを大きくすることなく、実施の形態１の半導体装置の耐圧性能を向上させることができる。したがって、半導体装置の小型化及び長寿命化を図ることができる。
【００６４】
さらに、装置サイズの小型化を実現する分、素材の欠陥に伴う歩留まりの低下を抑制することができる。
【００６５】
加えて、直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃは、「ｄｓ＞ｄｍ＞ｄｃ」を満足する不純物接合深さ関係を有するため、空乏層化領域９０の広がりを抑制する強さが、強い方から、直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃの順となる空乏化制御傾向をより高めることができる。
【００６６】
また、接合深さを深く設定することにより、不純物濃度の深さ方向における勾配をなだらかにして電界集中を緩和する効果も期待できる。
【００６７】
（変形例）
以上説明した実施の形態１では、濃度緩和領域１４は直線部Ｒ１０に含まれていたが、これに限定されず以下で示す変形例の終端領域３２を採用してもよい。
【００６８】
図１１〜図１３はそれぞれ実施の形態１の半導体装置の変形例を示す説明図（その１〜その３）である。例えば、図１１に示されるように、濃度緩和領域１４はコーナー部Ｒ１１に含まれる構成であってもよいし、図１２に示されるように、濃度緩和領域１４は直線部Ｒ１０及びコーナー部Ｒ１１の両方に含まれる構成であってもよい。また、図１３に示されるように、コーナー部不純物領域２ｃと濃度緩和領域１４との接合部分近傍領域、濃度緩和領域１４と直線部不純物領域２ｓとの接合部分近傍領域において、法線方向の濃度が一定でない構成であってもよい。以上のような図１１〜図１３に示した構成のいずれにおいても、図１〜図３で示した実施の形態１と同様の効果が期待できる。
【００６９】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、接線方向に対して、濃度緩和領域１４の濃度が一定である構成を示した。そのような構成であっても上述の効果が発揮できるが、濃度緩和領域１４の濃度が連続的または段階的に変化する濃度勾配を持たせることにより、電界（集中ポイント）をさらに分散させることができ、より安定した耐圧が得られることが期待できる。
【００７０】
そこで、本発明の実施の形態２である半導体装置は、濃度緩和領域１４におけるＰ型不純物の濃度が、直線部不純物領域２ｓからコーナー部不純物領域２ｃに向かうにつれて連続的または段階的に減衰するという特徴を、実施の形態１に付加した構成を採用している。
【００７１】
図１４は、本実施の形態２である半導体装置の構成を模式的に示した説明図である。具体的には図３で示した実施の形態１と同様の平面図、すなわち、図１の破線で囲まれた抽出領域Ｅ１１を拡大した平面図に相当する。
【００７２】
同図に示すように、直線部Ｒ１０は直線部不純物領域２ｓ及び濃度緩和領域１４を含んでいる。コーナー部Ｒ１１はコーナー部不純物領域２ｃを含んでいる。濃度緩和領域１４は、互いに接線方向に隣接して形成された濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂにより構成され、濃度緩和領域１４ａがコーナー部不純物領域２ｃに隣接して形成され、濃度緩和領域１４ｂが直線部不純物領域２ｓ側に隣接して形成されている。
【００７３】
そして、コーナー部不純物領域２ｃ、濃度緩和領域１４ａ、１４ｂ及び直線部不純物領域２ｓの不純物濃度を、Ｃｃ、Ｃ１４ａ、Ｃ１４ｂ及びＣｃとすると、「Ｃｓ＞Ｃ１４ｂ＞１４ａ＞Ｃｃ」を満足する不純物濃度関係を有している。また、可能であれば、濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂの各領域内においても、Ｐ型不純物の濃度が、直線部Ｒ１０に向かうにつれて連続的または段階的に増大するように形成しても良い。
【００７４】
（効果）
以上のように構成された実施の形態２の半導体装置によれば、濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂにおけるＰ型の不純物濃度が、直線部不純物領域２ｓからコーナー部不純物領域２ｃに向かう接線方向に沿って連続的または段階的に減衰する。これにより、コーナー部不純物領域２ｃと濃度緩和領域１４ａとの接合部（繋ぎ目）近傍領域、あるいは直線部不純物領域２ｓと濃度緩和領域１４ｂとの接合部近傍領域での電界集中を効果的に抑えることができる。したがって、半導体装置の耐圧性能のさらなる向上が期待できる。
