JP2010129697A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置100は、IGBT101およびPiNダイオード102が一体的に形成されており、n-支持基板1のおもて面側に、トレンチ11、n+エミッタ領域6、エミッタ電極7、第1のチャネル領域2および第2のチャネル領域3が設けられている。トレンチ11内には、ゲート絶縁膜12を介してゲート電極5が設けられている。第1のチャネル領域2の表面積は、第2のチャネル領域3の表面積よりも広く形成されている。第1のチャネル領域2および第2のチャネル領域3はトレンチ11により分離されている。第1のチャネル領域2とエミッタ電極7は、第1のコンタクト部を介してのみ接続されている。n-支持基板1の裏面側には、FS領域8およびpコレクタ領域9が設けられている。pコレクタ領域9の表面層の一部には、n+高濃度領域10が設けられている。
【選択図】図2
Description
図1は、実施の形態1にかかる半導体装置を用いた回路図である。図1に示す回路では、誘導性の負荷回路112と交流電源113の間に直列に接続された磁気エネルギー回生回路111と、制御回路114とで構成されている。磁気エネルギー回生回路111は、IGBT101およびダイオード102を有する第1の逆導通半導体スイッチと、IGBT103およびダイオード104を有する第2の逆導通半導体スイッチと、IGBT105およびダイオード106を有する第3の逆導通半導体スイッチと、IGBT107およびダイオード108を有する第4の逆導通半導体スイッチとで構成されたブリッジ回路、およびブリッジ回路の直流端子間に接続されたコンデンサ125で構成されている。それぞれの逆導通半導体スイッチには、各逆導通半導体スイッチを駆動するゲート駆動回路が設けられている。各逆導通半導体スイッチの内の少なくとも一つ、例えば第1の逆導通半導体スイッチを構成するIGBT101およびダイオード102は、同一の半導体装置100に一体的に形成されている。
実施の形態1において、トレンチ11に囲まれた第1のチャネル領域2に第1のコンタクト部21を複数箇所設けても良い。それ以外の半導体装置の構成は、実施の形態1と同様である。また、実施の形態2にかかる半導体装置の製造方法は、実施の形態1とほぼ同様である。
実施の形態1に従い、半導体装置100を作製した(以下、実施例1とする)。実施例1において、n-支持基板1として、直径6インチ、厚さ500μmおよび不純物濃度8.0×1013cm-3のn型シリコン基板を準備した。裏面研削後のn-支持基板1の厚さは135μmとした。1つの半導体素子の形成領域を、1辺9.6mmの正方形形状とした。活性領域の面積を6mm2とした。第1のチャネル領域2の幅を16μmとした。第2のチャネル領域3の幅を4μmとした。トレンチ11の幅および深さは、それぞれ1μmおよび5μmとした。ゲート酸化膜の厚さを100nmとした。ゲート電極7として、ポリシリコンを用いた。pチャネル領域4の深さを2.5μmとした。pチャネル領域4の形成には、ドーパントとしてボロン(B)を用い、ドーズ量8.0×1013cm-2とし、熱処理温度および時間を1150℃および2時間とした。n+エミッタ領域6の深さを0.4μmとした。n+エミッタ領域6の形成には、ドーパントとして砒素(As)を用い、ドーズ量5.0×1015cm-2とした。
また、実施例1において、トレンチ11に囲まれた各第1のチャネル領域2に第1のコンタクト部21を複数箇所形成した半導体装置(以下、実施例2とする)における電流−電圧特性を測定した。図12は、実施の形態2にかかる半導体装置の電流−電圧特性を示す特性図である。図12では、第1のコンタクト部21の形成個数の変化による、IGBT101動作時のオン電圧およびPiNダイオード102動作時のオン電圧を示している。図12に示す結果より、第1のコンタクト部21を設けていない、すなわち第1のチャネル領域2が電気的に浮いている場合、PiNダイオード102動作時のオン電圧が2.25Vとなることがわかった。このとき、IGBT101動作時のオン電圧は、従来のスイッチング素子と同様の低オン抵抗特性を維持している。これにより、第1のコンタクト部21を少なくとも1箇所設け、第1のチャネル領域2とエミッタ電極7とを電気的に接続させる必要があることがわかった。
2 チャネル領域(第1)
3 チャネル領域(第2)
4 pチャネル領域
5 ゲート電極
6 n+エミッタ領域
7 エミッタ電極
8 フィールドストップ領域
9 pコレクタ領域
10 n+高濃度領域
11 トレンチ
12 ゲート絶縁膜
13 コレクタ電極
100 半導体装置
101 IGBT
102 PiNダイオード
Claims (4)
- 交流電源と誘導性負荷の間に直列に接続され、前記誘導性負荷に供給される電力を制御する電力変換装置を構成する半導体装置において、
前記電力変換装置は、複数の逆導通半導体スイッチで構成されたブリッジ回路、および前記ブリッジ回路の直流端子間に接続されたコンデンサを有する磁気エネルギー回生回路を有し、
前記磁気エネルギー回生回路を構成する前記逆導通半導体スイッチの少なくとも1つが、ダイオードを内蔵する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタであり、かつ前記ダイオードの順方向と前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの順方向が逆向きになるように接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板のおもて面の表面層に設けられた第2導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域を貫通し前記半導体基板に達するように設けられたトレンチと、
前記トレンチに、ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記チャネル領域の表面層の一部に、前記トレンチに接して設けられた第1導電型のエミッタ領域と、
前記エミッタ領域に接するエミッタ電極と、を有し、
前記チャネル領域は、前記トレンチによって、第1のチャネル領域と、前記エミッタ領域および前記エミッタ電極と接する第2のチャネル領域とに分けられ、
前記半導体基板のおもて面における前記第1のチャネル領域の表面積は、前記半導体基板のおもて面における前記第2のチャネル領域の表面積よりも広く形成され、
前記第1のチャネル領域の表面の一部には、前記第1のチャネル領域と前記エミッタ電極とが接する面積を制御するエミッタコンタクト部を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、
前記半導体基板の裏面に設けられた前記半導体基板よりも低抵抗の第1導電型のフィールドストップ領域と、
前記フィールドストップ領域の表面に設けられた第2導電型のコレクタ領域と、
前記コレクタ領域の表面層の一部に、前記フィールドストップ領域よりも高濃度を有する第1導電型の高濃度領域と、を有し、
前記半導体基板の裏面における前記高濃度領域の表面積は、前記半導体基板の電流が流れる活性領域の面積の2%以上40%以下であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記高濃度領域は、前記第2のチャネル領域の中央部と対向する領域に形成され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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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012009629A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
WO2012042640A1 (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
CN103035691A (zh) * | 2012-03-12 | 2013-04-10 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 逆导型igbt半导体器件及其制造方法 |
