半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方式提供抑制了因电流集中导致的破坏的半导体装置。实施方式的半导体装置具备：半导体层，其具有第一面和与第一面相向的第二面；晶体管区域，其包含具有设置于半导体层的第一面侧的第一栅电极的第一晶体管和具有设置于半导体层的第二面侧的第二栅电极的第二晶体管；以及相邻区域，其包含半导体层及第三晶体管并且相邻于所述晶体管区域，该第三晶体管具有电连接于第二栅电极并设置在半导体层的第二面侧的第三栅电极且具有比第二晶体管的阈值电压的绝对值小的阈值电压的绝对值。绝对值。绝对值。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
[0001]相关申请
[0002]本申请享受以日本专利申请2021
‑
44115(申请日：2021年3月17日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请，包含基础申请的全部内容。


[0003]本专利技术的实施方式涉及半导体装置。

技术介绍

[0004]作为电力用半导体装置的一例，有绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。IGBT例如在接触电极上设有p型的接触区域、n型的漂移区域、p型的基极区域。进而，在贯通p型基极区域、达到n型漂移区域的沟槽内，以中间夹着栅极绝缘膜的方式设置栅电极。进而，在相邻于p型基极区域表面的沟槽的区域中，设有连接于发射极电极的n型发射极区域。
[0005]近年来，在同一半导体芯片上形成有IGBT和回流二极管(Freewheeling Diode)的Reverse
‑
Conducting IGBT(RC
‑
IGBT)被广泛开发及制品化。RC
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IGBT例如作为逆变电路的开关元件被使用。回流二极管具有在与IGBT的通态电流相反方向上流过电流的功能。在同一半导体芯片上形成IGBT和回流二极管时，具有终端区域的共有化带来的芯片尺寸的缩小或发热位置的分散等多个优点。
[0006]RC
‑
IGBT中，在包含IGBT的IGBT区域与包含二极管的二极管区域之间，设置不含IGBT及二极管的边界区域。通过设置边界区域，抑制了IGBT的动作和二极管的动作干涉、RC
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IGBT的元件特性劣化。但是，例如因从边界区域的背面注入的空穴，电流集中在IGBT区域的端部，有IGBT破坏的危险。

