JP2561963B2 - Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof

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JP2561963B2
JP2561963B2 JP1308006A JP30800689A JP2561963B2 JP 2561963 B2 JP2561963 B2 JP 2561963B2 JP 1308006 A JP1308006 A JP 1308006A JP 30800689 A JP30800689 A JP 30800689A JP 2561963 B2 JP2561963 B2 JP 2561963B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(In
sulated Gate Bipolar Transistor:以下IGBTという)に
関し、特にライフタイム制御に伴うターンオフ時間とオ
ン抵抗のトレードオフ関係の改善に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to an insulated gate bipolar transistor (In
Sulated Gate Bipolar Transistor (hereinafter referred to as IGBT), and particularly to improvement of the trade-off relationship between turn-off time and on-resistance associated with lifetime control.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、バイポーラトランジスタは低出力インピーダ
ンスであるが入力インピーダンスも低い問題があり、逆
に電界効果トランジスタは高入力インピーダンスである
が、出力インピーダンスも高い問題がある。
Generally, a bipolar transistor has a problem of low output impedance but a low input impedance, and conversely, a field effect transistor has a problem of high input impedance but a high output impedance.

IGBTはこれら各種トランジスタのもつ欠点を補うよう
に一体化し、高入力インピーダンスであり、かつ低出力
インピーダンスも実現しようとするものである。
The IGBT is intended to realize high input impedance and low output impedance by being integrated so as to compensate for the drawbacks of these various transistors.

すなわち、表面にMOSFETを形成する基板の裏面に、基
板と異なる導電形式の高濃度不純物拡散層をつくりこむ
ことによって、バイポーラトランジスタと電界効果トラ
ンジスタ(MOSFET)を一体化し、かつMOSFETがオンする
ことにより生じる電流をバイポーラトランジスタのベー
ス領域に注入して、該注入電流によりバイポーラトラン
ジスタを制御するものである。
That is, by forming a high-concentration impurity diffusion layer of a conductivity type different from that of the substrate on the back surface of the substrate on which the MOSFET is formed, the bipolar transistor and the field effect transistor (MOSFET) are integrated and the MOSFET is turned on. The generated current is injected into the base region of the bipolar transistor, and the injected current controls the bipolar transistor.

一般にIGBT装置は多数のIGBT素子(以下IGBTセルとい
う)が並列接続された構造を有している。第7図は従来
のnチャネル形のIGBTセルの構造を示す断面図であり、
第8図はその等価回路を示す回路図である。
Generally, an IGBT device has a structure in which a large number of IGBT elements (hereinafter referred to as IGBT cells) are connected in parallel. FIG. 7 is a sectional view showing the structure of a conventional n-channel type IGBT cell.
FIG. 8 is a circuit diagram showing the equivalent circuit.

第7図において、1はP+コレクタ層であり、その一方
主面上にはN-エピタキシャル層2が形成されている。N-
エピタキシャル層2の表面の一部領域には、P形不純物
を選択的に拡散することによりPウェル領域3が形成さ
れ、さらにこのPウェル領域3の表面の一部領域には、
高濃度のN形不純物を選択的に拡散することによりN+
ピタキシャル領域4が形成されている。N-エピタキシャ
ル層2の表面とN+エミッタ領域4の表面とで挟まれたP
ウェル領域3の表面上にはゲート絶縁膜5が形成され、
このゲート絶縁膜5は隣接するIGBTセル間で一体となる
ようN-エピタキシャル層2の表面上にも形成されてい
る。ゲート絶縁膜5上には例えばポリシリコンから成る
ゲート電極6が形成され、またPウェル領域3およびN+
エミッタ領域4の両方に電気的に接続するように例えば
アルミなどの金属のエミッタ電極7が形成されている。
なおゲート電極6およびエミッタ電極7は、絶縁膜8を
介した多層構造とすることにより、全IGBTセルに対して
それぞれ共通に電気的につながった構造となっている。
P+コレクタ層1の裏面には金属のコレクタ電極9が全IG
BTセルに対し一体に形成されている。
In FIG. 7, reference numeral 1 is a P + collector layer, on one of which the N epitaxial layer 2 is formed. N -
A P-well region 3 is formed in a partial region of the surface of the epitaxial layer 2 by selectively diffusing P-type impurities, and a partial region of the surface of the P-well region 3 is
An N + epitaxial region 4 is formed by selectively diffusing a high concentration N-type impurity. P sandwiched between the surface of the N epitaxial layer 2 and the surface of the N + emitter region 4
The gate insulating film 5 is formed on the surface of the well region 3,
The gate insulating film 5 is also formed on the surface of the N epitaxial layer 2 so as to be integrated between the adjacent IGBT cells. A gate electrode 6 made of, for example, polysilicon is formed on the gate insulating film 5, and the P well region 3 and N +
A metal emitter electrode 7 such as aluminum is formed so as to be electrically connected to both of the emitter regions 4.
The gate electrode 6 and the emitter electrode 7 are electrically connected in common to all the IGBT cells by forming a multilayer structure with the insulating film 8 interposed therebetween.
On the back surface of the P + collector layer 1, a metal collector electrode 9 is entirely IG
It is formed integrally with the BT cell.

N-エピタキシャル層2とN+エミッタ領域4とで挟まれ
たPウェル領域3の表面近傍はnチャネルのMOS構造と
なっており、ゲート端子Gを通じてゲート電極6に正電
圧を印加することにより、ゲート電極6直下のPウェル
領域3の表面近傍に形成されたチャネルを通じて、電子
がN+エミッタ領域4よりN-エピタキシャル層2へと流れ
る。Ieはこの様にして流れる電子電流を示す。一方、P+
コレクタ層1からは少数キャリアである正孔がN-エピタ
キシャル層2に注入され、その一部は上記電子と再結合
して消滅し、残りは正孔電流IhとしてPウェル領域3を
流れる。この様にIGBTは、基本的にバイポーラ的な動作
をし、N-エピタキシャル層2では、電導度変調の効果か
ら電導度が増大することにより、従来のパワーMOSに比
べて低いオン電圧、大きい電流容量を実現できる利点が
ある。
The vicinity of the surface of the P well region 3 sandwiched between the N epitaxial layer 2 and the N + emitter region 4 has an n-channel MOS structure, and by applying a positive voltage to the gate electrode 6 through the gate terminal G, Electrons flow from the N + emitter region 4 to the N epitaxial layer 2 through the channel formed in the vicinity of the surface of the P well region 3 immediately below the gate electrode 6. I e represents the electron current flowing in this way. On the other hand, P +
Holes, which are minority carriers, are injected from the collector layer 1 into the N epitaxial layer 2, part of which is recombined with the electrons and disappears, and the rest flows in the P well region 3 as a hole current I h . In this way, the IGBT basically operates in a bipolar manner, and the conductivity of the N - epitaxial layer 2 is increased due to the effect of the conductivity modulation, so that the on-state voltage and the large current are lower than those of the conventional power MOS. There is an advantage that capacity can be realized.