【００７５】
このように、実施の形態２の半導体装置では、濃度緩和領域１４（中間領域）におけるＰ型の不純物濃度が、直線部不純物領域２ｓ（直線領域）からコーナー部不純物領域２ｃ（コーナー領域）に向かう接線方向に沿って（向かうにつれて）連続的または段階的に減衰するため、直線部Ｒ１０とコーナー部Ｒ１１との境界線Ｌ１２の近傍に集中していた電界をさらに分散することができる。したがって、実施の形態２の半導体装置の耐圧性能のさらなる向上が期待できる。
【００７６】
（変形例）
図１４で示した実施の形態２の構成（基本構成）では、濃度緩和領域１４（濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂ）は、直線部Ｒ１０に含まれていたが、これに限定されることなく以下で述べる変形例を採用しても良い。
【００７７】
図１５及び図１６はそれぞれ実施の形態２の半導体装置の変形例を示す説明図（その１，その２）である。例えば、図１５に示されるように、Ｐ型不純物の濃度が接線方向に沿って連続的または段階的に減衰する濃度緩和領域１４（濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂ）は、コーナー部Ｒ１１に含まれるものであってもよい。
【００７８】
濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂは互いに接線方向に隣接して形成されており、濃度緩和領域１４ａがコーナー部不純物領域２ｃに隣接して形成され、濃度緩和領域１４ｂが直線部不純物領域２ｓ側に隣接して形成されている。そして、図１４で示した基本構成と同様、「Ｃｓ＞Ｃ１４ｂ＞１４ａ＞Ｃｃ」を満足する不純物濃度関係を有している。また、可能であれば、濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂの各領域内においても、Ｐ型の不純物濃度が、コーナー部Ｒ１１（例えばコーナー部Ｒ１１の中央部）に向かうにつれて連続的または段階的に減衰するようにしても良い。
【００７９】
また、例えば、図１６に示すように、Ｐ型の不純物濃度が連続的または段階的に減衰する濃度緩和領域１４（濃度緩和領域１４ａ〜１４ｃ）は、直線部Ｒ１０及びコーナー部Ｒ１１それぞれに含まれるものであってもよい。すなわち、濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂがコーナー部Ｒ１１に形成され、濃度緩和領域１４ｃ（不純物濃度Ｃ１４ｃ）は直線部Ｒ１０に形成され、濃度緩和領域１４ａ〜１４ｃは１４ａ，１４ｂ間、１４ｂ，１４ｃ間が隣接して形成される。そして、「Ｃｓ＞Ｃ１４ｃ＞Ｃ１４ｂ＞Ｃ１４ａ＞Ｃｃ」を満足する不純物濃度関係を有している。また、可能であれば、濃度緩和領域１４ａ〜１４ｃの各領域内においても、Ｐ型不純物の濃度が、コーナー部Ｒ１１に向かうにつれて連続的または段階的に減衰するようにしても良い。
【００８０】
以上のような図１５及び図１６に示した変形例のいずれにおいても、図１４で示した実施の形態２の基本構成と同様の効果が期待できる。
【００８１】
なお、図１４、図１５で示す濃度緩和領域１４は、濃度緩和領域１４ａ及び１４ｂの２段階で、図１６で示す濃度緩和領域１４は、濃度緩和領域１４ａ〜１４ｃの３段階で濃度変化を図示している。
【００８２】
しかしながら、コーナー部不純物領域２ｃ，直線部不純物領域２ｓ間をシームレスに接続することが電界緩和に有効であるため、上述したように濃度緩和領域１４ａ〜１４ｃの各領域内においてＰ型不純物の濃度がコーナー部Ｒ１１に向かうにつれて連続的または段階的に減衰させせるべく、注入マスク２０Ａのマスクパターン４０Ａの精度、ウエハプロセス技術による製造が可能な限り多段階でなだらかに作成することが望ましい。
【００８３】
なお、注入マスク２０Ａのマスクパターン４０Ａにおける複数の注入窓１２の開口率を実施の形態２に適した内容に制御し、イオン注入、熱拡散を行うことにより、実施の形態１の製造方法と同様な製造方法を用いて実施の形態２の半導体装置を製造することができる。
【００８４】
また、濃度緩和領域１４ａ〜１４ｃの各領域内においても、Ｐ型不純物の濃度が、コーナー部Ｒ１１に向かうにつれて連続的または段階的に減衰する構造を実現する製造方法として、注入マスク２０Ａを構成するシリコン酸化膜１３の膜厚をコーナー部Ｒ１１に向かうにつれて連続的または段階的に増加させる等の対応が考えられる。
【００８５】
＜実施の形態３＞
実施の形態３の半導体装置は、実施の形態１、実施の形態２の半導体装置と比較して、環状のＰ型不純物領域２の不純物濃度が終端領域３２の内周から外周方向、すなわち法線方向に向かって減衰する構造であることを特徴としている。
【００８６】
実施の形態１、実施の形態２のように終端領域３２の法線方向において、環状のＰ型不純物領域２のＰ型の不純物濃度が一定である場合、ウエハプロセスのバラツキに対して安定した耐圧が得られるＰ型不純物領域２の範囲が狭い。なぜならば、法線方向における不純物濃度は一種類であるため、ウエハプロセスのバラツキによる不純物濃度が設計時から変動するとそのまま法線方向の不純物濃度の変動として反映されるからである。
【００８７】
そこで、終端領域３２（環状のＰ型不純物領域２）の法線方向へ向けて不純物濃度を減衰させることにより、ウエハプロセスのバラツキに対して安定した耐圧を得ることができるようにしたのが実施の形態３の半導体装置である。
【００８８】
すなわち、直線部Ｒ１０に形成される直線部不純物領域のＰ型の不純物濃度は、終端領域３２の法線方向に沿って（内周から外周へ向けて）連続的もしくは段階的に減衰させている。コーナー部不純物領域のＰ型の不純物域濃度も同様に、終端領域３２の法線方向に沿って連続的もしくは段階的に減衰させている。加えて、上記直線部不純物領域と上記コーナー部不純物領域とのつなぎ目に設ける濃度緩和領域のＰ型の不純物濃度も法線方向に沿って連続的もしくは段階的に減衰させている。
【００８９】
そして、不純物濃度の減衰の割合が最も小さい上記直線部不純物領域から、上記濃度緩和領域及び上記コーナー部不純物領域の順で減衰の割合が大きくなるように設定される結果、Ｐ型の不純物濃度が最も高い上記直線部不純物領域から、上記濃度緩和領域、上記コーナー部不純物領域の順でＰ型の不純物濃度が相対的に低くなるように形成される。
【００９０】
したがって、実施の形態３においても、実施の形態１及び実施の形態２と同様、環状のＰ型不純物領域２は、接線方向において最も不純物濃度が高い上記直線部不純物領域から、上記濃度緩和領域、上記コーナー部不純物領域の順で不純物濃度が相対的に低く設定されることにより、上記直線部不純物領域と上記コーナー部不純物領域との中間の不純物濃度を有する上記濃度緩和領域が存在する構造を維持しているため、実施の形態１及び実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
図１７は、本発明の実施の形態３における半導体装置の構造を示す断面図である。図１７(a) 〜(c) は図１のＡ−Ａ断面、図Ｂ−Ｂ断面、及びＣ−Ｃ断面を示している。図１８は、実施の形態２である半導体装置の構成を模式的に示した説明図であり、具体的には、図３で示した実施の形態１と同様の平面図である。
【００９２】
図１８に示すように、直線部Ｒ１０に形成される上記直線部不純物領域は、法線方向に沿って最内不純物領域５１、直線部中間不純物領域５２ｓ、及び直線部最外不純物領域５３ｓの順で形成され、コーナー部Ｒ１１に形成される上記コーナー部不純物領域は、法線方向に沿って最内不純物領域５１、コーナー部中間不純物領域５２ｃ、及びコーナー部最外不純物領域５３ｃの順で形成される。さらに、上記濃度緩和領域は直線部Ｒ１０に含まれており、法線方向に沿って最内不純物領域５１、中間濃度緩和領域６２及び最外濃度緩和領域６３の順で形成される。
【００９３】
ここで、最内不純物領域５１、直線部中間不純物領域５２ｓ、直線部最外不純物領域５３ｓ、コーナー部中間不純物領域５２ｃ、コーナー部最外不純物領域５３ｃ、中間濃度緩和領域６２及び中間濃度緩和領域６３のＰ型の不純物濃度をＣ５１、Ｃ５２ｓ、Ｃ５３ｓ、Ｃ５２ｃ、Ｃ５３ｃ、Ｃ６２、及びＣ６３として、実施の形態３の半導体装置は法線方向及び接線方向における不純物濃度関係を説明する。
【００９４】
実施の形態３の半導体装置は、「Ｃ５１＞Ｃ５２ｓ＞Ｃ５３ｓ」、かつ「Ｃ５１＞Ｃ５２ｃ＞Ｃ５３ｃ」、かつ「Ｃ５１＞Ｃ６２＞Ｃ６３」という法線方向における不純物濃度関係を満足することにより、終端領域３２の法線方向に沿って（内周から外周に向けて）連続的もしくは段階的にＰ型の不純物濃度が減衰している構造を得ることができる。
【００９５】
したがって、法線方向に沿って複数の不純物濃度が設定されるため、法線方向に一つの不純物濃度が設定されている実施の形態１や実施の形態２の構造に比べ、ウエハプロセスのバラツキによって生じる環状のＰ型不純物領域２の不純物濃度の法線方向におけるバラツキを緩和することができる。
【００９６】
その結果、実施の形態３の半導体装置は、法線方向に沿って広範囲になだらかに不純物濃度が変化する耐圧保持領域に電界が加わることになり、局所的に集中していた電界を分散することができるため、ウエハプロセスのバラツキに対して安定した耐圧を得ることができる。
【００９７】
さらに、実施の形態３の半導体装置は、環状のＰ型不純物領域２が法線方向沿って接合深さが浅くなるように形成される。すなわち、図１７(a) に示すように、直線部不純物領域２ｓ（最内不純物領域５１、直線部中間不純物領域５２ｓ及び直線部最外不純物領域５３ｓ）の直線部接合深さｄｓ（ｄｓ１〜ｄｓ３）が、法線方向沿って浅くなる（ｄｓ１＞ｄｓ２＞ｄｓ３）ように形成される。
【００９８】
また、図１７(b) に示すように、濃度緩和領域１４（最内不純物領域５１、中間濃度緩和領域６２及び最外濃度緩和領域６３）の中間部接合深さｄｍ（ｄｍ１〜ｄｍ３）が、法線方向沿って浅くなる（ｄｍ１＞ｄｍ２＞ｄｍ３）ように形成される。同様にして、図１７(c) に示すように、コーナー部不純物領域２ｃ（最内不純物領域５１、コーナー部中間不純物領域５２ｃ、及びコーナー部最外不純物領域５３ｃ）のコーナー部接合深さｄｃ（ｄｃ１〜ｄｃ３）が、法線方向沿って浅くなる（ｄｃ１＞ｄｃ２＞ｄｃ３）ように形成される。
【００９９】
このように、直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃは、「ｄｓ１＞ｄｓ２＞ｄｓ３」、「ｄｍ１＞ｄｍ２＞ｄｍ３」及び「ｄｃ１＞ｄｃ２＞ｄｃ３」を満足する不純物接合深さ関係を有することにより、環状のＰ型不純物領域２が法線方向に沿って連続的もしくは段階的にＰ型の不純物濃度が減衰しやすい構造を得ることができる。
【０１００】
さらに、実施の形態３の半導体装置は、「Ｃ５２ｓ＞Ｃ６２＞Ｃ５２ｃ」かつ「Ｃ５３ｓ＞Ｃ６３＞Ｃ５３ｃ」という接線方向における不純物濃度関係を満足することにより、実施の形態１及び実施の形態２の同様、逆方向耐圧印加時のコーナー部Ｒ１１での空乏層化領域９０の曲率を擬似的に大きくすることにより、半導体装置の装置サイズを大きくすることなく、半導体装置の耐圧性能を向上させることができる。
【０１０１】
なお、局所的にコーナー部Ｒ１１の不純物濃度が直線部Ｒ１０の不純物濃度より高くなっていても（例えば、コーナー部Ｒ１１における最内不純物領域５１が直線部Ｒ１０にける直線部最外不純物領域５３ｓより不純物濃度が高い場合等）、法線方向に不純物濃度を積分した場合にコーナー部Ｒ１１の不純物濃度が直線部Ｒ１０の不純物濃度より低く設定されておれば良い。
【０１０２】
（変形例）
以上の説明した実施の形態３の構成（基本構成）では、濃度緩和領域を構成する中間濃度緩和領域６２及び最外濃度緩和領域６３は直線部Ｒ１０に含まれていたが、これに限定されず以下で示す変形例の終端領域３２を採用してもよい。
【０１０３】
図１９及び図２０はそれぞれ実施の形態３の半導体装置の変形例を示す説明図（その１，その２）である。例えば、図１９に示すように、中間濃度緩和領域６２及び最外濃度緩和領域６３はコーナー部Ｒ１１に含まれる構成であってもよいし、図２０に示すように、中間濃度緩和領域６２及び最外濃度緩和領域６３は直線部Ｒ１０及びコーナー部Ｒ１１の両方に含まれる構成であってもよい。以上のような図１９及び図２０に示した構成のいずれにおいても、図１７及び図１８で示した実施の形態３の基本構成と同様の効果が期待できる。
【０１０４】
なお、注入マスク２０Ａのマスクパターン４０Ａにおける複数の注入窓１２の開口率を実施の形態３に適した内容に制御し、イオン注入、熱拡散を行うことにより、実施の形態１の製造方法と同様な製造方法を用いて実施の形態３の半導体装置を製造することができる。
【０１０５】
また、環状のＰ型不純物領域２の法線方向に沿ってＰ型の不純物濃度が連続的または段階的に減衰する構造を実現する製造方法として、注入マスク２０Ａを構成するシリコン酸化膜１３の膜厚を法線方向に沿って連続的または段階的に増加させる等の対応が考えられる。
【０１０６】
＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態４である半導体装置は、環状のＰ型不純物領域２が複数に分離されているという特徴を、実施の形態１〜実施の形態３に付加した構成となっている。なお、以下においては、その特徴を実施の形態１に付加した構成について説明するが、実施の形態２及び実施の形態３に付加した構成も以下と同様であるため、実施の形態２及び実施の形態３に付加した構成の説明については省略する。
