JPH11243200A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH11243200A
JPH11243200A JP4551898A JP4551898A JPH11243200A JP H11243200 A JPH11243200 A JP H11243200A JP 4551898 A JP4551898 A JP 4551898A JP 4551898 A JP4551898 A JP 4551898A JP H11243200 A JPH11243200 A JP H11243200A
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JP
Japan
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layer
concentration
region
diode
impurity
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JP4551898A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Yoneda
辰雄 米田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reverse diode characteristics so as to realize a high withstand voltage MOS-type bipolar transistor of a monolithic structure by a method, wherein the region between a ring-shaped diffused region serving as a current route of a diode and a channel stopper region is set higher in impurity surface concentration than a low-concentration layer. SOLUTION: An N<+> diffused layer 10 is locally formed between a guard ring P<+> layer 205 on the current path IF of a reverse diode 400 and a P<+> layer 204 under a gate and between the guard ring P<+> layer 205 and an N<++> diffused layer 212 respectively. The N<+> diffused layer 10 is set at about 4E15 cm<-3> or less in concentration when a low concentration layer 202 is 3E14 cm<-3> or so in impurity concentration. In this way, the surface concentration of the current path IF of a reverse diode is set higher than a bulk concentration, whereby the resistance of anode-cathode can be lessened, and the reverse diode can be improved in characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に電力用に使用
されるMOS型バイポーラトランジスタ(例えばIGB
T)で構成される半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS type bipolar transistor (for example, IGB) mainly used for electric power.
T).

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS型バイポーラトランジスタ(以
下、IGBTと記す)は誘導性負荷下で主に使用される
が、逆方向ダイオードを内蔵しない構造であるため、誘
導性負荷からの環流電流及び電源逆接合等の逆バイアス
に対し簡単に破壊することが知られている。
2. Description of the Related Art A MOS type bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT) is mainly used under an inductive load, but has a structure without a built-in reverse diode. It is known that it is easily broken by a reverse bias such as a junction.

【0003】その対策として、通常、IGBTを搭載し
たパッケージ内には、別チップの環流ダイオード、フリ
ーホイールダイオード(以下、逆方向ダイオードと記
す)と呼ばれる逆方向ダイオードチップが組み込まれて
いる。
As a countermeasure, usually, a reverse diode chip called a freewheel diode (hereinafter referred to as a reverse diode), which is another chip, is incorporated in a package on which the IGBT is mounted.

【0004】しかし、IGBTと逆方向ダイオードとで
2チップ化することは、作業インデックスを低下させて
コストが高くなったり、外形が大型化したりする等のデ
メリットを包含するため、これらを1チップで構成する
逆方向ダイオード内蔵型IGBTの開発が活発化してい
る。
However, the use of a two-chip IGBT and a reverse diode includes disadvantages such as a decrease in the work index and an increase in cost, and an increase in the size of the outer shape. The development of the built-in IGBT with a built-in reverse diode is active.

【0005】この逆方向ダイオード内蔵型IGBTとし
ては、例えばアノードショート構造やラテラルダイオー
ド構造(以下、ラテラル構造と記す)が一般に知られて
いる。アノードショート構造は、構造の複雑化や工程数
の増加を招くため技術的難易度が高い。これに対して、
ラテラル構造は、Pベース領域を逆方向ダイオードのア
ノード領域としN+ チャネルストッパ領域を逆方向ダイ
オードのカソード領域として使い、IGBT特性を損な
うことなく逆方向ダイオードを内蔵できるため、汎用性
が高い。
As the IGBT with a built-in reverse diode, for example, an anode short structure and a lateral diode structure (hereinafter, referred to as a lateral structure) are generally known. The anode short structure has a high technical difficulty because it complicates the structure and increases the number of steps. On the contrary,
The lateral structure has high versatility because the P-base region can be used as the anode region of the reverse diode and the N + channel stopper region can be used as the cathode region of the reverse diode, and the reverse diode can be built in without impairing the IGBT characteristics.

【0006】しかし、ラテラル構造は、簡単な構造であ
るため汎用性は高いが、逆方向ダイオードの電流経路が
横方向になるため(後述の図6のIF参照)、バルク拡
散層を無くした平坦領域を確保し、電流経路を縮小化す
る必要がある。この理由のため、IGBTチップの終端
構造を従来のガードリング構造から、平坦領域の確保及
び電流経路の縮小化ができるクランプダイオード内蔵型
終端構造に変更するのが一般的である。
However, the lateral structure has a high versatility because of its simple structure. However, since the current path of the reverse diode is in the horizontal direction (see IF in FIG. 6 described later), the flat structure without the bulk diffusion layer is used. It is necessary to secure an area and reduce the current path. For this reason, the termination structure of the IGBT chip is generally changed from a conventional guard ring structure to a clamp diode built-in termination structure capable of securing a flat area and reducing a current path.

【0007】このクランプダイオード内蔵型終端構造
は、IGBTのゲート電極とコレクタ電極との間に双方
向のツェナーダイオードを対にして接続したクランプダ
イオードを内蔵させた構造であり、電位固定型フィール
ドプレートとしてIGBTの終端部に組み込み、該クラ
ンプダイオードの表面電位によってバルク空乏層を伸ば
す終端構造である。
The terminating structure with a built-in clamp diode is a structure in which a clamp diode in which a bidirectional Zener diode is connected in a pair between a gate electrode and a collector electrode of an IGBT is built in. This is a termination structure that is incorporated in the termination of the IGBT and extends the bulk depletion layer by the surface potential of the clamp diode.

【0008】図3は、従来の逆方向ダイオード内蔵型
(ラテラル構造)IGBTチップの平面図であり、その
終端構造として上記クランプダイオード内蔵型を採った
ものである。同図に示すものは、パッシベーションが施
されたチップの最終的な平面形状であり、表面における
段差や色が異なる所を境界線で表している。
FIG. 3 is a plan view of a conventional IGBT chip with a built-in reverse diode (lateral structure), which adopts the above-mentioned clamp diode built-in type as its termination structure. The figure shows the final planar shape of the passivated chip, and the boundaries and the steps where the steps and colors differ on the surface are shown.

【0009】図中の101は、クランプダイオードであ
り、111,112はゲート保護ダイオードである。そ
して、121は、パッシベーション膜の開口部であり、
この開口部121には、領域122のアルミ電極(上記
逆方向ダイオードのカソード電極)130が引き回され
て露出しており、この開口部121の位置で、前記アル
ミ電極130をIGBTのコレクタ電極Cに接続すべ
く、アルミワイヤ(後述する図5の450)がボンディ
ングされる。
In the figure, reference numeral 101 denotes a clamp diode, and reference numerals 111 and 112 denote gate protection diodes. Reference numeral 121 denotes an opening of the passivation film,
The aluminum electrode (cathode electrode of the reverse diode) 130 in the region 122 is drawn and exposed to the opening 121, and at the position of the opening 121, the aluminum electrode 130 is connected to the collector electrode C of the IGBT. An aluminum wire (450 in FIG. 5 to be described later) is bonded in order to make connection to the substrate.

【0010】図4は、図3に示したラテラル構造のIG
BTの回路図である。
FIG. 4 shows an IG having the lateral structure shown in FIG.
It is a circuit diagram of BT.

【0011】このIGBTは、エミッタEとコレクタC
との間に逆方向ダイオード400が接続され、コレクタ
CとゲートGとの間にクランプダイオード101が接続
されている。さらに、ゲートGとエミッタEとの間に
は、ゲート保護ダイオード111が接続されている。
This IGBT has an emitter E and a collector C
Are connected to each other, and the clamp diode 101 is connected between the collector C and the gate G. Further, a gate protection diode 111 is connected between the gate G and the emitter E.

【0012】図5は、図3に示したラテラル構造IGB
Tチップのゲート絶縁膜302形成前の平面図である。
なお、同図には、概念的に、前述した逆方向ダイオード
400のカソード電極となるアルミ電極130がアルミ
ワイヤ450を介してIGBTのコレクタ電極Cに接合
した状態が示され、加えて前記逆方向ダイオード400
の通電経路IFが破線矢印で表示されている。
FIG. 5 shows a lateral structure IGB shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view before forming a gate insulating film 302 of a T chip.
FIG. 5 conceptually shows a state in which the aluminum electrode 130 serving as the cathode electrode of the above-described reverse diode 400 is joined to the collector electrode C of the IGBT via an aluminum wire 450. Diode 400
Is indicated by a dashed arrow.

【0013】図6は、図3及び図5に示したIGBTチ
ップのA−A’断面図である。
FIG. 6 is a sectional view taken along the line AA ′ of the IGBT chip shown in FIGS.

【0014】図中の201はP+ サブ基板であり、この
P+ サブ基板201の裏面にはコレクタ電極Cが形成さ
れ、その表面側には、N- エピタキシャル層202が積
層されている。そして、N- エピタキシャル層202の
主面側には、リング状のゲートパッド下P+ 拡散層20
4とガードリングP+ 拡散層205とがチップ内側のI
GBT領域300からチップ周端部へ向けて順次形成さ
れ、さらにチップ周端部にはN++拡散層212が形成さ
れている。
In FIG. 1, reference numeral 201 denotes a P + sub-substrate. A collector electrode C is formed on the back surface of the P + sub-substrate 201, and an N- epitaxial layer 202 is laminated on the front surface thereof. On the main surface side of the N− epitaxial layer 202, the P + diffusion layer 20 under the ring-shaped gate pad is provided.
4 and the guard ring P + diffusion layer 205
Formed sequentially from the GBT region 300 to the chip peripheral edge, an N ++ diffusion layer 212 is formed at the chip peripheral edge.

【0015】IGBT領域300は、N- エピタキシャ
ル層202の主面側に局所的に形成された各Pベース層
206内にP++拡散層209が形成され、また所定のP
++拡散層209内にN++拡散層211が形成される構造
である。さらに、前記ゲートパッド下P+ 拡散層204
内とガードリングP+ 拡散層205内にはそれぞれP++
拡散層208,207が形成されている。
In IGBT region 300, a P ++ diffusion layer 209 is formed in each P base layer 206 locally formed on the main surface side of N- epitaxial layer 202, and a predetermined P
This is a structure in which an N ++ diffusion layer 211 is formed in a ++ diffusion layer 209. Further, the P + diffusion layer 204 under the gate pad
P ++ in the inside and guard ring P + diffusion layer 205 respectively.
Diffusion layers 208 and 207 are formed.

【0016】また、図中の101aはクランプダイオー
ド101を構成するツェナーダイオードのポリシリコン
膜であり、301は酸化膜、302はゲート酸化膜、3
04はゲートポリ電極、305は層間絶縁膜である。ま
た、311はAlエミッタ電極、312はゲート電極、
130は逆方向ダイオード400のカソード電極であ
る。
In the figure, reference numeral 101a denotes a polysilicon film of a Zener diode constituting the clamp diode 101, 301 denotes an oxide film, 302 denotes a gate oxide film, and 3 denotes a gate oxide film.
04 is a gate poly electrode, and 305 is an interlayer insulating film. 311 is an Al emitter electrode, 312 is a gate electrode,
130 is a cathode electrode of the reverse diode 400.

【0017】かかるラテラル構造のIGBTチップは、
前記ゲートパッド下P+ 拡散層が前記逆方向ダイオード
400のアノード領域となり、前記N++拡散層212が
カソード領域となって、逆バイアス時には、図5及び図
6の破線矢印が示すように逆方向ダイオード400に電
流経路IFが形成される。
The IGBT chip having such a lateral structure is
The P + diffusion layer under the gate pad serves as an anode region of the reverse diode 400, and the N ++ diffusion layer 212 serves as a cathode region. A current path IF is formed in the direction diode 400.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のラテラル構造のIGBTチップでは、次のような問
題点があった。
However, the above-described conventional IGBT chip having a lateral structure has the following problems.

【0019】上述したように、このラテラル構造は、平
坦領域の確保及び電流経路を縮小化が可能な構造はある
が、高耐圧系(一般にIGBTは高耐圧系が主流)にな
ればなる程、クランプダイオード101の直列数が増
え、直下のアノード領域(ゲートパッド下P+ 層20
4)とカソード領域(N+ 拡散層)との間の距離が長く
なり、逆方向ダイオード400のIF−VF特性を悪化
させるという問題があった。 本発明は、上述の如き従
来の問題点を解決するためになされたもので、その目的
は、ラテラル構造のIGBTにおいて逆方向ダイオード
の特性を改善させた半導体装置を提供することである。
As described above, this lateral structure has a structure capable of securing a flat region and reducing the current path. However, the higher the breakdown voltage system (in general, the higher the breakdown voltage of the IGBT is, the higher the breakdown voltage), the more the lateral structure becomes. The number of clamp diodes 101 in series increases, and the anode region immediately below (the P + layer 20 under the gate pad)
4) and the cathode region (N @ + diffusion layer) has a long distance, which causes a problem of deteriorating the IF-VF characteristic of the reverse diode 400. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in a IGBT having a lateral structure in which characteristics of a reverse diode are improved.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の特徴は、高濃度第1導電型の半導体基
板と、該半導体基板の主面に形成された第2導電型の低
濃度層と、この低濃度層の上面に部分的に設けられた第
1導電型の低濃度不純物層から成るベース領域と、該ベ
ース領域の表面に部分的に設けられた第2導電型の高濃
度不純物層からなるソース領域とでチャネル領域を形成
し、前記低濃度層の上面に形成された第1導電型の高濃
度不純物層から成るリング状拡散領域と、該リング状拡
散領域の外周に第2導電型の高濃度不純物層から成るチ
ャネルストッパ領域とを備え、前記リング状拡散領域を
アノード領域とし、前記チャネルストッパ領域をカソー
ド領域としたダイオードを内蔵する半導体装置におい
て、前記ダイオードの通電経路である前記リング状拡散
領域と前記チャネルストッパ領域との間の不純物表面濃
度を、前記低濃度層より高く設定したことにある。
According to a first aspect of the present invention, a semiconductor substrate of a high-concentration first conductivity type and a second conductivity type formed on a main surface of the semiconductor substrate are provided. A low-concentration layer, a base region composed of a low-concentration impurity layer of the first conductivity type partially provided on the upper surface of the low-concentration layer, and a second conductivity type partially provided on the surface of the base region. Forming a channel region with a source region made of a high-concentration impurity layer, and a ring-shaped diffusion region made of a first-conductivity-type high-concentration impurity layer formed on an upper surface of the low-concentration layer; A semiconductor device including a channel stopper region formed of a second conductive type high-concentration impurity layer on the outer periphery, a diode having the ring-shaped diffusion region as an anode region, and the channel stopper region as a cathode region; An impurity surface concentration between the ring-shaped diffusion region is the energizing path and the channel stopper region, in that said set higher than the low concentration layer.

【0021】この第1の発明によれば、ダイオードの通
電経路であるアノード領域とカソード領域間が低抵抗化
する。
According to the first aspect, the resistance between the anode region and the cathode region, which are the current supply paths of the diode, is reduced.

【0022】第2の発明の特徴は、上記第1の発明にお
いて、前記低濃度層の不純物濃度が3E14コCm3 程度
である場合は、前記ダイオードの通電経路である前記リ
ング状拡散領域と前記チャネルストッパ領域との間の不
純物表面濃度を、4E15コCm3 程度以下に設定したこ
とにある。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, when the impurity concentration of the low-concentration layer is about 3E14 cm 3 , the ring-shaped diffusion region, which is a conduction path of the diode, and The point is that the impurity surface concentration between the impurity and the channel stopper region is set to about 4E15 cm 3 or less.

