电力用半导体装置制造方法及图纸

硅基板(10)具有第1～第4半导体区域(11～14)。第3半导体区域(13)通过第2导电型的第2半导体区域(12)而与第1导电型的第1半导体区域(11)隔开。第2导电型的第4半导体区域(14)通过第3半导体区域(13)而与第2半导体区域(12)隔开。第1电极(60)设置于第1面(F1)之上。阻挡金属层(20)设置于第2面(F2)的第1部分(F2a)之上。第2电极(70)设置于第2面(F2)之上，通过阻挡金属层(20)而与第2面(F2)的第1部分(F2a)隔开。第2电极(70)包含与第2面(F2)的第2部分(F2b)接触的Al

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力用半导体装置


[0001]本专利技术涉及电力用半导体装置，特别地，涉及具有硅基板的电力用半导体装置。

技术介绍

[0002]作为电力用半导体装置的一种，已知将IGBT(绝缘栅型双极晶体管：Insulated Gate Bipolar Transistor)和续流二极管集成化于1个芯片的RC
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IGBT(反向导通IGBT：Reverse Conducting IGBT)。RC
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IGBT例如用作逆变器用的开关元件。
[0003]根据日本特开2013
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48230号公报(专利文献1)，半导体装置具有在硅基板的下侧表面形成的金属制的集电极/阴极电极、和在硅基板的上侧表面形成的金属制的发射极/阳极电极。集电极/阴极电极与硅基板欧姆接合。发射极/阳极电极具有与硅基板欧姆接合的部分和与硅基板肖特基接合的部分。
[0004]专利文献1：日本特开2013
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48230号公报

技术实现思路

[0005]如果在硅基板接合纯Al层，则由于来自纯Al层的Al原子的扩散，在硅基板中容易产生Al尖峰(spike)。作为防止Al尖峰的产生的代表性方法，存在取代纯Al层而使用Al
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Si层(具有作为主要成分的Al元素和作为向其添加的元素的Si元素的合金层)的方法。但是，在这种情况下，由于从Al
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Si层扩散出的Si原子在硅基板上析出，容易产生Si结瘤(nodule)。Al尖峰及Si结瘤都可能对电力用半导体装置的电气特性造成不良影响。通过将Al原子及Si原子难以扩散的阻挡金属层插入至电极与硅基板之间而防止Al尖峰及Si结瘤的产生。这样的阻挡金属层与硅基板之间的接合不是肖特基接合，容易成为欧姆接合。例如，在典型的阻挡金属层即Ti层与硅基板之间形成硅化物即TiSi，其结果，两者的接合成为欧姆接合。由此，在仅依赖于单纯地设置阻挡金属层来防止Al尖峰及Si结瘤的产生的情况下，接合全部成为欧姆接合。由此，无法使用肖特基势垒二极管作为RC
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IGBT的续流二极管。
[0006]本专利技术就是为了解决以上这样的课题而提出的，其目的在于提供能够将IGBT元件与肖特基势垒二极管元件集成化并且抑制Al尖峰及Si结瘤的产生的电力用半导体装置。
[0007]本专利技术涉及的一个方式的电力用半导体装置具有硅基板、栅极绝缘膜、栅极电极、第1电极、阻挡金属层和第2电极。硅基板具有第1面和第2面，该第2面与第1面相反且具有第1部分及第2部分。硅基板包含：呈第1导电型的第1半导体区域；呈与第1导电型不同的第2导电型的第2半导体区域；呈第1导电型的第3半导体区域，其通过第2半导体区域而与第1半导体区域隔开；以及呈第2导电型的第4半导体区域，其通过第3半导体区域而与第2半导体区域隔开。栅极绝缘膜在第1半导体区域与第3半导体区域之间延伸且面向第2半导体区域。栅极电极隔着栅极绝缘膜而面向第2半导体区域。第1电极设置于硅基板的第1面之上，与第3半导体区域及第4半导体区域接触。阻挡金属层设置于硅基板的第2面的第1部分之上。第2电极设置于硅基板的第2面之上，通过阻挡金属层而与硅基板的第2面的第1部分隔开。第2电极包含与硅基板的第2面的第2部分接触的Al
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Si层和通过Al
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Si层而与硅基板的第2面的
第2部分隔开的Al层。
[0008]本专利技术涉及的另一个方式的电力用半导体装置具有硅基板、栅极绝缘膜、栅极电极、第1电极、阻挡金属层、第2电极和多晶硅层。硅基板具有第1面和第2面，该第2面与第1面相反且具有第1部分及第2部分。硅基板包含：呈第1导电型的第1半导体区域；呈与第1导电型不同的第2导电型的第2半导体区域；呈第1导电型的第3半导体区域，其通过第2半导体区域而与第1半导体区域隔开；以及呈第2导电型的第4半导体区域，其通过第3半导体区域而与第2半导体区域隔开。栅极绝缘膜在第1半导体区域与第3半导体区域之间延伸且面向第2半导体区域。栅极电极隔着栅极绝缘膜而面向第2半导体区域。第1电极设置于硅基板的第1面之上，与第3半导体区域及第4半导体区域接触。阻挡金属层设置于硅基板的第2面的第1部分之上。第2电极设置于硅基板的第2面之上，通过阻挡金属层而与硅基板的第2面的第1部分隔开。第2电极包含与硅基板的第2面的第2部分接触的Al
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Si层。多晶硅层远离硅基板的第2面且与第2电极接触。
[0009]专利技术的效果
[0010]根据本专利技术涉及的一个方式的电力用半导体装置，第2电极经由阻挡金属层而与硅基板的第2面的第1部分欧姆接合，并且使用Al
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Si层而与硅基板的第2面的第2部分肖特基接合。由此，第2电极在硅基板的第2面的第1部分之上能够作为IGBT元件用的欧姆电极起作用，并且，在硅基板的第2面的第2部分之上能够作为肖特基势垒二极管元件用的肖特基电极起作用。并且，能够通过阻挡金属层而抑制硅基板的第2面的第1部分处的Si结瘤及Al尖峰的产生。另外，Al层通过Al
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Si层而与硅基板的第2面的第2部分隔开，由此能够抑制硅基板的第2面的第2部分处的Al尖峰的产生。另外，第2电极包含Al层，由此与Al类材料(以Al为主要成分的材料)的第2电极仅由Al
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Si层构成的情况相比，能够抑制第2电极的Si含量，因而能够抑制硅基板的第2面的第2部分处的Si结瘤的产生。由此，就集成化了IGBT元件与肖特基势垒二极管元件的电力用半导体装置而言，能够抑制Al尖峰及Si结瘤的产生。
[0011]根据本专利技术涉及的另一个方式的电力用半导体装置，第2电极经由阻挡金属层而与硅基板的第2面的第1部分欧姆接合，并且使用Al
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Si层而与硅基板的第2面的第2部分肖特基接合。由此，第2电极在硅基板的第2面的第1部分之上能够作为IGBT元件用的欧姆电极起作用，并且，在硅基板的第2面的第2部分之上能够作为肖特基势垒二极管元件用的肖特基电极起作用。并且，能够通过阻挡金属层而抑制硅基板的第2面的第1部分处的Si结瘤的产生。并且，设置远离硅基板的第2面且与第2电极接触的多晶硅层。由此，从Al
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Si层扩散出的Si原子的至少一部分使Si结瘤在多晶硅层的表面上产生而非在硅基板的表面上产生。由此，能够抑制Si结瘤的产生。
[0012]本专利技术的目的、特征、方案及优点通过以下的详细说明和附图变得更清楚。
附图说明
[0013]图1是概略地示出实施方式1中的电力用半导体装置的结构的电路图。
[0014]图2是概略地示出实施方式1中的电力用半导体装置的结构的剖视图。
[0015]图3是表示图2的区域III的局部剖视图。
[0016]图4是通过与图3对应的视野而示出第1对比例的局部剖视图。
[0017]图5是通过与图3对应的视野而示出第2对比例的局部剖视图。
[0018]图6是通过与图3对应的视野而概略地示出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力用半导体装置，其具有硅基板，所述硅基板具有第1面和第2面，该第2面与所述第1面相反且具有第1部分及第2部分，所述硅基板包含：呈第1导电型的第1半导体区域；呈与所述第1导电型不同的第2导电型的第2半导体区域；呈所述第1导电型的第3半导体区域，其通过所述第2半导体区域而与所述第1半导体区域隔开；以及呈所述第2导电型的第4半导体区域，其通过所述第3半导体区域而与所述第2半导体区域隔开，所述电力用半导体装置还具有：栅极绝缘膜，其在所述第1半导体区域与所述第3半导体区域之间延伸且面向所述第2半导体区域；栅极电极，其隔着所述栅极绝缘膜而面向所述第2半导体区域；第1电极，其设置于所述硅基板的所述第1面之上，与所述第3半导体区域及所述第4半导体区域接触；阻挡金属层，其设置于所述硅基板的所述第2面的所述第1部分之上；以及第2电极，其设置于所述硅基板的所述第2面之上，通过所述阻挡金属层而与所述硅基板的所述第2面的所述第1部分隔开，所述第2电极包含：Al
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Si层，其与所述硅基板的所述第2面的所述第2部分接触；以及Al层，其通过所述Al
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Si层而与所述硅基板的所述第2面的所述第2部分隔开。2.根据权利要求1所述的电力用半导体装置，其中，所述第2电极至少在所述硅基板的所述第2面的所述第2部分之上具有所述Al
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Si层与所述Al层的层叠构造。3.根据权利要求1或2所述的电力用半导体装置，其中，还具有层间绝缘膜，该层间绝缘膜配置于所述硅基板的所述第2面的所述第2部分之上，具有开口部，所述Al
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Si层具有接触部，该接触部在面内方向上配置于所述层间绝缘膜的所述开口部内，与所述硅基板的所述第2面的所述第2部分直接接触。4.根据权利要求3所述的电力用半导体装置，其中，所述Al层的至少一部分直接配置于所述层间绝缘膜之上。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：深泽俊树，工藤智人，春口秀树，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：