專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)等半導(dǎo)體裝置，特別是涉及 其低損失化。
背景技術(shù)：
絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)是根據(jù)施加到柵極電極的電壓來(lái)控制流 過(guò)集電極電極和發(fā)射極電極之間的電流的開(kāi)關(guān)元件。該IGBT具有可以滿 足比較寬的功率范圍，且開(kāi)關(guān)頻率寬的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，被廣泛地使用于從 空調(diào)或電子灶等家庭用小功率設(shè)備到鐵路或鋼鐵廠的逆變器等大功率設(shè) 備。
在這樣的IGBT的性能中，降低損失是最迫切要求改善的性能之一。 近年來(lái)正考慮謀求低損失化的IGBT。
例如，圖11是專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的平面型高導(dǎo)電的IGBT。在該IGBT 中，p層100與集電電極C相接觸。而且，在該p層100上層疊有載流子 濃度比p層100低的n層111。在n層111上層疊有iT層llO，該rT層110 具有幾乎均一的載流子濃度，且載流子濃度比n層lll低。在該n—層110 的另一面?zhèn)龋瑪U(kuò)散有n層150。在n層150內(nèi)形成p層120，還在該p層 120內(nèi)形成有n+層130。在n+層130、 p層120、 n層150、 n—層110的表 面設(shè)置有MOS柵極，該MOS柵極包括絕緣膜300、絕緣膜400和用該絕 緣膜300、 400來(lái)絕緣的柵極電極G而形成。
另一方面，在p層120的表面形成p+層121， p+層121和n+層130 與發(fā)射極電極E低電阻接觸。各個(gè)電極E、 C、 G分別與對(duì)應(yīng)的端子電導(dǎo) 通。
在該IGBT中，其特征在于，在p層120的周邊形成n層150。通過(guò) 設(shè)置n層150，因流入n—層110中的電子而從p層IOO注入的空穴，由于 MOS柵極而難以流入p層120內(nèi)，提高n—層110內(nèi)的載流子的濃度。其結(jié)果，可以得到n—層110為高導(dǎo)電性、低損失的IGBT。由于形成n層， 增加了反饋電容，該反饋電容是噪聲誤動(dòng)作的原因，將柵極絕緣膜300部 分地加厚來(lái)降低反饋電容。
進(jìn)而，圖12是專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的溝槽型的高導(dǎo)電性IGBT。在該 IGBT中，在發(fā)射極電極E側(cè)，以兩個(gè)不同的間隔，交替形成包括用柵極 絕緣膜300絕緣的柵極電極G的多個(gè)溝槽柵極構(gòu)造T。在溝槽柵極間的間 隔中寬度窄的部分中形成與n—層110相接觸的n層151，與該n層151鄰 接地形成p層120。另外，在p層120內(nèi)，形成與發(fā)射電極600低電阻接 觸的p+層121和n+層130。
另一方面，在溝槽柵極間的間隔中寬度寬的部分中，形成p層125， 通過(guò)絕緣膜401、 402與發(fā)射極電極E絕緣。n層151，針對(duì)自p層100注 入的空穴為屏障，具有將電荷蓄積在n—層110中的效果，提高導(dǎo)電性。另 外，p層125，具有將從p層IOO注入的空穴(hole)收集在p層125內(nèi)的 作用。該空穴流過(guò)溝槽柵極附近，經(jīng)由n層151、p層120、以及p+層121， 流入發(fā)射極電極E。根據(jù)空穴流過(guò)溝槽附近時(shí)的電位差，誘發(fā)從溝槽柵極 的反相層的電子注入，進(jìn)而收到促進(jìn)iT層110的導(dǎo)電度調(diào)制的結(jié)果，使 IGBT降低損失。
專利文獻(xiàn)l:日本特原平10—178174號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2000 — 307116號(hào)公報(bào)。
在這樣的上述以往的IGBT中，通過(guò)提高介于發(fā)射極側(cè)的p層120和 用于蓄積電荷的n—層110而存在的n層150、 151的載流子濃度來(lái)降低導(dǎo) 通電壓，達(dá)到低損失。但是，在提高該n層150、 151的載流子濃度時(shí)， 存在導(dǎo)致耐壓降低的問(wèn)題。作為具體的實(shí)驗(yàn)例，如圖13所示，在提高n 層150或151的面載流子(sheet carrier,、>一卜年亇U 7)濃度(從發(fā)射 極側(cè)的面開(kāi)始到一定深度的面的載流子濃度的面密度)時(shí)，導(dǎo)通電壓降低， 但是以lX1012/cm2為邊界，由此在面載流子的濃度中，擊穿電壓急劇地 降低，耐壓性降低。
