JP2009124049A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 Si半導体層の表面に露出しているp型領域とn型領域の両者と良好なオーミック接触をする電極を備えている半導体装置を提供する。
【解決手段】 Si半導体層2の下面2b(表面)にp型領域が露出している範囲の一部にAlSi層42を形成し、AlSi層42が形成されていない範囲のSi半導体層2の下面2bからn型不純物を注入し、その範囲のp型領域をn型領域に変更し、AlSi層42の下面2bとn型領域の下面2bにTi層44とNi層46とAu層48を順に積層する。
【選択図】 図1
【解決手段】 Si半導体層2の下面2b(表面)にp型領域が露出している範囲の一部にAlSi層42を形成し、AlSi層42が形成されていない範囲のSi半導体層2の下面2bからn型不純物を注入し、その範囲のp型領域をn型領域に変更し、AlSi層42の下面2bとn型領域の下面2bにTi層44とNi層46とAu層48を順に積層する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、Si半導体層の表面にp型領域とn型領域が露出しており、表面に露出しているp型領域とn型領域の両者に導通する電極が形成されている半導体装置と、その製造方法に関する。
半導体装置を構成するSi半導体層の表面には、その表面に臨んで形成されている半導体領域と導通する電極が形成されている。
特許文献1の半導体装置を構成するSi半導体層には、ダイオードが形成されている。このダイオードは、Si半導体層の上面に臨む範囲にp型のアノード領域が形成されている。また、Si半導体層の下面に臨む範囲にn型のカソード領域が形成されている。
Si半導体層の上面には、アノード領域と導通するアノード電極が形成されている。アノード電極は、少なくともp型のアノード領域と接している部分がAlSi層を用いて形成されている。p型のSi半導体領域とAlSi層は相性がよく、オーミック接触し易い。特許文献1の技術によると、p型のアノード領域にオーミック接触しているアノード電極を形成することができる。
Si半導体層の下面には、カソード領域と導通するカソード電極が形成されている。カソード電極は、少なくともn型のカソード領域と接している部分がTi層を用いて形成されている。n型のSi半導体領域とTi層は相性がよく、オーミック接触し易い。特許文献1の技術によると、n型のカソード領域にオーミック接触しているカソード電極を形成することができる。
特許文献1の半導体装置を構成するSi半導体層には、ダイオードが形成されている。このダイオードは、Si半導体層の上面に臨む範囲にp型のアノード領域が形成されている。また、Si半導体層の下面に臨む範囲にn型のカソード領域が形成されている。
Si半導体層の上面には、アノード領域と導通するアノード電極が形成されている。アノード電極は、少なくともp型のアノード領域と接している部分がAlSi層を用いて形成されている。p型のSi半導体領域とAlSi層は相性がよく、オーミック接触し易い。特許文献1の技術によると、p型のアノード領域にオーミック接触しているアノード電極を形成することができる。
Si半導体層の下面には、カソード領域と導通するカソード電極が形成されている。カソード電極は、少なくともn型のカソード領域と接している部分がTi層を用いて形成されている。n型のSi半導体領域とTi層は相性がよく、オーミック接触し易い。特許文献1の技術によると、n型のカソード領域にオーミック接触しているカソード電極を形成することができる。
Si半導体層の同一の表面にp型領域とn型領域の両者が露出している半導体装置が知られている。
例えば、IGBT(insulated gate bipolar transistor)とFWD(free wheel diode)が同一のSi半導体層内に形成されている逆導通IGBTが知られている。逆導通IGBTでは、Si半導体層のうちのIGBTが形成されている範囲には、その表面(その面を裏面という場合もある。本発明で表面という場合、裏面と反対側の面を意味するのではなく、表面または裏面を総称する。)に臨む範囲にp型のコレクタ領域が形成されている。また、Si半導体層のうちのFWDが形成されている範囲には、その表面に臨む範囲にn型のカソード領域が形成されている。p型のコレクタ領域とn型のカソード領域の両者がSi半導体層の表面に露出している。
例えば、IGBT(insulated gate bipolar transistor)とFWD(free wheel diode)が同一のSi半導体層内に形成されている逆導通IGBTが知られている。逆導通IGBTでは、Si半導体層のうちのIGBTが形成されている範囲には、その表面(その面を裏面という場合もある。本発明で表面という場合、裏面と反対側の面を意味するのではなく、表面または裏面を総称する。)に臨む範囲にp型のコレクタ領域が形成されている。また、Si半導体層のうちのFWDが形成されている範囲には、その表面に臨む範囲にn型のカソード領域が形成されている。p型のコレクタ領域とn型のカソード領域の両者がSi半導体層の表面に露出している。
p型領域とn型領域の両者が露出しているSi半導体層の表面に、両領域に導通する共通電極を形成することは難しい。p型領域に導通する電極を形成するためには、Si半導体層の表面にAlSi層を形成することが好ましい。p型のSi半導体領域とAlSi層は相性がよく、オーミック接触し易い。ところが、n型のSi半導体領域にもAlSi層が接していると、電極をはんだ付けするために電極に熱を加えたときにSiが集まってノジュールを形成し、それにAlが溶け込んでp型の半導体を形成してしまう。n型のSi半導体領域中にp型の半導体が形成されると、n型のSi半導体領域を利用する半導体素子の特性が劣化してしまう。
一方、n型領域に導通する電極を形成するためには、Si半導体層の表面にTi層を形成することが好ましい。n型のSi半導体領域とTi層は相性がよく、オーミック接触し易い。このTi層はp型領域ともオーミック接触している場合がある。ただし、Ti層とp型領域をオーミック接触させるためには、p型領域の表面にTiをスパッタリング等によって堆積させた後に700℃程度の高温で熱処理をする必要がある。p型領域に導通する電極を形成するに先立って、例えばAl(融点が約660℃)で電極や配線を完成していることがある。そのような半導体装置では、高温の熱処理をすると完成しているAl電極への著しい損傷が起こる。そのような半導体装置では、p型領域に導通する電極を形成する際に高温の熱処理を施すことは不可能であり、結果Ti層とp型領域のオーミック接触は得られないことになる。
一方、n型領域に導通する電極を形成するためには、Si半導体層の表面にTi層を形成することが好ましい。n型のSi半導体領域とTi層は相性がよく、オーミック接触し易い。このTi層はp型領域ともオーミック接触している場合がある。ただし、Ti層とp型領域をオーミック接触させるためには、p型領域の表面にTiをスパッタリング等によって堆積させた後に700℃程度の高温で熱処理をする必要がある。p型領域に導通する電極を形成するに先立って、例えばAl(融点が約660℃)で電極や配線を完成していることがある。そのような半導体装置では、高温の熱処理をすると完成しているAl電極への著しい損傷が起こる。そのような半導体装置では、p型領域に導通する電極を形成する際に高温の熱処理を施すことは不可能であり、結果Ti層とp型領域のオーミック接触は得られないことになる。
上記の事情が存在するために、p型領域とn型領域の両者が露出しているSi半導体層の表面に、両領域に導通する共通電極を形成することは難しい。現状では、p型領域のための電極とn型領域のための電極を別に形成する必要があり、それはそれで余分な工数を必要とする。また、別々の工程で各々の領域のための電極を形成すると、p型領域とp型領域のための電極との整合が取り難く、n型領域とn型領域のための電極との整合が取り難い。ここでいう「整合」とは、各々が高精度に合致し、互いにズレが生じていないことをいう。僅かなズレでも生じてしまうと、ズレた部分でオーミック接触が得られないことになり、半導体素子の特性が劣化してしまう。半導体装置が逆導通IGBTの場合には、p型領域とn型領域の両者が露出しているSi半導体層の表面が鏡面加工の状態で両領域に導通する共通電極を形成する。別々の工程で各々の領域のための電極を形成する場合には、各々の工程でマスクを形成してパターンニングする必要がある。しかしながら、表面が鏡面加工のために目印となるマーク等も設けることが困難である。僅かなズレもない精度を確保することが困難である。
本発明は、上記の課題を解決するために創案された。すなわち、本発明は、Si半導体層の表面にp型領域とn型領域の両者が露出している場合に、p型領域とn型領域の両者にオーミック接触をする共通電極を精度良く形成する方法を提供する。本発明によって、p型領域とn型領域の両者にオーミック接触をする高精度な共通電極を備えた半導体装置を実現することもできる。
本発明は、上記の課題を解決するために創案された。すなわち、本発明は、Si半導体層の表面にp型領域とn型領域の両者が露出している場合に、p型領域とn型領域の両者にオーミック接触をする共通電極を精度良く形成する方法を提供する。本発明によって、p型領域とn型領域の両者にオーミック接触をする高精度な共通電極を備えた半導体装置を実現することもできる。
本発明は、Si半導体層の表面にp型領域とn型領域が露出しており、表面に露出しているp型領域とn型領域の両者に導通する電極を備えている半導体装置を製造する方法を提供する。
本発明の製造方法は、表面にp型領域が露出している範囲の一部にAlSi層を形成する第1工程と、AlSi層が形成されていない範囲のSi半導体層の表面からSi半導体層にn型不純物を注入して、その範囲のp型領域を前記n型領域に変更する第2工程と、AlSi層の表面とn型領域の表面に、Ti層とNi層とAu層を順に積層する第3工程を備えている。
本発明の製造方法は、表面にp型領域が露出している範囲の一部にAlSi層を形成する第1工程と、AlSi層が形成されていない範囲のSi半導体層の表面からSi半導体層にn型不純物を注入して、その範囲のp型領域を前記n型領域に変更する第2工程と、AlSi層の表面とn型領域の表面に、Ti層とNi層とAu層を順に積層する第3工程を備えている。
本方法では、第1工程で形成したAlSi層、すなわち、p型領域が露出している範囲の一部に形成したAlSi層を、第2工程でn型不純物を注入する際にはマスクとして用いる。既に形成されたパターンを次の工程のマスクとするために、工程数を低減することができる。また、AlSi層で覆われていない範囲にn型不純物を注入してn型領域とすることから、p型領域に維持される範囲とAlSi層が広がっている範囲が正確に対応し、n型領域に反転した範囲とAlSi層が形成されていない範囲が正確に対応する。AlSi層をマスクとして用いることで自己整合作用が得られる。p型領域であるにも関わらずAlSi層で覆われていない範囲が形成されることもなければ、n型領域であるにも関わらずAlSi層で覆われている範囲が形成されることもない。本方法で製造された半導体装置の電極は、p型領域にはAlSi層が接し、n型領域にはTi層が接している。このため、p型領域とn型領域の両者に対して良好なオーミック接触を発揮する共通電極を精度良く形成することができる。
本発明によると、Si半導体層の表面にp型領域とn型領域の両者に露出している半導体装置、例えば逆導通IGBTに対して、コレクタ電極とカソード電極を兼用する共通電極を形成することができる。逆導通IGBTでは、その共通電極を形成する際には、既に他方の表面にエミッタ電極が形成されている。エミッタ電極は、Al等の融点の低い部材を用いて形成されている。本発明によると、このように高温処理を施すことができない場合であっても、コレクタ領域とカソード領域の両者に対して良好なオーミック接触を発揮する上記共通電極を形成することができる。
本発明は、逆導通IGBTのコレクタ電極とカソード電極を兼用する共通電極を形成する場合に特に有効であるが、それに限定されるものでなく、p型領域とn型領域の両者にオーミック接触する共通電極を形成する場合に広く適用することができる。
本発明によると、Si半導体層の表面にp型領域とn型領域の両者に露出している半導体装置、例えば逆導通IGBTに対して、コレクタ電極とカソード電極を兼用する共通電極を形成することができる。逆導通IGBTでは、その共通電極を形成する際には、既に他方の表面にエミッタ電極が形成されている。エミッタ電極は、Al等の融点の低い部材を用いて形成されている。本発明によると、このように高温処理を施すことができない場合であっても、コレクタ領域とカソード領域の両者に対して良好なオーミック接触を発揮する上記共通電極を形成することができる。
本発明は、逆導通IGBTのコレクタ電極とカソード電極を兼用する共通電極を形成する場合に特に有効であるが、それに限定されるものでなく、p型領域とn型領域の両者にオーミック接触する共通電極を形成する場合に広く適用することができる。
第1工程に先立って、Si半導体層の表面にp型領域が露出している範囲の一部をエッチングしてSi半導体層の表面に凹部を形成する工程が付加されていることが好ましい。この場合には、第1工程で、凹部内にAlSi層を形成する。
上記した方法によると、AlSi層の表面とn型領域の表面と間の段差を微小化することができる。AlSi層の表面とn型領域の表面に、Ti層とNi層とAu層を順に積層して電極を形成した際に、電極の表面に出現する段差を微小化することができる。
上記した方法によると、AlSi層の表面とn型領域の表面と間の段差を微小化することができる。AlSi層の表面とn型領域の表面に、Ti層とNi層とAu層を順に積層して電極を形成した際に、電極の表面に出現する段差を微小化することができる。
本発明は、新規な半導体装置をも実現する。本発明で実現される半導体装置では、Si半導体層の表面にp型領域とn型領域が露出しており、表面に露出しているp型領域とn型領域の両者に導通する電極を備えている。本発明の半導体装置は、表面にp型領域が露出している範囲に形成されているAlSi層と、AlSi層の表面とn型領域の表面に順に積層されているTi層とNi層とAu層とを備えている。
本発明の半導体装置では、p型領域にはAlSi層が接し、n型領域にはTi層が接している。p型領域とn型領域の両者にオーミック接触をする高精度な共通電極が形成されている。
本発明の半導体装置では、p型領域にはAlSi層が接し、n型領域にはTi層が接している。p型領域とn型領域の両者にオーミック接触をする高精度な共通電極が形成されている。
本発明の半導体装置では、Si半導体層の表面に凹部が形成されており、p型領域が凹部に対応する範囲に広がっており、n型領域が凹部に隣接する範囲に広がっており、AlSi層が凹部内に形成されていることが好ましい。
この半導体装置によると、AlSi層の表面とn型領域の表面と間の段差を微小化することができ、電極の最表面に出現する段差を微小化することができる。このために、半導体装置の電極と基板をはんだ付けする際に、基板にはんだ付けをすることができる電極面積を広くすることができる。広い面積をもって電極と基板を強固に接着することができる。また、半導体装置が動作する際に発生する熱を基板側に放熱して半導体装置を冷却する効率が高い。
この半導体装置によると、AlSi層の表面とn型領域の表面と間の段差を微小化することができ、電極の最表面に出現する段差を微小化することができる。このために、半導体装置の電極と基板をはんだ付けする際に、基板にはんだ付けをすることができる電極面積を広くすることができる。広い面積をもって電極と基板を強固に接着することができる。また、半導体装置が動作する際に発生する熱を基板側に放熱して半導体装置を冷却する効率が高い。
本発明によると、Si半導体層の表面にp型領域とn型領域が露出している半導体装置において、p型領域とn型領域の両者にオーミック接触する共通電極を得ることができる。別々に電極を形成する場合に比して、共通電極を簡単に製造することができる。
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。
(第1特徴)半導体装置1は、逆導通IGBTであり、Si半導体層2の下面2bに露出しているp型領域とn型領域を備えている。p型領域はIGBT素子領域11のコレクタ領域27である。n型領域はダイオード素子領域12のカソード領域28である。
(第2特徴)Si半導体層2の下層部2Lの構成を形成する工程に先立って、Si半導体層2の上面2aに上面電極10を形成する。上面電極10は、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22の両者と導通している。
(第3特徴)IGBT素子領域11では、n+型半導体領域20がIGBTのエミッタ領域として機能する。また、p+型半導体領域22がIGBTのボディコンタクト領域として機能する。
(第4特徴)ダイオード素子領域12では、p+型半導体領域22がダイオードのアノード領域として機能する。
(第5特徴)上面電極10は、Al層を備えている。
(第6特徴)Alの融点未満の温度下で、Si半導体層2の下面2bに、コレクタ領域27とカソード領域28の両者にオーミック接触する共通下面電極40を形成する。
(第1特徴)半導体装置1は、逆導通IGBTであり、Si半導体層2の下面2bに露出しているp型領域とn型領域を備えている。p型領域はIGBT素子領域11のコレクタ領域27である。n型領域はダイオード素子領域12のカソード領域28である。
(第2特徴)Si半導体層2の下層部2Lの構成を形成する工程に先立って、Si半導体層2の上面2aに上面電極10を形成する。上面電極10は、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22の両者と導通している。
(第3特徴)IGBT素子領域11では、n+型半導体領域20がIGBTのエミッタ領域として機能する。また、p+型半導体領域22がIGBTのボディコンタクト領域として機能する。
(第4特徴)ダイオード素子領域12では、p+型半導体領域22がダイオードのアノード領域として機能する。
(第5特徴)上面電極10は、Al層を備えている。
(第6特徴)Alの融点未満の温度下で、Si半導体層2の下面2bに、コレクタ領域27とカソード領域28の両者にオーミック接触する共通下面電極40を形成する。
(第1実施例)
本発明を具現化した半導体装置とその製造方法の第1実施例を、図1から図6を参照して説明する。本実施例の半導体装置1は、同一のSi半導体層にIGBTとダイオードが混在している逆導通IGBTである。半導体装置1の特徴は、図1に示すように、Si半導体層2の下面2bに露出しているp+型のコレクタ領域27とn+型のカソード領域28の両者に良好にオーミック接触をする共通下面電極40が形成されていることである。
図1は、半導体装置1の要部断面図である。図2から図6は、半導体装置1の製造方法を説明する図である。
本発明を具現化した半導体装置とその製造方法の第1実施例を、図1から図6を参照して説明する。本実施例の半導体装置1は、同一のSi半導体層にIGBTとダイオードが混在している逆導通IGBTである。半導体装置1の特徴は、図1に示すように、Si半導体層2の下面2bに露出しているp+型のコレクタ領域27とn+型のカソード領域28の両者に良好にオーミック接触をする共通下面電極40が形成されていることである。
図1は、半導体装置1の要部断面図である。図2から図6は、半導体装置1の製造方法を説明する図である。
図1の要部断面図を参照して半導体装置1の構成を説明する。
半導体装置1は、n-型の半導体層2を用いて形成されている。半導体層2の上面2aには、上面電極10が形成されている。上面電極10は、後述するn+型半導体領域20とp+型半導体領域22と接続している。
まず、半導体層2の上層部2Uの構成を説明する。上層部2Uには、複数本のトレンチTが形成されている。各々のトレンチTは、その長手方向を図1に示す奥行き方向に揃えて伸びている。また、各々のトレンチTは、半導体層2の上面2aから半導体層2の深さ方向に伸びている。トレンチTは、その内面に絶縁膜32が形成されている。トレンチT内に、絶縁膜32で覆われた状態で、トレンチゲート電極30が収容されている。トレンチゲート電極30と上面電極10の間には絶縁膜34が形成されており、両者は接続していない。トレンチゲート電極30は、上面電極10が形成されていない領域(図1に示す断面図の奥行き方向のいずれかの領域)で、図示していないゲート電極と接続している。
半導体装置1は、n-型の半導体層2を用いて形成されている。半導体層2の上面2aには、上面電極10が形成されている。上面電極10は、後述するn+型半導体領域20とp+型半導体領域22と接続している。
まず、半導体層2の上層部2Uの構成を説明する。上層部2Uには、複数本のトレンチTが形成されている。各々のトレンチTは、その長手方向を図1に示す奥行き方向に揃えて伸びている。また、各々のトレンチTは、半導体層2の上面2aから半導体層2の深さ方向に伸びている。トレンチTは、その内面に絶縁膜32が形成されている。トレンチT内に、絶縁膜32で覆われた状態で、トレンチゲート電極30が収容されている。トレンチゲート電極30と上面電極10の間には絶縁膜34が形成されており、両者は接続していない。トレンチゲート電極30は、上面電極10が形成されていない領域(図1に示す断面図の奥行き方向のいずれかの領域)で、図示していないゲート電極と接続している。
また、隣接するトレンチT間の半導体層2の上層部2Uに、複数個のn+型半導体領域20が形成されている。各々のn+型半導体領域20は、半導体層2の上面2aに臨む範囲に形成されている。各々のn+型半導体領域20は、隣接するトレンチT間に、各々のトレンチTに接して形成されている。n+型半導体領域20は、上面2aに形成されている上面電極10に接続されている。
また、隣接するトレンチT間の半導体層2の上層部2Uに、p+型半導体領域22が形成されている。p+型半導体領域22は、半導体層2の上面2aに臨む範囲に形成されている。p+型半導体領域22は、隣接するトレンチT間の上層部2Uのn+型半導体領域20同士の間に、各々のn+型半導体領域20と接して形成されている。p+型半導体領域22は、n+型半導体領域20とともに上面電極10に接続されている。
さらに、隣接するトレンチT間の上層部2Uに、p-型領域24が形成されている。p-型領域24は、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22の下部に形成されており、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22に接して形成されている。p-型領域24は、トレンチゲート電極30の最深部よりも浅い範囲に形成されている。p-型領域24の下部には、p-型領域24によって、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22から分離されているn-型領域26が形成されている。
トレンチTは、n+型半導体領域20とp-型領域24を貫通してn-型領域26内に至るまで伸びている。
また、隣接するトレンチT間の半導体層2の上層部2Uに、p+型半導体領域22が形成されている。p+型半導体領域22は、半導体層2の上面2aに臨む範囲に形成されている。p+型半導体領域22は、隣接するトレンチT間の上層部2Uのn+型半導体領域20同士の間に、各々のn+型半導体領域20と接して形成されている。p+型半導体領域22は、n+型半導体領域20とともに上面電極10に接続されている。
さらに、隣接するトレンチT間の上層部2Uに、p-型領域24が形成されている。p-型領域24は、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22の下部に形成されており、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22に接して形成されている。p-型領域24は、トレンチゲート電極30の最深部よりも浅い範囲に形成されている。p-型領域24の下部には、p-型領域24によって、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22から分離されているn-型領域26が形成されている。
トレンチTは、n+型半導体領域20とp-型領域24を貫通してn-型領域26内に至るまで伸びている。
次に、半導体層2の下層部2Lの構成を説明する。
半導体層2の下層部2Lには凹部29が形成されている。凹部29の底面29aに接する範囲(凹部29に対応する範囲)の下層部2Lには、p+型のコレクタ領域27が形成されている。凹部29に隣接する範囲の下層部2Lには、n+型のカソード領域28が形成されている。半導体層2の下面2bは、凹部29の底面29a(すなわちコレクタ領域27の下面)と、カソード領域28の下面28aを含んでいる。
凹部29内は、AlSi層42で充填されている。AlSi層42の下面42aとカソード領域28の下面28aは、略同一平面内となるように形成されている。
AlSi層42の下面42aとカソード領域28の下面28aに、Ti層44とNi層46とAu層48が順に積層されている。
AlSi層42とTi層44とNi層46とAu層48を併せて共通下面電極40という。
半導体層2の下層部2Lには凹部29が形成されている。凹部29の底面29aに接する範囲(凹部29に対応する範囲)の下層部2Lには、p+型のコレクタ領域27が形成されている。凹部29に隣接する範囲の下層部2Lには、n+型のカソード領域28が形成されている。半導体層2の下面2bは、凹部29の底面29a(すなわちコレクタ領域27の下面)と、カソード領域28の下面28aを含んでいる。
凹部29内は、AlSi層42で充填されている。AlSi層42の下面42aとカソード領域28の下面28aは、略同一平面内となるように形成されている。
AlSi層42の下面42aとカソード領域28の下面28aに、Ti層44とNi層46とAu層48が順に積層されている。
AlSi層42とTi層44とNi層46とAu層48を併せて共通下面電極40という。
これにより、逆導通IGBTである半導体装置1が構成されている。
下面2bに臨んでコレクタ領域27が形成されている範囲を、IGBT素子領域11という。IGBT素子領域11は、IGBTとして機能する。図1の左方向には、トレンチT等が周期的に繰り返して形成されている。また、下面2bに臨むカソード領域28が形成されている範囲をダイオード素子領域12という。ダイオード素子領域12は、ダイオードとして機能する。図1の右方向には、トレンチT等が周期的に繰り返して形成されている。図1は、IGBT素子領域11とダイオード素子領域12の境界を図示している。なお、IGBT素子領域11とダイオード素子領域12が交互に繰り返し形成されていてもよい。
IGBT素子領域11では、n+型半導体領域20がエミッタ領域として機能する。p+型半導体領域22がボディコンタクト領域として機能する。p-型領域24がボディ領域として機能する。n-型領域26がドリフト領域として機能する。
ダイオード素子領域12では、p+型半導体領域22がp+型のアノード領域として機能する。p-型領域24はp-型のアノード領域として機能する。n-型領域26はn-型カソード領域として機能する。
下面2bに臨んでコレクタ領域27が形成されている範囲を、IGBT素子領域11という。IGBT素子領域11は、IGBTとして機能する。図1の左方向には、トレンチT等が周期的に繰り返して形成されている。また、下面2bに臨むカソード領域28が形成されている範囲をダイオード素子領域12という。ダイオード素子領域12は、ダイオードとして機能する。図1の右方向には、トレンチT等が周期的に繰り返して形成されている。図1は、IGBT素子領域11とダイオード素子領域12の境界を図示している。なお、IGBT素子領域11とダイオード素子領域12が交互に繰り返し形成されていてもよい。
IGBT素子領域11では、n+型半導体領域20がエミッタ領域として機能する。p+型半導体領域22がボディコンタクト領域として機能する。p-型領域24がボディ領域として機能する。n-型領域26がドリフト領域として機能する。
ダイオード素子領域12では、p+型半導体領域22がp+型のアノード領域として機能する。p-型領域24はp-型のアノード領域として機能する。n-型領域26はn-型カソード領域として機能する。
半導体装置1は、上面電極10を接地し、共通下面電極40に正電圧を印加した状態で、トレンチゲート電極30に印加するゲート電圧をオン・オフする。これにより、IGBT素子領域11のエミッタ・コレクタ間(n+型半導体領域20とp+型コレクタ領域27との間)を流れる電流がオン・オフする。
以下に、半導体装置1のIGBT素子領域11の動作を説明する。
トレンチゲート電極30に閾値以上のゲート電圧を印加すると、トレンチゲート電極30に絶縁膜32を介して対向しているp-型領域24がn型に反転し、チャネルが形成される。これにより、n+型半導体領域20から流出した電子が、チャネルを介してn-型領域26に注入される。また、コレクタ領域27からは、n-型領域26に向けてホールが移動する。n-型領域26には電子とホールが注入されて伝導度変調現象が起こり、半導体装置1のIGBT素子領域11が低いオン電圧でオン状態となる。ホールは、電子と再結合して消滅するか、p-型領域24とp+型半導体領域22を経由して上面電極10へと排出される。
また、トレンチゲート電極30に印加する電圧を閾値未満とすると、上記したチャネルが形成されなくなる。n+型半導体領域20から電子が流出されなくなり、半導体装置1のIGBT素子領域11がオフ状態となる。
以下に、半導体装置1のIGBT素子領域11の動作を説明する。
トレンチゲート電極30に閾値以上のゲート電圧を印加すると、トレンチゲート電極30に絶縁膜32を介して対向しているp-型領域24がn型に反転し、チャネルが形成される。これにより、n+型半導体領域20から流出した電子が、チャネルを介してn-型領域26に注入される。また、コレクタ領域27からは、n-型領域26に向けてホールが移動する。n-型領域26には電子とホールが注入されて伝導度変調現象が起こり、半導体装置1のIGBT素子領域11が低いオン電圧でオン状態となる。ホールは、電子と再結合して消滅するか、p-型領域24とp+型半導体領域22を経由して上面電極10へと排出される。
また、トレンチゲート電極30に印加する電圧を閾値未満とすると、上記したチャネルが形成されなくなる。n+型半導体領域20から電子が流出されなくなり、半導体装置1のIGBT素子領域11がオフ状態となる。
上面電極10を接地して共通下面電極40に正電圧を印加した状態では、ダイオード素子領域12に電流が流れない。
複数個の逆導通IGBTと誘導成分を持つ負荷を接続して回路を構成すると、いずれかの逆導通IGBTのIGBT素子領域11をオフ状態にした時に、他の逆導通IGBTの上面電極10側に正の高電圧が発生することがある。この現象が発生すると、上面電極10側に正の高電圧が発生した逆導通IGBTにおいて、ダイオード素子領域12のアノード(p+型半導体領域22)とカソード(n+型カソード領域28)との間に電流が流れて導通する。ダイオード素子領域12に電流が流れている間は、そのダイオード素子領域12とともに形成されているIGBT素子領域11はオン状態にならない。
複数個の逆導通IGBTと誘導成分を持つ負荷を接続して回路を構成すると、いずれかの逆導通IGBTのIGBT素子領域11をオフ状態にした時に、他の逆導通IGBTの上面電極10側に正の高電圧が発生することがある。この現象が発生すると、上面電極10側に正の高電圧が発生した逆導通IGBTにおいて、ダイオード素子領域12のアノード(p+型半導体領域22)とカソード(n+型カソード領域28)との間に電流が流れて導通する。ダイオード素子領域12に電流が流れている間は、そのダイオード素子領域12とともに形成されているIGBT素子領域11はオン状態にならない。
次に、図2から図6を参照し、半導体装置1の製造方法のうち特徴のある工程を説明する。
図2に示すように、まず、n型の半導体層2の上層部2Uを形成する。最初にn-型半導体層2の表面にp型不純物を注入してp-型領域24を形成する。次に、半導体層2の表面から複数本のトレンチTを形成し、熱酸化する。これにより、各々のトレンチTの内面に絶縁膜32が形成される。次に各々のトレンチT内を導電性部材で充填する。充填した導電性部材がトレンチゲート電極30となる。次に公知の方法で、マスクの形成とイオン注入を繰り返し、隣接するトレンチT間に、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22を形成する。次に、トレンチゲート電極30が露出している範囲の上面2aに絶縁膜34を形成する。次に上面に上面電極10を形成する。上面電極10は、バリアメタル層(例えば、Ti層とTiN層の積層)とAl層の積層構造を備えている。バリアメタル層は、700度程度の高温で形成することによって、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22の両者と良好なオーミック接触をする。この段階では、Al層が形成されておらず、Alが溶融する温度よりも高温な状態でTi層とTiN層を積層することができる。
トレンチゲート電極30と上面電極10の間には絶縁膜34が形成されており、両者は接続していない。図2の奥行き方向のいずれかの断面で、トレンチゲート電極30の上面に上面電極10と絶縁膜34が形成されていない範囲がある。トレンチゲート電極30は、その範囲で、図示していないゲート電極と接触している。
次に、半導体層2を下方から削る。その後、半導体層2の下面2bに、レジストRを形成する。この際に、凹部29(図1参照)を形成する範囲では、半導体層2の下面2bが露出するようにレジストRをパターニングする。次に、図3に示すように、下面2bが露出している範囲の半導体層2に、ウエットエッチングによって凹部29を形成する。その後に、レジストRを除去する。
図2に示すように、まず、n型の半導体層2の上層部2Uを形成する。最初にn-型半導体層2の表面にp型不純物を注入してp-型領域24を形成する。次に、半導体層2の表面から複数本のトレンチTを形成し、熱酸化する。これにより、各々のトレンチTの内面に絶縁膜32が形成される。次に各々のトレンチT内を導電性部材で充填する。充填した導電性部材がトレンチゲート電極30となる。次に公知の方法で、マスクの形成とイオン注入を繰り返し、隣接するトレンチT間に、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22を形成する。次に、トレンチゲート電極30が露出している範囲の上面2aに絶縁膜34を形成する。次に上面に上面電極10を形成する。上面電極10は、バリアメタル層(例えば、Ti層とTiN層の積層)とAl層の積層構造を備えている。バリアメタル層は、700度程度の高温で形成することによって、n+型半導体領域20とp+型半導体領域22の両者と良好なオーミック接触をする。この段階では、Al層が形成されておらず、Alが溶融する温度よりも高温な状態でTi層とTiN層を積層することができる。
トレンチゲート電極30と上面電極10の間には絶縁膜34が形成されており、両者は接続していない。図2の奥行き方向のいずれかの断面で、トレンチゲート電極30の上面に上面電極10と絶縁膜34が形成されていない範囲がある。トレンチゲート電極30は、その範囲で、図示していないゲート電極と接触している。
