半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本说明书中记载的技术涉及一种半导体装置。
【背景技术】
[0002]在日本专利公开公报2012-43890号中，公开了一种IGBT (Insulated GateBipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)区域与二极管区域被形成在同一半导体基板上的半导体装置。在半导体基板的表面上设置有表面电极，在半导体基板的背面上设置有背面电极。IGBT区域具备:第一导电型的集电层，其与背面电极相接；第二导电型的IGBT漂移层，其相对于集电层而被设置于半导体基板的表面侧；第一导电型的体层，其相对于IGBT漂移层而被设置于半导体基板的表面侧，并且与表面电极相接；栅电极，其被配置于从半导体基板的表面起到达至IGBT漂移层的沟槽的内部，并且通过绝缘膜而与半导体基板和表面电极绝缘；第二导电型的发射层，其局部地设置在体层与表面电极之间，并且与栅电极的绝缘膜和表面电极相接。二极管区域具备:较高的第二导电型的阴极层，其与背面电极相接；第二导电型的二极管漂移层，其相对于阴极层而被设置于半导体基板的表面侧，并且杂质浓度与阴极层相比较低；第一导电型的阳极层，其相对于二极管漂移层而被设置于半导体基板的表面侧，并且与表面电极相接；沟槽电极，其被配置于从半导体基板的表面起到达至二极管漂移层的沟槽的内部，并且通过绝缘膜而与半导体基板绝缘；第一导电型的阳极接触层，其被设置在阳极层与表面电极之间，并与表面电极相接，且杂质浓度与阳极层相比较高。二极管区域通过栅电极或沟槽电极，而被划分为单位二极管区域。
【发明内容】
[0003]发明所要解决的课题
[0004]当在二极管区域中阳极接触层被形成为较广时，在二极管动作时，从阳极接触层向二极管漂移层的空穴注入量将变多，从而开关元件损耗将增大。因此，为了改善二极管动作时的开关元件损耗，而优选降低在二极管区域中阳极接触层所占的比例。但是，若单纯地缩小阳极接触层，则在二极管动作时，由于栅极干扰而引起的正向电压的变动将会变大。
[0005]用于解决课题的方法
[0006]本发明公开了一种IGBT区域和二极管区域被形成在同一半导体基板上的半导体装置。在半导体基板的表面上设置有表面电极，在半导体基板的背面上设置有背面电极。IGBT区域具备:第一导电型的集电层，其与背面电极相接；第二导电型的IGBT漂移层，其相对于集电层而被设置于半导体基板的表面侧；第一导电型的体层，其相对于IGBT漂移层而被设置于半导体基板的表面侧，并且与表面电极相接；栅电极，其被配置于从半导体基板的表面起到达至IGBT漂移层的沟槽的内部，并且通过绝缘膜而与半导体基板和表面电极绝缘；第二导电型的发射层，其局部地设置在体层与表面电极之间，并且与栅电极的绝缘膜和表面电极相接。二极管区域具备:较高的第二导电型的阴极层，其与背面电极相接；第二导电型的二极管漂移层，其相对于阴极层而被设置于半导体基板的表面侧，并且杂质浓度与阴极层相比较低；第一导电型的阳极层，其相对于二极管漂移层而被设置于半导体基板的表面侧，并且与表面电极相接；沟槽电极，其被配置于从半导体基板的表面起到达至二极管漂移层的沟槽的内部，并且通过绝缘膜而与半导体基板绝缘；第一导电型的阳极接触层，其局部地被设置在阳极层与表面电极之间，并与表面电极相接，且杂质浓度与阳极层相比较高。二极管区域通过栅电极或沟槽电极而被划分为单位二极管区域。在与IGBT区域邻接的单位二极管区域中，在俯视观察半导体基板的表面时，阳极层与阳极接触层混合地被配置，并且至少在隔着栅电极而与发射层对置的位置处被配置有阳极接触层。
[0007]在上述的半导体装置中，在与IGBT区域邻接的单位二极管区域中，阳极接触层并没有全面地被形成，而是局部地被形成。通过采用这种的结构，从而减少了二极管动作时的从阳极接触层向二极管漂移层的空穴的注入量。从而能够提升二极管区域的反向恢复特性，进而降低开关元件损耗。
[0008]另外，根据上述的半导体装置，能够抑制二极管动作时的栅极干扰的影响。即，即使在二极管动作时，栅极电压被施加在IGBT区域的栅电极上，而在栅电极的附近形成连接发射层和IGBT漂移层的沟道的情况下，由于在与IGBT区域邻接的单位二极管区域中，在隔着栅电极而与发射层对置的位置处形成有阳极接触层，因此能够抑制因沟道的形成而引起的空穴的减少。由此，能够抑制二极管动作时的因栅极干扰而引起的正向电压的变动。
【附图说明】
[0009]图1为实施例1所涉及的半导体装置的俯视图。
[0010]图2为图1的I1-1I线剖视图。
[0011]图3为图1的II1-1II线剖视图。
[0012]图4为改变例所涉及的半导体装置的俯视图。
[0013]图5为改变例所涉及的半导体装置的俯视图。
[0014]图6为改变例所涉及的半导体装置的俯视图。
[0015]图7为改变例所涉及的半导体装置的俯视图。
【具体实施方式】