因此，在實(shí)際使用上可以維持足夠擊穿電壓的導(dǎo)通電壓，根據(jù)該n層 150或151的面載流子濃度的界限(lX10力cn^以下)來(lái)限制。 發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而做出，其目的在于提供一種可以不損失耐 壓，實(shí)現(xiàn)低損失化的半導(dǎo)體裝置。
用于解決上述現(xiàn)有例的問(wèn)題點(diǎn)的本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體裝置，與半 導(dǎo)體基體的一個(gè)面?zhèn)认嘟佑|地設(shè)置集電極電極，具備第一層部，其從該
一面?zhèn)乳_(kāi)始，層疊有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二半 導(dǎo)體區(qū)域和具有比該第二半導(dǎo)體區(qū)域的載流子濃度低的載流子濃度的第 二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域；第二層部，其包括層疊于上述第三半導(dǎo)體 區(qū)域的一部分上且具有載流子濃度比上述第三半導(dǎo)體區(qū)域的載流子濃度 高的第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域；層疊于該第四半導(dǎo)體區(qū)域的第二導(dǎo)電 型的第五半導(dǎo)體區(qū)域；層疊于該第五半導(dǎo)體區(qū)域的第一導(dǎo)電型的第六半導(dǎo) 體區(qū)域；層疊于該第六半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上，且具有載流子濃度比上述 第六半導(dǎo)體區(qū)域的載流子濃度高的第二導(dǎo)電型的第七半導(dǎo)體區(qū)域；柵極電 極，其與在上述第二層部中包含的半導(dǎo)體區(qū)域相接觸地設(shè)置柵極絕緣膜， 隔著該柵極絕緣膜沿著上述第二層部配置；以及發(fā)射極電極，其與上述第 二層部的第六以及第七半導(dǎo)體區(qū)域低電阻接觸。
另外，在上述第四半導(dǎo)體區(qū)域中，距發(fā)射極電極側(cè)的面的距離為固定 的面的載流子濃度的面密度(面載流子濃度)優(yōu)選為lX10 cr^以上。
再者，上述發(fā)射極電極所接觸的上述第六和第七半導(dǎo)體區(qū)域的面，與 上述第三、第四、第五、第六以及第七半導(dǎo)體區(qū)域露出且形成上述柵極氧 化膜的面也可以位于大致同一平面，上述柵極氧化膜，也可以沿著包含在 上述第二層部中的各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域，向第一層部延伸并到達(dá)上述第三半導(dǎo) 體區(qū)域的溝槽的側(cè)面而形成。 ，
這樣，在設(shè)置溝槽的情況下，該溝槽，也可以在其一方的側(cè)面上與上 述第二層部中所包含的各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，在另一方的側(cè)面上相接觸 有第一導(dǎo)電型的第八半導(dǎo)體區(qū)域，該第八半導(dǎo)體區(qū)域，其一部分與上述第 三半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)相接觸而層疊，具有比上述第三半導(dǎo)體區(qū)域的載流子濃度
高的載流子濃度。還可以設(shè)置多個(gè)上述溝槽。在這樣設(shè)置多個(gè)的情況下， 隔著第八半導(dǎo)體區(qū)域而相鄰的上述溝槽的間隔，按照比夾著上述第二層部 而相鄰的上述溝槽的間隔寬的方式配置溝槽。進(jìn)一步，在該第六半導(dǎo)體區(qū) 域內(nèi)形成有第二導(dǎo)電型的第九半導(dǎo)體區(qū)域，該第九半導(dǎo)體區(qū)域介于上述第七半導(dǎo)體區(qū)域和在上述溝槽側(cè)面形成的柵極氧化膜之間。
另外，在上述第五半導(dǎo)體區(qū)域中，距發(fā)射極電極的面的距離為固定的
面的載流子濃度為1 X 1017/cm3以下。
另外，本發(fā)明一方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置，具有第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體