次に、半導体層2を下方から削る。その後、半導体層2の下面2bに、レジストRを形成する。この際に、凹部29(図1参照)を形成する範囲では、半導体層2の下面2bが露出するようにレジストRをパターニングする。次に、図3に示すように、下面2bが露出している範囲の半導体層2に、ウエットエッチングによって凹部29を形成する。その後に、レジストRを除去する。
次に、図4に示すように、下面2bの全域にp型不純物(ボロン等)を注入して下面2bの全域にp+型領域P1を形成する。図1に示すn+型カソード領域28を形成する領域にも、p+型領域P1を形成する。次にレーザーアニールによって、p型不純物を活性化する。下面2bからレーザーアニールするので、上層部2Uが加熱されて劣化することはない。p+型領域P1は、凹部29の底面29aの全域のみならず、凹部29に隣接する範囲に広がっている。
次に、図5に示すように、スパッタリング法を用いて下面2bの全域にAlSi層A1を形成する。次に、図6に示すように、凹部29内に形成されているAlSi層A1を残し、その他の範囲の下面2bに形成されているAlSi層A1をエッチングによって除去する。これにより、凹部29内にAlSi層42が形成される。AlSi層42を形成するために、全域に形成したAlSi層A1をエッチングによってパターンニングしてもよいし、あるいはシャッターを用いてAlSi層42形成する部分のみにAlSiをスパッタしてもよい。あるいは、下面2bの全域にAlSi層A1を形成してから下面2bを研磨してもよい。
次に、下面2bの全域にn型不純物(リン等)を注入する。この際に、AlSi層42がマスクとして機能する。AlSi層42が形成されている範囲以外にのみn型不純物が注入され、AlSi層42で覆われていない範囲はn+型領域に反転する。再び、レーザーアニールによってn型不純物を活性化する。この結果、AlSi層42で覆われていない範囲にn+型領域が形成され、カソード領域28が構成される。なお、カソード領域28の下面28aとAlSi層42の下面42aとの間に段差が形成されないように、上記各工程を実施する。その後に、カソード領域28の下面28aとAlSi層42の下面42aに亘って、Ti層44とNi層46とAu層48を順に積層する。
上記工程により、p+型のコレクタ領域27の下面とはAlSi層42で接しているとともに、n+型のカソード領域28の下面28aとはTi層44で接している共通下面電極40を形成する。
次に、図5に示すように、スパッタリング法を用いて下面2bの全域にAlSi層A1を形成する。次に、図6に示すように、凹部29内に形成されているAlSi層A1を残し、その他の範囲の下面2bに形成されているAlSi層A1をエッチングによって除去する。これにより、凹部29内にAlSi層42が形成される。AlSi層42を形成するために、全域に形成したAlSi層A1をエッチングによってパターンニングしてもよいし、あるいはシャッターを用いてAlSi層42形成する部分のみにAlSiをスパッタしてもよい。あるいは、下面2bの全域にAlSi層A1を形成してから下面2bを研磨してもよい。
次に、下面2bの全域にn型不純物(リン等)を注入する。この際に、AlSi層42がマスクとして機能する。AlSi層42が形成されている範囲以外にのみn型不純物が注入され、AlSi層42で覆われていない範囲はn+型領域に反転する。再び、レーザーアニールによってn型不純物を活性化する。この結果、AlSi層42で覆われていない範囲にn+型領域が形成され、カソード領域28が構成される。なお、カソード領域28の下面28aとAlSi層42の下面42aとの間に段差が形成されないように、上記各工程を実施する。その後に、カソード領域28の下面28aとAlSi層42の下面42aに亘って、Ti層44とNi層46とAu層48を順に積層する。
上記工程により、p+型のコレクタ領域27の下面とはAlSi層42で接しているとともに、n+型のカソード領域28の下面28aとはTi層44で接している共通下面電極40を形成する。
なお、上記した説明では、下層部2Lの各不純物注入領域の不純物を活性化する際にレーザーアニールを用いた。レーザーアニールを用いると下面2bの近傍のみを局所的に加熱することができ、形成済みの上層部2Uを劣化させないで、不純物を活性化することができる。また、AlSi層42とTi層44とNi層46とAu層48の形成工程は、いずれも、形成済みの上層部2Uを劣化させない温度範囲で実行することができる。形成済みの上層部2Uを劣化させないで、p型領域とn型領域の両者に良好にオーミック接触をする共通下面電極40を形成することができる。
上記のn型不純物を注入する工程では、AlSi層42にもn型不純物が注入される。AlSi層42に注入されたn型不純物はAlSi層42の下面42aの近傍に留まり、AlSi層42を貫通することはない。AlSi層42の下面42aにn型不純物を注入した後に、下面42aを若干削ってもよい。n型不純物がp+型のコレクタ領域27に及ぼす影響を低減化することができる。
上記のn型不純物を注入する工程では、AlSi層42にもn型不純物が注入される。AlSi層42に注入されたn型不純物はAlSi層42の下面42aの近傍に留まり、AlSi層42を貫通することはない。AlSi層42の下面42aにn型不純物を注入した後に、下面42aを若干削ってもよい。n型不純物がp+型のコレクタ領域27に及ぼす影響を低減化することができる。
本実施例によると、図6に示すように、Si半導体層2の下面2bにp+型のコレクタ領域27が露出している範囲の一部に形成したAlSi層42を、下面2bからn型不純物を注入する際のマスクとして用いることができる。既に形成されたパターンを次の工程のマスクとすることができるので工程数を低減化することができる。また、AlSi層42で覆われていない範囲にn型不純物を注入してn+型のカソード領域28とすることから、p+型領域P1に維持される範囲(p+型のコレクタ領域27が形成される範囲)とAlSi層42が広がっている範囲が正確に対応し、n型領域に反転した範囲(n+型のカソード領域28が形成される範囲)とAlSi層42が形成されていない範囲が正確に対応する。AlSi層42をマスクとして用いることで自己整合作用が得られる。p+型のコレクタ領域27であるにも関わらずAlSi層42で覆われていない範囲が形成されることもなければ、n+型のカソード領域28であるにも関わらずAlSi層42で覆われている範囲が形成されることもない。
本実施例の半導体装置1では、Si半導体層2の上層部2Uの構成を形成し、上面電極10を形成した後に、Si半導体層2を所望の厚さまで削って下層部2Lの構成を形成している。Si半導体層2を削る際に環境の清浄度合いが低下することから、Si半導体層2の上層部2Uを保護するために上面電極10を形成した後に、Si半導体層2を削っている。IGBTの製造方法は一般的に上記した手順で行われる。上面電極10は、融点の低いAl層を含んで形成されることが多い。p+型領域に接する電極がTi層であっても、高温で処理すれば良好なオーミック接触をする。しかしながら、共通下面電極40を形成する際には、既に上面電極10が形成されているために、高温で処理することはできない。本方法によると、形成済みの上面電極10が融解しない低温下で、p+型のコレクタ領域27とn+型のカソード領域28の両者と良好なオーミック接触をする共通下面電極40を形成することができる。