なお、第8図において、10はN-エピタキシャル層2,P
ウェル領域3およびN+エミッタ領域4より成る寄生NPN
トランジスタ、11はP+コレクタ層1,N-エピタキシャル層
2およびPウェル領域3よりなるPNPトランジスタ、12
はゲート電極6下のPウェル領域3表面をチャネル領域
としたNMOSトランジスタ、RBはPウェル領域3の拡散抵
抗、RLCはPNPトランジスタ11のオン抵抗を示している。
In FIG. 8, 10 is the N - epitaxial layer 2, P
Parasitic NPN consisting of well region 3 and N + emitter region 4
Transistor 11, PNP transistor consisting of P + collector layer 1, N epitaxial layer 2 and P well region 3, 12
Is an NMOS transistor in which the surface of the P well region 3 under the gate electrode 6 is a channel region, R B is the diffusion resistance of the P well region 3, and R LC is the on resistance of the PNP transistor 11.

IGBTは上記した利点がある反面、ターンオフ時には正
孔電流Ihの減少が電界効果トランジスタ等に比べて時間
的にゆっくりしているため、動作周波数を上げられない
嫌いがある。これは、PNPトランジスタ11がオン状態の
時、そのベース領域となるN-エピタキシャル層2内には
電子と正孔が充満しており、MOSトランジスタ12をオフ
させて、N-エピタキシャル層2への電子の注入を遮断し
ても、正孔はその移動度の小ささから急には減少しない
ことに起因している。
On the other hand, the IGBT has the above-mentioned advantages, but at the time of turn-off, the hole current I h decreases more slowly in time than a field effect transistor or the like. This is because when the PNP transistor 11 is in the ON state, the N - epitaxial layer 2 serving as the base region of the PNP transistor 11 is filled with electrons and holes, and the MOS transistor 12 is turned off to allow the N - epitaxial layer 2 to reach the N - epitaxial layer 2. This is because even if the injection of electrons is blocked, holes do not suddenly decrease due to their low mobility.

このターンオフ時間を短縮させるために従来から大別
して二つの手段が知られている。その一つは金や白金な
どの重金属原子を所謂ライフタイムキラーとして、PNP
トランジスタ12のベース領域であるN-エピタキシャル層
2内に導入する手段であり、このライフタイムキラーが
N-エピタキシャル層2内の電子と正孔の再結合中心とな
ってこれらのキャリアを短時間内に消滅させる。
In order to shorten the turn-off time, conventionally, there are roughly known two means. One of them is PNP, which uses heavy metal atoms such as gold and platinum as so-called lifetime killer.
This lifetime killer is a means for introducing into the N epitaxial layer 2 which is the base region of the transistor 12.
It becomes a recombination center of electrons and holes in the N - epitaxial layer 2 and eliminates these carriers within a short time.

もう一つは電子線,γ線,中性子線,各種イオン線等
の放射線を照射する手段であり、これらの放射線はN-
ピタキシャル層2内に深いトラップ準位を導入すること
から、このトラップ準位がキャリアに対する再結合中心
となるため、ターンオフ時には、キャリアを短時間内に
消滅させることができる。これらの技術はライフタイム
制御技術と呼ばれ、サイリスタや電力用ダイオード等種
々の素子に適用されている。
The other is a means for irradiating radiation such as electron beams, γ rays, neutron rays, various ion beams, etc. Since these radiations introduce deep trap levels into the N - epitaxial layer 2, this trap level Since the position becomes the recombination center for the carrier, the carrier can be extinguished within a short time at turn-off. These techniques are called lifetime control techniques and are applied to various elements such as thyristors and power diodes.

一般に放射線照射によるライフタイム制御技術は制御
性や再現性の点から重金属拡散に比較して良い結果が得
られている。しかしながら、放射線照射の中で、電子
線,γ線,中性子線を用いた方法では、照射によりN-
ピタキシャル層2内でのトラップ準位が発生するととも
に、同時にゲート酸化膜5の膜質を変化させてしまい、
結果として閾値までも変化させ、その動作信頼性を低下
させる問題がある。この問題はプロトン等各種イオン線
をコレクタ電極9側から照射する方法により解決され
る。すなわち、第7図に示したようにプロトン等各種軽
イオン線50をコレクタ電極9の形成されている側から照
射し、その飛程位置をN-エピタキシャル層2の中に設定
されるように(第7図中破線で示す)、その加速エネル
ギーを調整することによりゲート絶縁膜5及びその他、
エミッタ側形成各層3,4になんら影響を与えることなく
ライフタイム制御を行うことができる。
In general, the lifetime control technology by irradiation of radiation has obtained better results than heavy metal diffusion in terms of controllability and reproducibility. However, in the method using electron beam, γ ray, and neutron beam in the irradiation of radiation, the trap level in the N epitaxial layer 2 is generated by the irradiation, and at the same time, the quality of the gate oxide film 5 is changed. And
As a result, there is a problem that even the threshold value is changed and the operation reliability thereof is lowered. This problem is solved by irradiating various ion beams such as protons from the collector electrode 9 side. That is, as shown in FIG. 7, various light ion beams 50 such as protons are irradiated from the side where the collector electrode 9 is formed, and the range position thereof is set in the N epitaxial layer 2 ( (Indicated by a broken line in FIG. 7), by adjusting the acceleration energy, the gate insulating film 5 and others,
The lifetime control can be performed without any influence on the layers 3 and 4 formed on the emitter side.

更に、プロトン等各種イオン照射による結晶欠陥(主
に空孔)は第9図に示すように、その飛程Dを中心とし
て、欠陥分布ピーク半値幅W中に集中的に発生し、それ
以外の場所にはあまり影響を与えない特質をもってい
る。この特質を利用することにより、制御性の高いライ
フタイム制御を実行することが可能である。例えば特開
昭64−19771に示されたように、P+コレクタ領域(第7
図のP+コレクタ層1に相当)に近いN-ベース領域(第7
図のN-エピタキシャル層2に相当)内に飛程Dを設定す
ることにより効果的なライフタイム制御を行うことがで
きる。これは、MOSFETに近いベース領域はMOSFETのチャ
ネルから注入されるキャリアが引き金となって伝導度変
調を生じる上で重要な役割を果たすから、この部分に結
晶欠陥を発生させるとオン抵抗を増大させることになる
ため、MOSFETのチャネル領域から最も離れている。P+
レクタ領域に近いN-ベース領域にイオン線の飛程が来る
ようにするのが望ましいからである。また、オフ動作時
の初期まで引き続いて注入されている正孔を早く捕捉す
るためにも、P+コレクタ領域に近いN-ベース領域で結晶
欠陥を集中的に発生させるのは有効である。
Furthermore, as shown in FIG. 9, crystal defects (mainly vacancies) due to irradiation of various ions such as protons are concentrated in the defect distribution peak half-width W around the range D, and other It has a characteristic that does not affect the place so much. By utilizing this characteristic, it is possible to execute lifetime control with high controllability. For example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 64-19771, the P + collector region (7th
N - base region (corresponding to P + collector layer 1 in the figure) (7th
Effective lifetime control can be performed by setting the range D within the N epitaxial layer 2 in the figure). This is because the base region near the MOSFET plays an important role in triggering carriers injected from the channel of the MOSFET to cause conductivity modulation. Therefore, if a crystal defect occurs in this part, the on-resistance increases. This is because it is the furthest from the channel region of the MOSFET. This is because it is desirable to have the range of the ion beam in the N - base region near the P + collector region. Further, in order to quickly trap the holes that have been continuously injected until the initial stage of the off operation, it is effective to intensively generate crystal defects in the N - base region near the P + collector region.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、上記したライフタイム制御は全て、結
晶欠陥をIGBT素子全面に渡って生じさせていることには
変りがないため、この結晶欠陥の発生に伴い、N-エピタ
キシャル層2の抵抗値が必然的に上昇し、第8図に示す
ところのIGBTのオン抵抗RLCが増加してしまう。つま
り、IGBTのオン抵抗とターンオフ時間はトレードオフの
関係にあり、現状においてそのトレードオフ関係が最適
といえない問題点があった。
However, all of the above-mentioned lifetime control is the same as that the crystal defects are generated over the entire surface of the IGBT element, and therefore the resistance value of the N epitaxial layer 2 is inevitably accompanied by the occurrence of the crystal defects. And the on-resistance R LC of the IGBT shown in FIG. 8 increases. In other words, there is a trade-off relationship between the on-resistance of the IGBT and the turn-off time, and there is a problem that the trade-off relationship is not optimal at present.

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、イオン線などの電離放射線照射を用いたラ
イフタイム制御による、オン抵抗とターンオフ時間のト
レードオフ関係を最善にした構造の絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタを得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and insulation of a structure that optimizes the trade-off relationship between on-resistance and turn-off time by lifetime control using ionizing radiation such as ion beam. The purpose is to obtain a gate type bipolar transistor.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明にかかる絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タは、接合面が凹凸になるように積層された第1及び第
2の導電形の第1及び第2の半導体層と、前記第2の半
導体層の表面に選択的に形成された第1の導電形の第1
の半導体領域と、前記第1の半導体領域の表面に選択的
に形成された第2の導電形の第2の半導体領域と、前記
第2の半導体層と前記第2の半導体領域とで挟まれた前
記第1の半導体領域の表面上に形成された絶縁膜と、前
記絶縁膜上に形成された制御電極と、前記第1および第
2の半導体領域上にまたがって形成された第1の主電極
と、前記第1の半導体層の裏面上に形成された第2の主
電極とを備え、前記第1及び第2の半導体層は前記凹凸
の接合面における凹凸厚さの範囲内に結晶欠陥を有する
ように構成したものである。
The insulated gate bipolar transistor according to the present invention has a structure in which first and second semiconductor layers of first and second conductivity types are laminated so that a junction surface is uneven, and a surface of the second semiconductor layer is formed. A selectively formed first conductivity type first
And a second semiconductor region of the second conductivity type selectively formed on the surface of the first semiconductor region, the second semiconductor layer and the second semiconductor region. An insulating film formed on the surface of the first semiconductor region, a control electrode formed on the insulating film, and a first main film formed over the first and second semiconductor regions. An electrode and a second main electrode formed on the back surface of the first semiconductor layer, wherein the first and second semiconductor layers have crystal defects within the range of the thickness of the unevenness on the joint surface of the unevenness. It is configured to have.

また、請求項2記載の絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスタの製造方法は、接合面が凹凸になるように、第1
の導電形の第1の半導体層上に第2の導電形の第2の半
導体層を積層する工程と、前記第2の半導体層の表面に
第1の導電形の第1の半導体領域を選択的に形成する工
程と、前記第1の半導体領域の表面に第2の導電形の第
2の半導体領域を選択的に形成する工程と、前記第2の
半導体層と前記第2の半導体領域とで挟まれた前記第1
の半導体領域の表面上に絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜上に制御電極を形成する工程と、前記第1および
第2の半導体領域上にまたがって第1の主電極を形成す
る工程と、前記第1の半導体層の裏面上に第2の主電極
を形成する工程と、前記第2の主電極が形成された主面
上から、飛程が前記第1及び第2の半導体層の前記凹凸
接合面の中心付近になるように電離放射線を照射する工
程とを備え、前記電離放射線は、照射時に生成される結
晶欠陥が分布する範囲が前記凹凸接合面の凹凸の厚さよ
りも小さい性質を有する種別の電離放射線である。
Further, in the method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to claim 2, the first step is performed so that the joint surface becomes uneven.
Stacking a second semiconductor layer of the second conductivity type on the first semiconductor layer of the second conductivity type, and selecting a first semiconductor region of the first conductivity type on the surface of the second semiconductor layer. Forming step, a step of selectively forming a second semiconductor region of the second conductivity type on the surface of the first semiconductor region, the second semiconductor layer and the second semiconductor region, The first sandwiched between
A step of forming an insulating film on the surface of the semiconductor region, a step of forming a control electrode on the insulating film, and a step of forming a first main electrode over the first and second semiconductor regions. A step of forming a second main electrode on the back surface of the first semiconductor layer, and a range of the first and second semiconductor layers from the main surface on which the second main electrode is formed. Of irradiating ionizing radiation so as to be near the center of the uneven bonding surface, wherein the ionizing radiation has a distribution range of crystal defects generated during irradiation smaller than the thickness of the unevenness of the uneven bonding surface. It is a type of ionizing radiation that has properties.

