绝缘栅双极性晶体管制造技术

本发明专利技术提供一种绝缘栅双极性晶体管。在利用沟槽栅电极的绝缘栅双极性晶体管的情况下，当采用分割为多个元件分区的格子状沟槽时空穴的蓄积效果将增大从而导通电压降低，另一方面击穿耐量容易降低。在元件外分区(18)内也形成发射区(14)。在元件外分区(18)内没有发射区(14)的情况下，元件外分区(18)内的空穴向元件分区(6)内移动并从元件分区(6)排出到发射极。此时会产生空穴的集中现象从而使击穿耐量降低。当在元件外分区(18)中也形成发射区(14)时，空穴从元件外分区(18)向元件分区(6)移动的现象被抑制，从而能够防止击穿耐量的降低。

【技术实现步骤摘要】

本说明书中公开一种IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极性晶体管)。
技术介绍
已知一种使用沟槽栅电极的纵型IGBT。纵型IGBT在半导体基板的表面上形成发射极(将形成有发射极的一侧称为表面)，并且在半导体基板的背面上形成集电极(将形成有集电极的一侧称为背面)，且形成从半导体基板的表面朝向背面延伸的沟槽，并将栅电极收纳于该沟槽内。已知一种在对半导体基板进行俯视观察时沟槽纵横延伸而呈格子状，并通过该格子状沟槽而将半导体基板的表面划分为多个分区的技术。在该技术中，在被格子状沟槽所围绕的每一个元件分区内形成发射区和体接触区。当使用围绕元件分区的格子状沟槽时，元件分区内的载流子的蓄积效果将提高，从而导通电压降低。该技术的一个示例被公开在专利文献1中。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-150000号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题虽然利用通过格子状沟槽而分割为多个元件分区的技术使导通电压得到改善，但存在击穿耐量降低的情况。对其原因进行了研究的结果为，明确了如下内容。图4表示被在俯视观察时以格子状延伸的沟槽4所围绕的元件分区6与未被沟槽4所围绕的元件外分区18的边界部处的截面。附图标记8为元件分区6内的发射区，10为元件分区6内的体接触区，20为发射极，22为体区，24为载流子蓄积层，26为漂移区，28为缓冲区，30为集电区，32为集电极，34为层间绝缘膜，36为栅绝缘膜，38为栅电极。图4的左侧的沟槽4的左方为未被沟槽4所围绕的元件外分区18，并且既未形成发射区也未形成体接触区。但是，体区22、漂移区26、集电区30等横跨元件分区6与元件外分区18而同样地延伸。当图4的IGBT导通时，电子将从元件分区6内的发射区8起经由沿着沟槽4而形成的反转层而被注入到漂移区26中，另一方面，空穴从集电区30被注入到漂移区26中。通过电子与空穴而获得电导率调制现象。被注入到漂移区26中的空穴经由体接触区10而被排出到发射极20中。如图4所示，在元件外分区18中也有空穴从集电区30被注入到漂移区26中。其结果为，空穴从元件外分区18向元件分区6移动，并从元件分区6内的体接触区10排出到发射极20中。明确了在元件分区6与元件外分区18的边界部处，发生空穴从元件外分区18向元件分区6移动的现象，并且发生空穴在体接触区10的下方的位置集中的现象。清楚了由于空穴集中而产生局部的发热，从而击穿耐量降低。用于解决课题的方法本说明书中公开能够抑制上述的空穴集中现象的发生的IGBT。另外在本说明书中所提到的IGBT并不限定于在一张半导体基板内只形成有IGBT的半导体装置，也存在有在一张半导体基板内形成有IGBT和二极管的半导体装置(RCIGBT)的情况。本说明书中公开的IGBT具备半导体基板、被形成在该半导体基板的表面上的发射极和被形成在该半导体基板的背面上的集电极。在半导体基板内形成有与发射极导通的第一导电型的发射区、与集电极导通的第二导电型的集电区、通过集电区而与集电极分离的第一导电型的漂移区、将发射区和漂移区分离的第二导电型的体区。此外，在半导体基板上形成有从半导体基板的表面起到达至漂移区的沟槽。在俯视观察半导体基板时，沟槽纵横延伸而呈格子状，并且该沟槽将半导体基板的表面分割为多个分区。在本说明书中，将通过沟槽而被分割为预定面积以下的分区设为元件分区，并且将元件分区以外的区域，即未被沟槽所围绕的区域和即使被沟槽所围绕其面积也在所述预定面积以上的区域设为元件外分区。此处，预定面积被设定为，分区面积在其以下时可获得载流子的蓄积效果，而在分区面积在其以上时无法获得载流子的蓄积效果的面积。在本说明书中公开的IGBT中，在元件分区与元件外分区双方内均形成有集电区、漂移区、体区和发射区。而且，设定为在俯视观察半导体基板时，元件分区内的发射区的合计面积与元件外分区内的发射区的合计面积相比较大的关系。在本说明书中公开的IGBT中，在元件外分区内也形成有发射区，从而在元件外分区内电子也会从发射区被注入到漂移区内。从元件外分区的集电区被注入到元件外分区的漂移区内的空穴受到所述电子的影响而滞留在元件外分区内，从而不易向元件分区移动。空穴从元件外分区向元件分区移动的现象被抑制，从而空穴过度地集中在元件分区内的现象被抑制。此外，因为处于元件分区内的发射区的合计面积与元件外分区内的发射区的合计面积相比较大的关系，所以载流子主要在元件分区内流动。在元件分区中通过载流子的蓄积效果而能够使导通电压降低。在本说明书中公开的IGBT中，除了前文所述的(1)元件分区内的发射区的合计面积与元件外分区内的发射区的合计面积相比较大的关系以外，优选为(2)元件分区的合计面积与元件外分区的合计面积相比较大的关系。当处于这种关系时，能够可靠地获得载流子主要在元件分区内流动的现象。或者，(3)设置为在各个分区中发射区所占的面积比在元件分区中较高，在元件外分区中较低的关系也较为有效。当处于这种关系时，能够可靠地获得在元件分区中载流子蓄积的现象，从而能够使导通电压降低。虽然所述(2)与(3)的关系优选为同时满足两者，但也存在仅满足其中任意一个的情况。可以根据半导体装置所需的特性而进行取舍选择。根据本说明书中公开的IGBT，通过利用格子状沟槽从而能够降低导通电压，并且由于空穴不易从元件外分区向元件分区移动从而抑制空穴的过度集中。能够获得导通电压较低且击穿耐量较高的IGBT。本说明书公开的技术的详细内容和进一步的改良将会在以下的“具体实施方式”中进行说明。附图说明图1为实施例1的IGBT的俯视图。图2为图1的一部分的放大图。图3为图2中的Ⅲ-Ⅲ线剖视图。图4为现有装置的与图3对应的剖视图。图5为实施例2的IGBT的俯视图。图6为实施例3的IGBT的俯视图。图7为实施例4的IGBT的俯视图。图8为实施例5的IGBT的俯视图。图9为实施例6的IGBT的俯视图。图10为实施例7的IGBT的俯视图。图11为实施例8的IGBT的俯视图。图12为实施例9的IGBT的俯视图。具体实施方式列述在下文中进行说明的实施例的主要特征。(特征1)对多个矩形形状元件分区被连续地配置的范围进行规定的轮廓的外侧为元件外分区，并且在元件外分区的至少一部分处形成有发射区与体接触区。(特征2)所述轮廓为矩形形状，并且在每一条边上形成有至少一个元件外分区的发射区与体接触区。(特征3)沿着所述边而连续地配置有多个元件分区，并且对应于各个元件分区而形成有元件外分区的发射区与体接触区。(特征4)多个矩形形状元件分区在x方向和y方向上被连续地配置。(特征5)多个矩形形状元件分区在x方向上被连续地配置，且在y方向上以隔开间隔的方式而被重复。(特征6)在元件外分区的至少一部分处形成有发射区。体接触区被省略。实施例图1图示了实施例1的IGBT的俯视图。附图标记2表示半导体基板，4表示沟槽，6表示元件分区，8表示元件分区内的发射区，10表示元件分区内的体接触区，12表示对元件分区6被连续地配置的范围进行规定的轮廓，14表示被形成在元件外分区(轮廓12的外侧的区域)内的发射区，16表示被形成在元件外分区内的体接触区，18表示元件外分区。在本说明书中，将在对半导体基板2进行俯视观本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅双极性晶体管，其特征在于，具备半导体基板、被形成在该半导体基板的表面上的发射极和被形成在该半导体基板的背面上的集电极，在所述半导体基板内形成有与所述发射极导通的第一导电型的发射区、与所述集电极导通的第二导电型的集电区、通过所述集电区而与所述集电极分离的第一导电型的漂移区、将所述发射区和所述漂移区分离的第二导电型的体区，并且，在所述半导体基板上形成有从所述半导体基板的表面起到达至所述漂移区的沟槽，在俯视观察所述半导体基板时，所述沟槽将所述半导体基板的表面分割为多个分区，当将通过所述沟槽而被分割为预定面积以下的分区设为元件分区，并将元件分区以外的区域设为元件外分区时，在所述元件分区与所述元件外分区双方内均形成有所述集电区、所述漂移区、所述体区和所述发射区，在俯视观察所述半导体基板时，所述元件分区内的发射区的合计面积与所述元件外分区内的发射区的合计面积相比较大。

