半导体装置制造方法及图纸

在半导体装置(1)中，在同一半导体基板(10)上形成有IGBT和二极管。并具备：半导体基板(10)；表面电极(11)，其被形成在半导体基板(10)的表面上；背面电极(12)，其被形成在半导体基板(10)的背面上。在半导体基板(10)上，形成有有源区(1a)、周围区(4)、结晶缺陷区(100)。在有源区(1a)中，在对所述半导体基板的表面进行俯视观察时并排设置有IGBT区(2)和二极管区(3)。在二极管区(3)中形成有：阳极区(31)，其与表面电极(11)导通；阴极区(32)，其与背面电极(12)导通；漂移区(50)，其位于阳极区(31)和阴极区(32)之间。在对半导体基板(10)的表面进行俯视观察时，周围区(4)位于有源区(1a)的周围。周围区(4)具备：p型的阱区(41)，其从半导体基板(10)的表面起到达至与阳极区(31)相比而较深的位置为止，并与表面电极(11)导通；漂移区(50)，其位于阱区(41)的背面侧，并且与二极管区(3)内的漂移区(50)连接。在结晶缺陷区(100)中被导入有复合中心，从而结晶缺陷区(100)中的复合中心的浓度与周围的复合中心的浓度相比而变得较高。结晶缺陷区(100)沿着二极管区(3)的长度方向而从二极管区(3)连续地延伸至周围区(4)为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书公开了一种涉及半导体装置的技术。
技术介绍
在专利文献1(日本国特开2013-138069号公报)中公开了一种半导体装置，其中，作为IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极性晶体管)而进行动作的半导体结构和作为二极管而进行动作的半导体结构被形成于同一半导体基板内。在该半导体装置中，二极管作为续流二极管而进行动作从而保护IGBT。与将IBGT和二极管形成于不同的半导体基板上的现有技术相比，通过IGBT和二极管被形成于同一半导体基板上的半导体装置(本说明中称之为RC-IGBT(ReverseConductingInsulatedGateBipolarTransistor：反向导通绝缘栅双极性晶体管))，能够使装置小型化。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在RC-IGBT中，为了提高二极管的耐压，在二极管区的周边形成了到达至与阳极区相比而较深的位置为止的p型的阱区。在采用形成p型的阱区从而提高了耐压的RC-IGBT中，在使IGBT的开关速度高速化时，半导体装置会产生异常。在本说明书中，公开了一种即使在利用p型的阱区而提高了耐压的同时使IGBT的开关速度高速化，半导体装置也不会产生异常的技术。用于解决课题的方法关于如果在周围区形成p型的阱区而提高耐压则在使IGBT的开关速度高速化时半导体装置中会产生异常的原因进行了研究，结果明确了如下状况。在RC-IGBT中，在IGBT接通时，在二极管中会流动有反向恢复电流。并且明确了如下情况，即，当在周围区形成了p型的阱区时，在二极管的反向恢复动作时，会产生空穴向p型的阱区的周围集中流入的现象，并且半导体装置会因空穴的过度集中而被破坏。在本说明书中，公开了一种对在二极管进行反向恢复动作时，空穴向p型的阱区的周围过度集中的现象进行抑制的技术。在本说明书中所公开的技术中，在空穴过度集中之处形成复合中心导入区。当预先形成了被主动地导入了复合中心的区域时，空穴会与电子复合而减少，从而空穴的集中被缓和，进而能够抑制在半导体装置中产生异常的现象。在本说明书中公开的半导体装置中，在同一半导体基板上形成有IGBT和二极管，所述半导体装置具备：半导体基板；表面电极，其被形成在半导体基板的表面上；背面电极，其被形成在半导体基板的背面上。在半导体基板上形成有有源区、周围区、复合中心导入区。在有源区中，在对半导体基板的表面进行俯视观察时并排设置有IGBT区和二极管区。在二极管区中形成有：阳极区，其与表面电极导通；阴极区，其与背面电极导通；二极管漂移区，其位于阳极区和阴极区之间。在对半导体基板的表面进行俯视观察时，周围区位于有源区的周围。在周围区中形成有p型的阱区，其从半导体基板的表面起到达至与阳极区相比而较深的位置为止，并与表面电极导通。此外，在周围区中形成有周围漂移区，其位于阱区的背面侧，并且与二极管漂移区连接。在复合中心导入区中被导入有复合中心，从而复合中心导入区的复合中心的浓度与周围的复合中心的浓度相比而变得较高。复合中心导入区沿着二极管区的长度方向而从二极管漂移区起连续地延伸至周围漂移区为止。在上述的RC-IGBT中，在表面电极上被施加了正电压的期间内，二极管中会流动有正向电流。另一方面，当背面电极上被施加有正电压，从而IGBT的栅电极上被施加有阈值以上的电压时，IGBT将接通。当IGBT接通时，二极管会进行反向恢复动作。在二极管进行反向恢复动作时，会从二极管漂移区和周围漂移区向表面电极排出大量的空穴。这些空穴会穿过复合中心导入区。在复合中心导入区中，大量的空穴的一部分会与电子复合而消失。以此方式，由于空穴穿过复合中心导入区并消失，因此从半导体基板向表面电极被排出的空穴的量会减少。由此，二极管的反向恢复动作电流被抑制。特别是，根据上述结构，复合中心导入区不仅进入至二极管漂移区，而且进入至位于阱区的背面侧的周围漂移区。由于复合中心导入区被形成在空穴从周围漂移区经由阱区而向表面电极被排出的路径上，因此空穴的一部分在进入阱区前会因复合中心导入区而消失。其结果为，从半导体基板经由阱区而向表面电极被排出的空穴的量会变少。从而在阱区的周围空穴集中的现象得到抑制，并且半导体装置中所产生的其他异常的现象得到抑制。