また、本実施例では、図3に示すように、下面2bに凹部29を形成し、凹部29内にAlSi層42を形成している。このため、AlSi層42の下面42aとn+型のカソード領域28の下面28aとの段差を微小化することができる。共通下面電極40の表面に出現する段差を微小化することができる。
また、共通下面電極40と基板をはんだ付けする際に、基板にはんだ付けをすることができる共通下面電極40の面積が広い。半導体装置1が動作する際に発生する熱を基板側に放熱する冷却効果が高い。また、広い面積をもって共通下面電極40と基板を強固に接着することができる。
本実施例の半導体装置1では、Si半導体層2の上層部2Uの構成を形成し、上面電極10を形成した後に、Si半導体層2を所望の厚さまで削って下層部2Lの構成を形成している。Si半導体層2を削る際に環境の清浄度合いが低下することから、Si半導体層2の上層部2Uを保護するために上面電極10を形成した後に、Si半導体層2を削っている。IGBTの製造方法は一般的に上記した手順で行われる。上面電極10は、融点の低いAl層を含んで形成されることが多い。p+型領域に接する電極がTi層であっても、高温で処理すれば良好なオーミック接触をする。しかしながら、共通下面電極40を形成する際には、既に上面電極10が形成されているために、高温で処理することはできない。本方法によると、形成済みの上面電極10が融解しない低温下で、p+型のコレクタ領域27とn+型のカソード領域28の両者と良好なオーミック接触をする共通下面電極40を形成することができる。
また、本実施例では、図3に示すように、下面2bに凹部29を形成し、凹部29内にAlSi層42を形成している。このため、AlSi層42の下面42aとn+型のカソード領域28の下面28aとの段差を微小化することができる。共通下面電極40の表面に出現する段差を微小化することができる。
また、共通下面電極40と基板をはんだ付けする際に、基板にはんだ付けをすることができる共通下面電極40の面積が広い。半導体装置1が動作する際に発生する熱を基板側に放熱する冷却効果が高い。また、広い面積をもって共通下面電極40と基板を強固に接着することができる。
(第2実施例)
本発明を具現化した半導体装置と、その半導体装置が備えている電極の形成方法の第2実施例を、図7から図10を参照して説明する。本実施例の半導体装置1aも、同一の半導体層にIGBTとダイオードが混在している逆導通IGBTである。第1実施例の半導体装置1(図1参照)では半導体層2の下面2bに凹部29が形成されているが、本実施例の半導体装置1aには、凹部29が形成されていない。
図7は、半導体装置1aの要部断面図である。図8から図10は、半導体装置1aが備えている電極の形成方法を説明する図である。なお、図1に示す半導体装置1と同等の構成要素には、同一の番号の符号を付してある。
本発明を具現化した半導体装置と、その半導体装置が備えている電極の形成方法の第2実施例を、図7から図10を参照して説明する。本実施例の半導体装置1aも、同一の半導体層にIGBTとダイオードが混在している逆導通IGBTである。第1実施例の半導体装置1(図1参照)では半導体層2の下面2bに凹部29が形成されているが、本実施例の半導体装置1aには、凹部29が形成されていない。
図7は、半導体装置1aの要部断面図である。図8から図10は、半導体装置1aが備えている電極の形成方法を説明する図である。なお、図1に示す半導体装置1と同等の構成要素には、同一の番号の符号を付してある。
図7の要部断面図を参照して半導体装置1aの構成を説明する。図7に示すように、半導体装置1aの半導体層2の上層部2Uの構成は、図1に示す半導体装置1の半導体層2の構成と同じである。このため、説明を省略する。
以下に、半導体装置1aの半導体層2の下層部2Lの構成を説明する。半導体層2の下層部2Lには、p+型のコレクタ領域27aが形成されている。p+型のコレクタ領域27aに隣接する範囲の下層部2Lには、n+型のカソード領域28が形成されている。p+型のコレクタ領域27aとn+型のカソード領域28は、半導体層2の下面2cに臨んで形成されている。半導体層2の下面2cは、コレクタ領域27aの下面27cとカソード領域28と下面28aを含んでいる。
コレクタ領域27aの下面27cには、AlSi層52が形成されている。
AlSi層52の下面52aとカソード領域28の下面28aに、Ti層54とNi層56とAu層58が順に積層されている。
AlSi層52とTi層54とNi層56とAu層58を併せて共通下面電極50という。
これにより、逆導通IGBTである半導体装置1aが構成されている。
半導体装置1aの各半導体領域の機能は、第1実施例の半導体装置1と同様である。また、半導体装置1aの動作は、第1実施例の半導体装置1と同様である。
以下に、半導体装置1aの半導体層2の下層部2Lの構成を説明する。半導体層2の下層部2Lには、p+型のコレクタ領域27aが形成されている。p+型のコレクタ領域27aに隣接する範囲の下層部2Lには、n+型のカソード領域28が形成されている。p+型のコレクタ領域27aとn+型のカソード領域28は、半導体層2の下面2cに臨んで形成されている。半導体層2の下面2cは、コレクタ領域27aの下面27cとカソード領域28と下面28aを含んでいる。
コレクタ領域27aの下面27cには、AlSi層52が形成されている。
AlSi層52の下面52aとカソード領域28の下面28aに、Ti層54とNi層56とAu層58が順に積層されている。
AlSi層52とTi層54とNi層56とAu層58を併せて共通下面電極50という。
これにより、逆導通IGBTである半導体装置1aが構成されている。
半導体装置1aの各半導体領域の機能は、第1実施例の半導体装置1と同様である。また、半導体装置1aの動作は、第1実施例の半導体装置1と同様である。
次に、図8から図10を参照し、半導体装置1aの製造方法のうち特徴のある工程を説明する。
まず、n型の半導体層2の上層部2Uに、第1実施例と同様の手順で各々の半導体領域と上面電極10を形成した後に、半導体層2を下方から削る。
次に、図8に示すように、下面2cの全域からp型不純物(ボロン等)を注入して下面2cの全域にp+型領域P2を形成する。
次に、図9に示すように、スパッタリング法を用いて下面2cの全域にAlSi層P2を形成する。そして、以下の工程においてn+型のカソード領域28を形成する範囲のAlSi層P2を除去する。この結果、AlSi層52が形成される。
次に図10に示すように、下面2cの全域にn型不純物(リン等)を注入する。この際に、AlSi層52がマスクとして機能する。AlSi層52が形成されている範囲以外にのみn型不純物が注入され、AlSi層52で覆われていない範囲はn+型領域に反転する。こうしてn+型のカソード領域28が形成される。なお、AlSi層52で覆われているためにp型に残っている領域によってp+型のコレクタ領域27aが得られる。