技术实现思路

[0007]本专利技术的实施方式提供抑制了因电流集中导致的破坏的半导体装置。
[0008]实施方式的半导体装置具备：半导体层，其具有第一面和与上述第一面相向的第二面；晶体管区域，其包含具有设置于上述半导体层的上述第一面侧的第一栅电极的第一晶体管和具有设置于上述半导体层的上述第二面侧的第二栅电极的第二晶体管；以及相邻区域，其包含上述半导体层及第三晶体管并且相邻于上述晶体管区域，该第三晶体管具有电连接于上述第二栅电极并设置在上述半导体层的上述第二面侧的第三栅电极且具有比上述第二晶体管的阈值电压的绝对值小的阈值电压的绝对值。
附图说明
[0009]图1(a)、(b)为第一实施方式的半导体装置的示意俯视图。
[0010]图2为第一实施方式的半导体装置的示意截面图。
[0011]图3为第一实施方式的半导体装置的驱动方法的说明图。
[0012]图4为第二实施方式的半导体装置的示意截面图。
[0013]图5为第三实施方式的半导体装置的示意截面图。
[0014]图6(a)、(b)为第四实施方式的半导体装置的示意俯视图。
[0015]图7为第四实施方式的半导体装置的示意截面图。
[0016]图8为第五实施方式的半导体装置的示意截面图。
具体实施方式
[0017]以下，一边参照附图一边说明本专利技术的实施方式。此外，在以下的说明中，同一或类似的构件等带有同一的符号，对于曾经说明过的构件等，适当将其说明省略。
[0018]本说明书中，有n
+
型、n型、n
‑
型的表述时，是指以n
+
型、n型、n
‑
型的顺序，n型的杂质浓度降低。另外，有p
+
型、p型、p
‑
型的表述时，是指以p
+
型、p型、p
‑
型的顺序，p型的杂质浓度降低。
[0019]本说明书中，半导体区域的杂质浓度的分布及绝对值例如可以使用二次离子质量分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry：SIMS)进行测定。另外，两个半导体区域的杂质浓度的相对大小关系例如可以使用扫描型静电容量显微镜法(Scanning Capacitance Microscopy：SCM)进行判定。另外，杂质浓度的分布及绝对值例如可以使用扩展电阻测定法(Spreading Resistance Analysis：SRA)进行测定。SCM及SRA中，求得半导体区域的载流子浓度的相对大小关系或绝对值。通过假设杂质的活化率，由SCM及SRA的测定结果可以求得两个半导体区域的杂质浓度之间的相对大小关系、杂质浓度的分布及杂质浓度的绝对值。
[0020](第一实施方式)
[0021]第一实施方式的半导体装置具备：半导体层，其具有第一面和与第一面相向的第二面；晶体管区域，其包含具有设置于半导体层的第一面侧的第一栅电极的第一晶体管和具有设置于半导体层的第二面侧的第二栅电极的第二晶体管；以及相邻区域，其包含半导体层及第三晶体管并且相邻于晶体管区域，该第三晶体管具有电连接于第二栅电极并设置在半导体层的第二面侧的第三栅电极且具有比第二晶体管的阈值电压的绝对值小的阈值电压的绝对值。
[0022]第一实施方式的半导体装置是在同一半导体芯片上形成有IGBT和回流二极管的RC
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IGBT100。另外，RC
‑
IGBT100是在半导体层的表面侧及背面侧具备栅电极的双面栅结构的IGBT。以下，以第一导电型为n型、第二导电型为p型的情况为例进行说明。
[0023]图1为第一实施方式的半导体装置的示意俯视图。图1(a)为RC
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IGBT100的从半导体层的表面侧观察的俯视图。图1(b)为RC
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IGBT100的从半导体层的背面侧观察的俯视图。图1为表示RC
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IGBT100的布局的图。
[0024]RC
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IGBT100具备IGBT区域100a、二极管区域100b及边界区域100c。另外，RC
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IGBT100具备第一电极焊盘101及第二电极焊盘102。IGBT区域100a为晶体管区域的一例。边界区域100c为相邻区域的一例。
[0025]在IGBT区域100a与二极管区域100b之间设有边界区域100c。边界区域100c与IGBT区域100a相邻。边界区域100c抑制IGBT区域100a的IGBT的动作与元件区域的二极管的动作干涉、发生RC
‑
IGBT100的特性劣化。
[0026]第一电极焊盘101例如设置在半导体层的表面侧。第二电极焊盘102例如设置在半
导体层的背面侧。
[0027]图2为第一实施方式的半导体装置的示意截面图。图2为图1(a)的AA
’
截面。
[0028]第一实施方式的RC
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IGBT100具备半导体层10、上部电极12(第一电极)、下部电极14(第二电极)、第一栅极绝缘膜21、第二栅极绝缘膜22、第三栅极绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其具备：半导体层，其具有第一面和与所述第一面相向的第二面；晶体管区域，其包含具有设置于所述半导体层的所述第一面侧的第一栅电极的第一晶体管和具有设置于所述半导体层的所述第二面侧的第二栅电极的第二晶体管；以及相邻区域，其包含所述半导体层及第三晶体管并且相邻于所述晶体管区域，该第三晶体管具有电连接于所述第二栅电极并设置在所述半导体层的所述第二面侧的第三栅电极且具有比所述第二晶体管的阈值电压的绝对值小的阈值电压的绝对值。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其进一步具备接触于所述第一面的第一电极和接触于所述第二面的第二电极，所述半导体层进一步包含：第一导电型的第一半导体区域；设置于所述第一半导体区域与所述第一面之间且与所述第一栅电极相向的第二导电型的第二半导体区域；设置于所述第二半导体区域与所述第一面之间且与所述第一电极接触的第一导电型的第三半导体区域；设置于所述第一半导体区域与所述第二面之间且与所述第二栅电极相向且与所述第二电极接触的第二导电型的第四半导体区域；设置于所述第一半导体区域与所述第二面之间且与所述第三栅电极相向且与所述第二电极接触的第二导电型的第五半导体区域；设置于所述第四半导体区域与所述第二面之间且与所述第二电极接触的第一导电型的第六半导体区域；以及设置于所述第五半导体区域与所述第二面之间且与所述第二电极接触的第一导电型的第七半导体区域，与所述第三栅电极相向部分的所述第五半导体区域的第二导电型杂质...

【专利技术属性】
技术研发人员：末代知子，岩鍜治阳子，
申请(专利权)人：东芝电子元件及存储装置株式会社，
类型：发明
国别省市：