半导体装置的制造方法_2

文档序号:9278289阅读:来源:国知局
C)IGBTo以下,有时也将IGBT区域4与二极管区域6合起来称为元件区域5。
[0025]在半导体基板的表面上平行地形成有多条沟槽10(图1中未图示)。在半导体装置2中,在与沟槽10延伸的方向(X方向)正交的方向(Y方向)上相互交替地并排配置有多个IGBT区域4和多个二极管区域6。
[0026]图2至图4图示了 IGBT区域4的详细情况。另外,在图2中,未图示后述的表面电极24、绝缘栅34、表面绝缘膜40以及虚设栅42。如图2至图4所示,在IGBT区域4中形成有:由杂质浓度较高的P型半导体构成的体接触层12 ;由杂质浓度较高的η型半导体构成的发射层14 ;由ρ型半导体构成的体层16 ;由杂质浓度较高的η型半导体构成的载流子蓄积层15 ;由杂质浓度较低的η型半导体构成的漂移层18 ;由η型半导体构成的缓冲层20 ;以及由杂质浓度较高的ρ型半导体构成的集电层22。体层的杂质浓度为,例如115?117[cm-3]左右,体接触层12的杂质浓度为,例如117?102°[cm_3]左右。体接触层12、发射层14、体层16在半导体基板的表面上露出,并与表面电极24接触。体接触层12以及发射层14被局部地形成在体层16的表层部分上。载流子蓄积层15以遮断漂移层18与表面电极24之间的方式而被形成在体层16的内部。漂移层18被形成在体层16的背面上。缓冲层20被形成在漂移层18的背面上。集电层22被形成在缓冲层20的背面上。集电层22在半导体基板的背面上露出,并与背面电极26接触。
[0027]在二极管区域6中形成有:由杂质浓度较高的P型半导体构成的阳极接触层28 ;由ρ型半导体构成的阳极层30 ;由杂质浓度较低的η型半导体构成的漂移层18 ;由η型半导体构成的缓冲层20 ;以及由杂质浓度较高的η型半导体构成的阴极层32。阳极接触层28和阳极层30在半导体基板的表面上露出,并与表面电极24接触。阳极接触层28被局部地形成在阳极层30的表层部分上。漂移层18被形成在阳极层30的背面上。缓冲层20被形成在漂移层18的背面上。阴极层32被形成在缓冲层20的背面上。阴极层32在半导体基板的背面上露出,并与背面电极26接触。
[0028]在半导体装置2中,IGBT区域4的漂移层18与二极管区域6的漂移层18作为共同的层而被形成。在半导体装置2中,IGBT区域4的缓冲层20与二极管区域6的缓冲层20作为共同的层而被形成。
[0029]在IGBT区域4中,沟槽10从半导体基板的表面侧贯穿体层16以及载流子蓄积层15并到达至漂移层18的内部。在IGBT区域4的沟槽10中形成有绝缘栅34。绝缘栅34具备被形成在沟槽10的内壁上的栅极绝缘膜36以及被栅极绝缘膜36覆盖并被填充在沟槽10内的栅电极38。栅电极38通过表面绝缘膜40而与表面电极24隔离。栅电极38与栅电极端子7(参照图1)电连接。
[0030]在二极管区域6中,沟槽10从半导体基板的表面侧贯穿阳极层30并到达至漂移层18的内部。在二极管区域6的沟槽10中形成有虚设栅42。虚设栅42具备被形成在沟槽10的内侧的虚设栅极绝缘膜44以及被虚设栅极绝缘膜44覆盖并被填充在沟槽10内的虚设栅电极46。虽然在图3及图4中,虚设栅电极46通过表面绝缘膜40而与表面电极24隔离,但在未图示的部位处,虚设栅电极46与表面电极24接触,从而虚设栅电极46与表面电极24电连接。