その後に、n+型のカソード領域28の下面とAlSi層52の下面に、Ti層54とNi層56とAu層58を順に積層する(図7参照)。
上記工程により、p+型のコレクタ領域27aの下面27cとはAlSi層52で接しているとともに、n+型のカソード領域28の下面28aとはTi層54で接している共通下面電極50を形成する。
このように半導体装置1aを形成しても、半導体層2の下面2cに露出しているp+型のコレクタ領域27aとn+型のカソード領域28の両者と良好にオーミック接触をする共通下面電極50を形成することができる。
本実施例によると、形成済みの上面電極10等が融解しない低温下で、p+型のコレクタ領域27aとn+型のカソード領域28の両者と良好なオーミック接触をする共通下面電極50を形成することができる。
まず、n型の半導体層2の上層部2Uに、第1実施例と同様の手順で各々の半導体領域と上面電極10を形成した後に、半導体層2を下方から削る。
次に、図8に示すように、下面2cの全域からp型不純物(ボロン等)を注入して下面2cの全域にp+型領域P2を形成する。
次に、図9に示すように、スパッタリング法を用いて下面2cの全域にAlSi層P2を形成する。そして、以下の工程においてn+型のカソード領域28を形成する範囲のAlSi層P2を除去する。この結果、AlSi層52が形成される。
次に図10に示すように、下面2cの全域にn型不純物(リン等)を注入する。この際に、AlSi層52がマスクとして機能する。AlSi層52が形成されている範囲以外にのみn型不純物が注入され、AlSi層52で覆われていない範囲はn+型領域に反転する。こうしてn+型のカソード領域28が形成される。なお、AlSi層52で覆われているためにp型に残っている領域によってp+型のコレクタ領域27aが得られる。
その後に、n+型のカソード領域28の下面とAlSi層52の下面に、Ti層54とNi層56とAu層58を順に積層する(図7参照)。
上記工程により、p+型のコレクタ領域27aの下面27cとはAlSi層52で接しているとともに、n+型のカソード領域28の下面28aとはTi層54で接している共通下面電極50を形成する。
このように半導体装置1aを形成しても、半導体層2の下面2cに露出しているp+型のコレクタ領域27aとn+型のカソード領域28の両者と良好にオーミック接触をする共通下面電極50を形成することができる。
本実施例によると、形成済みの上面電極10等が融解しない低温下で、p+型のコレクタ領域27aとn+型のカソード領域28の両者と良好なオーミック接触をする共通下面電極50を形成することができる。
第1実施例と第2実施例では、半導体装置が逆導通IGBTである場合について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明は、Si半導体層の表面に露出しているp型領域とn型領域の両者に導通する電極を形成する場合に広く適用することができる。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
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し得るものであり、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。
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し得るものであり、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。
1,1a:半導体装置
2:半導体層
2a:上面
2b,2c:下面
2L:下層部
2U:上層部
10:上面電極
11:IGBT素子領域
12:ダイオード素子領域
20:n+型半導体領域
22:p+型半導体領域
24:p-型領域
26:n-型領域
27,27a:コレクタ領域
27c:下面
28:カソード領域
28a:下面
29:凹部
29a:底面
30:トレンチゲート電極
32:絶縁膜
34:絶縁膜
40,50:共通下面電極
42,52:AlSi層
42a,52a:下面
44,54:Ti層
46,56:Ni層
48,58:Au層
R:レジスト
T:トレンチ
2:半導体層
2a:上面
2b,2c:下面
2L:下層部
2U:上層部
10:上面電極
11:IGBT素子領域
12:ダイオード素子領域
20:n+型半導体領域
22:p+型半導体領域
24:p-型領域
26:n-型領域
27,27a:コレクタ領域
27c:下面
28:カソード領域
28a:下面
29:凹部
29a:底面
30:トレンチゲート電極
32:絶縁膜
34:絶縁膜
40,50:共通下面電極
42,52:AlSi層
42a,52a:下面
44,54:Ti層
46,56:Ni層
48,58:Au層
R:レジスト
T:トレンチ
Claims (4)
- Si半導体層の表面にp型領域とn型領域が露出しており、表面に露出しているp型領域とn型領域の両者に導通する電極を備えている半導体装置を製造する方法であり、
前記表面にp型領域が露出している範囲の一部にAlSi層を形成する第1工程と、
前記AlSi層が形成されていない範囲の前記表面から前記Si半導体層にn型不純物を注入し、その範囲のp型領域を前記n型領域に変更する第2工程と、
前記AlSi層の表面と前記n型領域の表面に、Ti層とNi層とAu層を順に積層する第3工程を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1工程に先立って、前記表面にp型領域が露出している範囲の一部をエッチングして前記Si半導体層の表面に凹部を形成する工程が付加されており、
前記第1工程では、前記凹部内に前記AlSi層を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - Si半導体層の表面にp型領域とn型領域が露出しており、表面に露出しているp型領域とn型領域の両者に導通する電極を備えている半導体装置であり、
前記表面にp型領域が露出している範囲に形成されているAlSi層と、
前記AlSi層の表面と前記n型領域の表面に順に積層されているTi層とNi層とAu層と、
を備えていることを特徴とする半導体装置。 - 前記Si半導体層の表面に凹部が形成されており、
前記p型領域が、前記凹部に対応する範囲に広がっており、
前記n型領域が、前記凹部に隣接する範囲に広がっており、
前記AlSi層が、前記凹部内に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
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- 2007-11-16 JP JP2007298526A patent/JP2009124049A/ja active Pending
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