基部；第一半導(dǎo)體層，其層疊于該半導(dǎo)體基部的一面?zhèn)龋褂镁哂斜壬鲜?半導(dǎo)體基部的半導(dǎo)體高的載流子濃度的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體而形成；第二半 導(dǎo)體層，其層疊在該第一半導(dǎo)體層上，使用第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體而形成， 并與集電極電極相接觸；半導(dǎo)體層部，其層疊于上述半導(dǎo)體基部的另一面 側(cè)，經(jīng)由絕緣膜與柵極電極相鄰，且包括與發(fā)射極電極相接觸并使用第一 導(dǎo)電型的半導(dǎo)體而形成的第三半導(dǎo)體層、層疊在該第三半導(dǎo)體層的與發(fā)射 極電極相對(duì)的一側(cè)且使用載流子濃度比形成第三半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體的載 流子濃度低的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體而形成的第四半導(dǎo)體層、層疊于上述第 四半導(dǎo)體層且使用第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體而形成的第五半導(dǎo)體層；以及介入 層部，其被上述半導(dǎo)體基部和上述半導(dǎo)體層部夾著而存在，且使用第一導(dǎo) 電型的半導(dǎo)體而形成。此時(shí)，在上述介入層部中，距發(fā)射極電極側(cè)的面的 距離為固定的面的載流子濃度的面密度也可為1 X 1012/cm2以上。
另外，該半導(dǎo)體裝置，也可以為平面型的構(gòu)造，也可以為溝槽型構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明，可以不損失耐壓并實(shí)現(xiàn)低損失化。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造例的說(shuō)明圖。 圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的載流子濃度的例子 的說(shuō)明圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置在變更第四半導(dǎo)體區(qū) 域的面載流子濃度時(shí)的耐壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置在變更第五半導(dǎo)體區(qū) 域的面載流子濃度時(shí)的耐壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的另一個(gè)構(gòu)造例的說(shuō) 明圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的再另一個(gè)構(gòu)造例的說(shuō)明圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的平面型的構(gòu)造例的 說(shuō)明圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的橫型的構(gòu)造例的說(shuō) 明圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的相關(guān)的半導(dǎo)體裝置具有橫型、平面型
的例子的說(shuō)明圖。
圖10是表示使用了本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的電力變換
裝置的例子的說(shuō)明圖。
圖11是表示平面型構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造例的說(shuō)明圖。 圖12是表示溝槽柵極構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置的例子的說(shuō)明圖。 圖13是表示與rT層相接觸的n層面載流子濃度和擊穿電壓以及導(dǎo)通
電壓的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。 圖中符號(hào)說(shuō)明
IO —第一層部；20 —第二層部；IOO —第一半導(dǎo)體區(qū)域；lll一第二半 導(dǎo)體區(qū)域；IIO —第三半導(dǎo)體區(qū)域；122 —第四半導(dǎo)體區(qū)域；151—第五半 導(dǎo)體區(qū)域；120 —第六半導(dǎo)體區(qū)域；121 —第七半導(dǎo)體區(qū)域；130 —半導(dǎo)體 區(qū)域；131—第九半導(dǎo)體區(qū)域；125 —第八半導(dǎo)體區(qū)域；401、 402 —絕緣膜;
500、 600—電極板；200 —柵極電極；140 —支撐體；410 —絕緣層。
具體實(shí)施例方式
參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的半
導(dǎo)體裝置，為IGBT設(shè)備，具備圖l所例示的構(gòu)造。即，在該半導(dǎo)體裝置 中，自集電極電極C側(cè)，從與集電極電極C電連接的導(dǎo)電體的板500 —側(cè)
開(kāi)始層疊由第一導(dǎo)電型(圖l中為p型)的半導(dǎo)體形成的第一半導(dǎo)體區(qū)域
100;第二導(dǎo)電型(圖l中為n型)的半導(dǎo)體形成的第二半導(dǎo)體區(qū)域lll;
使用載流子濃度比形成該第二半導(dǎo)體區(qū)域111的半導(dǎo)體的載流子的濃度低
的半導(dǎo)體形成的第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域110，來(lái)形成第一層部10。 另外，在柵極絕緣膜(柵極氧化膜)300中，形成至少一個(gè)到達(dá)第三 半導(dǎo)體區(qū)域110的溝槽T。在圖1中，圖示了形成四個(gè)溝槽T的部分。溝槽T相互錯(cuò)開(kāi)間隔而配置。其中，在隔開(kāi)比較寬的間隔的區(qū)域夾著第一導(dǎo)
電型的區(qū)域(第八半導(dǎo)體區(qū)域)125。另外，在隔開(kāi)比較窄的間隔的區(qū)域， 夾著層疊了多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域的第二層部20。
在該第二層部20中，包括與第三半導(dǎo)體區(qū)域的110的一部分接觸 的第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域122;層疊于該第四半導(dǎo)體區(qū)域122，使
用第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體形成的作為空穴勢(shì)壘層的第五半導(dǎo)體區(qū)域151;層
疊于該第五半導(dǎo)體區(qū)域151、使用第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體的第六半導(dǎo)體區(qū)域 120。另外，在該第六半導(dǎo)體區(qū)域120的部分中，使用載流子濃度比第六 半導(dǎo)體區(qū)域120的半導(dǎo)體的載流子濃度高的第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體形成第七 半導(dǎo)體區(qū)域121 。該第七半導(dǎo)體區(qū)域121 ，與絕緣膜300、 402不直接接觸， 中間存在使用第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體的半導(dǎo)體區(qū)域130。該半導(dǎo)體區(qū)域130 的載流子濃度，比第二、第五的半導(dǎo)體區(qū)域lll、 151高。
另外，形成第四半導(dǎo)體區(qū)域122的半導(dǎo)體的載流子濃度，比形成第三 半導(dǎo)體區(qū)域110的半導(dǎo)體的載流子濃度高。進(jìn)而，在圖l的例子中，第四 半導(dǎo)體區(qū)域122與第三半導(dǎo)體區(qū)域110接觸的面，與第八半導(dǎo)體區(qū)域125 與第三半導(dǎo)體區(qū)域110相接觸的面幾乎為相同的深度。
柵極絕緣膜402，與該第二層部20中所包含的各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域122、 151、 120相接觸地設(shè)置。而且與柵極電極G電連接的導(dǎo)電體200，隔著柵 極絕緣膜與第二層部20相鄰地配置。另外，發(fā)射極電極E，與第二層部 20的第七半導(dǎo)體區(qū)域121低電阻接觸(電耦合)。
另外，在這里形成第一導(dǎo)電型的第八半導(dǎo)體區(qū)域125的半導(dǎo)體，其一 部分與第三半導(dǎo)體區(qū)域UO接觸而層疊，載流子濃度比形成第三半導(dǎo)體區(qū) 域110的半導(dǎo)體載流子濃度高。
進(jìn)而，在該實(shí)施方式中，在第七半導(dǎo)體區(qū)域121和絕緣膜300、 402 之間存在第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
圖2表示了將該圖1-所示的半導(dǎo)體裝置用通過(guò)第二層部20的中心部 (包括第七半導(dǎo)體區(qū)域121的部分)的剖面A—B剖切后的、沿著剖面A 一B的載流子濃度的變化。
在該圖2中，設(shè)橫軸為從A到B的深度，設(shè)縱軸為沿著垂直A—B剖 面的面(沿著距發(fā)射極電極側(cè)的距離(深度)為一定的面)對(duì)載流子濃度進(jìn)行積分(總和)，并除以該面的面積后的面載流子濃度。圖3是將第五
半導(dǎo)體區(qū)域151中的面載流子濃度設(shè)為lX10力cn^以上，測(cè)量改變第四 半導(dǎo)體區(qū)域122中的面載流子濃度時(shí)的耐壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如圖3所示，在 設(shè)形成第四半導(dǎo)體區(qū)域122的半導(dǎo)體的面載流子濃度為lX10力cri^以上 時(shí)，即使將形成第五半導(dǎo)體區(qū)域151的半導(dǎo)體的面載流子濃度設(shè)為IX 1012/(:1112以上，也可以維持耐壓性。