[0031]如图2所示,在IGBT区域4中,发射层14被配置为,在并排配置的两个沟槽10之间,从一个沟槽10起沿与沟槽10延伸的方向(图中的X方向)正交的方向(图中的Y方向)延伸至另一个沟槽10为止。在俯视观察半导体基板时,体层16通过沟槽10与发射层14而被划分为矩形的范围,体接触层12被配置在划分出的体层16的中央附近。体接触层12与发射层14以彼此的角部不重叠的方式而分离配置。
[0032]在本实施例的半导体装置2中,在沿着半导体基板的表面且沟槽10延伸的方向(X方向)上的从体接触层12至发射层14的间隔被形成为,与在沿着半导体基板的表面且与沟槽10延伸的方向正交的方向(Y方向)上的从体接触层12至沟槽10的间隔相比较大。通过设为这种结构,从而能够确保从体接触层12至沟槽10的间隔较窄,并且将体接触层12形成为较小。
[0033]在IGBT区域4关断时,蓄积在与载流子蓄积层15相比靠背面侧的空穴会沿着沟槽10而流动至表面附近的体层16,并从体层16向体接触层12集中流动。此时,当沟槽10与体接触层12的间隔被形成为较大时,体层16中空穴集中流动的范围将扩大,从而容易产生闭锁。在本实施例的半导体装置2中,由于沟槽10与体接触层12的间隔被确保为较窄,因此能够使体层16中空穴集中流动的范围缩窄,从而抑制闭锁的产生。能够提高半导体装置2的RBSOA耐量。
[0034]此外,在本实施例的半导体装置2中,通过将沟槽10延伸的方向(X方向)上的从体接触层12至发射层14的间隔设为较大,从而体接触层12被形成为较小。通过设为这种结构,从而使二极管动作时的从体接触层12向漂移层18注入的空穴的注入量减少。由此,能够提尚一极管动作时的反向恢复特性,从而减少开关损耗。
[0035]而且,在本实施例中,被配置在距二极管区域6的距离较近的部位处的体接触层12被形成为,在沟槽10延伸的方向(X方向)上的宽度较窄,而被配置在距二极管区域6的距离较远的部位处的体接触层12被形成为,在沟槽10延伸的方向(X方向)上的宽度较宽。SP,被配置在距二极管区域6的距离较近的部位处的体接触层12被形成为较小,而被配置在距二极管区域6的距离较远的部位处的体接触层12被形成为较大。
[0036]IGBT区域4关断时的雪崩电流向IGBT区域4的中央的体接触层12集中流通。换言之,雪崩电流向IGBT区域4中距二极管区域6的距离较远的部位的体接触层12集中流通。在本实施例的半导体装置2中,由于雪崩电流集中的部位的体接触层12被形成为较大,因此能够确保IGBT动作时的雪崩耐量。
[0037]在本实施例的半导体装置2中,在IGBT区域4中雪崩电流不集中的部位(即,IGBT区域4中距二极管区域6的距离较近的部位)处,体接触层12被形成为较小。通过设为这种结构,从而使二极管动作时的从体接触层12向漂移层18注入的空穴的注入量减少。由此,能够提高二极管动作时的反向恢复特性,从而减少开关损耗。
[0038]如图5所示,在本实施例的半导体装置2中,元件区域5的边缘部处的IGBT区域4的体接触层12被形成为与其他部分处的IGBT区域4的体接触层12相比较大。由于在IGBT区域4关断时,空穴尤其向元件区域5的边缘部的体接触层12集中流动,因此当将体接触层12形成为较小时,RBSOA耐量将会下降。通过如本实施例这样,将元件区域5的边缘部处的体接触层12形成为与其他部分处的IGBT区域4的体接触层12相比较大,从而能够防止半导体装置2的RBSOA耐量的下降。
[0039]在本实施例的半导体装置2中,除了体接触层12的配置的方法以外,检测区域8具备与IGBT区域4同样的结构。检测区域8用于对在IGBT区域4中流通的电流的大小进行检测。有时也会将检测区域8的集电层22、漂移层18、体层16、载流子蓄积
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