〔作用〕[Action]

この発明における絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タにおいては、その構成要素である等価回路上のバイポ
ーラトランジスタは、第1の半導体領域,結晶欠陥を有
さない第2の半導体層及び結晶欠陥を有する第1の半導
体層から成る第1のバイポーラトランジスタと、第1の
半導体領域,結晶欠陥を有する第2の半導体層及び結晶
欠陥を有さない第1の半導体層から成る第2のバイポー
ラトランジスタとの並列接続ににより構成されると等価
的にみなすことができる。
In the insulated gate bipolar transistor according to the present invention, the bipolar transistor on the equivalent circuit, which is a component thereof, includes a first semiconductor region, a second semiconductor layer having no crystal defect, and a first semiconductor having a crystal defect. By parallel connection of the first bipolar transistor including the layer and the second semiconductor transistor including the first semiconductor region, the second semiconductor layer having the crystal defect and the first semiconductor layer having no crystal defect, It can be regarded as equivalent when constructed.

第1のバイポーラトランジスタは、第1の半導体層に
結晶欠陥を有していても第2の半導体層に結晶欠陥を有
さないため、長所としてオン抵抗は低く、短所としてタ
ーンオフ時間は長い。一方、第2のバイポーラトランジ
スタは、第2の半導体層に結晶欠陥を有するため、短所
としてオン抵抗は高く、長所としてターンオフ時間は短
い。
Since the first bipolar transistor does not have a crystal defect in the second semiconductor layer even if it has a crystal defect in the first semiconductor layer, it has an advantage of low on-resistance and a disadvantage of long turn-off time. On the other hand, the second bipolar transistor has a crystal defect in the second semiconductor layer, and thus has a disadvantage that the on-resistance is high and an advantage that the turn-off time is short.

また、この発明における絶縁ゲート型バイポーラトラ
ンジスタの製造方法においては、生成される結晶欠陥が
分布する範囲が第1及び第2の半導体層の凹凸接合面の
凹凸の厚さよりも小さい電離放射線が、第2の主電極が
形成された主面上から、飛程が凹凸接合面の中心付近に
なるよう照射される。これにより、第1及び第2の半導
体層の凹凸接合面に結晶欠陥が形成される。したがっ
て、上記の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと同様
にして、等価的に第1及び第2のバイポーラトランジス
タの並列接続による等価回路上のバイポーラトランジス
タを構成することができる。
Further, in the method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to the present invention, the range of distribution of generated crystal defects is smaller than the thickness of the unevenness of the uneven bonding surface of the first and second semiconductor layers, Irradiation is performed from the main surface on which the second main electrode is formed so that the range is near the center of the concavo-convex joint surface. As a result, crystal defects are formed on the concavo-convex joint surface of the first and second semiconductor layers. Therefore, similarly to the above insulated gate bipolar transistor, it is possible to equivalently configure a bipolar transistor on an equivalent circuit by parallel connection of the first and second bipolar transistors.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明によるIGBTの一実施例を示す断面図
である。第1図において、1はP+コレクタ層であり、そ
の一方主面上にはN-ベース層2(第7図のN-エピタキシ
ャル層2に相当)が形成されている。このN-ベース層
2′上の表面の一部領域には、P形不純物を選択的に拡
散することによりPウェル領域が形成され、さらにこの
Pウェル領域3の表面の一部領域には、高濃度のN形不
純物を選択的に拡散することによりN+エミッタ領域4が
形成されている。一方、N-ベース層2′の裏面の一部領
域には、P+コレクタ領域20が選択的に形成されている。
つまり、本実施例のIGBTのベース領域とコレクタ領域の
接合面は凹凸に形成されることになる。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the IGBT according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a P + collector layer, and an N base layer 2 (corresponding to the N epitaxial layer 2 in FIG. 7) is formed on one main surface thereof. A P well region is formed by selectively diffusing P-type impurities in a partial region of the surface of the N base layer 2 ′, and further, in a partial region of the surface of the P well region 3, An N + emitter region 4 is formed by selectively diffusing a high concentration N type impurity. On the other hand, the P + collector region 20 is selectively formed in a partial region on the back surface of the N base layer 2 ′.
That is, the junction surface between the base region and the collector region of the IGBT of this embodiment is formed to be uneven.

N-ベース層2′の表面とN+エミッタ領域4の表面とで
挟まれたPウェル領域3の表面上にはゲート絶縁膜5が
形成され、このゲート絶縁膜5は隣接するIGBTセル間で
一体となるようにN-ベース層2′の表面上にも形成され
ている。ゲート絶縁膜5上には例えばポリシリコンから
成るゲート電極6が形成され、またPウェル領域3およ
びN+エミッタ領域4の両方に電気的に接続するように例
えばアルミなどの金属のエミッタ電極7が形成されてい
る。なおゲート電極6およびエミッタ電極7は、絶縁膜
8を介して多層構造とすることにより、全IGBTセルに対
してそれぞれ共通に電気的につながった構造となってい
る。P+コレクタ層1の裏面には金属のコレクタ電極9が
全IGBTセルに対し一体に形成されている。すなわち、こ
の実施例に係るIGBTのP+コレクタ領域20以外は第7図に
示す従来のIGBTと同様の構造を有しており、従ってその
基本的な動作に関しても従来のIGBTと同様である。
A gate insulating film 5 is formed on the surface of the P well region 3 sandwiched between the surface of the N base layer 2 ′ and the surface of the N + emitter region 4, and the gate insulating film 5 is formed between adjacent IGBT cells. It is also formed on the surface of the N base layer 2 ′ so as to be integrated. A gate electrode 6 made of, for example, polysilicon is formed on the gate insulating film 5, and a metal emitter electrode 7 such as aluminum is electrically connected to both the P well region 3 and the N + emitter region 4. Has been formed. The gate electrode 6 and the emitter electrode 7 are electrically connected in common to all IGBT cells by forming a multi-layer structure with the insulating film 8 interposed therebetween. On the back surface of the P + collector layer 1, a metal collector electrode 9 is formed integrally with all the IGBT cells. That is, the IGBT according to this embodiment has the same structure as the conventional IGBT shown in FIG. 7 except for the P + collector region 20, and therefore the basic operation is also the same as that of the conventional IGBT.

このような構造のIGBTのコレクタ電極9の側から、軽
イオン線50を飛程がP+コレクタ領域20内の中心付近(図
中、破線で示す)に位置するように照射して、結晶欠陥
がP+コレクタ領域20内及びP+コレクタ領域20が形成され
ている深さ部分のN-ベース層2′内に収まるようにライ
フタイム制御を行う。このようにライフタイム制御を行
うと、第2図の等価回路図に示すように、MOSFET12のオ
ン/オフにより制御されるPNPトランジスタは、Pウェ
ル領域3,結晶欠陥を有さないN-ベース層2′及び(結晶
欠陥を有するP+コレクタ領域20+P+コレクタ層1)から
成るPNPトランジスタ11aと、Pウェル領域3,裏面に結晶
欠陥を有するN-ベース層2及びP+コレクタ層1から成る
PNPトランジスタ11bとの並列接続により構成されている
とみなすことができる。
From the collector electrode 9 side of the IGBT having such a structure, a light ion beam 50 is irradiated so that the range is located in the vicinity of the center of the P + collector region 20 (indicated by a broken line in the figure), and crystal defects are generated. Is controlled within the P + collector region 20 and the N base layer 2 ′ at the depth where the P + collector region 20 is formed. When the lifetime control is performed in this way, as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 2, the PNP transistor controlled by turning on / off the MOSFET 12 has a P well region 3 and an N base layer having no crystal defect. 2'and (P + collector region 20 having a crystal defect + P + collector layer 1), a PNP transistor 11a, a P well region 3, an N - base layer 2 having a crystal defect on the back surface and a P + collector layer 1
It can be regarded as being configured by parallel connection with the PNP transistor 11b.

PNPトランジスタ11bにおいては、N-ベース層2′のP+
コレクタ層1に近い領域は、軽イオン線50の照射により
結晶欠陥が生じているため、従来同様、長所としてター
ンオフ時間が短縮する分、短所としてオン抵抗RLCが高
くなっている。
In the PNP transistor 11b, P + of the N base layer 2 ′
Since the region near the collector layer 1 has crystal defects caused by irradiation with the light ion beam 50, the turn-off time is shortened as an advantage, and the on-resistance R LC is increased as a disadvantage, as in the conventional case.

一方、PNPトランジスタ11aにおいては、軽イオン線50
の照射によりP+コレクタ領域20中に結晶欠陥が形成され
るが、P+コレクタ領域20は、P形の不純物を高濃度に含
み、高電導度領域を形成していることから、結晶欠陥に
よる電導度の変化は無視できる。したがって、短所とし
てターンオフ時間は短縮しないが、長所として軽イオン
50の照射によりオン抵抗が上昇することはない。
On the other hand, in the PNP transistor 11a, the light ion beam 50
The crystal defects in the P + collector region 20 by the irradiation of is formed, the P + collector region 20, since it is a P-type impurity comprises a high concentration, to form a high conductivity region, due to crystal defects The change in conductivity can be ignored. Therefore, the disadvantage is that the turn-off time is not shortened, but the advantage is that light ion
Irradiation with 50 does not increase the on-resistance.

このような構成のIGBTにおいてオン状態におけるオン
抵抗は、ライフタイム制御によりオン抵抗が上昇しなか
ったPNPトランジスタ11aが積極的に働くことにより、充
分に低減させることがてきる。一方、ターンオフ時間
は、ターンオフ時に、ライフタイム制御をによりターン
オフ時間が短縮されたPNPトランジスタ11bが積極的に働
くことにより充分に短縮することができる。このよう
に、PNPトランジスタ11aと11bそれぞれを互いの短所を
補うように機能させることにより、IGBTのオン抵抗とタ
ーンオフ時間とのトレードオフ関係を、より一層改善す
ることができる。つまり、IGBTのオン抵抗とターンオフ
時間のトレードオフ関係を最善にするように、P+コレク
タ領域20の形成幅を設定すればよい。
The on-state resistance in the on-state of the IGBT having such a configuration can be sufficiently reduced by the PNP transistor 11a, whose on-state resistance did not increase due to the lifetime control, positively working. On the other hand, the turn-off time can be sufficiently shortened by actively operating the PNP transistor 11b whose turn-off time is shortened by the lifetime control at the time of turn-off. In this way, by making the PNP transistors 11a and 11b function so as to compensate for their respective disadvantages, the trade-off relationship between the on-resistance of the IGBT and the turn-off time can be further improved. That is, the formation width of the P + collector region 20 may be set so as to optimize the trade-off relationship between the on-resistance of the IGBT and the turn-off time.

なお、PNPトランジスタ11aのオン抵抗を下げないた
め、前述したように、P+コレクタ領域20が存在する所で
はP+コレクタ領域20内のみに結晶欠陥を生じさせる必要
がある。したがって、P+コレクタ領域20の厚さをWGとす
ると、P+コレクタ領域20の中心に飛程が位置するように
照射した軽イオンの欠陥分布ピーク半値幅Wが W<WG のイオンを選択する必要がある。
Since no lower the on-resistance of the PNP transistor 11a, as described above, is where there is a P + collector region 20 is required to cause a crystal defect only P + collector region 20. Therefore, assuming that the thickness of the P + collector region 20 is W G , the defect distribution peak half value width W of the light ions irradiated so that the range is located at the center of the P + collector region 20 is defined as W <W G. You have to choose.

第3図は水素イオンとヘリウムイオンにおけるシリコ
ン中の平均飛程Dと欠陥分布ピーク半値幅Wとの関係を
示すグラフである。一般的なIGBTではP+コレクタ層1の
厚みは約270μm程度であることから、厚さWGが10μm
程度のP+コレクタ領域20中のみに結晶欠陥を生じさせる
ためには、水素イオンでなくヘリウムイオンを打込む必
要がある。P+コレクタ領域20が厚い場合(WG>20μm程
度)には水素イオンを用いることができる。また第3図
には図示していないが、ヘリウムイオンよりも重いイオ
ンは欠陥分布ピーク半値幅Wがヘリウムイオンよりも小
さいので、ヘリウムイオンに代えて適用可能である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the average range D in silicon and the defect distribution peak half value width W in hydrogen ions and helium ions. Since the thickness of the P + collector layer 1 is about 270 μm in a general IGBT, the thickness W G is 10 μm.
In order to generate crystal defects only in the P + collector region 20 of a certain degree, it is necessary to implant helium ions instead of hydrogen ions. When the P + collector region 20 is thick (W G > 20 μm), hydrogen ions can be used. Although not shown in FIG. 3, the heavier ion than the helium ion has a defect distribution peak half-width W smaller than that of the helium ion, and thus can be applied in place of the helium ion.

第4A図〜第4F図は上記実施例に係るIGBTの第1の製造
方法を示す断面図である。なお、この場合のPウェル領
域3は、比較的不純物濃度が低く深さが浅い第1のPウ
ェル領域3aと、この第1のPウェル領域3aの中央部に形
成された比較的不純物濃度が高く深さが深い第2のPウ
ェル領域3bとから成っている。
4A to 4F are cross-sectional views showing a first method of manufacturing the IGBT according to the above embodiment. The P well region 3 in this case has a first P well region 3a having a relatively low impurity concentration and a shallow depth, and a relatively low impurity concentration formed in the central portion of the first P well region 3a. The second P well region 3b is high and deep.

まず、第4A図に示すように、基板となるN-ベース層
2′の裏面領域の一部にP型の不純物を選択的に拡散す
ることにより、P+コレクタ領域20を形成する。そして、
第4B図に示すように、N-ベース層2′の裏面上に、P+
レクタ層1をエピタキシャル成長する。
First, as shown in FIG. 4A, a P + collector region 20 is formed by selectively diffusing P-type impurities into a part of the back surface region of the N base layer 2 ′ serving as a substrate. And
As shown in FIG. 4B, the P + collector layer 1 is epitaxially grown on the back surface of the N base layer 2 ′.

そして、第4C図に示すように、N-ベース層2′表面上
に例えばシリコン酸化膜を形成し、これをパターニング
することによりマスク33を形成する。そしてこのマスク
33を介してボロン等のP形不純物をN-ベース層2′に選
択的にイオン注入し、さらに拡散することにより、表面
濃度が5×1016〜1×1019cm-3程度の第2のPウェル領
域3bを形成する。
Then, as shown in FIG. 4C, a mask 33 is formed by forming, for example, a silicon oxide film on the surface of the N base layer 2 ′ and patterning it. And this mask
P-type impurities such as boron are selectively ion-implanted into the N - base layer 2'through 33 and further diffused to form a second surface concentration of about 5 × 10 16 -1 × 10 19 cm -3 . P well region 3b is formed.

次に第4D図に示すように、マスク33を除去し、別のマ
スク34を形成する。そしてこのマスク34を介してボロン
等のP形不純物をN-ベース層2′に選択的にイオン注入
し、さらに拡散することにより、第2のPウェル領域3b
よりも低濃度でかつ深さの浅い第1のPウェル領域3aを
形成する。こうして第1のPウェル領域3aの中央部に第
2のPウェル領域3bが設けられたPウェル領域3が形成
される。
Next, as shown in FIG. 4D, the mask 33 is removed and another mask 34 is formed. Then, a P-type impurity such as boron is selectively ion-implanted into the N - base layer 2'through the mask 34 and further diffused to form the second P-well region 3b.
A first P-well region 3a having a lower concentration and a shallower depth is formed. Thus, the P well region 3 in which the second P well region 3b is provided in the central portion of the first P well region 3a is formed.

次に第4E図に示すように、マスク34を除去し、代りに
酸化膜およびポリシリコン膜を全面に形成し、それらを
パターニングすることにより、ゲート絶縁膜5およびゲ
ート電極6ならびにポリシリコン層6aを形成する。続い
てゲート電極6,ポリシリコン層6aをマスクとしてリン等
のN形不純物をPウェル領域3に選択的に拡散すること
により、N+エミッタ領域4を自己整合的に形成する。
Next, as shown in FIG. 4E, the mask 34 is removed, and instead, an oxide film and a polysilicon film are formed on the entire surface, and these are patterned to obtain the gate insulating film 5, the gate electrode 6, and the polysilicon layer 6a. To form. Then, by using the gate electrode 6 and the polysilicon layer 6a as a mask, N type impurities such as phosphorus are selectively diffused into the P well region 3 to form the N + emitter region 4 in a self-aligned manner.

次に第4F図に示すように、ポリシリコン層6aを除去
後、絶縁膜8を全面に形成してパターニングする。そし
て金属面を全面に形成してパターニングすることによ
り、N+エミッタ領域4に電気的に接続されたエミッタ電
極7およびゲート電極6に電気的に接続されたゲート取
出部37を形成する。しかる後、第1図に関連して説明し
た手順に従って、軽イオン線50による照射を行う。
Next, as shown in FIG. 4F, after removing the polysilicon layer 6a, an insulating film 8 is formed on the entire surface and patterned. Then, the metal surface is formed over the entire surface and patterned to form the emitter electrode 7 electrically connected to the N + emitter region 4 and the gate lead-out portion 37 electrically connected to the gate electrode 6. Then, irradiation with the light ion beam 50 is performed according to the procedure described with reference to FIG.

第5A〜第5C図は上記実施例に係るIGBTの第2の製造方
法を示す断面図である。
5A to 5C are cross-sectional views showing a second method of manufacturing the IGBT according to the above embodiment.

まず、第5A図に示すように、基板となるN-ベース層
2′の裏面領域の一部にP型の不純物を選択的に拡散す
ることにより、P+コレクタ領域20を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a P + collector region 20 is formed by selectively diffusing P-type impurities into a part of the back surface region of the N base layer 2 ′ serving as a substrate.

さらに、第5B図に示すように、N-ベース層2′の裏面
全面にP型の不純物を堆積した後拡散することにより、
N-ベース層2′の裏面上にP+拡散層21を薄く形成する。
Further, as shown in FIG. 5B, by depositing P-type impurities on the entire back surface of the N base layer 2 ′ and then diffusing the impurities,
A P + diffusion layer 21 is thinly formed on the back surface of the N base layer 2 ′.

次に、P+基板22を準備し、第5C図に示すように、この
P+基板22の表面とP+拡散層21とを接着し、P+拡散層21と
P+基板22から成るP+コレクタ層1を形成する。なお、P+
拡散層21とP+基板22との接着方法としては、“UDC621,3
82,333,34,026,027,5"における中川明夫氏他の論文「Si
直接接合技術を用いたバイポーラ形MOSFET」や、電気学
会研究会,電子デバイス,半導体電力変換合同研究会資
料“EDD−89−42 SPC−89−51"における荻野正信氏の論
文「ウェハ接着技術とその適用の現状」等に開示された
接着方法等がある。
Next, prepare the P + substrate 22 and, as shown in FIG.
The surface of the P + substrate 22 and the P + diffusion layer 21 are bonded to each other, and the P + diffusion layer 21 and
Forming a P + collector layer 1 made of P + substrate 22. Note that P +
As a method of bonding the diffusion layer 21 and the P + substrate 22, “UDC621,3
82,333,34,026,027,5 "Akio Nakagawa et al." Si
"Bipolar MOSFET using direct bonding technology", and the paper by Masanobu Ogino in the paper "EDD-89-42 SPC-89-51" by the Institute of Electrical Engineers, Electronic Devices, and Semiconductor Power Conversion Joint Study Material Adhesion methods and the like disclosed in “Current State of Application” and the like.