【０１０７】
図２１は実施の形態４である半導体装置の基本構成を模式的に示した説明図であり、具体的には、図３で示した実施の形態１と同様の平面図である。図２１に示す構成では、環状のＰ型不純物領域２（直線部不純物領域２ｓ、コーナー部不純物領域２ｃ及び濃度緩和領域１４）が、接線方向に延在するＮ型ドリフト層１によって分離されている。これにより、環状のＰ型不純物領域２は、法線方向に対して複数に分離されている。
【０１０８】
なお、直線部不純物領域２ｓ、コーナー部不純物領域２ｃ及び濃度緩和領域１４間の不純物濃度関係は、実施の形態１と同様、「Ｃｓ＞Ｃ１４＞Ｃｃ」を満足している。
【０１０９】
図２２は実施の形態４である半導体装置の別構成を模式的に示した説明図であり、具体的には、図３で示した実施の形態１と同様の平面図である。図２２に示す構成では、図２１に示した環状のＰ型不純物領域２が、法線方向に延在するＮ型ドリフト層１によってさらに分離されている。これにより、環状のＰ型不純物領域２は、法線方向に加え接線方向に対しても複数に分離されている。
【０１１０】
なお、実施の形態４である半導体装置では、以上に説明した構成に限ったものではなく、環状のＰ型不純物領域２が、法線方向及び接線方向の少なくともいずれか一方に対して複数に分離されていればよい。また、以下の説明では、環状のＰ型不純物領域２が接線方向に複数に分離されることによって形成される領域を「部分領域」と称す場合がある。
【０１１１】
（効果）
以上のような実施の形態４である半導体装置によれば、環状のＰ型不純物領域２が法線方向及び接線方向の少なくともいずれか一方に対して複数に分離される構造で、実施の形態１と同様な不純物濃度関係を満足する環状のＰ型不純物領域２（直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４、コーナー部不純物領域２ｃ）を実現することにより、半導体装置の装置サイズを大きくすることなく、半導体装置の耐圧性能を向上させることができる。
【０１１２】
すなわち、実施の形態４の半導体装置は、図２１及び図２２で示すいずれの構造においても、実施の形態１と同様、逆方向耐圧印加時のコーナー部Ｒ１１での空乏層化領域の曲率を擬似的に大きくすることができ、電界緩和を可能とし耐圧向上を図ることができる。
【０１１３】
また、半導体基板３０としてＰ型の不純物が拡散しにくい材質を用いても実施の形態４の構造であれば比較的容易に製造することができる利点を奏する。
【０１１４】
なお、実施の形態４の構造を実施の形態２及び実施の形態３に付加したした場合、実施の形態２及び実施の形態３と同様な効果が得られることは勿論である。
【０１１５】
また、実施の形態４の半導体装置の製造方法は、実施の形態１の製造方法と同様な製造方法を用い、例えば、図４で示した注入マスク２０Ａのマスクパターン４０Ａにおける注入窓１２，１２の間隔を実施の形態１〜３の場合よりも広くする（形成度合の疎密度を「疎」にする）設定等により、比較的簡単に実現することができる。
【０１１６】
＜実施の形態５＞
図２３は実施の形態５である半導体装置の構成を模式的に示した説明図であり、具体的には、図３で示した実施の形態１と同様の平面図である。図２３に示すように、実施の形態５の半導体装置は、環状のＰ型不純物領域２の少なくとも一部が接線方向に分離されることによって形成された複数の部分領域２に関し、直線部Ｒ１０の部分領域２の単体形成面積が最も広く設定され、以下、濃度緩和領域１４における部分領域２、コーナー部Ｒ１１における部分領域２の順で単体形成面積が狭くなる形成面積関係を有している。なお、各部分領域２の不純物濃度は同一に設定されている。
【０１１７】
その結果、巨視的に視て（単位面積当たりの不純物濃度を換算すると）、直線部Ｒ１０（濃度緩和領域１４を除く）に形成される直線部不純物領域（複数の部分領域２（面積最大）の集合体）の不純物濃度が最も高くなる。以下、濃度緩和領域１４（複数の部分領域２（面積中間）の集合体）、コーナー部Ｒ１１に形成されるコーナー部不純物領域（複数の部分領域２（面積最小）の集合体）の順で、実施の形態１と同様の不純物濃度関係を設定している。
【０１１８】
（効果等）
実施の形態５は上記のように巨視的に視て実施の形態１と同様の特徴（不純物濃度関係）を有することにより、局所的な電界集中を抑制することができ、半導体装置の耐圧を向上させることができる。