【技术特征摘要】
2015.08.07 JP 2015-1573271.一种绝缘栅双极性晶体管，其特征在于，具备半导体基板、被形成在该半导体基板的表面上的发射极和被形成在该半导体基板的背面上的集电极，在所述半导体基板内形成有与所述发射极导通的第一导电型的发射区、与所述集电极导通的第二导电型的集电区、通过所述集电区而与所述集电极分离的第一导电型的漂移区、将所述发射区和所述漂移区分离的第二导电型的体区，并且，在所述半导体基板上形成有从所述半导体基板的表面起到达至所述漂移区的沟槽，在俯视观察所述半导体基板时，所述沟槽将所述半导体基板的表面分割为多个分区，当将通过所述沟槽而被分割为预定面积以下的分区设为元件分区，并将元件分区以外的区域设为元件外分区时，在所述元件分区与所述元件外分区双方内均形成有所述集电区、所述漂移区、所述体区和所述发射区，在俯视观察所述半导体基板时，所述元件分区内的发射区的合计面积与所述元件外分区内的发射区的合计面积相比较大。2.如权利要求1所述的绝缘栅双极性晶体管，其特征在于，在俯视观察所述半导体基板时，所述元件分区的合计面积与所述元件外分区的合计面积相比较大。3.如权利要求1或2所述的绝缘栅双极性晶体管，其特征在于，在俯视观察所述半导体基板时，在各...

【专利技术属性】
技术研发人员：平林康弘，妹尾贤，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP