JPH03166766A - Insulated-gate bipolar transistor and manufacture thereof - Google Patents

Insulated-gate bipolar transistor and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH03166766A
JPH03166766A JP30800689A JP30800689A JPH03166766A JP H03166766 A JPH03166766 A JP H03166766A JP 30800689 A JP30800689 A JP 30800689A JP 30800689 A JP30800689 A JP 30800689A JP H03166766 A JPH03166766 A JP H03166766A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
semiconductor
layer
semiconductor layer
semiconductor region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP30800689A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2561963B2 (en
Inventor
Hajime Akiyama
肇 秋山
Hisao Kondo
久雄 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP1308006A priority Critical patent/JP2561963B2/en
Publication of JPH03166766A publication Critical patent/JPH03166766A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2561963B2 publication Critical patent/JP2561963B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To optimize trade OFF relationship between an ON resistance and turing OFF time by irradiation with an ionized radioaction-ray such as of an ion beam, by providing crystal defects in protrusions of the uneven junction surface of first and second semiconductor layers. CONSTITUTION:Life time is so controlled that a light ion beam 50 is applied so that its range is disposed in the vicinity of the center in a P<+> type collector region 20 (indicated by a broken line in the drawing) and a crystal defect is contained in a P<+> type collector region 20 and an N<-> type base layer 2' of a depth part formed with the region 20. In this case, a PNP transistor to be controlled by ON/OFF of a MOSFET (field-effect transistor) 12 is composed of a parallel connection of a PNP transistor 11a having a P-well region 3, an N<-> type base layer 2' having no crystal defect and a P<+> type collector region 20 having a crystal defect and a P<+> type collector layer 1, and a PNP transistor 11b having a P-well region 3, an N<-> type base layer 2 having a crystal defect on the rear, and a P<+> type collector layer 1. Thus, trade OFF relationship between an ON resistance and turning OFF time can be optimized.

Description

【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 Tran
slstor ;以下■GBT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 Application Field] The present invention relates to an insulated gate bipolar transistor (Insulated gate bipolar transistor).
Sulated Gate Bipolar Tran
The present invention relates to slstor (hereinafter referred to as ``GBT''), and particularly relates to improving 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人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。
In general, bipolar transistors have a problem of low output impedance but low input impedance, and conversely, field effect transistors have high input impedance but also have a problem of high output impedance.

IGET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
力インピーダンスを実現しようとするものである。
The IGET is intended to be integrated to compensate for the drawbacks of these various transistors, and to achieve high input impedance and low output impedance.

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(MO S F ET)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。
In other words, a bipolar transistor and a field effect transistor (MOSFET) are integrated, and the MOSFET is turned on by creating a highly concentrated impurity diffusion layer with a conductivity type different from that of the substrate on the back side of the substrate on which the MOSFET is formed. The current generated by this is injected into the base region of the bipolar transistor, and the bipolar transistor is controlled by the injected current.

一般にIGBT装置は多数のI GBT素子(以下IG
ETセルという)が並列接続された構造を有している。
Generally, an IGBT device consists of a large number of IGBT elements (hereinafter referred to as IGBT elements).
It has a structure in which cells (referred to as ET cells) are connected in parallel.

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。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of a conventional n-channel type IGBT cell, and FIG. 8 is a circuit diagram showing its 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 エビタキシャル層2が形成されている。
In FIG. 7, 1 is a P collector layer, and an N 2 epitaxial layer 2 is formed on one main surface.

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 エミッタ領域4が形成されている。N エピタキシ
ャル層2の表面とN 工≧ツタ領域4の表面とで挟まれ
たPウエル領域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I GBTセル間で
一体となるようN一エビタキシャル層2の表面上にも形
戊されている。ゲート絶縁膜5上には例えばポリシリコ
ンから戊るゲート電極6が形成され、またPウエル領域
3およびN 工;ツタ領域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IG
BT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。
In a part of the surface of the N epitaxial layer 2, a P-well region 3 is formed by selectively diffusing P-type impurities, and in a part of the surface of this P-well region 3, a high concentration N emitter region 4 is formed by selectively diffusing N type impurities. A gate insulating film 5 is formed on the surface of the P well region 3 sandwiched between the surface of the N epitaxial layer 2 and the surface of the N ivy region 4, and this gate insulating film 5 is formed between adjacent IGBT cells. It is also formed on the surface of the N-evitaxial layer 2 so as to be integrated. A gate electrode 6 made of polysilicon, for example, is formed on the gate insulating film 5, and an emitter electrode made of a metal such as aluminum is formed to be electrically connected to both the P well region 3 and the N well region 4. 7 is formed. Note that the gate electrode 6 and the emitter electrode 7 have a multilayer structure with an insulating film 8 interposed therebetween, so that the entire IG
It has a structure in which it is electrically connected in common to the BT cells. A metal collector electrode 9 is integrally formed on the back surface of the P collector layer 1 for all IGBT cells.

N エピタキシャル層2とN 工;ツタ領域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より、ゲート電極6直下のPウエ
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 工;ツタ領域4よりN一エピタキシャル層2へ
と流れる。
The vicinity of the surface of the P well region 3 sandwiched between the N epitaxial layer 2 and the N vine 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-shaped region 4 to the N-epitaxial layer 2 through a channel formed near the surface of the P-well region 3 directly under the gate electrode 6 .

■ はこの様にして流れる電子電流を示す。一方、e P コレクタ層1からは少数キャリアである正孔がN 
エビタキシャル層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ウエル
領域3を流れる。この様にIGBTは、基本的にバイボ
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。
■ indicates the electron current flowing in this way. On the other hand, from the eP collector layer 1, holes, which are minority carriers, are transferred to N
Injected into the epitaxial layer 2, part of it recombines with the electrons and disappears, and the rest flows through the P well region 3 as a hole current Ih. In this way, the IGBT basically operates in a bibolar manner, and the conductivity of the N epitaxial layer 2 increases due to the effect of conductivity modulation, resulting in a lower on-voltage and larger current capacity than conventional power MOS. It has the advantage of being able to achieve

なお、第8図において、10はN エビタキシャル層2
,Pウエル領域3およびN 工;ツタ領域4より成る寄
生NPN }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 }ランジスタ、12はゲート電極6下のPウ
エル領域3表面をチャネル領域としたNMOSトランジ
スタ、RBはPウエル領域3の拡散抵抗、RLoはPN
P }ランジスタ11のオン抵抗を示している。
In addition, in FIG. 8, 10 is N.Evitaxial layer 2
, P-well region 3 and N-type transistor; 11 is P-type collector layer 1,
A PNP transistor consisting of an N epitaxial layer 2 and a P well region 3, 12 an NMOS transistor whose channel region is the surface of the P well region 3 under the gate electrode 6, RB a diffused resistance of the P well region 3, and RLo a PN transistor.
P } indicates the on-resistance of the transistor 11.

I GBT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 エビタキシャル層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。
Although the IGBT has the above-mentioned advantages, it has the disadvantage that the operating frequency cannot be increased because the hole current Ih decreases more slowly at turn-off than in 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, which is its base region, is filled with electrons and holes, and when the MOS transistor 12 is turned off, electrons are transferred to the N epitaxial layer 2. This is because even if the injection of holes 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一エビタキシャ
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 this turn-off time, two methods are known. One is to use heavy metal atoms such as gold and platinum as so-called lifetime killers to reduce PNP.
This is a means of introducing N into the N-epitaxial layer 2, which is the base region of the transistor 12, and this lifetime killer becomes a recombination center for electrons and holes in the N-epitaxial layer 2, and removes these carriers within a short time. to disappear.

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一エ
ビタキシャル層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 an electron beam. This is a means of irradiating radiation such as gamma rays, neutron beams, and various ion beams. Since these radiations introduce deep trap levels into the N-evitaxial layer 2, these trap levels cause recombination with carriers. Since it is the center, carriers can be annihilated within a short time during 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一エビ
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。
In general, lifetime control technology using radiation irradiation has yielded better results than heavy metal diffusion in terms of controllability and reproducibility. However, during radiation irradiation, electron beams,
In methods using gamma rays and neutron beams, the irradiation generates trap levels in the N-evitaxial layer 2, and at the same time changes the film quality of the gate oxide film 5, resulting in a change in the threshold value as well. , there is a problem that reduces its operational reliability. This problem can be solved by a method of irradiating various ion beams such as protons from the collector electrode 9 side.

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一エビタキシャル層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。
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 is set in the N-evitaxial layer 2. (shown by the broken line in FIG. 7), by adjusting the acceleration energy, the gate insulating film 5 and other
Lifetime control can be performed without any influence on each layer 3.4 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。
Furthermore, as shown in Fig. 9, crystal defects (mainly vacancies) due to irradiation with various ions such as protons occur intensively in the half-width W of the defect distribution peak around the range D, and other It has characteristics that do not have much influence on location.

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6
4−19771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一エビタキシャル層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 コレクタ領域に近い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
レクタ領域近いN″″ベース領域に結晶欠陥を集中的に
発生させるのは有効である。
By utilizing this characteristic, it is possible to perform lifetime control with high controllability. For example, JP-A-6
4-19771, the P collector region (
Range D is within the N base region (corresponding to N-evitaxial layer 2 in Figure 7) close to P (corresponding to collector layer 1 in Figure 7).
By setting , effective lifetime control can be performed. This is because the base region near the MOSFET plays an important role in causing conductivity modulation triggered by carriers injected from the MOSFET channel, so creating crystal defects in this region will increase the on-resistance. Therefore, P which is farthest from the channel region of the MOSFET and N″″ closest to the collector region
This is because it is desirable that the range of the ion beam be within the base region. Furthermore, it is effective to generate crystal defects in a concentrated manner in the N″″ base region near the P collector region in order to quickly capture the holes that are continuously injected until the initial stage of the off-operation.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem 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I GBT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″
″エビタキシャル層2の抵抗値が必然的に上昇し、I 
GBTのオン抵抗RLcが増加してしまう。つまり、I
 GBT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 controls still generate crystal defects over the entire surface of the IGBT element.
``The resistance value of the epitaxial layer 2 inevitably increases, and I
The on-resistance RLc of the GBT increases. In other words, I
There is a trade-off relationship between the on-resistance and the turn-off time of the GBT, and there is a problem in 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。
This invention was made to solve the above problems, and it is an insulation structure that optimizes the trade-off relationship between on-resistance and turn-off time by lifetime control using irradiation with ionizing radiation such as ion beams. The purpose is to obtain a gate-type bipolar transistor.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve 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
接合面における各々の凸部に結晶欠陥を有するように構
成したものである。
In the insulated gate bipolar transistor according to the present invention, first and second transistors are stacked so that their junction surfaces are uneven.
a first and second semiconductor layer of a conductivity type, a first semiconductor region of a first conductivity type selectively formed on a surface of the second semiconductor layer, and a surface of the first semiconductor region. a second semiconductor region of a second conductivity type selectively formed on the surface of the first semiconductor region sandwiched between the second semiconductor layer and the second semiconductor region; an insulating film formed on the insulating film; a control electrode formed on the insulating film;
a first main electrode formed across the semiconductor region of the first semiconductor layer; and a second main electrode formed on the back surface of the first semiconductor layer; The structure is such that each convex portion of the concave and convex joint surface has a crystal defect.

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MS2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、生戊される結晶欠陥が分布する範囲
が前記第1及び第2の半導体層の前記凹凸接合面の厚さ
よりも小さな電離放射線を、前記第2の主電極が形成さ
れた主面上から、飛程が前記凹凸接合面の中心付近にな
るように照射する工程とを備えて構成されている。
Further, in the method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to claim 2, a second semiconductor layer of a second conductivity type is formed on the first semiconductor layer of the first conductivity type so that the junction surface is uneven. selectively forming a first semiconductor region of a first conductivity type on the surface of the second semiconductor layer; Second
a step of selectively forming a semiconductor region of the first semiconductor region sandwiched between the semiconductor layer of the MS2 and the second semiconductor region;
forming an insulating film on the surface of the semiconductor region; forming a control electrode on the insulating film; and forming a first main electrode over the first and second semiconductor regions. and a step of forming a second main electrode on the back surface of the first semiconductor layer; and a step of forming a second main electrode on the back surface of the first semiconductor layer; irradiating smaller ionizing radiation from above the main surface on which the second main electrode is formed so that the range is near the center of the uneven joint surface.

〔作用〕[Effect]

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、その構或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
層から或る第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威されると等価的
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 defects, and a first semiconductor layer having crystal defects. Parallel connection of a first bipolar transistor made of a semiconductor layer and a second bipolar transistor made of a first semiconductor region, a second semiconductor layer having crystal defects, and a first semiconductor layer having no crystal defects. It can be regarded as equivalent if it is constructed by .

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 crystal defects in the first semiconductor layer but does not have crystal defects in the second semiconductor layer, so its advantage is that the on-resistance is low, and its disadvantage is that it has a long turn-off time. On the other hand, since the second bipolar transistor has crystal defects in the second semiconductor layer, its disadvantage is that its on-resistance is high, and its advantage is that its 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。
Further, in the method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to the present invention, the ionizing radiation is applied to the second semiconductor layer in which the range in which the generated crystal defects are distributed is smaller than the thickness of the uneven junction surfaces of the first and second semiconductor layers. Irradiation is applied from above the main surface on which the main electrode is formed so that the range is near the center of the uneven joint surface.

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戊することができ
る。
As a result, crystal defects are formed on the uneven junction surfaces of the first and second semiconductor layers. Therefore, in the same manner as the insulated gate bipolar transistor described above, a bipolar transistor on an equivalent circuit can be constructed by equivalently connecting the first and second bipolar transistors in parallel.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明によるI GBT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 
エビタキシャル層2に相当)が形成されいる。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3が形成され、
さらにこのPウエル領域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I GBT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 an IGBT according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a P collector layer, and on the other hand, on the main surface is an N-base layer 2 (N in FIG.
(corresponding to the epitaxial layer 2) is formed. This N-
A P-well region 3 is formed in a partial region of the surface of the base layer 2' by selectively diffusing P-type impurities;
Further, in a part of the surface of this P well region 3, an N+ emitter region 4 is formed by selectively diffusing highly concentrated N type impurities. On the other hand, N-base layer 2'
A P collector region 20 is selectively formed in a part of the back surface of the P collector region 20 . In other words, the joint surface between the base region and collector region of the IGBT of this embodiment is formed to be uneven.

N″″ベース層2′の表面とN 工4ツタ領域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I GB
Tセル間で一体となるよう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ウエル
領域3およびN 工;ツタ領域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
I GBT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I GBT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I G
BT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 which is sandwiched between the surface of the N'' base layer 2' and the surface of the N4 vine region 4, and this gate insulating film 5 covers the adjacent IGB.
It is also formed on the surface of the N base layer 2' so as to be integrated between the T cells. A gate electrode 6 made of polysilicon, for example, is formed on the gate insulating film 5. Further, an emitter electrode 7 made of a metal such as aluminum is formed to be electrically connected to both the P well region 3 and the N well region 4. Note that the gate electrode 6 and the emitter electrode 7 have a multilayer structure with an insulating film 8 interposed therebetween, so that they are electrically connected in common to all IGBT cells. A metal collector electrode 9 is integrally formed on the back surface of the P+ collector layer 1 for all IGBT cells. That is, the parts other than the P+ collector region 20 of the IGBT according to this embodiment are the same as those of the conventional IGBT shown in FIG.
It has a similar structure to a BT, and therefore its basic operation is also similar to a conventional IGBT.

このような構造のI GBT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 }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 }ランジスタllaと、Pウエル領域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 }ランジスタ1lb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。
A light ion beam 50 is irradiated from the side of the collector electrode 9 of the IGBT having such a structure so that the range is located near the center of the P+ collector region 20 (indicated by a broken line in the figure) to eliminate crystal defects. is inside the P+ collector region 20 and N″″ base layer 2 at the depth where the P collector region 20 is formed.
Perform lifetime control to keep it within ′. When lifetime control is performed in this way, as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. A PNP consisting of a base layer 2' and (a P+ collector region 20 with crystal defects + a P+ collector layer 1) } A PNP consisting of a transistor lla, a P well region 3, an N- base layer 2 having crystal defects on the back surface, and a P collector layer 1 }It can be considered that it is configured by parallel connection with transistor 1lb.

PNP }ランジスタ1lb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。
PNP} In transistor 1lb, the region of N-base layer 2' near P collector layer 1 is exposed to light ion beam 50
Since crystal defects are generated by the irradiation, the advantage is that the turn-off time is shortened, but the disadvantage is that the on-resistance RLC is high.

一方、PNPトランジスタlla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、結晶欠陥にょ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 lla, crystal defects are formed in the P+ collector region 20 by irradiation with the light ion beam 50, but the P+ collector region 20 contains a high concentration of P type impurities and is a high conductivity region. Therefore, changes in electrical conductivity due to crystal defects can be ignored. Therefore, as a disadvantage, the turn-off time is not shortened, but as an advantage, the on-resistance does not increase due to irradiation with the light ions 50.

このような構成のI GBT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 }ランジスタllaが積極的に働くこ
とにより、充分に低減させることができる。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1
lb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。
In the IGBT having such a configuration, the on-resistance in the on-state can be sufficiently reduced by the active operation of the PNP transistor lla whose on-resistance does not increase due to lifetime control. On the other hand, the turn-off time is determined by the PNP transistor 1 whose turn-off time is shortened by lifetime control.
It can be sufficiently shortened by actively working with lb.

このように、PNP }ランジスタlla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、IG
BT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。
In this way, by making the PNP transistors lla and 11b each function to compensate for each other's shortcomings,
The trade-off relationship between the on-resistance and turn-off time of the IGBT can be further improved. In other words, I.G.
The formation width of the P collector region 20 may be set so as to optimize the trade-off relationship between the on-resistance and turn-off time of the BT.

なお、PNP }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2o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2
0の厚さをW。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   く   WG のイオンを選択する必要がある。
Note that, in order not to lower the on-resistance of the PNP transistor 11a, it is necessary to generate crystal defects only in the P collector region 2o where the P collector region 20 exists, as described above. Therefore, P collector area 2
The thickness of 0 is W. Then, it is necessary to select ions whose defect distribution peak half width W of the light ions irradiated so that the range is located at the center of the P collector region 20 is W and WG.

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W
G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。
Figure 3 shows silica in hydrogen ions and helium ions. It is a graph showing the relationship between the average range D and the half width W of the defect distribution peak in a con. In a general IGBT, the thickness of the P collector layer 1 is approximately 270 μm, so the thickness W
In order to generate crystal defects only in the P collector region 20 where G is about 10 μm, it is necessary to implant helium ions instead of hydrogen ions. When the P collector region 20 is thick (WG>about 20 μm), hydrogen ions can be used. Although not shown in Fig. 3, ions heavier than helium ions have a defect distribution peak half width W
is smaller than helium ions, so it can be applied in place of helium ions.

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ウエル領域3aと、この第1のPウエル領域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ウエル領域3bとから成っている。
Figures 4A to 4F show the first IGBT according to the above embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing method. Note that the P well region 3 in this case is a first region with a relatively low impurity concentration and a shallow depth.
The first P well region 3a has a relatively high impurity concentration and a deep second P well region 3b formed in the center of the first P well region 3a.

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 コレクタ層1をエビタキシャル成長する。
First, as shown in FIG. 4A, an N base layer 2 serving as a substrate is prepared.
A P collector region 20 is formed by selectively diffusing P-type impurities into a part of the back surface region of . Then, as shown in FIG. 4B, a 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5X 1 0lB〜I X 1 0l9
cm−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. Then, by selectively ion-implanting P-type impurities such as boron into the N-base layer 2' through this mask 33 and further diffusing them, the surface concentration is 5X101B to IX1019.
A second P well region 3b having a thickness of about cm-3 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 べ−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ウエ
ル領域3bよりも低濃度でかつ深さの浅い第1のPウエ
ル領域3aを形成する。こうして第1のPウェル領域3
aの中央部に第2のPウェル領域3bが設けられたPウ
エル領域3が形成される。
Next, as shown in FIG. 4D, mask 33 is removed and another mask 34 is formed. Then, by selectively ion-implanting P-type impurities such as boron into the N base layer 2' through this mask 34 and further diffusing them, a P-type impurity with a lower concentration and depth than the second P-well region 3b is formed. A shallow first P well region 3a is formed. In this way, the first P well region 3
A P-well region 3 is formed in which a second P-well region 3b is provided at the center of a.

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。
Next, as shown in FIG. 4E, the mask 34 is removed and an oxide film and a polysilicon film are formed on the entire surface instead, and by patterning them, the gate insulating film 5, the gate electrode 6, and the polysilicon layer 6a are formed. form.

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ウエル領域3に選択的に拡散
することにより、N 工;ツタ領域4を自己整合的に形
成する。
Next, by selectively diffusing N-type impurities such as phosphorus into the P-well region 3 using the gate electrode 6 and the polysilicon layer 6a as a mask, the N-type ivy region 4 is formed 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を全面に形成してバタ一二ングする。そし
て金属層を全面に形成してバターニングすることにより
、N 工;ツタ領域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 then battered. Then, by forming a metal layer over the entire surface and patterning, the emitter electrode 7 electrically connected to the ivy region 4 and the gate extraction portion 37 electrically connected to the gate electrode 6 are formed. Thereafter, irradiation with the light ion beam 50 is performed according to the procedure described in connection with FIG.

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

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, an N base layer 2 serving as a substrate is prepared.
A P collector region 20 is formed by selectively diffusing P-type impurities into a part of the back surface region of .

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。
Furthermore, as shown in FIG. 5B, by depositing and diffusing P-type impurities on the entire back surface of the N'' base layer 2', a thin P diffusion layer 21 is formed on the back surface of the N- base layer 2'. Form.

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、”UDC l121.382.3
3!l.34.028.027,5”における中川明夫
氏他の論文「Sl直接接合技術を用いたバイボーラ形M
O S F E TJ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−89−4
2 8PC−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, the P substrate 22 is prepared, and as shown in FIG. 5C,
The surface of this P substrate 22 and the P diffusion layer 21 are bonded,
A P collector layer 1 consisting of a P diffusion layer 21 and a P substrate 22 is formed. The method of bonding the P+ diffusion layer 21 and the P substrate 22 is as follows: "UDC l121.382.3"
3! l. 34.028.027,5”, the paper by Akio Nakagawa et al. “Bibolar type M using Sl direct bonding technology”
OSFETJ, Institute of Electrical Engineers of Japan Study Group, Electronic Devices, Semiconductor Power Conversion Joint Study Group Materials “EDD-89-4”
2 8PC-89-51” Masanobu Ogino’s paper “
There are bonding methods disclosed in ``Current status of wafer bonding technology and its applications'' 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。
The subsequent manufacturing method is the same as the first manufacturing method, so a description thereof will be omitted.

第6A,第6B図は上記実施例に係るI GBTの第3
の製造方法を示す断面図である。
6A and 6B show the third IGBT according to the above embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing method.

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 拡散領域24を形成する。
First, as shown in FIG. 6A, by selectively diffusing N-type impurities into a part of the surface region of the P substrate 23,
N diffusion region 24 is formed.