【0023】この第2の発明によれば、一般的な500
V系の装置において、バルク耐圧を低下させることな
く、ダイオードの通電経路であるアノード領域とカソー
ド領域間の低抵抗化を図ることができる。
According to the second invention, a general 500
In a V-based device, it is possible to reduce the resistance between the anode region and the cathode region, which are the conduction paths of the diode, without lowering the bulk breakdown voltage.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる半導体装置
の実施形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0025】図1は、本発明の半導体装置の実施形態に
係るラテラル構造IGBTチップのゲート絶縁膜形成前
の平面図であり、前述した図5に対応した図となってい
る。すなわち、パッシベーションが施されたチップの最
終的な平面形状を示す図3のラテラル構造IGBTチッ
プにおいて、本実施形態におけるIGBTのゲート絶縁
膜302形成前の平面構造を示している。
FIG. 1 is a plan view of a lateral structure IGBT chip according to an embodiment of the semiconductor device of the present invention before a gate insulating film is formed, and corresponds to FIG. 5 described above. That is, in the lateral structure IGBT chip of FIG. 3 showing the final planar shape of the passivated chip, the planar structure before the formation of the gate insulating film 302 of the IGBT in this embodiment is shown.

【0026】図5と同様に、図1には、概念的に、前述
した逆方向ダイオードのカソード電極となるアルミ電極
130がアルミワイヤ450を介してIGBTチップの
コレクタ電極に接合した状態が示され、加えて前記逆方
向ダイオード400の通電経路IFが破線矢印で表示さ
れている。
Similar to FIG. 5, FIG. 1 conceptually shows a state in which the aluminum electrode 130 serving as the cathode electrode of the above-described reverse diode is joined to the collector electrode of the IGBT chip via an aluminum wire 450. In addition, the current path IF of the reverse diode 400 is indicated by a broken arrow.

【0027】図2は、図1に示したIGBTチップのB
−B’断面図である。
FIG. 2 is a diagram showing the B of the IGBT chip shown in FIG.
FIG. 14 is a sectional view taken along the line B-B '.

【0028】本実施形態の特徴は、図3〜図6に示した
従来のラテラル構造IGBTチップにおいて、逆方向ダ
イオード400の電流経路IF上のガードリングP+ 層
205とゲートパッド下P+ 層204との間と、ガード
リングP+ 層205とN++拡散層212との間に局所的
にN+ 拡散層10を形成した点にある。
The feature of this embodiment is that the guard ring P + layer 205 and the P + layer 204 under the gate pad on the current path IF of the reverse diode 400 in the conventional lateral IGBT chip shown in FIGS. And the N + diffusion layer 10 is locally formed between the guard ring P + layer 205 and the N ++ diffusion layer 212.

【0029】また、このIGBTチップのチャネル形成
について、エミッタ領域はPベース層206内に形成
し、絶縁膜305を介して形成したゲート電極312の
印加電圧でPベース層206の表面を空乏化して、エミ
ッタ領域とN- エピ層202とを接続するものである。
そして、N++拡散層212がチャネルストッパ領域とし
て形成されている。
In the channel formation of the IGBT chip, the emitter region is formed in the P base layer 206, and the surface of the P base layer 206 is depleted by the voltage applied to the gate electrode 312 formed via the insulating film 305. , The emitter region and the N-epi layer 202.
The N ++ diffusion layer 212 is formed as a channel stopper region.

【0030】次に、本実施形態のIGBTの製造工程を
説明する。
Next, the manufacturing process of the IGBT of this embodiment will be described.

【0031】まず、P+ サブ基板201上にエピタキシ
ャル成長によりN- エピ層202を形成し、該N- エピ
層202の主面側の前記所定の位置に線発明の特徴を成
すN+ 拡散層10を形成する。
First, an N- epi layer 202 is formed on a P + sub-substrate 201 by epitaxial growth, and the N + diffusion layer 10 which is a feature of the present invention is provided at the predetermined position on the main surface side of the N- epi layer 202. To form

【0032】このN+ 拡散層10の不純物濃度は、高け
れば高いほど逆方向ダイオードIF−VF特性を改善で
きるが、高濃度化されたNの存在が空乏化を抑制しコレ
クタ−エミッタ間のバルク耐圧を低下させるといったト
レードオフ関係にあるため、N+ 拡散層10の濃度選定
は重要なポイントとなる。通常、500V系であれば、
N- エピ層202の不純物濃度は3E14コCm3 程度で
あり、N+ 拡散層10の濃度は4E15コCm3 程度以下
に設定している。この濃度設定によって、バルク耐圧を
低下させず、IF−VF特性を改善することができる。
The higher the impurity concentration of the N + diffusion layer 10 is, the more the reverse diode IF-VF characteristic can be improved. However, the presence of the highly doped N suppresses the depletion and the bulk between the collector and the emitter. Since there is a trade-off relationship of lowering the breakdown voltage, selection of the concentration of the N + diffusion layer 10 is an important point. Usually, if it is 500V system,
The impurity concentration of the N− epi layer 202 is set to about 3E14 cm 3 , and the concentration of the N + diffusion layer 10 is set to about 4E15 cm 3 or less. With this concentration setting, the IF-VF characteristics can be improved without lowering the bulk breakdown voltage.

【0033】次にN- エピ層202の全表面に酸化膜を
形成して、これをパターン化して酸化膜301を形成す
る。この酸化膜301をマスクにして、ゲードパッド下
P+層204とガードリングP+ 層205とを同時に形
成する。そのとき、酸化膜の段差301aが形成され
る。
Next, an oxide film is formed on the entire surface of the N-epi layer 202, and is patterned to form an oxide film 301. Using this oxide film 301 as a mask, a P + layer 204 under the gate pad and a guard ring P + layer 205 are simultaneously formed. At this time, a step 301a of the oxide film is formed.

【0034】続いて、Pベース層206を形成すべく、
当該ウエハの表面にレジストパターンを形成した後、イ
オン化した不純物(例えばB+ )を高エネルギーに加速
して当該ウエハ表面に打ち込む。そして、レジストパタ
ーンを除去すれば、Pベース層206がN- エピ層20
2内に形成される。
Subsequently, in order to form a P base layer 206,
After forming a resist pattern on the surface of the wafer, ionized impurities (for example, B + ) are accelerated to high energy and implanted into the surface of the wafer. Then, if the resist pattern is removed, the P base layer 206 becomes the N- epi layer 20.
2 are formed.

【0035】そして、所定のPベース層206内にN++
拡散層211を、またチップ外周端部には逆方向ダイオ
ード400のカソード領域となるN++拡散層212をそ
れぞれ形成すると共に、さらにPベース層206内には
P++拡散層209も形成する。これらの拡散層の形成
は、N- エピ層202の表面にレジストパターンを形成
し、各々の拡散窓を設けて形成する。
Then, in the predetermined P base layer 206, N ++
A diffusion layer 211 is formed, and an N ++ diffusion layer 212 serving as a cathode region of the reverse diode 400 is formed at the outer peripheral end of the chip, and a P ++ diffusion layer 209 is also formed in the P base layer 206. . These diffusion layers are formed by forming a resist pattern on the surface of the N-epi layer 202 and providing respective diffusion windows.

【0036】次にこのN- エピ層202の全面にゲート
絶縁膜(SiO2 )302とポリシリコン膜を順次形成
する。ゲート絶縁膜302は、ウエハ全体を酸化性雰囲
気で例えば1000℃程度に熱することで形成する。こ
のポリシリコン膜は、IGBT領域300内のゲートポ
リ電極304用、並びにクランプダイオード101を構
成するツェナーダイオードのポリ電極101a用であ
り、例えばSiH4 の熱分解反応による減圧CVD法
(600〜650℃)により、ゲート絶縁膜302の全
表面に形成する。このポリシリコン膜とゲート絶縁膜
を、フォトエッチング技術を用いて選択的にエッチング
して、コンタクトホール用の開口部を形成する。
Next, a gate insulating film (SiO 2) 302 and a polysilicon film are sequentially formed on the entire surface of the N-epi layer 202. The gate insulating film 302 is formed by heating the entire wafer in an oxidizing atmosphere to, for example, about 1000 ° C. This polysilicon film is used for the gate poly electrode 304 in the IGBT region 300 and for the poly electrode 101a of the Zener diode constituting the clamp diode 101. For example, the polysilicon film is formed by a low pressure CVD method (600 to 650 ° C.) by a thermal decomposition reaction of SiH 4. , On the entire surface of the gate insulating film 302. The polysilicon film and the gate insulating film are selectively etched using a photo-etching technique to form an opening for a contact hole.

【0037】この状態のウエハ全面に例えばリンガラス
膜(PSG)の絶縁層間膜305を被覆した後、エッチ
バック法等を用いて該絶縁層間膜305を平坦化する。
さらに、この絶縁層間膜305をフォトエッチング技術
を用いて選択的にエッチングして、コンタクトホールを
形成する。その後に、Alを蒸着して、エッチングによ
ってパターン化してエミッタ電極311、ゲート電極3
12、及びカソード電極130を形成すると共に、P+
サブ基板201の裏面にドレイン電極Dを形成すること
により、図2に示すような構造のIGBTチップが得ら
れる。なお、これら電極が形成されたチップには、パッ
シベーション膜を設ける(図示省略)。
After covering the entire surface of the wafer in this state with an insulating interlayer film 305 of, for example, a phosphorus glass film (PSG), the insulating interlayer film 305 is flattened by an etch-back method or the like.
Further, the insulating interlayer film 305 is selectively etched using a photoetching technique to form a contact hole. Thereafter, Al is deposited and patterned by etching to form an emitter electrode 311 and a gate electrode 3.
12 and the cathode electrode 130, and P +
By forming the drain electrode D on the back surface of the sub-substrate 201, an IGBT chip having a structure as shown in FIG. 2 is obtained. Note that a passivation film is provided on the chip on which these electrodes are formed (not shown).

【0038】本実施形態のIGBTチップによれば、従
来2つのチップで構成していたIGBTとダイオードを
1チップ化したラテラル構造の逆方向ダイオード内蔵型
IGBTにおいて、逆方向ダイオードの電流経路(アノ
ード−カソード間)IFの表面濃度をバルク(N- エピ
層202)濃度より高くすることで、アノード−カソー
ド間を低抵抗化したので、IF−VF特性が改善する。
According to the IGBT chip of the present embodiment, in the IGBT and the IGBT with a built-in reverse diode having a lateral structure in which the diode is integrated into one chip, the current path of the reverse diode (the anode By making the surface concentration of the IF (between the cathodes) higher than the bulk (N-epi layer 202) concentration, the resistance between the anode and the cathode is reduced, so that the IF-VF characteristics are improved.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、ダイオードの通電経路であるリング状拡散領
域とチャネルストッパ領域との間の不純物表面濃度を、
低濃度層より高く設定したので、ダイオードのIF一V
F特性を改善することができる。これにより、例えば高
耐圧IGBTでのモノリシック化を実現することが可能
になる。
As described above in detail, according to the first aspect, the impurity surface concentration between the ring-shaped diffusion region and the channel stopper region, which are the current paths of the diode, can be reduced.
Since it was set higher than the low concentration layer, the IF-V
F characteristics can be improved. This makes it possible to realize, for example, a monolithic high-voltage IGBT.

【0040】第2の発明によれば、上記第1の発明にお
いて、低濃度層の不純物濃度が3E14コCm3 程度であ
る場合は、ダイオードの通電経路であるリング状拡散領
域とチャネルストッパ領域との間の不純物表面濃度を、
4E15コCm3 程度以下に設定したので、一般的な50
0V系の装置においてバルク耐圧を低下させることなく
ダイオードのIF一VF特性を改善することができる。
According to the second invention, in the first invention, when the impurity concentration of the low-concentration layer is about 3E14 cm 3 , the ring-shaped diffusion region and the channel stopper region, which are the conduction paths of the diode, The impurity surface concentration during
4E15 cm Cm 3 or less, so a general 50
In a 0 V system device, the IF-VF characteristics of the diode can be improved without lowering the bulk breakdown voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体装置の実施形態に係るラテラル
構造IGBTチップのゲート絶縁膜形成前の平面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view of a lateral structure IGBT chip according to an embodiment of a semiconductor device of the present invention before a gate insulating film is formed.

【図2】図1に示したIGBTチップのB−B’断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the IGBT chip shown in FIG.

【図3】従来の逆方向ダイオード内蔵型(ラテラル構
造)IGBTチップの平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a conventional IGBT chip with a built-in reverse diode (lateral structure).

【図4】図3に示したラテラル構造のIGBTの回路図
である。
FIG. 4 is a circuit diagram of the IGBT having the lateral structure shown in FIG.

【図5】図3に示したラテラル構造IGBTチップのゲ
ート絶縁膜302形成前の平面図である。
FIG. 5 is a plan view of the lateral structure IGBT chip shown in FIG. 3 before a gate insulating film 302 is formed.

【図6】図3及び図5に示したIGBTチップのA−
A’断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the IGBT chip shown in FIGS. 3 and 5;
It is A 'sectional drawing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 クランプダイオード 101a ポリシリコン膜 130 逆方向ダイオードのカソード電極 201 P+ サブ基板 202 N- エピタキシャル層 204 ゲートパッド下P+ 拡散層 205 ガードリングP+ 拡散層 206 Pベース層 207,208,209 P++拡散層 211,212 N++拡散層 300 IGBT領域 301 酸化膜 302 ゲート酸化膜 304 ゲートポリ電極 305 層間絶縁膜 311 Alエミッタ電極 312 ゲート電極 400 逆方向ダイオード 101 Clamp diode 101a Polysilicon film 130 Cathode electrode of reverse diode 201 P + Sub-substrate 202 N-epitaxial layer 204 P + diffusion layer under gate pad 205 Guard ring P + diffusion layer 206 P base layer 207, 208, 209 P + + Diffusion layer 211,212 N ++ diffusion layer 300 IGBT region 301 oxide film 302 gate oxide film 304 gate poly electrode 305 interlayer insulating film 311 Al emitter electrode 312 gate electrode 400 reverse diode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高濃度第1導電型の半導体基板と、該半
導体基板の主面に形成された第2導電型の低濃度層と、
この低濃度層の上面に部分的に設けられた第1導電型の
低濃度不純物層から成るベース領域と、該ベース領域の
表面に部分的に設けられた第2導電型の高濃度不純物層
からなるソース領域とでチャネル領域を形成し、前記低
濃度層の上面に形成された第1導電型の高濃度不純物層
から成るリング状拡散領域と、該リング状拡散領域の外
周に第2導電型の高濃度不純物層から成るチャネルスト
ッパ領域とを備え、前記リング状拡散領域をアノード領
域とし、前記チャネルストッパ領域をカソード領域とし
たダイオードを内蔵する半導体装置において、 前記ダイオードの通電経路である前記リング状拡散領域
と前記チャネルストッパ領域との間の不純物表面濃度
を、前記低濃度層より高く設定したことを特徴とする半
導体装置。
A high-concentration first-conductivity-type semiconductor substrate; a second-conductivity-type low-concentration layer formed on a main surface of the semiconductor substrate;
A base region composed of a first conductivity type low concentration impurity layer partially provided on the upper surface of the low concentration layer and a second conductivity type high concentration impurity layer partially provided on the surface of the base region A ring region formed of a high-concentration impurity layer of a first conductivity type formed on an upper surface of the low-concentration layer; and a second conductivity type formed on the outer periphery of the ring-shaped diffusion region. A channel stopper region comprising a high-concentration impurity layer, wherein the ring-shaped diffusion region is an anode region, and the channel stopper region is a cathode region. A semiconductor device, wherein the impurity surface concentration between the diffusion region and the channel stopper region is set higher than that of the low concentration layer.
【請求項2】 前記低濃度層の不純物濃度が3E14コC
3 程度である場合は、前記ダイオードの通電経路であ
る前記リング状拡散領域と前記チャネルストッパ領域と
の間の不純物表面濃度を、4E15コCm3 程度以下に設
定したことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The low-concentration layer has an impurity concentration of 3E14 cores.
If it is m 3 approximately, the claims, characterized in that the impurity surface concentration between the ring-shaped diffusion region is a current path of the diode and the channel stopper region, was set below about 4E15 co Cm 3 2. The semiconductor device according to 1.
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