特許ウォッチ

公開番号2024083693
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-24
出願番号2022197636
出願日2022-12-12
発明の名称半導体装置
出願人株式会社日立パワーデバイス
代理人ポレール弁理士法人
主分類H01L 29/739 20060101AFI20240617BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
ダイオードのリカバリ時にダイオード領域からIGBT領域へキャリア流れ込んで境界部にキャリアが集中して素子が破壊されることを抑制する。
【解決手段】
同一チップ内にIGBT領域4とダイオード領域5と配線領域6とを有する半導体装置において、配線領域6は、トレンチゲート電極20にゲート電位を供給するゲートランナ7と、トレンチ19よりも不純物の拡散深さが深いウェル層28と、ウェル層28とエミッタ電極21とを電気的に接続する複数の第1のコンタクト領域33とを有し、IGBT領域4とダイオード領域5との境界部9に近い境界部近傍10の第1のコンタクト領域33の面積は、境界部近傍10よりも遠い位置の第1のコンタクト領域33の面積よりも大きい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
同一チップ内にＩＧＢＴ領域とダイオード領域と配線領域とを有する半導体装置において、
前記ＩＧＢＴ領域のＩＧＢＴは、表面側に設けられたエミッタ電極と、裏面側に設けられたコレクタ電極と、トレンチの内部に設けられたトレンチゲート電極とを有し、
前記ダイオード領域のダイオードは、前記エミッタ電極に接続された表面電極と、前記コレクタ電極に接続された裏面電極とを有し、
前記配線領域は、前記トレンチゲート電極にゲート電位を供給するゲートランナと、前記トレンチよりも不純物の拡散深さが深いウェル層と、前記ウェル層と前記エミッタ電極とを電気的に接続する複数の第１のコンタクト領域とを有し、
前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域との境界部に近い境界部近傍の前記第１のコンタクト領域の面積は、前記境界部近傍よりも遠い位置の前記第１のコンタクト領域の面積よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記境界部近傍の前記第１のコンタクト領域の面積は、前記境界部に向かうにつれてだんだん大きくなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記配線領域は、前記ゲートランナと前記トレンチゲート電極とに接続され前記トレンチゲート電極から前記トレンチの外側に配線を引き出す第１の引出配線を有し、
前記第１の引出配線は、前記第１のコンタクト領域に対応する位置に前記第１のコンタクト領域よりも大きい第１の開口部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記配線領域は、前記ウェル層と前記表面電極とを電気的に接続する複数の第２のコンタクト領域とを有し、
前記境界部近傍の前記第２のコンタクト領域の面積は、前記境界部近傍よりも遠い位置の前記第２のコンタクト領域の面積よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記境界部近傍の前記第２のコンタクト領域の面積は、前記境界部に向かうにつれてだんだん大きくなることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記ダイオード領域は、前記トレンチの内部に設けられたトレンチ電極を有し、
前記配線領域は、前記トレンチ電極に接続され前記トレンチ電極から前記トレンチの外側に配線を引き出す第２の引出配線と、前記第２のコンタクト領域とは異なる位置で前記第２の引出配線と前記表面電極とを電気的に接続する第３のコンタクト領域とを有し、
前記第２の引出配線は、前記第２のコンタクト領域に対応する位置に前記第２のコンタクト領域よりも大きい第２の開口部を有することを特徴とする半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
同一チップ内にＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とダイオードとを内蔵するＲＣ－ＩＧＢＴ（ＲＣ：Reverse-Conducting、逆導通ＩＧＢＴ）は、ＩＧＢＴとダイオードのターミネーション領域を共通化できるため、チップサイズ低減ができるメリットがある。また、ＩＧＢＴとダイオードが動作するタイミングがそれぞれ異なるため、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域とのうち一方で発生した損失による熱が他方に分散され、チップ全体で放熱できるため、熱抵抗が低減できるメリットもある。
【０００３】
一方、ＲＣ－ＩＧＢＴは、ＩＧＢＴがオンしてダイオードが導通から非導通に変わるタイミングであるダイオードのリカバリ時に、ダイオード領域からＩＧＢＴ領域へキャリア（ホール）が流れ込みやすくなるため、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域との境界部にキャリア（ホール）が集中し、素子が破壊されるという課題がある。
【０００４】
このような素子の破壊を低減する半導体装置として、例えば、特許文献１には、ＩＧＢＴとダイオードとゲートランナとが交差する３重点付近に集中するリカバリ電流による破壊を防止するために、特許文献１の図２、図５、図６のように境界部に仕切りトレンチを設けるか、特許文献１の図７のようにダイオード領域との境界部に近い領域のホール抜き取り用のコンタクト領域をなくすことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９－９４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の仕切りトレンチを設ける方法では、トレンチよりも深いウェル層が設けられている場合には、ウェル層を通じて境界部にホールが流れ込み、ホールが集中する可能性があるという問題がある。また、これを解決するために仕切りトレンチをウェル層よりも深く形成すると、ＩＧＢＴ領域のトレンチが深くなりすぎてしまうか、ＩＧＢＴ領域のトレンチの深さと仕切りトレンチの深さを変える必要があるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１のダイオード領域との境界部のホール抜き取り用のコンタクト領域をなくす方法は、ホール抜き取り用のコンタクト領域をなくすことでホールが集まらない、もしくは、集まりにくくなるとの思想だと推測される。しかしながら、ホール抜き取り用のコンタクト領域をなくしてもホールが蓄積されてしまう可能性を排除することはできないという問題がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、同一チップ内にＩＧＢＴ領域とダイオード領域と配線領域とを有する半導体装置において、配線領域にトレンチよりも深いウェル層がある場合でも、ダイオードのリカバリ時にダイオード領域からＩＧＢＴ領域へキャリア流れ込んで境界部にキャリアが集中して素子が破壊されることを抑制した半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、例えば、同一チップ内にＩＧＢＴ領域とダイオード領域と配線領域とを有する半導体装置において、前記ＩＧＢＴ領域のＩＧＢＴは、表面側に設けられたエミッタ電極と、裏面側に設けられたコレクタ電極と、トレンチの内部に設けられたトレンチゲート電極とを有し、前記ダイオード領域のダイオードは、前記エミッタ電極に接続された表面電極と、前記コレクタ電極に接続された裏面電極とを有し、前記配線領域は、前記トレンチゲート電極にゲート電位を供給するゲートランナと、前記トレンチよりも不純物の拡散深さが深いウェル層と、前記ウェル層と前記エミッタ電極とを電気的に接続する複数の第１のコンタクト領域とを有し、前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域との境界部に近い境界部近傍の前記第１のコンタクト領域の面積は、前記境界部近傍よりも遠い位置の前記第１のコンタクト領域の面積よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、境界部に近いコンタクト領域の面積が大きいので、キャリアを引き抜く効果が大きくなる。したがって、同一チップ内にＩＧＢＴ領域とダイオード領域と配線領域とを有する半導体装置において、配線領域にトレンチよりも深いウェル層がある場合でも、ダイオードのリカバリ時にダイオード領域からＩＧＢＴ領域へキャリア流れ込んで境界部にキャリアが集中して素子が破壊されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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