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をエビタキシャル成長する
。このように製造すると、N エビタキシャル層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, an N 2 epitaxial layer 25 is epitaxially grown on the surface of the P 2 substrate 23. When manufactured in this manner, the N-base layer 2' of FIG.
is formed, and P in the N diffusion region 24 is not formed.
The surface area of the substrate 23 becomes the P collector region 20 in FIG. 1, and the remaining area of the P 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I GBT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,
Explanation will be omitted. Note that although the IGBT manufactured by the third manufacturing method has a high concentration in the back surface region of the N-base layer 2', this does not adversely affect the operation of the IGBT.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、請求項1記載のI GBT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のバイボーラ1〜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l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 explained above, according to the IGBT according to claim 1, the bipolar transistor on the equivalent circuit that is a component thereof has a first semiconductor region, a second semiconductor region having no crystal defects, and a second semiconductor region having no crystal defects.
a first bibolar 1 to transistor consisting of a semiconductor layer and a first semiconductor layer having crystal defects, a first semiconductor region, a second semiconductor layer having crystal defects, and a first semiconductor having no crystal defects; It can be equivalently considered to be configured by a parallel connection with a second bipolar transistor consisting of two layers.

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 crystal defects in the first semiconductor layer but does not have crystal defects in the second semiconductor layer, so its advantage is that the on-resistance is low, and its disadvantage is that it has a long turn-off time. On the other hand, since the second bipolar transistor has crystal defects in the second semiconductor layer, its disadvantage is that its on-resistance is high, and its advantage is that its 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 uneven junction surfaces 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 reduce the This has the effect of optimizing the trade-off relationship between on-resistance and turn-off time.

また、請求項2記載のI GBT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,
Ionizing radiation in which the range in which crystal defects are distributed is smaller than the thickness of the uneven junction surface of the first and second semiconductor layers,
Irradiation is applied from above the main surface on which the second main electrode is formed so that the range is near the center of the uneven joint surface. This allows the first
And crystal defects are formed on the uneven junction surface of the second semiconductor layer. Therefore, in the same manner as the insulated gate bipolar transistor described above, a bipolar transistor on an equivalent circuit can be constructed by equivalently connecting the first and second bipolar transistors in parallel.

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 uneven junction surfaces of the first and second semiconductor layers so as to optimally compensate for the respective shortcomings of the first bipolar transistor and the second bipolar transistor. This has the effect of optimizing the trade-off relationship between on-resistance and turn-off time due to irradiation with ionizing radiation such as ion beams.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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I GB
T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I GBTの第3の製造方法を示す断面
図、第7図は従来のIGBT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 工1ツタ領域、5はゲート
絶縁膜、6はゲート電極、7はエミッタ電極、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。
Fig. 1 is a cross-sectional view showing an IGBT which is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is its equivalent circuit diagram, and Fig. 3 shows the relationship between the range and the half-width of the defect distribution peak for hydrogen ions and helium ions. The graph shown in Figure 4 is the IGB shown in Figure 1.
5 is a sectional view showing the second manufacturing method of the IGBT shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a sectional view showing the third manufacturing method of the IGBT shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional IGBT, 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-type ivy region, 5 is a gate insulating film, 6 is a gate electrode, 7 is an emitter electrode, 8 is an insulating film, 9 is a collector electrode, 20 is a P collector region, 50
is a light ion beam. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (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
一半導体領域と、 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
る各々の凸部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) First and second semiconductor layers of first and second conductivity types stacked such that their bonding surfaces are uneven, and a first semiconductor layer selectively formed on the surface of the second semiconductor layer. a first semiconductor region of a conductivity type; and a second semiconductor region selectively formed on a surface of the first semiconductor region.
a second semiconductor region of a conductivity type; an insulating film formed on a surface of the first semiconductor region sandwiched between the second semiconductor layer and the second semiconductor region; a control electrode formed on the first semiconductor layer; a first main electrode formed on the first and second semiconductor regions; and a second main electrode formed on the back surface of the first semiconductor layer. An insulated gate bipolar transistor, characterized in that the first and second semiconductor layers have a crystal defect in each convex portion on the junction surface of the concave and convex portions.
(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、 生成される結晶欠陥が分布する範囲が前記第1及び第2
の半導体層の前記凹凸接合面の厚さよりも小さな電離放
射線を、前記第2の主電極が形成された主面上から、飛
程が前記凹凸接合面の中心付近になるように照射する工
程とを備えた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製
造方法。
(2) The first conductivity type is
a step of laminating a second semiconductor layer of a second conductivity type on the semiconductor layer; and a step of selectively forming a first semiconductor region of the first conductivity type on the surface of the second semiconductor layer. selectively forming a second semiconductor region of a second conductivity type on the surface of the first semiconductor region; and a step of selectively forming a second semiconductor region of a second conductivity type on a surface of the first semiconductor region; forming an insulating film on the surface of the first semiconductor region; forming a control electrode on the insulating film; and 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 step of forming a second main electrode on the back surface of the first semiconductor layer;
irradiating ionizing radiation smaller than the thickness of the uneven bonding surface of the semiconductor layer from above the main surface on which the second main electrode is formed such that the range is near the center of the uneven bonding surface; A method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor with
JP1308006A 1989-11-27 1989-11-27 Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof Expired - Lifetime JP2561963B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1308006A JP2561963B2 (en) 1989-11-27 1989-11-27 Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1308006A JP2561963B2 (en) 1989-11-27 1989-11-27 Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03166766A true JPH03166766A (en) 1991-07-18
JP2561963B2 JP2561963B2 (en) 1996-12-11

Family

ID=17975758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1308006A Expired - Lifetime JP2561963B2 (en) 1989-11-27 1989-11-27 Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2561963B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010050130A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 サンケン電気株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2016100518A (en) * 2014-11-25 2016-05-30 富士電機株式会社 Insulation gate type bipolar transistor and manufacturing method for the same
CN106024871A (en) * 2015-03-27 2016-10-12 英飞凌科技股份有限公司 Bipolar transistor device with an emitter having two types of emitter regions
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

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57115260U (en) * 1981-01-09 1982-07-16
JPS6419771A (en) * 1987-07-15 1989-01-23 Fuji Electric Co Ltd Insulated-gate bipolar transistor
JPH01109769A (en) * 1987-10-22 1989-04-26 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57115260U (en) * 1981-01-09 1982-07-16
JPS6419771A (en) * 1987-07-15 1989-01-23 Fuji Electric Co Ltd Insulated-gate bipolar transistor
JPH01109769A (en) * 1987-10-22 1989-04-26 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010050130A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 サンケン電気株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing same
US8384123B2 (en) 2008-10-29 2013-02-26 Sanken Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2016100518A (en) * 2014-11-25 2016-05-30 富士電機株式会社 Insulation gate type bipolar transistor and manufacturing method for the same
CN106024871A (en) * 2015-03-27 2016-10-12 英飞凌科技股份有限公司 Bipolar transistor device with an emitter having two types of emitter regions
JP2016189465A (en) * 2015-03-27 2016-11-04 インフィネオン テクノロジーズ アーゲーInfineon Technologies Ag Bipolar transistor device with emitter having two types of emitter regions
US10224206B2 (en) 2015-03-27 2019-03-05 Infineon Technologies Ag Bipolar transistor device with an emitter having two types of emitter regions
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

Also Published As

Publication number Publication date
JP2561963B2 (en) 1996-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101745776B1 (en) Power Semiconductor Device
US5900652A (en) Apparatus for the localized reduction of the lifetime of charge carriers, particularly in integrated electronic devices
JP3081739B2 (en) Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
US7768101B2 (en) Semiconductor device having an insulated gate bipolar transistor and a free wheel diode
JP3471823B2 (en) Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2984478B2 (en) Conductivity modulation type semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2004363328A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPH06196705A (en) Reverse-current carrying type insulated gate bipolar transistor and manufacture thereof
KR950014279B1 (en) Semiconductor device and its making method
JP2950025B2 (en) Insulated gate bipolar transistor
JPH08228001A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH1140808A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH0786580A (en) High-voltage semiconductor device
JP2004221370A (en) Semiconductor device
JP4177229B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2003282575A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
US5624855A (en) Process of producing insulated-gate bipolar transistor
JP2561963B2 (en) Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof
JP3282550B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH0888357A (en) Lateral igbt
JPH0529628A (en) Insulating-gate type bipolar transistor
JP3371836B2 (en) Semiconductor device
JPH07321304A (en) Insulated gate bipolar transistor and its manufacture
JPH0982955A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2818959B2 (en) Insulated gate bipolar transistor