半导体装置制造方法及图纸

IGBT(1)具有：n型漂移层(5)；p型基极层(6)及n型发射极层(7)，它们形成在n型漂移层(5)的表面；以及p型集电极层(8)，其形成在n型漂移层(5)的背面。FWD(2)具有：n型漂移层(5)、在n型漂移层(5)的表面形成的p型阳极层(10)、以及在n

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及在IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)内置有FWD(FreeWheelingDiode)的反向导通IGBT(RC(ReverseConducting)-IGBT)。
技术介绍
在逆变器、转换器安装的IGBT、FWD的损耗逐年降低。与之相伴地，芯片的电流密度提高，芯片尺寸缩小。但是，近年，IGBT、FWD的损耗正在接近极限值，为了大幅缩小芯片尺寸，还在进行以SiC为材料的功率器件的开发、兼具IGBT和FWD的性能的RC-IGBT等的开发。以SiC为材料的功率器件能够在高温下使用，期待其损耗也能够大幅地降低。但是，存在诸如SiC晶片材料昂贵、以SiC中的缺陷为要因而产生故障等课题，在市场上广泛普及还需要一段时间。与之相对地，RC-IGBT能够通过至今已进行了一定开发的以Si为材料的IGBT和FWD的组合而实现。并且，如果IGBT区域和FWD区域的构造能够得到优化，则能够使用目前的制造装置而以稳定的成品率进行制造。但是，对IGBT区域和FWD区域的构造同时进行优化，使它们的损耗与单独制造出的IGBT、FWD的损耗等同是极其困难的。就通常的FWD而言，为了降低恢复损耗，采用了通过Pt扩散、电子束照射而使Si中的寿命(lifetime)变短的方法。但是，RC-IGBT存在下述问题，即，如果使Si中的寿命变短，则IGBT的总损耗(导通时的损耗和通断损耗的合计)变差。为了降低恢复损耗且不使Si中的寿命变短，有效的方法是在对FWD施加正向偏置而进行通电时对来自阳极区域的空穴的注入进行抑制。因此，阳极区域的浓度降低。但是，由于也会从阳极区域以外的芯片表面的P型扩散层注入空穴，因此还需要注意阳极区域以外的P型扩散层的设计。为了使例如RC-IGBT的恢复损耗降低，提出了下述技术，即，在IGBT的P型基极层的正下方，不形成成为二极管阴极层的背面n+区域(例如，参照专利文献1)。专利文献1：日本特开平5-152574号公报
技术实现思路
在衬底的配线区域形成有小信号焊盘、栅极配线，该小信号焊盘用于将栅极、内置的温度传感二极管与外部电极进行导线连接，该栅极配线用于对栅极焊盘和各单元的栅极进行电连接。另外，在衬底的外周的终端区域形成有用于保持耐压的FLR(FieldLimitingRing)。在上述这些区域，形成与IGBT的p型基极层、FWD的p型阳极层相比杂质浓度高且深度深的p型阱，以能够保持耐压。该p型阱与IGBT的P型基极层、FWD的p型阳极层电连接。在FWD被正向偏置时，会从p型阱注入空穴，对于现有的RC-IGBT来说，恢复时的防干扰效果并不充分。本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种能够使FWD的恢复损耗降低而不使IGBT的损耗变差的半导体装置。本专利技术涉及的半导体装置的特征在于，具有：IGBT即绝缘栅双极晶体管，其具有n型漂移层、p型基极层、n型发射极层、以及在所述n型漂移层的背面形成的p型集电极层，所述p型基极层及n型发射极层形成在所述n型漂移层的表面；FWD即续流二极管，其具有所述n型漂移层、在所述n型漂移层的表面形成的p型阳极层、以及在所述n型漂移层的背面形成的n型阴极层；p型阱，其在配线区域和终端区域形成于所述n型漂移层的表面；以及配线，其在所述配线区域形成于所述p型阱之上，相对于所述p型阳极层，所述p型阱的杂质浓度高且深度深，所述p型阱与所述n型阴极层的正上方区域分离，没有形成于所述n型阴极层的正上方。专利技术的效果在本专利技术中，p型阱与n型阴极层的正上方区域分离，没有形成于n型阴极层的正上方。由此，在对FWD施加正向偏置而进行通电时，能够使FWD的形成区域的n－型漂移层的空穴的量减少。其结果，能够使FWD的恢复损耗降低，而不使IGBT的损耗变差。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的俯视图。图2是沿图1的I—II的剖视图。图3是表示对比例涉及的半导体装置的剖视图。图4是表示本专利技术的实施方式2涉及的半导体装置的俯视图。图5是沿图4的I—II的剖视图。图6是表示本专利技术的实施方式3涉及的半导体装置的俯视图。图7是表示本专利技术的实施方式4涉及的半导体装置的剖视图。图8是表示本专利技术的实施方式5涉及的半导体装置的剖视图。具体实施方式参照附图，对本专利技术的实施方式涉及的半导体装置进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的俯视图。图2是沿图1的I－II的剖视图。该半导体装置是在1个半导体衬底形成有IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)1和FWD(FreeWheelingDiode)2的RC-IGBT。另外，在RC-IGBT，除了作为IGBT1、FWD2而进行动作的区域以外，还存在配线区域3，在上述区域的外周存在终端区域4。IGBT1具有：n－型漂移层5；p型基极层6及n+型发射极层7，它们形成在n－型漂移层5的表面；以及p型集电极层8，其形成在n－型漂移层5的背面。集电极电极9与p型集电极层8连接。就IGBT1的表面侧的MOS构造而言，通过对栅极施加电压，从而经过沟道将电子供给至n－型漂移层5。FWD2具有：n－型漂移层5、在n－型漂移层5的表面形成的p型阳极层10、以及在n－型漂移层5的背面形成的n型阴极层11。在配线区域3和终端区域4处，在n－型漂移层5的表面形成有p型阱12，以能够保持耐压。在配线区域处，在p型阱12之上作为配线而形成有栅极配线13及栅极焊盘14。栅极配线13对栅极焊盘14和各单元的栅极进行电连接。另外，在配线区域还设置有小信号焊盘(未图示)，该小信号焊盘用于将在IGBT1内置的温度传感二极管与外部电极进行导线连接。另外，在终端区域形成有用于保持耐压的FLR(FieldLimitingRing)。这些配线不同于产生反转区域的栅极电极，不会使p型阱12产生反转层。相对于p型阳极层10，p型阱12的杂质浓度高且深度深。p型阱12与n型阴极层11的正上方区域分离，没有形成于n型阴极层11的正上方。下面，与对比例进行比较而说明本实施方式的效果。图3是表示对比例涉及的半导体装置的剖视图。在对比例中，p型阱12的一部分形成于n型阴极层11的正上方。因此，在FWD2被正向偏置时，空穴会从p型阱12注入至FWD2的形成区域，恢复时的防干扰效果并不充分。另一方面，在本实施方式中，p型阱12与n型阴极层11的正上方区域分离，没有形成于n型阴极层11的正上方。由此，能够在对FWD2施加正向偏置而进行通电时，使FWD2的形成区域的n－型漂移层5的空穴的量减少。其结果，能够使FWD的恢复损耗降低，而不使IGBT的损耗变差。另外，如果考虑到从表面的p型阱12注入的空穴朝向背面的n型阴极层11而以斜下方45度不断进行扩散，则为了降低FWD2的恢复损耗，p型阱12优选与n型阴极层11的正上方区域至少分离大于或等于n－型漂移层5的厚度t(图2中的w≥t)。另外，优选在FWD2的区域不形成n+型发射极层7，p型基极层6与p型阳极层10的深度和浓度相同。仅通过形成n+型发射极层7与否，即可分开形成IGBT1和FWD2。另外，在形成RC-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具有：IGBT即绝缘栅双极晶体管，其具有n型漂移层、p型基极层、n型发射极层、以及在所述n型漂移层的背面形成的p型集电极层，所述p型基极层及n型发射极层形成在所述n型漂移层的表面；FWD即续流二极管，其具有所述n型漂移层、在所述n型漂移层的表面形成的p型阳极层、以及在所述n型漂移层的背面形成的n型阴极层；p型阱，其在配线区域和终端区域形成于所述n型漂移层的表面；以及配线，其在所述配线区域形成于所述p型阱之上，相对于所述p型阳极层，所述p型阱的杂质浓度高且深度深，所述p型阱与所述n型阴极层的正上方区域分离，没有形成于所述n型阴极层的正上方。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，具有：IGBT即绝缘栅双极晶体管，其具有n型漂移层、p型基极层、n型发射极层、以及在所述n型漂移层的背面形成的p型集电极层，所述p型基极层及n型发射极层形成在所述n型漂移层的表面；FWD即续流二极管，其具有所述n型漂移层、在所述n型漂移层的表面形成的p型阳极层、以及在所述n型漂移层的背面形成的n型阴极层；p型阱，其在配线区域和终端区域形成于所述n型漂移层的表面；以及配线，其在所述配线区域形成于所述p型阱之上，相对于所述p型阳极层，所述p型阱的杂质浓度高且深度深，所述p型阱与所述n型阴极层的正上方区域分离，没有形成于所述n型阴极层的正上方。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述p型阱与所述n型阴极层的正上方区域至少分离大于或等于所述n型漂移层的厚度。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，在所述FWD的形成区域没有形成所述n型发射极层，所述p型基极层与所述p型阳极层的深度和浓度相同。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，在所述配线区域及所述终端区域与所述FWD的形成区域之间的区域形成有所述IGBT。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，在俯视观察时，以固定的间隔而重...

【专利技术属性】
技术研发人员：春口秀树，友松佳史，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP