半导体装置制造方法及图纸

半导体装置具备多个IGBT元件和对应于各IGBT元件的续流二极管。多个IGBT元件并联地连接而被驱动。多个IGBT元件分别具有集电极区域(11)、漂移区域(10)、体区域(13)、将体区域贯通而到达漂移区域的沟槽栅极(G1、G2、G3、G4)、以及被体区域包围并且隔着绝缘膜而与沟槽栅极接触的发射极区域(14)。多个IGBT元件分别还具有形成了发射极区域的有源单元、没有形成发射极区域的伪单元、以及没有形成发射极区域的有源伪单元。有源伪单元具有体区域被电气地浮置的浮置单元。相对于有源单元和有源伪单元的总数，浮置单元的数量被设为5％以上且35％以下。

Semiconductor Device

Semiconductor devices have multiple IGBT elements and continuous current diodes corresponding to each IGBT element. Multiple IGBT components are connected in parallel and driven. A plurality of IGBT elements have collector region (11), drift region (10), body region (13), groove gate (G1, G2, G3, G4) which penetrates body region to drift region, and emitter region (14) which is surrounded by body region and contacted with groove gate by insulating film. Several IGBT elements also have active units forming emitter region, pseudo-units not forming emitter region, and active pseudo-units not forming emitter region. The active pseudo-cell has a floating unit whose volume area is electrically floating. Compared with the total number of active units and active pseudo-units, the number of floating units is set to more than 5% and less than 35%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置关联申请的相互参照本申请基于2016年7月21日提出申请的日本专利申请第2016－143299号主张优先权，这里引用其全部内容。
本专利技术涉及多个开关元件被并联驱动的导体装置。
技术介绍
如专利文献1那样，已知一种半导体装置，其通过使多个开关元件并联地连接并以适当的定时进行接通或断开，能够减小开关时的损失而进行输出电流的控制。在并联驱动的半导体装置中，在开关元件间产生寄生电感。因此，在开关时产生感应电动势，产生电压振动及伴随着电压振动的输出电流的振动。对于该电压振动，例如在采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为开关元件的情况下，能够采用对一部分单元不形成发射极区域的间隔剔除(日语原文：間引き)构造。关于间隔剔除构造，在不存在发射极区域的间隔剔除部，导通时成为沟道的体(body)区域被连接到发射极电极而成为发射极电位(通常接地)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000－40951号公报专利技术概要此外，通过调整存在于体区域与发射极电极之间的电阻的值，能够控制开关速度、导通电压、电压振动、由续流二极管(FWD)引起的波形失真的各量。例如，如果将该电阻值设定得比较小，则空穴容易脱离，所以开关速度变快，另一方面，导通电压及电压振动变大。另一方面，如果将该电阻值设定得比较大，则虽然能够抑制导通电压的增加和电压振动，但是由FWD引起的波形失真变大。即，仅通过该电阻值的调整，无法消除开关速度、导通电压、电压振动、由续流二极管(FWD)引起的波形失真的各量的此消彼长。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种半导体装置，其兼顾了由开关元件的并联驱动引起的电压振动的降低和由FWD引起的波形失真的降低。本专利技术的一技术方案的半导体装置具备多个IGBT元件以及与上述多个IGBT元件对应的续流二极管。多个IGBT元件并联地连接而被驱动。多个IGBT元件分别还具有第1导电型的集电极区域、层叠于集电极区域的第2导电型的漂移区域、层叠于漂移区域的第1导电型的体区域、将体区域贯通而到达漂移区域的沟槽栅极、以及被体区域包围并且隔着绝缘膜而与沟槽栅极接触的发射极区域。此外，多个IGBT元件分别还具有：有源单元，在沟槽栅极上被施加栅极电压，并且形成了发射极区域；伪单元，沟槽栅极被设为与发射极区域相同的电位，并且没有形成发射极区域；以及有源伪单元，在沟槽栅极上被施加栅极电压，并且没有形成发射极区域。此外，有源伪单元具有体区域被电气地浮置的浮置单元。进而，相对于有源单元和有源伪单元的总数，浮置单元的数量被设为5％以上且35％以下。专利技术者发现，浮置单元相对于有源单元和有源伪单元的总数的比例越增加，由续流二极管(FWD)引起的波形失真越恶化。此外，专利技术者发现，浮置单元相对于有源单元和有源伪单元的总数的比例越减少，由并联驱动引起的电压振动越恶化。所以，通过将浮置单元的数量设定为有源单元和有源伪单元的总数的5％以上且35％以下，能够兼顾电压振动的降低和波形失真的降低。附图说明关于本专利技术的上述目的及其他目的、特征及优点一边参照附图一边通过下述详细的记述会变得更明确。图1是表示第1实施方式的半导体装置的结构的等价电路图。