[0016]本说明书所公开的半导体装置能够构成为，在与IGBT区域邻接的单位二极管区域中，在俯视观察半导体基板的表面时，在栅电极延伸的方向上，阳极接触层与阳极层交替地被配置。
[0017]根据上述的半导体装置，能够在与IGBT区域邻接的单位二极管区域中，在隔着栅电极而与发射层对置的位置处使阳极接触层存留，并且在单位二极管区域中减少阳极接触层所占的比例。
[0018]本说明书所公开的半导体装置能够构成为，在与IGBT区域邻接的单位二极管区域中，在俯视观察半导体基板的表面时，在与栅电极延伸的方向正交的方向上，在栅电极的附近配置有阳极接触层，在单位二极管区域的中央配置有阳极层。
[0019]根据上述的半导体装置，能够在与IGBT区域邻接的单位二极管区域中，在隔着栅电极而与发射层对置的位置处使阳极接触层存留，并且在单位二极管区域中减少阳极接触层所占的比例。
[0020]实施例
[0021]图1?图3中所示的半导体装置2为，IGBT与二极管被形成在同一半导体基板4上的RC-1GBT(反向导通型绝缘栅双极型晶体管)。另外，图1所示的俯视图中省略了被形成在半导体基板4的表面上的表面电极6的图示，而图示了半导体基板4的表面。此外，半导体装置2中，多个IGBT区域与多个二极管区域交替地被配置，并具有多个IGBT区域与二极管区域的边界。图1?图3图示了多个IGBT区域与二极管区域的边界中的一个，半导体装置2的多个边界均具有与图1?图3相同的结构。
[0022]半导体装置2具备:半导体基板4 ;形成于半导体基板4的表面侧的虚设栅8、绝缘栅10以及表面绝缘膜12 ;与半导体基板4的表面相接的表面电极6 ;与半导体基板4的背面相接的背面电极14。虚设栅8与绝缘栅10以大致固定的间隔被形成于半导体基板4中。半导体基板4具备二极管区域16与IGBT区域18。
[0023]如图2以及图3所示，二极管区域16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20 ;由P型半导体构成的阳极层22 ;由杂质浓度较低的η型半导体构成的漂移层24 ;由η型半导体构成的缓冲层26 ;由杂质浓度较高的η型半导体构成的阴极层28。阳极接触层20、阳极层22在半导体基板4的表面上露出，并与表面电极6接触。阳极接触层20局部地被形成在阳极层22的表层部分。漂移层24被形成在阳极层22的背面上。缓冲层26被形成在漂移层24的背面上。阴极层28被形成在缓冲层26的背面上。阴极层28在半导体基板4的背面上露出，并与背面电极14接触。
[0024]在IGBT区域18中形成有:由杂质浓度较高的P型半导体构成的体接触层30 ;由杂质浓度较高的η型半导体构成的发射层32 ;由P型半导体构成的体层34 ;由杂质浓度较低的η型半导体构成的漂移层24 ;由η型半导体构成的缓冲层26 ;由杂质浓度较高的ρ型半导体构成的集电层36。体接触层30、发射层32、体层34在半导体基板4的表面上露出，并与表面电极6接触。体接触层30以及发射层32局部地被形成在体层34的表层部分。漂移层24被形成于体层34的背面上。缓冲层26被形成于漂移层24的背面上。集电层36被形成于缓冲层26的背面上。集电层36在半导体基板4的背面上露出，并与背面电极14接触。
[0025]在半导体装置2中，二极管区域16的漂移层24 (也称为二极管漂移层)与IGBT区域18的漂移层24(也称为IGBT漂移层)作为共同的层而被形成。在半导体装置2中，二极管区域16的缓冲层26与IGBT区域18的缓冲层26作为共同的层而被形成。此外，在半导体装置2中，二极管区域16的阳极层22与IGBT区域18的体层34作为共同的层而被形成。换言之，二极管区域16的阳极层22与IGBT区域18的体层34的、距半导体基板4的表面的深度和杂质浓度相同。
[0026]虚设栅8在二极管区域16中，从半导体基板4的表面侧起贯穿阳极层22并到达漂移层24的内部。虚设栅8具备:虚设栅绝缘膜40，其形成于在半导体基板4的表面侧所形成的沟槽38的内侧；虚设栅电极42，其被虚设栅绝缘膜40覆盖并被填充在沟槽38内。虚设栅电极42与表面电极6相接触，并与表面电极6电连接。
[0027]绝缘栅10在IGBT区域18中，从半导体基板4的表面侧起贯穿体层34，并到达漂移层24的内部。绝缘栅10具备:栅绝缘膜46，其被形成于在半导体基板4的表面侧所形成的沟槽44的内壁上；栅电极48，其被栅绝缘膜46覆盖并被填充在沟槽44内。栅电极48通过表面绝缘膜12而与表面电极6隔离。栅电极48与未图示的栅电极端子电连接。
[0028]二极管区域16由通过虚设栅8的沟槽38或绝缘栅10的沟槽44而被划分出的多个单位二极管区域构成。IGBT区域18由通过绝缘栅10的沟槽44而被划分出的多个单位IGBT区域构成。下面，特别地，将与IGBT区域18邻接的单位二极管区域标记为单位二极管区域16a，并将与单位二极管区域16a邻接的单位IGBT区域标记为单位IGBT区域18a。
[0029]下面，对如图1所示那样从俯视观察半导体基板4时的配置的特征进行陈