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公開番号2023077239
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-05
出願番号2021190463
出願日2021-11-24
発明の名称RC-IGBT
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 29/739 20060101AFI20230529BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、RC-IGBTにおいてラッチアップ耐量を高くしながらオン電圧を低減することを目的とする。
【解決手段】RC-IGBT101は、複数のゲートトレンチ11T内に設けられた複数のゲート電極11aと、複数のダミートレンチ12T内に設けられ、複数のゲート電極11aの上面より下に位置する上面を有する複数のダミーゲート電極12aと、半導体基板50の上面に形成され、各ダミーゲート電極12aの上方で各ダミートレンチ12Tの少なくとも片側の側壁が露出した第1コンタクトホール17を有する層間絶縁膜4と、層間絶縁膜4上および第1コンタクトホール17内に設けられ、第1コンタクトホール17に露出した各ダミートレンチ12Tの側壁においてベース層15と電気的に接続されるエミッタ電極6と、を備える。2つのゲートトレンチ11Tの間に少なくとも1つのダミートレンチ12Tが配置される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ＩＧＢＴ領域およびダイオード領域を有する半導体基板を備えるＲＣ－ＩＧＢＴであって、
前記半導体基板は、
前記ＩＧＢＴ領域および前記ダイオード領域に設けられたｎ型のドリフト層と、
前記ＩＧＢＴ領域において前記ドリフト層上に設けられたｐ型のベース層と、
前記ＩＧＢＴ領域において前記ベース層上に設けられ、前記半導体基板の上面を構成し、前記ドリフト層よりｎ型不純物濃度の高いｎ型のソース層と、を備え、
前記半導体基板には、前記ＩＧＢＴ領域において、前記半導体基板の上面から前記ベース層を貫通して前記ドリフト層に達し、第１方向を長手方向とする複数のゲートトレンチおよび複数のダミートレンチが形成され、
前記複数のゲートトレンチ内にゲート絶縁膜を介して設けられた複数のゲート電極と、
前記複数のダミートレンチ内にダミーゲート絶縁膜を介して設けられ、前記複数のゲート電極の上面より下に位置する上面を有する複数のダミーゲート電極と、
前記ＩＧＢＴ領域において前記半導体基板の上面に形成され、各前記ダミーゲート電極の上方で各前記ダミートレンチの少なくとも片側の側壁が露出した第１コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、
前記ＩＧＢＴ領域において前記層間絶縁膜上および前記第１コンタクトホール内に設けられ、前記第１コンタクトホールに露出した各前記ダミートレンチの側壁において前記ベース層と電気的に接続されるエミッタ電極と、をさらに備え、
前記複数のゲートトレンチに含まれる２つのゲートトレンチの間に、前記複数のダミートレンチに含まれる少なくとも１つのダミートレンチが配置される、
ＲＣ－ＩＧＢＴ。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
各前記ダミーゲート電極上に設けられ、各前記ダミーゲート電極と前記エミッタ電極とを絶縁する分離絶縁膜をさらに備え、
各前記ダミーゲート電極は各前記ゲート電極と電気的に接続される、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項３】
前記分離絶縁膜の上面は前記ソース層の下面よりも下に位置する、
請求項２に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項４】
前記分離絶縁膜は前記ゲート絶縁膜より厚い、
請求項２または請求項３に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項５】
各前記ダミーゲート電極は各前記ゲート電極に接続されず、前記第１コンタクトホール内で前記エミッタ電極と電気的に接続される、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項６】
前記ダミーゲート電極の上面は前記ソース層の下面よりも下に位置する、
請求項５に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項７】
前記第１コンタクトホールにおいて前記ダミートレンチの両側の側壁が露出する、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項８】
２つの前記ゲートトレンチの間に２つ以上の前記ダミートレンチが配置され、
前記層間絶縁膜は、一方側で前記ゲートトレンチと隣り合い他方側で他の前記ダミートレンチと隣り合う前記ダミートレンチと、前記他のダミートレンチとの間の領域を覆う、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項９】
前記ベース層は、一方側で前記ゲートトレンチと隣り合い他方側で他の前記ダミートレンチと隣り合う前記ダミートレンチと、前記他のダミートレンチとの間に設けられない、
請求項８に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項１０】
前記ソース層は前記ダミートレンチの側壁に接して前記第１コンタクトホールから露出し、
前記エミッタ電極は、前記第１コンタクトホールから露出した前記ソース層と電気的に接続される、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＲＣ－ＩＧＢＴに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ：ＲｅｖｅｒｓｅＣｏｎｄｕｃｔｉｎｇＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ））は、一つの半導体基板にＩＧＢＴ領域とダイオード領域とを有する。特許文献１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴは、隣り合うアクティブトレンチゲート間のメサ領域に、ｐ型ベース層内に達するトレンチコンタクトを設け、基板表面より深い位置でｐ型ベース層とコンタクトを取ることにより、ＩＧＢＴのラッチアップ耐量を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－１７１３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴは、メサ領域にトレンチコンタクトを有するため、トレンチコンタクト分の幅を確保する必要があり、トレンチゲート間の間隔、すなわちメサ幅を十分に狭めることができない。そのため、メサ幅を狭めることによって得られるキャリア蓄積効果が得にくく、オン電圧が十分に低減できないという問題があった。
【０００５】
本開示は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、ＲＣ－ＩＧＢＴにおいてラッチアップ耐量を高くしながらオン電圧を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のＲＣ－ＩＧＢＴは、ＩＧＢＴ領域およびダイオード領域を有する半導体基板を備えるＲＣ－ＩＧＢＴである。半導体基板は、ＩＧＢＴ領域およびダイオード領域に設けられたｎ型のドリフト層と、ＩＧＢＴ領域においてドリフト層上に設けられたｐ型のベース層と、ＩＧＢＴ領域においてベース層上に設けられ、半導体基板の上面を構成し、ドリフト層よりｎ型不純物濃度の高いｎ型のソース層と、を備える。半導体基板には、ＩＧＢＴ領域において、半導体基板の上面からベース層を貫通してドリフト層に達し、第１方向を長手方向とする複数のゲートトレンチおよび複数のダミートレンチが形成される。本開示のＲＣ－ＩＧＢＴは、複数のゲートトレンチ内にゲート絶縁膜を介して設けられた複数のゲート電極と、複数のダミートレンチ内にダミーゲート絶縁膜を介して設けられ、複数のゲート電極の上面より下に位置する上面を有する複数のダミーゲート電極と、ＩＧＢＴ領域において半導体基板の上面に形成され、各ダミーゲート電極の上方で各ダミートレンチの少なくとも片側の側壁が露出した第１コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、ＩＧＢＴ領域において層間絶縁膜上および第１コンタクトホール内に設けられ、第１コンタクトホールに露出した各ダミートレンチの側壁においてベース層と電気的に接続されるエミッタ電極と、をさらに備える。複数のゲートトレンチに含まれる２つのゲートトレンチの間に、複数のダミートレンチに含まれる少なくとも１つのダミートレンチが配置される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示のＲＣ－ＩＧＢＴによれば、ラッチアップ耐量を高くしながらオン電圧を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
ストライプ型ＲＣ－ＩＧＢＴの平面図である。
アイランド型ＲＣ－ＩＧＢＴの平面図である。
実施の形態１，４，９のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の部分拡大平面図である。
実施の形態１のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。
実施の形態１のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図３のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。
実施の形態１のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるダイオード領域の部分拡大平面図である。
実施の形態１のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図６のＬ－Ｌ線に沿った断面図である。
実施の形態１のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図６のＭ－Ｍ線に沿った断面図である。
実施の形態２のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の部分拡大平面図である。
実施の形態２のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図９のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。
実施の形態３のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の部分拡大平面図である。
実施の形態３のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図１１のＤ－Ｄ線に沿った断面図である。
実施の形態４のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図３のＤ－Ｄ線に沿った断面図である。
実施の形態５のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の部分拡大平面図である。
実施の形態５のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図１４のＨ－Ｈ線に沿った断面図である。
実施の形態６のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の部分拡大平面図である。
実施の形態６のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図１６のＩ－Ｉ線に沿った断面図である。
実施の形態６のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図１６のＪ－Ｊ線に沿った断面図である。
実施の形態７のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の部分拡大平面図である。
実施の形態７のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図１９のＫ－Ｋ線に沿った断面図である。
実施の形態７の変形例のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図１９のＫ－Ｋ線に沿った断面図である。
実施の形態８のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の部分拡大平面図である。
実施の形態８のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図２２のＡ－Ａ線に沿った断面図である。
実施の形態９のＲＣ－ＩＧＢＴにおけるＩＧＢＴ領域の、図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、図面は模式的に示されたものであり、異なる図面にそれぞれ示されている画像のサイズ及び位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されたものではなく、適宜変更され得る。また、以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称及び機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
【００１０】
また、以下の説明では、「上」、「下」、「側」、「底」、「表」又は「裏」などの特定の位置及び方向を意味する用語が用いられる場合があるが、これらの用語は、実施形態の内容を理解することを容易にするため便宜上用いられているものであり、実際に実施される際の方向を限定するものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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