图2是表示开关元件的概略结构的俯视图。图3是表示沿着图2的III－III线的截面的剖视图。图4是有源单元及浮置单元的详细剖视图。图5是表示集电极电压、阳极－阴极间电压、发射极电压的变化的图。图6是表示与浮置率对应的波形失真及电压振动的量的变化的图。图7是表示其他实施方式的有源单元及浮置单元的详细剖视图。具体实施方式以下，基于附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，在以下的各图相互间，对于相互相同或等同的部分赋予相同的标号。(第1实施方式)首先，参照图1对本实施方式的半导体装置100的概略结构进行说明。本实施方式的半导体装置例如用于将多个逆导通绝缘栅双极型晶体管(RC－IGBT)并联连接而得到输出电流的开关电路。图1是本实施方式的半导体装置100的等价电路。如图1所示，半导体装置100将在从电源VCC到作为基准电位的地电位(GND)之间串联连接的开关元件110并联连接2组而成。即，多个开关元件110相对于电源VCC并联地连接。开关元件110具备IGBT元件Tr。在本实施方式中，2个IGBT元件Tr在电源VCC与输出OUT之间并联地连接。高压侧的IGBT元件Tr的集电极端子被连接到电源VCC侧，发射极端子是输出OUT侧。此外，能够对各IGBT元件Tr的栅极端子施加栅极电压。另外，低压侧的IGBT元件Tr的集电极端子被连接到输出OUT侧，发射极端子是GND侧。低压侧的IGBT元件Tr也相对于输出OUT并联地连接。此外，构成半导体装置100的开关元件110是RC－IGBT，具备与各IGBT元件Tr对应的续流二极管元件Di。各续流二极管元件Di以阳极端子被连接到对应的IGBT元件Tr的发射极端子的方式形成。在并联连接的开关元件110之间产生寄生电感L。在图1中，作为代表例而示出了在电源VCC与开关元件110的连接布线、栅极布线、IGBT元件Tr的发射极布线中产生寄生电感L的例子，但是例如在开尔文发射极布线或其他布线中也会产生寄生电感L。接着，参照图2～图4，对IGBT元件Tr及续流二极管元件Di的详细结构进行说明。多个开关元件110相互等价，并且各IGBT元件Tr及各续流二极管元件Di分别等价，所以对一个开关元件110进行说明。开关元件110如图2所示，具备形成有IGBT元件Tr和续流二极管元件Di的单元区域111、和位于单元区域111的外周的非单元区域112。在非单元区域112，形成有用于与外部电连接的焊盘113。在焊盘113，连接着未图示的键合线，例如电源VCC及栅极电压等经由该焊盘113而被输入到单元区域111。电源VCC与开关元件110之间的连接布线、栅极布线、IGBT元件Tr的发射极布线及开尔文发射极布线等布线类从焊盘113延伸形成并到达单元区域111。如果将并联连接的多个开关元件110相互接近地安装，则在这些布线间会产生寄生电感L。单元区域111具有形成IGBT元件Tr的IGBT单元和形成续流二极管元件Di的二极管单元。IGBT单元和二极管单元成为彼此在相同的方向上延伸设置、并且在与延伸设置方向正交的方向上交替地配置的条带构造。参照图3对IGBT单元及二极管单元的详细构造进行说明。图3是沿着图2中的III－III线的剖视图。在图3中，对后述的沟槽栅G1～G4及p导电型的半导体区域施加了影线，对n导电型的半导体区域没有施加影线。如图3所示，以虚线为边界，纸面左侧是IGBT单元，纸面右侧是二极管单元。IGBT单元中，作为半导体区域，具备n导电型的漂移区域10、p导电型的集电极区域11、p导电型的体区域13、和n导电型的发射极区域14。此外，IGBT单元具备沟槽栅G1～G4。漂移区域10层叠在集电极区域11上。体区域13层叠在漂移区域10上。体区域13在半导体基板的表面13a露出，未图示的发射极电极与体区域13连接。沟槽栅G1～G4从表面13a将体区域13贯通而到达漂移区域10。沟槽栅G1～G4隔着未图示的绝缘膜而与体区域13及漂移区域10相接。另外，漂移区域10在与体区域13接触的接触面表层具有与漂移区域10的其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：多个IGBT元件；以及与上述多个IGBT元件分别对应的续流二极管(Di)；上述多个IGBT元件并联地连接而被驱动；上述多个IGBT元件分别具有：第1导电型的集电极区域(11)；第2导电型的漂移区域(10)，层叠于上述集电极区域；第1导电型的体区域(13)，层叠于上述漂移区域；沟槽栅极(G1、G2、G3、G4)，将上述体区域贯通而到达上述漂移区域；以及发射极区域(14)，被上述体区域包围，并且隔着绝缘膜而与上述沟槽栅极接触；上述多个IGBT元件分别还具有：有源单元，在上述沟槽栅极上被施加栅极电压，并且形成有上述发射极区域；伪单元，上述沟槽栅极被设为与发射极区域相同的电位，并且没有形成上述发射极区域；以及有源伪单元，在上述沟槽栅极上被施加栅极电压，并且没有形成上述发射极区域；上述有源伪单元具有上述体区域被电气地浮置的浮置单元；相对于上述有源单元和上述有源伪单元的总数，上述浮置单元的数量被设为5％以上且35％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.21 JP 2016-1432991.一种半导体装置，其特征在于，具备：多个IGBT元件；以及与上述多个IGBT元件分别对应的续流二极管(Di)；上述多个IGBT元件并联地连接而被驱动；上述多个IGBT元件分别具有：第1导电型的集电极区域(11)；第2导电型的漂移区域(10)，层叠于上述集电极区域；第1导电型的体区域(13)，层叠于上述漂移区域；沟槽栅极(G1、G2、G3、G4)，将上述体区域贯通而到达上述漂移区域；以及发射极区域(14)，被上述体区域包围，并且隔着绝缘膜而与上述沟槽栅极接触；上述多个IGBT元件分别还具有：有源单元，在上述沟槽栅极上被施加栅极电压，并且形成有上述发射极区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：河野宪司，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP