半导体装置制造方法及图纸

在晶体管区域中设置有绝缘栅型双极晶体管，该绝缘栅型双极晶体管具有栅极电极（7）和发射极电极（9）。在晶体管区域的周围配置有末端区域。在晶体管区域中，在N型漂移层（1）的下方设置有第1N型缓冲层（18）。在第1N型缓冲层（18）的下方设置有P型集电极层（19）。在末端区域中，在N型漂移层（1）的下方设置有第2N型缓冲层（20）。P型集电极层（19）和第2N型缓冲层（20）与集电极电极（21）直接连接。越接近集电极电极（21），第2N型缓冲层（20）的杂质浓度越小。第2N型缓冲层（20）与集电极电极（21）不构成欧姆接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及一种具有绝缘栅型双极晶体管(IGBT:1nsulated Gate BipolarTransistor)的半导体装置。
技术介绍
作为高耐压(大于或等于600V)的功率设备，使用具有IGBT的半导体装置。在这种半导体装置中，在设置有IGBT的激活区域的周围配置有末端区域。作为功率半导体的IGBT，与在LSI (Large Scale Integration)中使用的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)晶体管等不同，除了要求低接通电压化、高速化以及电流驱动能力的提高以外，还要求断开动作时的电流切断能力等耐破坏量。在这里，所谓电流切断能力，是指在断开时不破坏半导体装置而能够切断的最大电流密度。提出了一种半导体装置，其在末端区域中不存在P型集电极层，N型缓冲层与集电极电极直接连接(例如，参照专利文献I的图1)。由此，能够降低断开动作时的载流子浓度，因此容易耗尽，可以降低电场强度。因此，可以提高断开动作时的电流切断能力。专利文献1:日本特开2009 - 176772号公报
技术实现思路
但是，在现有的半导体装置中，在IGBT反向耐压时(发射极为高电位，集电极为低电位)，在激活区域的P型基极层和末端区域的N型缓冲层之间形成正向偏压二极管。因此，存在下述问题，即，IGBT的反向耐压量低，在反向耐压模式中产生泄漏电流。本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的是得到一种半导体装置，该半导体装置可以抑制反向耐压模式中的泄漏电流。本专利技术所涉及的半导体装置的特征在于，具有:晶体管区域，在该晶体管区域中设置有绝缘栅型双极晶体管，该绝缘栅型双极晶体管具有栅极电极和发射极电极；以及末端区域，其配置在所述晶体管区域的周围，在所述晶体管区域中，在N型漂移层的下方设置第IN型缓冲层，在所述第IN型缓冲层的下方设置P型集电极层，在所述末端区域中，在所述N型漂移层的下方设置第2N型缓冲层，所述P型集电极层和所述第2N型缓冲层与集电极电极直接连接，越接近所述集电极电极，所述第2N型缓冲层的杂质浓度越小，所述第2N型缓冲层与所述集电极电极不构成欧姆接触。专利技术的效果通过本专利技术可以抑制反向耐压模式中的泄漏电流。【附图说明】图1是表示本专利技术的实施方式I所涉及的半导体装置的俯视图。图2是将图1的区域A放大的俯视图。图3是沿图2的B — B'的剖面图。图4是沿图3的C 一 CT以及D — D'的表示杂质浓度分布的图。图5是表示在评价断开特性的实验中使用的电路的图。图6是表示使用图5的电路获得的断开特性的评价结果的图。图7是表示使用图5的电路进行的断开特性的评价结果的图。图8是表示在评价耐压特性的实验中使用的电路的图。图9是表示使用图8的电路获得的耐压特性的评价结果的图。图10是表示与IGBT的断开切断能力相对的P集电极层的浓度依赖性的图。图11是表示IGBT的断开切断时的安全动作区域的图。图12是表示在评价反向耐压特性的实验中使用的电路的图。图13是表示使用图12的电路获得的反向耐压特性的评价结果的图。图14是将对比例1、2和实施方式I的断开切断能力Jc (break)进行比较的图。图15是将PN结区域的N型层和P型层的影响换算为电阻值而表示该值的容许范围的图。图16是表示本专利技术的实施方式I所涉及的半导体装置的变形例I的剖面图。图17是表示本专利技术的实施方式I所涉及的半导体装置的变形例2的剖面图。图18是表示N型缓冲层的边界位置和断开特性的关系的图。图19是表示N型缓冲层的边界位置和接通电压特性的关系的图。图20是表示本专利技术的实施方式2所涉及的半导体装置的剖面图。图21是沿图20的E — 以及F — F'的表示杂质浓度分布的图。图22是表示本专利技术的实施方式2所涉及的半导体装置的变形例I的剖面图。图23是表示本专利技术的实施方式2所涉及的半导体装置的变形例2的剖面图。【具体实施方式】参照附图，对本专利技术的实施方式所涉及的半导体装置进行说明。对于相同或者对应的构成要素，有时标注相同的标号，省略重复的说明。实施方式I图1是表示本专利技术的实施方式I所涉及的半导体装置的俯视图。该半导体装置是具有IGBT的高耐压(大于或等于600V)功率设备。在激活区域的周围配置有末端区域。在激活区域中包含:设置有多个沟槽栅极型IGBT构造的晶体管区域、以及在晶体管区域和末端区域之间配置的提取区域。在IGBT接通时，在激活区域中流动主电流，但在末端区域中不流动主电流。另外，如果在IGBT断开时向集电极?发射极之间施加电压，则在末端区域中耗尽层向设备横向延伸。因此，通过设置末端区域，可以保持耐压。图2是将图1的区域A放大的俯视图。图3是沿图2的B — B'的剖面图。在晶体管区域中，在N一型漂移层I上设置N型电荷积蓄层2，在该N型电荷积蓄层2上设置有P型基极层3。在P型基极层3上的一部分上设置有P+型接触层4和N +型发射极层5。以贯穿N+型发射极层5、P型基极层3以及N型电荷积蓄层2的方式设置沟槽，在该沟槽的内部经由栅极绝缘膜6而设置有栅极电极7。在栅极电极7上设置有层间绝缘膜8。在晶体管区域的整个面上设置发射极电极9，该发射极电极9与P +型接触层4连接。以贯穿P型基极层3以及N型电荷积蓄层2的方式设置伪沟槽，在该伪沟槽的内部经由栅极绝缘膜6而设置有栅极配线10。栅极配线10与发射极电极9连接。通过该结构，得到抑制短路时的振荡等的效果。在PN结区域中，在N一型漂移层I上设置有P型层11。在P型层11上经由绝缘膜12设置有栅极配线13。栅极配线13配置在晶体管区域外周，与栅极电极7连接。在P型层11上设置N型层14，在N型层14和发射极电极9之间设置有P型层15。N型层14经由P型层15与发射极电极9连接。该结构并不是作为MOS晶体管而动作，而是在断开动作时提取剩余的载流子(空穴)。此外，激活区域和末端区域的边界位于P型层11的外端。在末端区域中，在N—型漂移层I上的一部分上设置有P型层16。该P型层16是用于高耐压化的保护环。与保持的耐压相对应地设计P型层16的浓度、深度、数量等。在晶体管区域的一部分、PN结区域、以及末端区域中，表面保护膜17覆盖发射极电极9。在晶体管区域和PN结区域中，在N—型漂移层I的下方设置N型缓冲层18，在该N型缓冲层18的下方设置有P型集电极层19。在末端区域中，在N—型漂移层I的下方设置有N型缓冲层20。P型集电极层19和N型缓冲层20与集电极电极21直接连接。图4是沿图3的C 一 CT以及D — W的表示杂质浓度分布的图。在本实施方式中，通过注入杂质而较深地形成N型缓冲层18、20。为了进行比较，还示出较浅地形成N型缓冲层18、20的情况。越接近集电极电极21，N型缓冲层20的杂质浓度越小。在本实施方式中，由于较深地形成N型缓冲层20，所以在与集电极电极21之间的界面附近，N型缓冲层20的杂质浓度充分地变小。因此，N型缓冲层20与集电极电极21不构成欧姆接触。下面，与对比例I?3进行比较，说明实施方式I的效果。对比例1、2与实施方式I的不同点在于，在末端区域设置P型集电极层，并且在对比例I中，在PN结区域中不设置N型层14和P型层15。对比例3与实施方式I的不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具有：晶体管区域，在该晶体管区域中设置有绝缘栅型双极晶体管，该绝缘栅型双极晶体管具有栅极电极和发射极电极；以及末端区域，其配置在所述晶体管区域的周围，在所述晶体管区域中，在N型漂移层的下方设置第1N型缓冲层，在所述第1N型缓冲层的下方设置P型集电极层，在所述末端区域中，在所述N型漂移层的下方设置第2N型缓冲层，所述P型集电极层和所述第2N型缓冲层与集电极电极直接连接，越接近所述集电极电极，所述第2N型缓冲层的杂质浓度越小，所述第2N型缓冲层与所述集电极电极不构成欧姆接触。

【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: 晶体管区域，在该晶体管区域中设置有绝缘栅型双极晶体管，该绝缘栅型双极晶体管具有栅极电极和发射极电极；以及 末端区域，其配置在所述晶体管区域的周围， 在所述晶体管区域中，在N型漂移层的下方设置第IN型缓冲层， 在所述第IN型缓冲层的下方设置P型集电极层， 在所述末端区域中，在所述N型漂移层的下方设置第2N型缓冲层， 所述P型集电极层和所述第2N型缓冲层与集电极电极直接连接， 越接近所述集电极电极，所述第2N型缓冲层的杂质浓度越小， 所述第2N型缓冲层与所述集电极电极不构成欧姆接触。2.—种半导体装置，其特征在于，具有: 晶体管区域，在该晶体管区域中设置有绝缘栅型双极晶体管，该绝缘栅型双极晶体管具有栅极电极和发射极电极；以及 末端区域，其配置在所述晶体管区域的周围， 在所述晶体管区域以及所述末端区域中，在N型...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈则，中村胜光，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：
国别省市：