【０１１９】
また、実施の形態５の半導体装置の製造方法は、実施の形態１の製造方法と同様な製造方法を用い、例えば、図４で示した注入マスク２０Ａのマスクパターン４０Ａを構成する複数の注入窓１２を複数の部分領域に合致した形状で設定し、熱拡散度合を低減する等により、比較的簡単に実現することができる。
【０１２０】
＜実施の形態６＞
本発明の実施の形態６である半導体装置は、環状のＰ型不純物領域２上にシリコン酸化膜１９（絶縁膜）を介して形成された環状のフィールドプレート１６（フィールドプレート）を、実施の形態１〜実施の形態５に付加した構成となっている。なお、以下においては、その特徴を実施の形態１及び実施の形態４に付加した構成について説明するが、実施の形態２、実施の形態３及び実施の形態５に付加した構成も以下と同様であるため、実施の形態２、実施の形態３及び実施の形態５に付加した構成の説明については省略する。
【０１２１】
図２４は実施の形態６である半導体装置の基本構成を模式的に示した説明図であり、具体的には、図３で示した実施の形態１と同様の平面図である。図２５は当該構成を図２と同様に示す断面図である。これら図２４及び図２５には、複数の（３つの）環状のフィールドプレート１６を実施の形態１の構造に付加した構成が示されている。
【０１２２】
図２６は、実施の形態６である半導体装置の別構成を模式的に示した説明図であり、具体的には図２と同様の断面図である。図２６には、複数のフィールドプレート１６を、実施の形態４の半導体装置の複数に離散された環状のＰ型不純物領域２上に形成した構成が示されている。
【０１２３】
これらの図に示すように、各々が接線方向に延在した複数の環状のフィールドプレート１６が法線方向に互いに分離して形成されている。各フィールドプレート１６は、環状のＰ型不純物領域２（図２６の場合、複数に分離されたＰ型不純物領域２）上にシリコン酸化膜１９を介して形成されているとともに、その一部が環状のＰ型不純物領域２上に直接形成されている。なお、各フィールドプレート１６は、例えばアルミニウムやポリシリコンなどから構成される。
【０１２４】
そして、各フィールドプレート１６は、エミッタ電極６と離間されて形成されている。また、シリコン酸化膜１９上の一部には、Ｎ型チャネルストッパ電極９が形成されており、Ｎ型チャネルストッパ電極９の一端はフィールドプレート１６と近接して設けられ、他端はＮ型チャネルストッパ領域３の表面上に延びて形成されている。このように、複数のフィールドプレート１６はエミッタ電極６，Ｎ型チャネルストッパ電極９間に形成されている。
【０１２５】
（効果）
以上のような本実施の形態６に係る半導体装置によれば、フィールドプレート効果により、複数のフィールドプレート１６とＮ型チャネルストッパ電極９とによる電位分担の割合を増加させることができる。これにより、電界の分散、電位の安定化、外乱の防止を実現することができる。
【０１２６】
（変形例）
図２７は、実施の形態６の半導体装置における変形例の構成を模式的に示した説明図であり、具体的には、図３で示した実施の形態１と同様の平面図である。図２８は、当該構成を図２と同様に示す断面図である。図２７及び図２８で示す変形例では、複数の（３つの）環状のフローティングフィールドプレート１７（第２のフィールドプレート）と、複数の（４つの）環状のフローティングフィールドプレート１８（第１のフィールドプレート）とがそれぞれ法線方向に沿って互いに分離して複数個設けられている。各フローティングフィールドプレート１７，１８は例えばアルミニウムやポリシリコンなどから構成される。
【０１２７】
各フローティングフィールドプレート１８は、環状のＰ型不純物領域２上にシリコン酸化膜１９を介して形成されることにより環状のＰ型不純物領域２と絶縁されている。なお、各フローティングフィールドプレート１８は半導体基板３０の表面（環状のＰ型不純物領域２）との間にシリコン酸化膜１９を介した容量結合（第１の容量結合）が形成される高さで形成される。
【０１２８】
各フローティングフィールドプレート１７は、フローティングフィールドプレート１８上のシリコン酸化膜１９を介して形成されることにより、環状のＰ型不純物領域２及びフローティングフィールドプレート１８と絶縁されている。なお、フローティングフィールドプレート１７及び１８は隣接するフローティングフィールドプレート１７及び１８間において容量結合（第２の容量結合）が形成される程度に平面視重複部分を有している。
【０１２９】
