半导体装置的制造方法
【专利说明】半导体装置
[0001][相关申请]
[0002]本申请享有以日本专利申请2014-132960号(申请:2014年6月27日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的所有内容。
技术领域
[0003]下述实施方式大致涉及一种半导体装置。
【背景技术】
[0004]作为电子机器等的开关元件，例如使用绝缘栅极型双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，以下称为IGBT)等半导体装置。对于半导体装置，期待具有可使量产性提尚的构造。
【发明内容】
[0005]本发明的实施方式提供一种可提高量产性的半导体装置。
[0006]实施方式的半导体装置具有第2导电型的第1半导体区域、第1导电型的第2半导体区域、第2导电型的第3半导体区域、第1导电型的第5半导体区域、栅极电极、以及第2导电型的第4半导体区域。第2半导体区域设置在第1半导体区域上。第3半导体区域设置在第2半导体区域上。栅极电极隔着与第5半导体区域相接的第1绝缘区域而设置在第3半导体区域内。栅极电极在与从第3半导体区域朝向第2半导体区域的第3方向正交的第1方向上，隔着第1绝缘区域而与第3半导体区域相邻的部分的长度比隔着第1绝缘区域而与第5半导体区域相邻的部分的长度长。第4半导体区域选择性地设置在第3半导体区域上。第4半导体区域具有比第3半导体区域中的位于第4半导体区域与第5半导体区域之间的部分的第2导电型的载流子密度高的第2导电型的载流子密度。第4半导体区域相对于第1绝缘区域的第1方向侧的端部设置在第1方向侧。
【附图说明】
[0007]图1是第1实施方式的半导体装置的剖视图。
[0008]图2是第1实施方式的半导体装置的俯视图。
[0009]图3(a)?(e)是表示第1实施方式的半导体装置的制造步骤的步骤剖视图。
[0010]图4(a)?(e)是表示第1实施方式的半导体装置的制造步骤的步骤剖视图。
[0011]图5是第2实施方式的半导体装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0012]以下，一边参照附图一边对本发明的各实施方式进行说明。
[0013]另外，附图是模式性附图或概念性附图，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比例等并不限于一定与实物相同。而且，即便在表示相同部分的情况下，有时也根据附图而不同地表示相互的尺寸或比例。
[0014]另外，在本申请的说明书及各图中，对与已出现的图中所述的要素相同的要素标注相同符号并适当省略详细说明。
[0015](第1实施方式)
[0016]图1是第1实施方式的半导体装置的剖视图。
[0017]图2是第1实施方式的半导体装置的俯视图。
[0018]图1是图2的A-A’剖视图。
[0019]在本实施方式中，对第1导电型为η型且第2导电型为p型的情况进行说明。但是，也可以将第1导电型设为ρ型，将第2导电型设为η型。
[0020]半导体装置100例如为IGBT。如图1所示，半导体装置100具备半导体衬底28 (以下，简称为衬底28)。衬底28例如为硅衬底。
[0021]衬底28包含:第1导电型的η基极区域30 (第2半导体区域)；第2导电型的ρ基极区域36 (第3半导体区域)，选择性地设置在η基极区域30上；以及第1导电型的射极区域38 (第5半导体区域)，选择性地设置在ρ基极区域36上。
[0022]ρ基极区域36包含第1区域36a、第2区域36b、以及第3区域36c (第4半导体区域)。
[0023]第1区域36a沿下述第1绝缘区域32而存在。第1区域36a存在于η基极区域30与射极区域38之间。
[0024]第3区域36c的第2导电型的杂质浓度比第1区域36a的第2导电型的杂质浓度及第2区域36b的第2导电型的杂质浓度高。第3区域36c例如是为了有效率地排出第2导电型的载流子(电洞)而设置。