以降の製造方法は、第1の製造方法と同様であるため
説明は省略する。
Since the subsequent manufacturing method is the same as the first manufacturing method, the description thereof will be omitted.

第6A,第6B図は上記実施例に係るIGBTの第3の製造方
法を示す断面図である。
6A and 6B are cross-sectional views showing a third method of manufacturing the IGBT according to the above embodiment.

まず、第6A図に示すように、P+基板23の表面領域の一
部にN型の不純物を選択的に拡散することにより、N+
散領域24を形成する。
First, as shown in FIG. 6A, an N + diffusion region 24 is formed by selectively diffusing N-type impurities into a part of the surface region of the P + substrate 23.

そして、第6B図に示すように、P+基板23の表面上にN-
エピタキシャル層25をエピタキシャル成長する。このよ
うに製造すると、N-エピタキシャル層25とN+拡散領域24
とにより、第1図のN-ベース層2′が形成され、N+拡散
領域24の形成されなかったP+基板23の表面領域が第1図
のP+コレクタ領域20となり、残りのP+基板23の領域が第
1図のP+コレクタ層1になる。
Then, as shown in FIG. 6B, N on the surface of the P + substrate 23.
The epitaxial layer 25 is epitaxially grown. When manufactured in this way, the N epitaxial layer 25 and the N + diffusion region 24
As a result, the N base layer 2 ′ of FIG. 1 is formed and the surface region of the P + substrate 23 where the N + diffusion region 24 is not formed becomes the P + collector region 20 of FIG. 1 and the remaining P + The region of the substrate 23 becomes the P + collector layer 1 in FIG.

以降の製造方法は、第1の製造方法と同様であるた
め、説明は省略する。なお、第3の製造方法により製造
されたIGBTはN-ベース層2′の裏面領域が高濃度になる
が、このことにより、IGBTの動作に悪影響を及ぼすこと
はない。
Since the subsequent manufacturing method is the same as the first manufacturing method, description thereof will be omitted. In the IGBT manufactured by the third manufacturing method, the back surface region of the N base layer 2 ′ has a high concentration, but this does not adversely affect the operation of the IGBT.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、請求項1記載のIGBTによれば、
その構成要素である等価回路上のバイポーラトランジス
タは、第1の半導体領域,結晶欠陥を有さない第2の半
導体層及び結晶欠陥を有する第1の半導体層から成る第
1のバイポーラトランジスタと、第1の半導体領域,結
晶欠陥を有する第2の半導体層及び結晶欠陥を有さない
第1の半導体層から成る第2のバイポーラトランジスタ
との並列接続ににより構成されると等価的にみなすこと
ができる。
As described above, according to the IGBT described in claim 1,
A bipolar transistor on an equivalent circuit, which is a component thereof, includes a first bipolar transistor including a first semiconductor region, a second semiconductor layer having no crystal defect, and a first semiconductor layer having a crystal defect, It can be regarded as equivalent to being configured by parallel connection with a second bipolar transistor including one semiconductor region, a second semiconductor layer having a crystal defect, and a first semiconductor layer having no crystal defect. .

第1のバイポーラトランジスタは、第1の半導体層に
結晶欠陥を有していも第2の半導体層に結晶欠陥を有さ
ないため、長所としてオン抵抗は低く、短所としてター
ンオフ時間は長い。一方、第2のバイポーラトランジス
タは、第2の半導体層に結晶欠陥を有するため、短所と
してオン抵抗は高く、長所としてターンオフ時間は短
い。
The first bipolar transistor has a crystal defect in the first semiconductor layer but does not have a crystal defect in the second semiconductor layer, and thus has an advantage of low on-resistance and a disadvantage of long turn-off time. On the other hand, the second bipolar transistor has a crystal defect in the second semiconductor layer, and thus has a disadvantage that the on-resistance is high and an advantage that the turn-off time is short.

したがって、第1のバイポーラトランジスタと第2の
バイポーラトランジスタそれぞれの短所を最適に補える
ように、第1及び第2の半導体層の凹凸接合面を設定す
ることにより、イオン線などの電離放射線照射による、
オン抵抗とターンオフ時間のトレードオフ関係を最善に
できるという効果がある。
Therefore, by setting the concavo-convex joint surfaces of the first and second semiconductor layers so as to optimally compensate the disadvantages of the first bipolar transistor and the second bipolar transistor, it is possible to irradiate ionizing radiation such as an ion beam.
This has the effect of maximizing the trade-off relationship between on-resistance and turn-off time.

また、請求項2記載のIGBTの製造方法によれば、生成
される結晶欠陥が分布する範囲が第1及び第2の半導体
層の凹凸接合面の凹凸の厚さよりも小さな電離放射線
が、第2の主電極が形成された主面上から、飛程が凹凸
接合面の中心付近になるよう照射される。これにより、
第1及び第2の半導体層の凹凸接合面に結晶欠陥が形成
される。したがって、上記の絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタと同様にして、等価的に第1及び第2のバイ
ポーラトランジスタの並列接続による等価回路上のバイ
ポーラトランジスタを構成することができる。
Further, according to the method for manufacturing an IGBT according to claim 2, the range of distribution of generated crystal defects is smaller than the thickness of the unevenness of the uneven bonding surface of the first and second semiconductor layers, Irradiation is performed from above the main surface on which the main electrode is formed so that the range is near the center of the concavo-convex joint surface. This allows
Crystal defects are formed on the concavo-convex joint surface of the first and second semiconductor layers. Therefore, similarly to the above insulated gate bipolar transistor, it is possible to equivalently configure a bipolar transistor on an equivalent circuit by parallel connection of the first and second bipolar transistors.

