半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書所公開的技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中公開了一種在一個(gè)半導(dǎo)體基板上形成有IGBT(Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極性晶體管)和二極管的半導(dǎo)體裝置(所謂的RC-1GBT，反向?qū)ㄐ徒^緣柵雙極性晶體管)。
[0003]另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了一種為了對(duì)二極管的pn結(jié)導(dǎo)通的情況進(jìn)行抑制，而設(shè)置了η柱區(qū)和η勢(shì)皇區(qū)的二極管。η柱區(qū)與陽極電極肖特基接觸。通過η柱區(qū)和η勢(shì)皇區(qū)而形成了對(duì)pn結(jié)進(jìn)行旁通的電路路徑。由于肖特基接觸與pn結(jié)相比先導(dǎo)通，因此抑制了 pn結(jié)導(dǎo)通的情況。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-043890號(hào)公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本特開2013-048230號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]如專利文獻(xiàn)I所記載的那樣，在RC-1GBT中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生被稱作柵極干擾的現(xiàn)象。SP，當(dāng)向IGBT的柵極施加預(yù)定電壓時(shí)，將會(huì)對(duì)二極管的動(dòng)作產(chǎn)生影響，從而使二極管的動(dòng)作變得不穩(wěn)定。
[0007]也能夠如專利文獻(xiàn)2那樣在RC-1GBT的二極管部分采用具有肖特基接觸的二極管結(jié)構(gòu)。在這種情況下，也會(huì)產(chǎn)生柵極干擾的問題。因此，在本說明書中，提供一種在采用了具有肖特基接觸的二極管結(jié)構(gòu)的RC-1GBT中，對(duì)柵極干擾進(jìn)行抑制的技術(shù)。
[0008]本說明書所公開的半導(dǎo)體裝置具有:半導(dǎo)體基板，其具有二極管區(qū)域和IGBT區(qū)域；陽極電極，其被形成于所述二極管區(qū)域內(nèi)的所述半導(dǎo)體基板的表面上；陰極電極，其被形成于所述二極管區(qū)域內(nèi)的所述半導(dǎo)體基板的背面上；發(fā)射極，其被形成于所述IGBT區(qū)域內(nèi)的所述表面上；集電極，其被形成于所述IGBT區(qū)域內(nèi)的所述背面上；柵極絕緣膜；以及柵電極。所述二極管區(qū)域具有Φ型的陽極區(qū)，其與所述陽極電極歐姆接觸；n型的多個(gè)柱區(qū)，其被配置于所述陽極區(qū)的側(cè)方，并與所述陽極區(qū)相接，且與所述陽極電極肖特基接觸；η型的勢(shì)皇區(qū)，其被配置于所述陽極區(qū)的背面?zhèn)?，并與所述陽極區(qū)相接，且與多個(gè)所述柱區(qū)相連；η型的二極管漂移區(qū)，其被配置于所述勢(shì)皇區(qū)的背面?zhèn)龋遗c所述勢(shì)皇區(qū)相比η型雜質(zhì)濃度較低；以及η型的陰極區(qū)，其被配置于所述二極管漂移區(qū)的背面?zhèn)?，并被連接于所述陰極電極，且與所述二極管漂移區(qū)相比η型雜質(zhì)濃度較高。所述IGBT區(qū)域具有:η型的發(fā)射區(qū)，其與所述發(fā)射極歐姆接觸；Ρ型的體區(qū)，其與所述發(fā)射極歐姆接觸；η型的IGBT漂移區(qū)，其與所述二極管漂移區(qū)相連，并通過所述體區(qū)而與所述發(fā)射區(qū)分離；以及P型的集電區(qū)，其被連接于所述集電極，并通過所述IGBT漂移區(qū)而與所述體區(qū)分離。所述柵電極隔著所述柵極絕緣膜而與將所述發(fā)射區(qū)和所述IGBT漂移區(qū)之間分離的所述體區(qū)對(duì)置。多個(gè)所述柱區(qū)中的第一柱區(qū)相對(duì)于所述陽極電極的導(dǎo)通電阻與多個(gè)所述柱區(qū)中的第二柱區(qū)相對(duì)于所述陽極電極的導(dǎo)通電阻相比較高，所述第二柱區(qū)處于與第一柱區(qū)相比距所述IGBT區(qū)域較近的位置處。
[0009]另外，上述“導(dǎo)通電阻”是指，由陽極電極和柱區(qū)構(gòu)成的肖特基勢(shì)皇二極管的電流的流通容易度。肖特基勢(shì)皇二極管的開啟電壓較高是指導(dǎo)通電阻較高。此外，肖特基勢(shì)皇二極管的電流的上升角度較小是指導(dǎo)通電阻較高。此外，上述陽極電極和上述發(fā)射極既可以被一體化，也可以被分離。此外，上述陰極電極和上述集電極既可以被一體化，也可以被分咼。
[0010]在該半導(dǎo)體裝置中，在與距IGBT區(qū)域較近的第二柱區(qū)相比離IGBT區(qū)域較遠(yuǎn)的第一柱區(qū)中，相對(duì)于陽極電極的電阻較高。因此，與在第一柱區(qū)的附近相比，在第二柱區(qū)的附近，png (即，由陽極區(qū)和勢(shì)皇區(qū)構(gòu)成的pn結(jié))較難導(dǎo)通，從而電流難以流通。因此，即使由于柵極干擾而使電流未在距IGBT區(qū)域較近的第二柱區(qū)周圍流通，對(duì)二極管區(qū)域整體的電流值的影響也較小。因此，該半導(dǎo)體裝置不易受到柵極干擾的影響。
【附圖說明】
[0011]圖1為實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10的剖視圖。
[0012]圖2為實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10的俯視圖。
[0013]圖3為表示實(shí)施例1的SBD24a、24b的特性的曲線圖。
[0014]圖4為實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的縱向剖視圖。
[0015]圖5為表示實(shí)施例2的SBD24a、24b的特性的曲線圖。
[0016]圖6為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0017]圖7為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0018]圖8為改變例的半導(dǎo)體裝置的縱向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]首先，對(duì)以下所說明的實(shí)施例的特征進(jìn)行列舉。另外，以下所列舉的特征均為獨(dú)立且有用的特征。
[0020](特征I)第一柱區(qū)相對(duì)于陽極電極的接觸面積與第二柱區(qū)相對(duì)于陽極電極的接觸面積相比較窄。
[0021](特征2)第一柱區(qū)的半導(dǎo)體基板表面上的η型雜質(zhì)濃度與第二柱區(qū)的半導(dǎo)體基板表面上的η型雜質(zhì)濃度相比較低。
[0022][實(shí)施例1])
[0023]圖1所示的實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10具有半導(dǎo)體基板12、上部電極14、下部電極16。半導(dǎo)體基板12為娃制的基板。上部電極14被形成于半導(dǎo)體基板12的上表面12a上。下部電極16a被形成于半導(dǎo)體基板12的下表面上。半導(dǎo)體基板12具有形成有IGBT的IGBT區(qū)域90和形成有二極管的二極管區(qū)域92。即，半導(dǎo)體裝置10為所謂的RC-1GBT。如圖2所示，在半導(dǎo)體基板12上交替地形成有IGBT區(qū)域90和二極管區(qū)域92。
[0024]如圖1所示，在二極管區(qū)域92內(nèi)的半導(dǎo)體基板12中形成有陽極區(qū)34、柱區(qū)24、勢(shì)皇區(qū)26、漂移區(qū)28、緩沖區(qū)30以及陰極區(qū)36。
[0025]陽極區(qū)34為P型，并被形成在半導(dǎo)體基板12的露出于上表面12a的范圍內(nèi)。陽極區(qū)34具有陽極接觸區(qū)34a和低濃度陽極區(qū)34b。陽極接觸區(qū)34a被形成在半導(dǎo)體基板12的露出于上表面12a的范圍內(nèi)。陽極接觸區(qū)34a的p型雜質(zhì)濃度較高，并且陽極接觸區(qū)34a與上部電極14歐姆接觸。低濃度陽極區(qū)34b被形成于陽極接觸區(qū)34a的下側(cè)和側(cè)方。低濃度陽極區(qū)34b的P型雜質(zhì)濃度與陽極接觸區(qū)34a相比較低。
[0026]柱區(qū)24為η型，并被形成在半導(dǎo)體基板12的露出于上表面12a的范圍內(nèi)。柱區(qū)24在低濃度陽極區(qū)34b的側(cè)方與低濃度陽極區(qū)34b相接。柱區(qū)24從半導(dǎo)體基板12的上表面12a起延伸至陽極區(qū)34的下端的深度。換言之，在與陽極區(qū)34的下端相比較淺的位置處從側(cè)方與陽極區(qū)34相接的η型區(qū)域?yàn)橹鶇^(qū)24。柱區(qū)24與上部電極14肖特基接觸。
[0027]在實(shí)施例1中，被配置于距IGBT區(qū)域90較近的位置處的兩個(gè)柱區(qū)24b的寬度W2，寬于被配置于與柱區(qū)24b相比距IGBT區(qū)域90較遠(yuǎn)的位置處的柱區(qū)24a的寬度Wl。因此，各柱區(qū)24b露出于上表面12a的面積與各柱區(qū)24a露出于上表面12a的面積相比較大。換言之，各柱區(qū)24b與上部電極14肖特基接觸的區(qū)域的面積大于各柱區(qū)24a與上部電極14肖特基接觸的區(qū)域的面積。另外，以下將二極管區(qū)域92中的形成有柱區(qū)24a的區(qū)域(即，距IGBT區(qū)域90較遠(yuǎn)的區(qū)域)稱作第一二極管區(qū)域92a，將形成有柱區(qū)24b的區(qū)域(即，距IGBT區(qū)域90較近的區(qū)域)稱作第二二極管區(qū)域92b。
[0028]勢(shì)皇區(qū)26為η型，并被形成于陽極區(qū)34和柱區(qū)24的下側(cè)。勢(shì)皇區(qū)26與柱區(qū)24相連接。勢(shì)皇區(qū)26與陽極區(qū)34相接。
[0029]漂移區(qū)28為η型，并被形成于勢(shì)皇區(qū)26的下側(cè)。漂移區(qū)28通過勢(shì)皇區(qū)26而與陽極區(qū)34分離。在漂移區(qū)28內(nèi)，η型雜質(zhì)濃度大致均勻地分布。換言之，η型雜質(zhì)濃度大致均勻地分布的區(qū)域?yàn)槠茀^(qū)28，而存在于漂移區(qū)28的上側(cè)，并且η型雜質(zhì)濃度與大致均勻地分布的值相比較高的區(qū)域?yàn)閯?shì)皇區(qū)26。
[0030]緩沖區(qū)30為η型，并被形成于漂移區(qū)28的下側(cè)。緩沖區(qū)30的η型雜質(zhì)濃度與漂移區(qū)28相比較高。
[0031]陰極區(qū)36為η型，并被形成于緩沖區(qū)30的下側(cè)。陰極區(qū)36具有與緩沖區(qū)30相比較高的η型雜質(zhì)濃度。陰極區(qū)36被形成在半導(dǎo)體基板12的露出于下表面的范圍內(nèi)。陰極區(qū)36與下部電極16歐姆接觸。
[0032]在二極管區(qū)域92內(nèi)的半導(dǎo)體基板12的上表面12a上形成有多個(gè)溝槽。各溝槽貫穿陽極區(qū)34以及勢(shì)皇區(qū)26直至漂移區(qū)28。各溝槽的內(nèi)表面被絕緣膜50所覆蓋。在各溝槽內(nèi)形成有控制電極52?？刂齐姌O52通過絕緣膜50而與半導(dǎo)體基板12絕緣?？刂齐姌O52的上表面12a被絕緣膜54所覆蓋?？刂齐姌O52通過絕緣膜54而與上部電極14絕緣。
[0033]在IGBT區(qū)域90內(nèi)的半導(dǎo)體基板12中形成有發(fā)射區(qū)20、體區(qū)22、柱區(qū)24、勢(shì)皇區(qū)26、漂移區(qū)28、緩沖區(qū)30、集電區(qū)32。
[0034]發(fā)射區(qū)20為η型，并被形成在半導(dǎo)體基板12的露出于上表面12a的范圍內(nèi)。發(fā)射區(qū)20與上部電極14歐姆接觸。
[0035]體區(qū)22為P型，并被形成在半導(dǎo)體基板12的露出于上表面12a的范圍內(nèi)。體區(qū)22具有體接觸區(qū)22a和低濃度體區(qū)22b。體接觸區(qū)22a被形成在半導(dǎo)體基板12的露出于上表面12a的范圍內(nèi)。體接觸區(qū)22a的p型雜質(zhì)濃度較高，并且體接觸區(qū)22a與上部電極14歐姆接觸。低濃度體區(qū)22b被形成于發(fā)射區(qū)20以及體接觸區(qū)22a的下側(cè)和體接觸區(qū)22a的側(cè)方。低濃度體區(qū)22b的P型雜質(zhì)濃度與體接觸區(qū)22a相比較低。體區(qū)22被形成在與陽極區(qū)34大致相同的深度范圍內(nèi)。
[0036]在體區(qū)22的側(cè)方形成有上述的柱區(qū)24。
[0037]在體區(qū)22的下側(cè)形成有上述的勢(shì)皇區(qū)26。
[0038]在IGBT區(qū)域90內(nèi)的勢(shì)皇區(qū)26的下側(cè)形成有上述的漂移區(qū)28。漂移區(qū)28從二極管區(qū)域92跨及IGBT區(qū)域90而延伸。漂移區(qū)28通過勢(shì)皇區(qū)26而與體區(qū)22分離。
[0039]在IGBT區(qū)域90內(nèi)的漂移區(qū)28的下側(cè)形成有上述的緩沖區(qū)30。緩沖區(qū)30從二極管區(qū)域92跨及IGBT區(qū)域90而延伸。
[0040]集電區(qū)32為P型，并被形成于IGBT區(qū)域90內(nèi)的緩沖區(qū)30的下側(cè)。集電區(qū)32被形成在半導(dǎo)體基板12的露出于下表面的范圍內(nèi)。集電區(qū)32與下部基板16歐姆接觸。
[0041]在IGBT區(qū)域90內(nèi)的半導(dǎo)體基板12的上表面12a上形成有多個(gè)溝槽。各個(gè)溝槽貫穿發(fā)射區(qū)20、低濃度體區(qū)22b和勢(shì)皇區(qū)26直至漂移區(qū)28。各溝槽的內(nèi)表面被柵極絕緣膜40所覆蓋。在各溝槽內(nèi)形成有柵電極42。柵電極42通過柵極絕緣膜40而與半導(dǎo)體基板12絕緣。柵電極42隔著柵極絕緣膜40而與發(fā)射區(qū)20、低濃度體區(qū)22b、勢(shì)皇區(qū)26以及漂移區(qū)28對(duì)置。柵電極42的上表面12a被絕緣膜44所覆蓋。柵電極42通過絕緣膜44而與上部電極14絕緣。
[0042]接下來，對(duì)柱區(qū)24a、24b的特性進(jìn)行說明。在二極管區(qū)域92內(nèi)，通過上部電極14和與上部電極14肖特基接觸的柱區(qū)24而形成了肖特基勢(shì)皇二極管(以下稱作SBD)。在此，如上所述，柱區(qū)24a的肖特基接觸區(qū)域的面積與柱區(qū)24b的肖特基接觸區(qū)域的面積相比較小。因此，在由上部電極14和柱區(qū)24a形成的SBD (以下稱作SBD24a)和由上部電極14和柱區(qū)24b形成的SBD(以下稱作S