各フローティングフィールドプレート１７，１８は、エミッタ電極６と離間されて形成されている。また、シリコン酸化膜１９上には、Ｎ型チャネルストッパ電極９が形成されており、Ｎ型チャネルストッパ電極９の一端はフローティングフィールドプレート１８と近接して設けられ、他端はＮ型チャネルストッパ領域３の表面上に延びて形成されている。このように、複数のフローティングフィールドプレート１７，１８はエミッタ電極６，Ｎ型チャネルストッパ電極９間に形成されている。
【０１３０】
以上のような構成によれば、上述した第１及び第２の容量結合が形成される複数のフローティングフィールドプレート１７，１８とＮ型チャネルストッパ電極９とによって電位分担の割合を増加させることができる。これにより、電界の分散、電位の安定化、外乱の防止を実現することができる。
【０１３１】
なお、実施の形態６で半導体装置は、実施の形態１〜実施の形態５の半導体装置の終端構造である環状のＰ型不純物領域２のいずれかを形成した後に、フィールドプレート１６（フローティングフィールドプレート１７，１８）を形成することにより製造することができる。
【０１３２】
＜実施の形態１〜実施の形態６に共通する変形例＞
以上においては、Ｎ型ドリフト層１は、シリコンなどからなる半導体基板３０に形成されているものとして説明したが、これに限ったものではない。例えば、Ｎ型ドリフト層１は、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、もしくはダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体からなる基板に形成されてもよい。
【０１３３】
また、以上においては、半導体素子は、ＩＧＢＴ３１であるものとして説明したが、これに限ったものではない。例えば、半導体素子は、ダイオードやＭＯＳトランジスタなどであってもよい。
【０１３４】
＜注入マスクの変形例＞
図４で示した注入マスク２０Ａでは、複数の注入窓１２（開口部）の形成度合の疎密によって、複数の注入窓１２の開口率が調整された。これに対し、本変形例に係る注入マスク２０Ｂでは、複数の注入窓１２の単体形成面積の大小によって、複数の注入窓１２の開口率が調整される。
【０１３５】
図２９は、本変形例に係る注入マスク２０Ｂの一例を示す平面図である。この注入マスク２０Ｂは複数の注入窓１２（注入窓１２ｓ，注入窓１２ｍ及び注入窓１２ｃ）からなるマスクパターン４０Ｂを有している。
【０１３６】
マスクパターン４０Ｂを構成する複数の注入窓１２として、直線部Ｒ１０（濃度緩和領域１４を除く）に対応する直線部Ｍ１０（濃度緩和領域形成部Ｅ１４を除く）に複数の注入窓１２ｓが形成され、濃度緩和領域形成部Ｅ１４に複数の注入窓１２ｍが形成され、コーナー部Ｒ１１に対応するコーナー部Ｍ１１に複数の注入窓１２ｃが形成される。なお、複数の注入窓１２の形成度合は直線部Ｍ１０、コーナー部Ｍ１１に関係なく均一に形成される。
【０１３７】
そして、各注入窓１２ｓ、注入窓１２ｍ及び注入窓１２ｃの単体形成面積をＳ１２ｓ，Ｓ１２ｍ及びＳ１２ｃとすると、「Ｓ１２ｓ＞Ｓ１２ｍ＞Ｓ１２ｃ」とする面積関係を満足するように設定される。その結果、直線部Ｍ１０（濃度緩和領域形成部Ｅ１４除く）の開口率が最も大きく、以下、濃度緩和領域形成部Ｅ１４及びコーナー部Ｍ１１の順で開口率が小さくなる開口率関係を満足するマスクパターン４０Ｂを得ることができる。
【０１３８】
このような図２９に示される注入マスク２０Ｂを用いれば、図４に示した注入マスク２０Ａと同様に、実施の形態１で示した製造方法によって、直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃ間で実施の形態１と同様の不純物濃度関係を満足する環状のＰ型不純物領域２を得ることができる。
【０１３９】
加えて、マスクパターン４０Ｂを構成する複数の注入窓１２は「Ｓ１２ｓ＞Ｓ１２ｍ＞Ｓ１２ｃ」とする面積関係を満足するため、図２に示すように、「ｄｓ＞ｄｍ＞ｄｃ」を満足する不純物接合深さ関係を有する、直線部不純物領域２ｓ、濃度緩和領域１４及びコーナー部不純物領域２ｃからなる環状のＰ型不純物領域２を比較的容易に得ることができる。なぜならば、注入窓１２の形成面積が大きい程、環状のＰ型不純物領域２を深く形成することができる性質を有しているからである。
【０１４０】
なお、図２９に示される注入マスク２０Ｂでは、直線部Ｍ１０（濃度緩和領域形成部Ｅ１４を除く）における注入窓１２ｓの接線方向及び法線方向の長さを最も長く設定し、以下、濃度緩和領域形成部Ｅ１４及びコーナー部Ｍ１１の順で注入窓１２（注入窓１２ｍ，注入窓１２ｃ）の接線方向及び法線方向の長さを短くしていくことにより、マスクパターン４０Ｂを形成している。
【０１４１】
しかし図２９で示したマスクパターン４０Ｂ以外のマスクパターンを採用しても良い。例えば、注入窓１２ｓの接線方向及び法線方向いずれか一方の方向の長さを、注入窓１２ｍ及び注入窓１２ｃの当該一方の方向の長さよりも大きくし、他方の長さをほぼ同じにすることにより、「Ｓ１２ｓ＞Ｓ１２ｍ＞Ｓ１２ｃ」とする面積関係を満足するように設定しても良い。
【０１４２】
また、注入マスク２０Ａ及び注入マスク２０Ｂの特徴を共に備えた注入マスクを構成しても良い。すなわち、注入窓１２の単体形成面積の大小差及び形成度合の粗密差の組合せにより、直線部Ｍ１０の開口率が最も大きく、以下、濃度緩和領域形成部Ｅ１４及びコーナー部Ｍ１１の順で開口率が小さくなる開口率関係を満足するマスクパターンを有する注入マスクを構成しても良い。
【０１４３】
また、図４及び図２９に示したマスクパターン４０Ａ及び４０Ｂでは、各注入窓１２の形状は正方形としているが、これに限ったものではなく、円、長方形、楕円などの他の形状でも同様の効果を得ることができる。また、巨視的にみて、直線部Ｍ１０の不純物濃度が濃度緩和領域形成部Ｅ１４及びコーナー部Ｍ１１よりも高い構成を、ラインパターン、ドットパターンのみで構成し、以下、濃度緩和領域形成部Ｅ１４、コーナー部Ｍ１１の順で低くなるように設定することも可能である。
【０１４４】
また、以上においては、注入マスク２０Ａ及び２０Ｂとして、半導体基板３０上に形成されるシリコン酸化膜１３を用いた場合について説明した。しかしシリコン酸化膜１３以外に、レジストなど、通常の半導体プロセスでマスクとして用いられるものを、注入マスクとして用いてもよい。また、ハーフトーンマスクやグレイトーンマスクなどのフォトマスクを注入マスクとして用いて、Ｐ型不純物領域２を一括して形成してもよい。
【０１４５】
また、上述した例では、局所的に開口率が異なる注入マスク２０Ａ及び２０Ｂを用いて、イオン注入を行うことによって不純物濃度の異なる環状のＰ型不純物領域２を形成する方法について説明した。しかしこれに限ったものではなく、複数の注入マスクを用いるとともに、異なるまたは同様のドーズ量で複数回のイオン注入を行うことによって環状のＰ型不純物領域２を形成してもよい。また、複数のマスクパターンを用いるとともに、異なるまたは同様のドーズ量で複数回のイオン注入を行うことによって環状のＰ型不純物領域２を形成してもよい。
【０１４６】
また、図１及び図２等で示すＩＧＢＴ３１及び終端領域３２におけるＰ型不純物領域２を一括して形成すべく、注入マスク２０Ａ，２０ＢにＩＧＢＴ３１下のＰ型不純物領域２形成用のパターンを併せて設ける構成も考えられる。
【０１４７】
なお、以上で説明した各図面は、構造等を簡易的に分かりやすく示したもので、図面における縮小や縦横比、繰り返し用いられるパターンの数などは正確ではない。また、以上に開示された実施の形態は全ての点で例示に過ぎず、本発明を制限するものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態の内容だけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。
【０１４８】
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能であり、これまで記載した構造及び製造方法は、適宜組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  Ｎ型ドリフト層、２  Ｐ型不純物領域、２ｃ  コーナー部不純物領域、２ｓ  直線部不純物領域、３  Ｎ型チャネルストッパ領域、６  エミッタ電極、７  コレクタ電極、８  ゲート電極、９  Ｎ型チャネルストッパ電極、１２  注入窓、１４  濃度緩和領域、１６  フィールドプレート、１７，１８  フローティングフィールドプレート、２０Ａ，２０Ｂ  注入マスク、３１  ＩＧＢＴ、３２  終端領域、９０  空乏層化領域、Ｒ１０  直線部、Ｒ１１  コーナー部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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