したがって、第1のバイポーラトランジスタと第2の
バイポーラトランジスタそれぞれの短所を最適に補える
ように、第1及び第2の半導体層の凹凸接合面を形成す
ることにより、イオン線などの電離放射線照射によるオ
ン抵抗とターンオフ時間のトレードオフ関係を最善にで
きるという効果がある。
Therefore, by forming the concavo-convex joint surface of the first and second semiconductor layers so as to optimally compensate for the shortcomings of the first bipolar transistor and the second bipolar transistor, it is possible to turn on by ionizing radiation such as an ion beam. This has the effect of maximizing the trade-off relationship between resistance and turn-off time.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例であるIGBTを示す断面図、
第2図はその等価回路図、第3図は水素イオンとヘリウ
ムイオンにおける飛程と欠陥分布ピーク半値幅との関係
を示したグラフ、第4図は第1図で示したIGBTの第1の
製造方法を示す断面図、第5図は第1図で示したIGBTの
第2の製造方法を示す断面図、第6図は第1図で示した
IGBTの第3の製造方法を示す断面図、第7図は従来のIG
BTを示す断面図、第8図はその等価回路図、第9図はイ
オン照射により生成される結晶欠陥分布を示すグラフで
ある。 図において、1はP+コレクタ層、2′はN-ベース層、3
はPウェル領域、4はN+エミッタ領域、5はゲート絶縁
膜、6はゲート電極、7はエミッタ領域、8は絶縁膜、
9はコレクタ電極、20はP+コレクタ領域、50は軽イオン
線である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing an IGBT according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram thereof, FIG. 3 is a graph showing the relation between the range of hydrogen ions and helium ions, and the half value width of the defect distribution peak. FIG. 4 is the first graph of the IGBT shown in FIG. Sectional drawing showing the manufacturing method, FIG. 5 is a sectional view showing the second manufacturing method of the IGBT shown in FIG. 1, and FIG. 6 is shown in FIG.
FIG. 7 is a sectional view showing the third manufacturing method of the IGBT, and FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing BT, FIG. 8 is an equivalent circuit diagram thereof, and FIG. 9 is a graph showing a crystal defect distribution generated by ion irradiation. In the figure, 1 is a P + collector layer, 2 ′ is an N base layer, 3
Is a P well region, 4 is an N + emitter region, 5 is a gate insulating film, 6 is a gate electrode, 7 is an emitter region, 8 is an insulating film,
Reference numeral 9 is a collector electrode, 20 is a P + collector region, and 50 is a light ion beam. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】接合面が凹凸になるように積層された第1
及び第2の導電形の第1及び第2の半導体層と、 前記第2の半導体層の表面に選択的に形成された第1の
導電形の第1の半導体領域と、 前記第1の半導体領域の表面に選択的に形成された第2
の導電形の第2の半導体領域と、 前記第2の半導体層と前記第2の半導体領域とで挟まれ
た前記第1の半導体領域の表面上に形成された絶縁膜
と、 前記絶縁膜上に形成された制御電極と、 前記第1および第2の半導体領域上にまたがって形成さ
れた第1の主電極と、 前記第1の半導体層の裏面上に形成された第2の主電極
とを備え、 前記第1及び第2の半導体層は前記凹凸の接合面におけ
る凹凸厚さの範囲内に結晶欠陥を有していることを特徴
とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
1. A first laminated structure in which a joint surface is uneven.
And first and second semiconductor layers of a second conductivity type, a first semiconductor region of a first conductivity type selectively formed on a surface of the second semiconductor layer, and the first semiconductor Second selectively formed on the surface of the region
An electrically conductive second semiconductor region, an insulating film formed on the surface of the first semiconductor region sandwiched between the second semiconductor layer and the second semiconductor region, and the insulating film A control electrode formed on the first and second semiconductor regions, a first main electrode formed over the first and second semiconductor regions, and a second main electrode formed on the back surface of the first semiconductor layer. The insulated gate bipolar transistor, wherein the first and second semiconductor layers have crystal defects within a range of the thickness of the unevenness on the joint surface of the unevenness.
【請求項2】接合面が凹凸になるように、第1の導電形
の第1の半導体層上に第2の導電形の第2の半導体層を
積層する工程と、 前記第2の半導体層の表面に第1の導電形の第1の半導
体領域を選択的に形成する工程と、 前記第1の半導体領域の表面に第2の導電形の第2の半
導体領域を選択的に形成する工程と、 前記第2の半導体層と前記第2の半導体領域とで挟まれ
た前記第1の半導体領域の表面上に絶縁膜を形成する工
程と、 前記絶縁膜上に制御電極を形成する工程と、 前記第1および第2の半導体領域上にまたがって第1の
主電極を形成する工程と、 前記第1の半導体層の裏面上に第2の主電極を形成する
工程と、 前記第2の主電極が形成された主面上から、飛程が前記
第1及び第2の半導体層の前記凹凸接合面の中心付近に
なるように電離放射線を照射する工程とを備え、前記電
離放射線は、照射時に生成される結晶欠陥が分布する範
囲が前記凹凸接合面の凹凸の厚さよりも小さい性質を有
する種別の電離放射線である、 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法。
2. A step of stacking a second semiconductor layer of a second conductivity type on a first semiconductor layer of a first conductivity type so that a bonding surface is uneven, and the second semiconductor layer. Selectively forming a first semiconductor region of a first conductivity type on the surface of the semiconductor, and selectively forming a second semiconductor region of a second conductivity type on the surface of the first semiconductor region. A step of forming an insulating film on the surface of the first semiconductor region sandwiched between the second semiconductor layer and the second semiconductor region; and a step of forming a control electrode on the insulating film. A step of forming a first main electrode over the first and second semiconductor regions, a step of forming a second main electrode on the back surface of the first semiconductor layer, From the main surface on which the main electrode is formed, the range is near the center of the concavo-convex joint surface of the first and second semiconductor layers. And a step of irradiating ionizing radiation so that the range of distribution of crystal defects generated at the time of irradiation is smaller than the thickness of the unevenness of the uneven bonding surface is a type of ionizing radiation. , Method for manufacturing insulated gate bipolar transistor.
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JP6459433B2 (en) * 2014-11-25 2019-01-30 富士電機株式会社 Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof
DE102015104723B4 (en) * 2015-03-27 2017-09-21 Infineon Technologies Ag A method of fabricating first and second doped regions and recombination regions in a semiconductor body
CN113314415A (en) * 2020-02-27 2021-08-27 上海先进半导体制造有限公司 Method and system for improving LATCH UP resistance

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6211017Y2 (en) * 1981-01-09 1987-03-16
JPH0722198B2 (en) * 1987-07-15 1995-03-08 富士電機株式会社 Insulated gate type bipolar transistor
JPH01109769A (en) * 1987-10-22 1989-04-26 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device

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JPH03166766A (en) 1991-07-18

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