附图说明图1为实施例的半导体装置的俯视图。图2为图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图。图3为图1的Ⅲ-Ⅲ剖视图。图4为其他的实施例所涉及的半导体装置的与图3对应的剖视图。图5为另外其他的实施例所涉及的半导体装置的与图3对应的剖视图。图6为表示半导体装置的主要部分的剖视图。图7为表示从阴极区的周围区侧端部起至复合中心导入区的周围区侧端部为止的距离与空穴的量的关系的图。具体实施方式(实施例一)在以下，参照附图而对实施例进行说明。本实施例所涉及的半导体装置为RC-IGBT，并且具有作为IGBT的功能和作为FWD(续流二极管FreeWheelingDiode)的功能。IGBT以及FWD以反并联的状态而配置，从而形成了反向导通型的半导体装置。如图1至图3所示，实施例的半导体装置1具备：半导体基板10、被形成在半导体基板10的表面上的表面电极11、被形成在半导体基板10的背面上的背面电极12。另外，在本说明书中，如图所示，规定了x方向、y方向以及z方向。z方向为半导体基板10的厚度方向。y方向为与z方向正交的第一方向。x方向为与y方向以及z方向正交的第二方向。如图1所示，半导体基板10在俯视观察时被形成为大致矩形形状。半导体基板10由硅(Si)形成。在其他实施例中，半导体基板10也可以由碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等形成。参考符号2为形成有IGBT结构的区域，参考符号3为形成有二极管结构的区域。参考符号1a、1b为形成有IGBT区2和二极管区3的有源区。半导体基板10具有两个有源区1a及1b。在各个有源区1a、1b中，在对半导体基板10的表面进行俯视观察时IGBT区2和二极管区3在y方向(第一方向)上被反复交替地并排配置。各IGBT区2及各二极管区3在x方向(第二方向)上较长。多个IGBT区2和多个二极管区3在俯视观察时排列为条纹状。在对半导体基板10进行俯视观察时，位于有源区1a、1b的周围的范围为周围区4。周围区4也延伸至有源区1a、1b之间的间隔处。x方向与IGBT区2及二极管区3的长度方向对应。y方向与IGBT区2及二极管区3的宽度方向对应。在x方向上，有源区1a的二极管区3和有源区1b的二极管区3隔着周围区4而相邻。此外，在x方向上，有源区1a的IGBT区2和有源区1b的IGBT区2隔着周围区4而相邻。周围区4被形成在多个IGBT区2和多个二极管区3的周围。周围区4在x方向上及y方向上延伸。周围区4与IGBT区2和二极管区3的长度方向(x方向)的端部邻接。周围区4的在y方向上延伸的部分与IGBT区2和二极管区3的长度方向(x方向)上的端部邻接。在于x方向上相邻的二极管区3和二极管区3之间、以及在x方向上相邻的IGBT区2和IGBT区2之间，也形成有周围区4。此外，周围区4的在x方向上延伸的部分与IGBT区2邻接。在半导体基板10的内部形成有半导体元件。在IGBT区2内的半导体基板10中形成有纵型的IGBT结构。在二极管区3内的半导体基板10中形成有纵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其在同一半导体基板上形成有绝缘栅双极性晶体管和二极管，所述半导体装置具备：半导体基板；表面电极，其被形成在所述半导体基板的表面上；背面电极，其被形成在所述半导体基板的背面上，在所述半导体基板上，形成有有源区、周围区、复合中心导入区，在所述有源区中，在对所述半导体基板的所述表面进行俯视观察时并排设置有绝缘栅双极性晶体管区和二极管区，在所述二极管区中形成有：阳极区，其与所述表面电极导通；阴极区，其与所述背面电极导通；二极管漂移区，其位于所述阳极区和所述阴极区之间，在对所述半导体基板的所述表面进行俯视观察时，所述周围区位于所述有源区的周围，所述周围区具备：p型的阱区，其从所述半导体基板的所述表面起到达与所述阳极区相比而较深的位置为止，并与所述表面电极导通；周围漂移区，其位于所述阱区的背面侧，并且与所述二极管漂移区连接，在所述复合中心导入区中被导入有复合中心，从而所述复合中心导入区的复合中心的浓度与周围的复合中心的浓度相比而变得较高，所述复合中心导入区沿着所述二极管区的长度方向而从所述二极管漂移区起连续地延伸至所述周围漂移区为止。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.29 JP 2014-1984831.一种半导体装置，其在同一半导体基板上形成有绝缘栅双极性晶体管和二极管，所述半导体装置具备：半导体基板；表面电极，其被形成在所述半导体基板的表面上；背面电极，其被形成在所述半导体基板的背面上，在所述半导体基板上，形成有有源区、周围区、复合中心导入区，在所述有源区中，在对所述半导体基板的所述表面进行俯视观察时并排设置有绝缘栅双极性晶体管区和二极管区，在所述二极管区中形成有：阳极区，其与所述表面电极导通；阴极区，其与所述背面电极导通；二极管漂移区，其位于所述阳极区和所述阴极区之间，在对所述半导体基板的所述表面进行俯视观察时，所述周围区位于所述有源区的周围，所述周围区具备：p型的阱区，其从所述半导体基板的所述表面起到达与所述阳极区相比而较深的位置为止，并与所述表面电极导通；周围漂移区，其位于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦裕史，龟山悟，岩崎真也，
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