[0025]第3区域36c例如通过如下方式形成:在η基极区域30上形成第2导电型的半导体区域(Ρ基极区域36)，进而将第2导电型的杂质离子注入至该半导体区域中的特定区域。
[0026]衬底28包含设置在ρ基极区域36的相反侧的第2导电型的集极区域42 (第1半导体区域)，且η基极区域30位于ρ基极区域36与集极区域42之间。也就是说，如果相对于η基极区域30将配置着ρ基极区域36的方向设为上方，那么集极区域42设置在η基极区域30下方。
[0027]在衬底28的设置着射极区域38 —侧，设置着未图示的射极电极并与射极区域38连接。在衬底28的设置着集极区域42 —侧，设置着未图示的集极电极并与集极区域42连接。
[0028]进而，衬底28具有被第1绝缘区域32从半导体区域分离的栅极电极(第1栅极电极)34、以及被第2绝缘区域48从半导体区域分离的电极50。交替排列地设置栅极电极34与电极50。栅极电极34的一部分隔着第1绝缘区域32而设置在ρ基极区域36内。电极50的一部分隔着第2绝缘区域48而设置在ρ基极区域36内。以将η基极区域30的一部分、Ρ基极区域36、以及射极区域38的至少一部分夹于栅极电极34与电极50之间的方式设置栅极电极34以及电极50。
[0029]栅极电极34以及电极50可以通过如下方式形成:在衬底28形成沟槽，并在沟槽隔着绝缘膜而嵌入电极材料。作为栅极电极34以及电极50的材料，例如使用多晶硅。作为第1绝缘区域32以及第2绝缘区域48的材料，例如使用氧化硅。
[0030]通过对栅极电极34施加电压，而在第1绝缘区域32附近的第1区域36a形成相对于第1导电型的载流子(电子)的通道(反转层)。电极50例如与射极电极连接。此时，例如将电极50连接于固定电位。固定电位的一例为接地电位。电极50在连接于固定电位时，可作为场板电极发挥功能。
[0031]如图2所示，第1导电型的射极区域38以与第1绝缘区域32相接的方式设置在ρ基极区域36表面。第3区域36c设置在位于第1绝缘区域32与第2绝缘区域48的大致中间的P基极区域36表面。但是，第3区域36c也可以从第1绝缘区域32与第2绝缘区域48的中间位置向第2绝缘区域48侧扩展地设置。
[0032]将各半导体区域的杂质浓度例示于下文。另外，各杂质浓度的值表示使第1导电型的杂质与第2导电型的杂质相互补偿后的各导电型的杂质浓度。
[0033]η 基极区域 30 的杂质浓度为 5.ΟΧ 1012?2.0Χ 10 14atom/cm3。
[0034]ρ基极区域36的第1区域36a的峰值杂质浓度为5.0 X 1016?5.0 X 10 17atom/cm3。
[0035]ρ基极区域36的第3区域36c的峰值杂质浓度为1.0X 1019atom/cm3以上。
[0036]射极区域38的峰值杂质浓度为1.0X 1019atom/cm3以上。
[0037]射极区域38的杂质浓度比η基极区域30以及第1区域36a的杂质浓度高。
[0038]集极区域42的杂质浓度为1.0X 1016?1.0X 10 19atom/cm3。
[0039]集极区域42的杂质浓度比η基极区域30的杂质浓度高。
[0040]于此，将从射极区域38朝向第3区域36c的方向设为第1方向，将从第3区域36c朝向射极区域38的方向设为第2方向。在本实施方式的半导体装置100中，将射极区域38设置在比第1绝缘区域32的位于第1方向的第1端部32a更靠第2方向侧。换句话说，射极区域38于俯视下设置在第1端部32a与第2端部32b之间，该第2端部32b是与半导体区域相接的第1绝缘区域32上端中的第1方向上的端部。
[0041]射极区域38是否设置在比第1端部32a更靠第2方向侧例如可以利用射极区域38与ρ基极区域36的接合面是否设置在比第1端部32a更靠第2方向侧来判断。
[0042]第1方向例如为图1中的X方向。但是，根据射极区域38及第3区域36c相互的位置关系，第1方向可以成为与X方向相反的方向。
[0043]在本实施方式的半导体装置100中，栅极电极34包含与η基极区域30、ρ基极区域36、以及射极区域38相邻的第1部分3