JP2008124309A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 n型(第1導電型)のドリフト領域20(第3半導体領域)と、ドリフト領域20の上部に設けられているp型(第2導電型)のボディ領域50(第2半導体領域)と、ボディ領域50の表面に臨んで形成されているとともに、ボディ領域50によってドリフト領域20から隔てられているn型のエミッタ領域60(第1半導体領域)と、エミッタ領域60の表面からボディ領域50を貫通してドリフト領域20に突出するように形成されているトレンチ14と、トレンチ14に充填されているトレンチゲート電極13と、ドリフト領域20に突出しているトレンチの側面に接する位置に形成されているp型の半導体領域70(第4半導体領域)を備えている。
【選択図】 図1
Description
特許文献1に、サージ電圧を抑制するIGBTが開示されている。このIGBTは、図12に示すように、p型のコレクタ領域400とバッファ領域302を備えている。このIGBT100では、n−型のドリフト領域の中間位置に、n+型のバッファ領域301が追加されており、そのn+型のバッファ領域301によって、表面側の第1ドリフト領域201と裏面側の第2ドリフト領域202とに分離されている。この構成により、コレクタ領域400から放出されるホールを、第2ドリフト領域202に蓄積することができる。
IGBT100がオン状態の時、p−型のボディ領域500のうち、ゲート電極114とゲート絶縁膜112を介して対向している部分にチャネル領域が形成される。すると、n+型のエミッタ領域600から放出された電子が、チャネル領域を介して、第1ドリフト領域201とバッファ領域301と第2ドリフト領域202とバッファ領域302に移動する。そこで、コレクタ領域400からバッファ領域302と第2ドリフト領域202とバッファ領域301と第1ドリフト領域201にホールが注入される。第1ドリフト領域201とバッファ領域301と第2ドリフト領域202とバッファ領域302に注入された電子とホールにより、伝導度変調現象が発生し、エミッタ領域600とコレクタ領域400の間に電流が流れる。
IGBT100がオン状態からオフ状態に移行する時(ターンオフ時)には、p−型のボディ領域500とn−型の第1ドリフト領域201の間のpn接合面から、空乏層が広がる。既存のIGBTでは、ターンオフ時に、空乏層が一気にバッファ領域302にまで広がることにより、ピーク値の高いサージ電圧が発生していた。IGBT100では、バッファ領域301が追加されているために、空乏層はpn接合から下方に広がるものの、バッファ領域301でその広がりが停止する。その結果、ターンオフが終了するまで、第2ドリフト領域202に多くのホールを残しておくことができる。IGBT100を用いれば、ターンオフ時に空乏層が一気にバッファ領域302まで広がることがなく、サージ電圧を抑制することができる。
1つの方法としては、n−型半導体層を準備する。そして、n−型半導体層の裏面から特定の位置にn型不純物をインプラントし、バッファ領域301を形成する。先行技術文献のIGBT100では、バッファ領域301を、裏面から約10μnの位置に形成している。この位置に裏面から不純物をインプラントするためには高エネルギーが必要となり、製造コストが増大する。
他の方法としては、n−型の第2ドリフト領域202の上にn+型のバッファ領域301をエピタキシャル成長させる。そして、その上にn−型の第1ドリフト領域201をエピタキシャル成長させる。順次にエピタキシャル成長させてこれらの領域を形成するには時間がかかり、半導体装置の製造コストが上昇する。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案された。本発明では、比較的に簡単に製造でき、しかもサージ電圧を抑制できる半導体装置を実現する。なお、上記ではIGBTを例にして説明したが、本発明の技術はIGBTに限定されるものでない。
本発明の半導体装置は、第1導電型の第3半導体領域と、第3半導体領域の上部に設けられている第2導電型の第2半導体領域と、第2半導体領域の表面に臨んで形成されているとともに、第2半導体領域によって第3半導体領域から隔てられている第1導電型の第1半導体領域と、第1半導体領域の表面から第2半導体領域を貫通して第3半導体領域に突出しているとともに、幅を隔てて向かい合っている一対の側面を備えているトレンチと、トレンチの壁面を覆っている絶縁層と、絶縁層で取り囲まれた状態でトレンチ内に収容されているトレンチゲート電極と、第3半導体領域に突出しているトレンチの側面に接する位置に形成されている第2導電型の第4半導体領域を備えている。
IGBTの場合には、第3半導体領域がドリフト領域となり、第2半導体領域がボディ領域となり、第1半導体領域がエミッタ領域となる。MOSFETの場合には、第3半導体領域がドリフト領域となり、第2半導体領域がボディ領域となり、第1半導体領域がソース領域となる。
したがって、サージ電圧は、電流Iceのターンオフ時の立下り速度(dIce/dt)が減少すれば、そのピーク値が低減する。立下り速度(dIce/dt)は、ゲートとエミッタの間の容量Cgeを増加させるとともに、ゲートとコレクタの間の容量Cgcを減少させると、その値が減少する。
し、サージ電圧が抑制される。
以下の説明において、容量Cgeは、バイポーラ型ではゲートとエミッタの間の容量をいい、ユニポーラ型ではゲートとソースの間の容量をいう。容量Cgcは、バイポーラ型ではゲートとコレクタの間の容量をいい、ユニポーラ型ではゲートとドレインの間の容量をいう。電流Iceは、バイポーラ型ではコレクタとエミッタの間の電流をいい、ユニポーラ型ではドレインとソースの間の電流をいう。
サージ電圧を抑制するために容量Cgeを増加させる場合、チャネル領域の長さL1とエミッタ領域の深さL3の和の値(L1+L3)を大きくするとよい。そのために、エミッタ領域の深さL3の値を大きくすると、ラッチアップ耐量の低下が懸念される。そこで、図14に示すように、エミッタ領域の深さL3の値は変更せずにボディ領域の深さを深くすることがある。長さL1の値が大きくなることにより上記した和の値(L1+L3)が大きくなるとともに、長さL2の値は小さくなる。容量Cgeが増加するとともに容量Cgcが減少し、これにより電流Iceのターンオフ時の立下り速度(dIce/dt)は小さくなる。ラッチアップ耐量を低下させることなく、ターンオフ時のサージ電圧を抑制することができる。
さらに、詳しくは後述するが、第4半導体領域は、半導体基板の露出表面に接する浅い位置に形成されている。したがって、第4半導体領域は半導体基板の露出表面に低いエネルギーで不純物をインプラントすることで形成でき、容易に形成することができる。
トレンチの底面側から第2半導体領域に接近するにつれて、第4半導体領域のトレンチの側面からの深さが増大していることが好ましい。
すなわち、第4半導体領域を断面視したときに、ほぼ三角形の形状となっていることが好ましい。この場合、トレンチ内に不純物を斜め方向から注入することで、比較的簡単に第4半導体領域を形成することができる。
上記第3半導体領域の裏面側に第2導電型の第5半導体領域を備えていてもよい。この場合、IGBTとして機能する半導体装置が得られる。
(請求項4に記載の発明)
上記第3半導体領域と上記第5半導体領域に挟まれて形成されている第1導電型の第6半導体領域を備えていてもよい。この場合、パンチスルー型のIGBTが得られる。
本発明は、半導体装置の製造方法に具現化することもできる。
この製造方法は、第1導電型の第3半導体領域の上部に第2導電型の第2半導体領域を形成する工程と、第2半導体領域の表面の一部に第1導電型の第1半導体領域を形成する工程と、第1半導体領域の表面から第2半導体領域を貫通して第3半導体領域に突出するとともに、幅を隔てて向かい合う一対の側面を備えるトレンチを形成する工程と、第2半導体領域の表面側からトレンチの側面に向けて第2導電型の不純物を注入し、少なくとも第3半導体領域に突出しているトレンチの側面に向けて第2導電型の不純物注入領域を形成する工程と、トレンチの壁面に熱酸化膜を形成するのと同時に、不純物注入領域の不純物を活性化して第2導電型の第4半導体領域を形成する熱処理工程を備えている。
また、不純物注入工程では、第2半導体領域の表面側からトレンチの側面に向けて不純物を注入している。すなわち、斜め注入方法を採用している。この場合、トレンチの側面の浅い部分には多くの不純物が注入され、トレンチの深い部分には少ない不純物が注入される。この状態で熱処理を施すと、トレンチの底面側から第2半導体領域に接近するにつれて第4半導体領域のトレンチ側面からの深さが増大している第4半導体領域を形成することができる。
(第1特徴) 半導体装置は、IGBTである。
(第2特徴) 半導体装置は、パワーMOSFETである。
図1は、本実施例の半導体装置10の断面図である、図2〜図5は、半導体装置10のターンオフ時に発生するサージ電圧が抑制される現象を説明する図である。図6〜図11は、半導体装置10の製造工程を説明する図である。
図1に示すように、半導体装置10は、n−型のドリフト領域20(請求項でいう第3半導体領域)を備えている。ドリフト領域20の裏面側(図1に示す下側)には、n+型のバッファ領域30が設けられている。バッファ領域30の裏面側には、p+型のコレクタ領域40が設けられている。
またドリフト領域20の表面側(図1に示す上側)には、p−型のボディ領域(請求項でいう第2半導体領域)50が設けられている。ボディ領域50の表面の一部には、n+型のエミッタ領域60,60(請求項でいう第1半導体領域)が形成されている。一対のエミッタ領域60,60の間には、エミッタ領域60,60に隣接するトレンチ14が形成されている。トレンチ14は、半導体装置10の表面からボディ領域50を貫通してドリフト領域20に突出している。トレンチ14は、紙面の垂直方向に長く伸びている。
トレンチ14は、トレンチの幅を隔てて向かい合っている一対の側面を備えている。トレンチ14の壁面は、ゲート絶縁膜12で覆われている。その内部にポリシリコンが充填されている。そのポリシリコンがトレンチゲート電極13を構成している。トレンチゲート電極13は、ゲート絶縁膜12で取り囲まれた状態で、トレンチ14内に収容されている。
その一方、p−型の半導体領域70からトレンチゲート電極13が下方向に突出し、トレンチゲート電極13がドリフト領域20に直接的に対向する部分の長さL2の値が小さい。したがって、半導体装置10の容量Cgcは減少する。
トレンチゲート電極14に印加している電圧がゲートオン電圧未満になると、チャネル領域が形成されなくなる。そして、ボディ領域50とドリフト領域20間等のpn接合面から広く空乏層が形成され、半導体装置10はオフ状態となる。
まず、図2に実線で示す従来の半導体装置について説明する。
時刻t0で、ゲートにゲートオン電圧が印加される。時刻t0から時刻t1では、電圧Vgeは時間に比例して増加する。そして、時刻t1から時刻t2では、ゲートとコレクタ間の容量Cgcが充電されており、電圧Vgeはほぼ一定の値を保っている。この期間は、ミラー領域と呼ばれている。そして、時刻t2で容量Cgcの充電が終わり、時刻t2から時刻t3では、再び、電圧Vgeが時間に比例して増加している。そして、時刻t3で、電圧Vgeがオン状態の定常値Vgesに達し、半導体装置10が完全にオン状態となる。
時刻t4でゲートに電圧が印加されなくなると、時刻t4から時刻t5までは、時間に比例して電圧Vgeが減少する。そして、時刻t5から時刻t6では、容量Cgcに蓄積された電荷が放電され、電圧Vgeはほぼ一定の値を保っている。そして、時刻t6で容量Cgcの充電が終わり、時刻t6から時刻t7では、再び、電圧Vgeが時間に比例して減少する。そして、時刻t7で、電圧Vgeが0に達し、これにより、半導体装置10が完全にオフ状態となる。
半導体装置10は、半導体領域70を形成することにより、容量Cgcが減少している。したがって、容量Cgcが充電又は放電するミラー領域(時刻t1´〜時刻t2´と、時刻t5´〜時刻t6´)が短くなり、時間に比例して増減する部分の傾き(d(Vge)/dt)が緩やかになっている。
図3では、従来の半導体装置によるときの電流Iceの変化を実線で示している。
時刻t0で、ゲートにゲートオン電圧が印加されると、少し遅れてから電流Iceが流れ始める。半導体装置10の出力側にはL負荷が接続されており、電流Iceは時間経過とともに増加する。時刻t4(併せて図2参照)でゲートに電圧が印加されなくなると、電流Iceは、少し遅れてから急激に減少した後、流れなくなる。
また、図3では、本実施例の半導体装置10によるときの電流Iceの変化を破線で示している。半導体装置10は、半導体領域70を形成することにより、容量Cgcが減少するとともに容量Cgeが増加している。ゲートに電圧を印加しなくなった時から電流Iceが0となるまでの応答時間は、容量Cgeとゲートに接続されているゲート抵抗(特に図示していない。)の積と比例するので、容量Cgeが増加することにより長くなる。したがって、電流Iceのターンオフ時の立下り速度(dIce/dt)が減少する。
図4では、実線により、従来の半導体装置によるときの電圧Vceの変化を示している。オフ時の半導体装置の電圧VceをVce0(V)とする。コレクタとエミッタ間の電流Iceが流れ始めると(併せて図3参照)、電圧Vceは急激に減少した後、0になる。時刻t4(併せて図2参照)でゲートに電圧が印加されなくなると、電圧Vceは、少し遅れてから急激に増加し、オフ時のVce0(V)を超え、時刻t6付近でピーク値に達している。その後、Vce0(V)に戻っている。このVce0(V)を超えた部分が、半導体装置のターンオフ時に発生するサージ電圧である。図4では、従来の半導体装置によるときのサージ電圧Vsurge1のピーク値が、V1(V)であることを示している。サージ電圧のピーク値がどこまで達するかは、図3に示したターンオフ時のコレクタとエミッタ間に流れる電流Iceの変化速度(d(Ice)/dt)と関連している。電流Iceの変化速度(d(Ice)/dt)が大きい程、サージ電圧のピーク値は大きくなる。
図4では、破線により、本実施例の半導体装置10によるときの電圧Vceの変化を示している。半導体装置10では、p+半導体領域70を形成することで、容量Cgeを増加するとともに容量Cgcを減少し、これにより電流Iceのターンオフ時の立下り速度(dIce/dt)を減少している。したがって、ターンオフ時に発生するサージ電圧のピーク値が、抑制される。図4では、半導体装置10のサージ電圧Vsurge2のピーク値が、V1(V)よりも小さいV2(V)であることを示している。
一点鎖線のグラフは、左側に示す縦軸に対するものであり、サージ電圧のピーク値Vsurgeのデフォルト値(0%のところ)からの変化量(%)を示す。サージ電圧のピーク値Vsurgeのデフォルト値とは、ボディ領域50の深さがデフォルト値の場合の値を意味する。実線のグラフは、右側の縦軸に対するものであり、従来の半導体装置の、オン電圧Vonのデフォルト値(0%のところ)からの変化量(%)を示す。オン電圧Vonのデフォルト値とは、ボディ領域50の深さがデフォルト値の場合の値を意味する。
半導体装置10では、ボディ領域50を一様に深くする構成(図14参照)と相違し、半導体領域70をトレンチに合わせて局所的に形成している。容量Cgeと容量Cgcについては、トレンチに合わせて局所的に形成されている半導体領域70によって影響され、トレンチゲート電極に隣接するp−型の半導体領域70が水平方向に広く広がっているかいないかの影響を受けにくい。一点鎖線のカーブについては、半導体装置10についても維持される。それに対して、オン電圧Vonはドリフト領域の容積によって影響を受ける。半導体装置10では、半導体領域70をトレンチに合わせて局所的に形成しているために、半導体領域70を深くしてもドリフト領域の容積はあまり減少しない。この結果、本実施例の半導体装置10では、実線のグラフでなく、破線のグラフが得られる。半導体領域70を深くしても、オン電圧Vonの上昇率が小さいことがわかる。
半導体装置10を用いれば、オン電圧Vonの上昇を招くことなく、サージ電圧のピーク値を効果的に低減することができることが確認される。
まず、図6に示すように、n−型のSi基板で構成されるドリフト領域20の裏面から不純物イオンを注入して熱処理し、n+型のバッファ領域30とp+型のコレクタ領域40をそれぞれ形成する。あるいは、p+型のコレクタ領域40とn+型のバッファ領域30とn−型のドリフト領域20の積層構造が既に形成されているパンチスルー型IGBT用のSi基板を準備してもよい。次に、ドリフト領域20の上に、エピタキシャル成長によりp−型のボディ領域50を形成する。
次に、図7に示すように、ドライエッチングにより、ボディ領域50の表面からボディ領域50を貫通してドリフト領域20に突出するトレンチ14を形成する。
次に、図8に示すように、熱酸化により、ボディ領域50の表面とトレンチ14の壁面を覆う犠牲酸化膜11を形成する。
次に、図9に示すように、ボディ領域50の表面側から、p型不純物のボロンをインプラントする。この際、ボロンがトレンチ14の側面に当たるように、斜め方向から注入する。
これにより、図10のバツ印で示すように、ボロンがトレンチ14の側壁に注入される。その注入量は、トレンチの浅い部分ではほぼ一様であり、所定の深さよりも深くなると底面に近づくほど薄くなる。本実施例では、ボディ領域50内の側面でのボロン注入量はほぼ一定であり、ドリフト領域20内では底面に近づくほど薄くなるような注入条件を採用している。つぎに、犠牲酸化膜11を除去し、不純物注入によるダメージを除去する。
次に、図11に示すように、半導体基板を900℃から1000℃程度で熱処理する。これにより、トレンチ13の壁面にゲート絶縁膜12となる熱酸化膜が形成され、それと同時に、先に注入したボロンが活性化される。この結果、p−型の半導体領域70を形成することができる。p−型の半導体領域70とボディ領域50は一体化している。
その後、トレンチ14内にポリシリコン等の導電性部材を充填し、トレンチゲート電極13を形成する。
つぎに、半導体層の表面に形成されたゲート絶縁膜12を除去する。そして、ボディ領域50の表面側の一部であり、トレンチゲート電極14に隣接する領域に、n型不純物のリンをインプラントする。そして、熱処理を施し、不純物を活性化し、エミッタ領域60,60(併せて図1参照)を形成する。
その後は、特に図示していないが、従来のIGBTと同様に、エミッタ電極やコレクタ領域40等を形成する。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
11 犠牲酸化膜
12 ゲート酸化膜
13 トレンチゲート電極
14 トレンチ
20 ドリフト領域
30 バッファ領域
40 コレクタ領域
50 ボディ領域
60 エミッタ領域
70 p−型の半導体領域
Claims (5)
- 第1導電型の第3半導体領域と、
第3半導体領域の上部に設けられている第2導電型の第2半導体領域と、
第2半導体領域の表面に臨んで形成されているとともに、第2半導体領域によって第3半導体領域から隔てられている第1導電型の第1半導体領域と、
第1半導体領域の表面から第2半導体領域を貫通して第3半導体領域に突出しているとともに、幅を隔てて向かい合っている一対の側面を備えているトレンチと、
トレンチの壁面を覆っている絶縁層と、
絶縁層で取り囲まれた状態でトレンチ内に収容されているトレンチゲート電極と、
第3半導体領域に突出しているトレンチの側面に接する位置に形成されている第2導電型の第4半導体領域、
を備えていることを特徴とする半導体装置。 - 前記トレンチの底面側から前記第2半導体領域に接近するにつれて、前記第4半導体領域の前記トレンチの側面からの深さが増大していることを特徴とする請求項1の半導体装置。
- 前記第3半導体領域の裏面側に第2導電型の第5半導体領域を備えていることを特徴とする請求項1又は2の半導体装置。
- 前記第3半導体領域と前記第5半導体領域に挟まれて形成されている第1導電型の第6半導体領域を備えていることを特徴とする請求項3の半導体装置。
- 第1導電型の第3半導体領域の上部に第2導電型の第2半導体領域を形成する工程と、
第2半導体領域の表面の一部に第1導電型の第1半導体領域を形成する工程と、
第1半導体領域の表面から第2半導体領域を貫通して第3半導体領域に突出するとともに、幅を隔てて向かい合う一対の側面を備えるトレンチを形成する工程と、
第2半導体領域の表面側からトレンチの側面に向けて第2導電型の不純物を注入し、少なくとも第3半導体領域に突出しているトレンチの側面に第2導電型の不純物注入領域を形成する不純物注入工程と、
トレンチの壁面に熱酸化膜を形成するのと同時に、不純物注入領域の不純物を活性化して第2導電型の第4半導体領域を形成する熱処理工程、
を備えている半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022020769A (ja) * | 2011-08-24 | 2022-02-01 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
CN103681818B (zh) * | 2012-09-12 | 2016-08-17 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 消除闩锁效应的沟槽型绝缘栅双极型晶体管器件结构及方法 |
TWI615776B (zh) * | 2016-12-23 | 2018-02-21 | 李雨暹 | 移動物件的虛擬訊息建立方法、搜尋方法與應用系統 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09139510A (ja) * | 1995-07-19 | 1997-05-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2002525877A (ja) * | 1998-09-24 | 2002-08-13 | インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト | 半導体構成素子の製造方法 |
JP2004193212A (ja) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
JP2004214557A (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Toyota Industries Corp | トレンチ構造を有する半導体装置及びその製造方法 |
JP2004311716A (ja) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Toshiba Corp | 絶縁ゲート型半導体装置 |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09139510A (ja) * | 1995-07-19 | 1997-05-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
EP1030372A2 (en) * | 1995-07-19 | 2000-08-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making an IGBT device |
JP2002525877A (ja) * | 1998-09-24 | 2002-08-13 | インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト | 半導体構成素子の製造方法 |
US6649459B2 (en) * | 1998-09-24 | 2003-11-18 | Infineon Technologies Ag | Method for manufacturing a semiconductor component |
JP2004193212A (ja) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
JP2004214557A (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Toyota Industries Corp | トレンチ構造を有する半導体装置及びその製造方法 |
JP2004311716A (ja) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Toshiba Corp | 絶縁ゲート型半導体装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022020769A (ja) * | 2011-08-24 | 2022-02-01 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
US11757033B2 (en) | 2011-08-24 | 2023-09-12 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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