這是由于，例如第五半導(dǎo)體區(qū)域151為n層，第四半導(dǎo)體區(qū)域122為 p層，在不存在第四半導(dǎo)體區(qū)域122的情況下，如日本特開(kāi)2003 — 347549 號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的那樣，在第六半導(dǎo)體區(qū)域120和第五半導(dǎo)體區(qū)域151之 間的pn結(jié)中的電場(chǎng)強(qiáng)度高，在該pn結(jié)間發(fā)生破壞。針對(duì)于此，這是因?yàn)?由于第四半導(dǎo)體區(qū)域122的存在，可以抑制電場(chǎng)強(qiáng)度高的緣故。
這樣在本實(shí)施方式中，第五半導(dǎo)體區(qū)域151和第三半導(dǎo)體區(qū)域110之 間存在第四半導(dǎo)體區(qū)域122 (介入層)，將該介入層的面載流子濃度做成 lX10。/cr^以上。由此可以不必降低擊穿電壓而將第五半導(dǎo)體區(qū)域151的 面載流子濃度做成lX10力cr^以上，降低導(dǎo)通電壓。
另外，第四半導(dǎo)體區(qū)域122或第五半導(dǎo)體區(qū)域151，是以數(shù)MeV以上 的加速電壓通過(guò)離子注入的方法而形成的。由此，可以實(shí)現(xiàn)期望的形狀和 載流子濃度，可以實(shí)現(xiàn)耐壓的確保和低導(dǎo)通電壓。
再者，圖4是進(jìn)一步改變第五半導(dǎo)體區(qū)域151的面載流子濃度，分析 與耐壓之間的關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)該結(jié)果，在第五半導(dǎo)體區(qū)域151的載 流子濃度為iX1017/cm3以上時(shí)，耐壓急劇降低。因而如果第五半導(dǎo)體區(qū) 域151的載流子濃度為1X10力cm3以下，則可以進(jìn)一步可靠地確保耐壓。
圖5是進(jìn)一步表示本發(fā)明的實(shí)施方式的另一例子。在該例子中，在第 八半導(dǎo)體區(qū)域125和絕緣膜402之間，使用與第八半導(dǎo)體區(qū)域125的半導(dǎo) 體的導(dǎo)電型不同的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體形成第九半導(dǎo)體區(qū)域131。該第九 半導(dǎo)體區(qū)域131其載流子濃度高于第二半導(dǎo)體區(qū)域111 (例如假設(shè)為n+)
在該圖5的例子中，柵極G導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)柵極G周圍的反相層或蓄 積層，包圍第七半導(dǎo)體區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域130即n+層和第九半導(dǎo)體區(qū)域 131即n+層導(dǎo)通。而且，在第八半導(dǎo)體區(qū)域125即p層中朝向發(fā)射極電極 600流動(dòng)空穴電流，由此在第八半導(dǎo)體區(qū)域125內(nèi)產(chǎn)生電位差，電子從第九半導(dǎo)體區(qū)域131注入到第八半導(dǎo)體區(qū)域125、第三半導(dǎo)體區(qū)域110 (在 該例子的情況下為n—層)。
由此，接近第八半導(dǎo)體區(qū)域125的第三半導(dǎo)體區(qū)域110的區(qū)域也促進(jìn) 導(dǎo)電度調(diào)制，進(jìn)而降低導(dǎo)通電壓，可以實(shí)現(xiàn)低損失化。另外即使替換導(dǎo)電 型也可以同樣。
另外，在此前的說(shuō)明中，將溝槽柵極以寬間隔和窄間隔交替的方式配 置，第八半導(dǎo)體區(qū)域125 (以及第九半導(dǎo)體區(qū)域131)也可以不必這樣設(shè) 置。此時(shí)，如圖6所例示，可以將溝槽柵極和第二層部20交替配置。
由此，可以提高每單位面積的單元密度，使絕緣的柵極的溝道的寬度 加寬，所以不僅降低導(dǎo)通電壓，還可以提高其飽和電流密度。該方式例如 如等離子體顯示器那樣，將負(fù)載的等效電路視為電容器，有助于在流動(dòng)大 的瞬時(shí)電流的支持元件等情況下的低損失化。
另外，在之前的例子中，以溝槽柵極構(gòu)造的情況為例進(jìn)行說(shuō)明，但是 本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，如圖7所例示的那樣，為平面的柵極構(gòu)造也沒(méi) 問(wèn)題。進(jìn)一步將本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用到功率IC等集成電路中的 情況下，如圖8所例示也可以為橫型的構(gòu)造。在該圖8所示的橫型的構(gòu)造 中，在支撐體140上通過(guò)絕緣膜410設(shè)置作為第三半導(dǎo)體區(qū)域的n—層110。 與集電極電極C電連接的電極500，形成在與發(fā)射極電極E電耦合的電極 600幾乎同一面上。因此，易于與該面上的其他半導(dǎo)體裝置之間的連線等。 當(dāng)然，可以是該橫型的構(gòu)造，如圖9所示，也可以為平面柵極構(gòu)造。
在以上所有的例子中，第四半導(dǎo)體區(qū)域122的面載流子濃度為IX 1012/cm2以上，第五半導(dǎo)體區(qū)域150的載流子濃度為1 X 10'7/cm3以下。
圖IO是使用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電力變換裝置的一例。另外， 這里將本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置用IGBT標(biāo)號(hào)表示，但是在實(shí)際中存在以 下不同，相對(duì)IGBT為pnpn等為四層構(gòu)造，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置為具 備pnpnpn的6層構(gòu)造的IGBT。但是，在當(dāng)前沒(méi)有定義相應(yīng)的標(biāo)號(hào)，所以 用IGBT標(biāo)號(hào)替代表示。該電力變換裝置， 一般為逆變器，其動(dòng)作已眾所 周知，因此在這里省略其詳細(xì)說(shuō)明。這里，表示了用于逆變器的例子，但 是并不局限于逆變器，在變頻器等使用IGBT等晶體管的電路中，均可以 置換IGBT等來(lái)使用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置。這里801 806為柵極電路。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體裝置，與半導(dǎo)體基體的一個(gè)面?zhèn)认嘟佑|地設(shè)置集電極電極，具備第一層部，其從該一面?zhèn)乳_(kāi)始，層疊有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)域和具有比該第二半導(dǎo)體區(qū)域的載流子濃度低的載流子濃度的第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域；第二層部，其包括層疊于上述第三半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上且具有載流子濃度比上述第三半導(dǎo)體區(qū)域的載流子濃度高的第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域；層疊于該第四半導(dǎo)體區(qū)域的第二導(dǎo)電型的第五半導(dǎo)體區(qū)域；層疊于該第五半導(dǎo)體區(qū)域的第一導(dǎo)電型的第六半導(dǎo)體區(qū)域；層疊于該第六半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上，且具有載流子濃度比上述第六半導(dǎo)體區(qū)域的載流子濃度高的第二導(dǎo)電型的第七半導(dǎo)體區(qū)域；柵極電極，其與在上述第二層部中包含的半導(dǎo)體區(qū)域相接觸地設(shè)置柵極絕緣膜，隔著該柵極絕緣膜沿著上述第二層部配置；以及發(fā)射極電極，其與上述第二層部的第七半導(dǎo)體區(qū)域低電阻接觸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在上述第四半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)，距發(fā)射極電極側(cè)的面的距離為固定的面的載流子濃度的面密度為1 X 1012/cm2以上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述發(fā)射極電極所接觸的上述第六和第七半導(dǎo)體區(qū)域的面，與上述第三、第四、第五、第六以及第七半導(dǎo)體區(qū)域露出且形成上述柵極氧化膜的 面位于大致同一平面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述柵極氧化膜，沿著在上述第二層部中包含的各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域，向第一層部延伸并到達(dá)上述第三半導(dǎo)體區(qū)域的溝槽的側(cè)面而形成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述溝槽，在其一方的側(cè)面上與上述第二層部中所包含的各個(gè)半導(dǎo)體 區(qū)域相接觸，在另一方的側(cè)面上相接觸有第一導(dǎo)電型的第八半導(dǎo)體區(qū)域， 該第八半導(dǎo)體區(qū)域，其一部分與上述第三半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)相接觸而層疊，具有比上述第三半導(dǎo)體區(qū)域的載流子濃度高的載流子濃度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，設(shè)置有多個(gè)上述溝槽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 隔著上述第八半導(dǎo)體區(qū)域而相鄰的上述溝槽的間隔，比夾著上述第二層部而相鄰的上述溝槽的間隔寬。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在上述第六半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成有第二導(dǎo)電型的第九半導(dǎo)體區(qū)域，該第 九半導(dǎo)體區(qū)域介于上述第七半導(dǎo)體區(qū)域和在上述溝槽側(cè)面形成的柵極氧化膜之間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在上述第五半導(dǎo)體區(qū)域中，距發(fā)射極電極側(cè)的面的距離為固定的面的載流子濃度的密度為1 X 1017/cm3以下。
10、 一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有 第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基部；第一半導(dǎo)體層，其層疊于該半導(dǎo)體基部的一面?zhèn)龋褂镁哂斜壬鲜霭?導(dǎo)體基部的半導(dǎo)體高的載流子濃度的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體而形成；第二半導(dǎo)體層，其層疊在該第一半導(dǎo)體層上，使用第一導(dǎo)電型的半導(dǎo) 體而形成，并與集電極電極相接觸；半導(dǎo)體層部，其層疊于上述半導(dǎo)體基部的另一面?zhèn)龋?jīng)由絕緣膜與柵 極電極相鄰，且包括與發(fā)射極電極相接觸并使用第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體而形 成的第三半導(dǎo)體層、層疊在該第三半導(dǎo)體層的與發(fā)射極電極相對(duì)的一側(cè)且 使用載流子濃度比形成第三半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體的載流子濃度低的第二導(dǎo) 電型的半導(dǎo)體而形成的第四半導(dǎo)體層、層疊于上述第四半導(dǎo)體層且使用第 一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體而形成的第五半導(dǎo)體層；以及介入層部，其被上述半導(dǎo)體基部和上述半導(dǎo)體層部夾著而存在，且使 用第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體而形成。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述介入層部中，距發(fā)射極電極側(cè)的面的距離為固定的面的載流子濃度的面密度為1X10'2/cm2以上。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 為平面型的構(gòu)造。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述柵極電極為溝槽構(gòu)造的柵極電極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，可以不損失耐壓，實(shí)現(xiàn)低損失化。在第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域(110)的一部分中設(shè)置有第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域(122)。由此，提高了將第五半導(dǎo)體區(qū)域(151)的面載流子濃度增大時(shí)的耐壓。
文檔編號(hào)H01L29/739GK101308872SQ20081009915
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者新井大夏, 森睦宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所