CN103151251A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 沟槽型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法 |
JP2013247248A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2014523122A (ja) * | 2011-07-07 | 2014-09-08 | アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー | 絶縁ゲート型トランジスタおよびその製造方法 |
JP2015019370A (ja) * | 2013-07-15 | 2015-01-29 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーInfineon Technologies Ag | 逆導通igbtおよびゲートドライバ回路を有する電子回路 |
CN104425260A (zh) * | 2013-08-30 | 2015-03-18 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管的制备方法 |
US9349847B2 (en) | 2011-12-15 | 2016-05-24 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and power converter |
JP2016162780A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-05 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
CN107068563A (zh) * | 2011-07-27 | 2017-08-18 | 万国半导体股份有限公司 | 用于制备阳极短路的场阑绝缘栅双极晶体管的方法 |
JP2022122969A (ja) * | 2017-12-28 | 2022-08-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000358359A (ja) * | 1999-06-11 | 2000-12-26 | Rikogaku Shinkokai | スナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ |
JP2001308327A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JP2007288158A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-11-01 | Denso Corp | 半導体装置およびその設計方法 |
JP2008171294A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電力変換装置および電力変換用の半導体装置 |
-
2008
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000358359A (ja) * | 1999-06-11 | 2000-12-26 | Rikogaku Shinkokai | スナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ |
JP2001308327A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JP2007288158A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-11-01 | Denso Corp | 半導体装置およびその設計方法 |
JP2008171294A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電力変換装置および電力変換用の半導体装置 |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012009629A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
WO2012042640A1 (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
JP2014523122A (ja) * | 2011-07-07 | 2014-09-08 | アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー | 絶縁ゲート型トランジスタおよびその製造方法 |
CN107068563A (zh) * | 2011-07-27 | 2017-08-18 | 万国半导体股份有限公司 | 用于制备阳极短路的场阑绝缘栅双极晶体管的方法 |
CN103151251A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 沟槽型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法 |
WO2013083017A1 (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 沟槽型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法 |
US9391182B2 (en) | 2011-12-07 | 2016-07-12 | Wuxi China Resources Huajing Microelectronics Co., Ltd. | Trench insulated-gate bipolar transistor and manufacture method thereof |
US9349847B2 (en) | 2011-12-15 | 2016-05-24 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and power converter |
CN103035691A (zh) * | 2012-03-12 | 2013-04-10 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 逆导型igbt半导体器件及其制造方法 |
JP2013247248A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2015019370A (ja) * | 2013-07-15 | 2015-01-29 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーInfineon Technologies Ag | 逆導通igbtおよびゲートドライバ回路を有する電子回路 |
US9337827B2 (en) | 2013-07-15 | 2016-05-10 | Infineon Technologies Ag | Electronic circuit with a reverse-conducting IGBT and gate driver circuit |
CN104425260A (zh) * | 2013-08-30 | 2015-03-18 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 反向导通场截止型绝缘栅双极型晶体管的制备方法 |
JP2016162780A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-05 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
JP2022122969A (ja) * | 2017-12-28 | 2022-08-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP7298752B2 (ja) | 2017-12-28 | 2023-06-27 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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