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公開番号2024132861
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-01
出願番号2023215473
出願日2023-12-21
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 20060101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、RC-IGBTの製造コストを低減することを目的とする。
【解決手段】RC-IGBT201は、セル領域、配線領域302および終端領域301を有する半導体基板50を備える。半導体基板50は、IGBT領域10、ダイオード領域20、配線領域302および終端領域301においてドリフト層1の第1主面S1側に設けられた第2導電型の拡散層を備える。拡散層は、IGBT領域10におけるベース層15と、ダイオード領域20におけるアノード層25と、配線領域302における配線ウェル層35と、終端領域301における終端ウェル層31とを含む。ベース層15の深さは、複数のトレンチゲート11,21,36の深さ未満であり、かつアノード層25、配線ウェル層35および終端ウェル層31の深さ以上である。
【選択図】図13
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含むセル領域と、前記セル領域を囲む終端領域と、前記セル領域と前記終端領域との間に設けられる配線領域と、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、第１主面と、前記第１主面とは反対側の主面である第２主面とを有し、
前記半導体基板は、
前記セル領域、前記配線領域および前記終端領域に設けられた第１導電型のドリフト層と、
前記ＩＧＢＴ領域、前記ダイオード領域、前記配線領域および前記終端領域において前記ドリフト層の前記第１主面側に設けられた第２導電型の拡散層を備え、
前記拡散層は、前記ＩＧＢＴ領域におけるベース層と、前記ダイオード領域におけるアノード層と、前記配線領域における配線ウェル層と、前記終端領域における終端ウェル層とを含み、
前記半導体基板には、前記第１主面から前記拡散層を貫通して前記ドリフト層に達する複数のトレンチゲートが形成され、
前記複数のトレンチゲートは、前記ＩＧＢＴ領域における複数のアクティブトレンチゲートと、前記ダイオード領域における複数のダイオードトレンチゲートと、前記配線領域における複数の配線トレンチゲートと、を含み、
前記ベース層の深さは、前記複数のアクティブトレンチゲートの深さ未満であり、かつ前記アノード層、前記配線ウェル層および前記終端ウェル層の深さ以上である、
ＲＣ－ＩＧＢＴ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記複数の配線トレンチゲートの少なくとも１つの配線トレンチゲートの深さは前記複数のアクティブトレンチゲートの深さ未満である、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項３】
前記複数の配線トレンチゲートの深さは、前記半導体基板の外周に向かって徐々に浅くなる、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項４】
前記複数の配線トレンチゲートは、第１配線トレンチゲートと、前記第１配線トレンチゲートより深い第２配線トレンチゲートとを含み、
前記第１配線トレンチゲートの幅は前記第２配線トレンチゲートの幅より小さい、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項５】
前記複数の配線トレンチゲートの少なくとも１つのピッチは、前記複数のアクティブトレンチゲートのピッチよりも狭い、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項６】
前記複数の配線トレンチゲートのピッチは、前記半導体基板の外周に向かって狭くなる、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項７】
前記半導体基板は、前記ＩＧＢＴ領域においてのみ、前記ドリフト層の前記第１主面側に設けられるキャリア蓄積層をさらに備える、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項８】
前記半導体基板は、前記ＩＧＢＴ領域、前記ダイオード領域および前記配線領域における前記複数のトレンチゲートのそれぞれから１μｍ内において、前記ドリフト層の前記第１主面側に設けられるキャリア蓄積層をさらに備える、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項９】
前記アノード層の不純物濃度の平面視における単位面積あたりの積分値である積分濃度は、前記ベース層の前記積分濃度よりも低い、
請求項１に記載のＲＣ－ＩＧＢＴ。
【請求項１０】
前記半導体基板は、
前記ＩＧＢＴ領域において前記ドリフト層の前記第２主面側に第２導電型のコレクタ層を備え、
前記ダイオード領域と、前記配線領域の少なくとも一部とにおいて、前記ドリフト層の前記第２主面側に第１導電型のカソード層を備える、
請求項１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、逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ：ＲｅｖｅｒｓｅＣｏｎｄｕｃｔｉｎｇＩＧＢＴ）に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＲＣ－ＩＧＢＴは、一つの半導体基板にＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）領域とダイオード領域とが設けられた半導体装置である。特許文献１には、ＩＧＢＴ領域、ダイオード領域、配線領域および終端領域を有し、終端領域のｐ型ウェル層がＩＧＢＴ領域のｐ型ベース層およびトレンチより深く、逆耐圧保持の際に電界を緩和するように作用するＲＣ－ＩＧＢＴが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１８６５０４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のＲＣ－ＩＧＢＴでは、終端領域のｐ型ウェル層がＩＧＢＴ領域のｐ型ベース層より深い。そのため、深さの異なる複数のｐ型拡散層を一つずつ形成する製造工程が必要となり、製造コストがかかる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の製造コスト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含むセル領域と、セル領域を囲む終端領域と、セル領域と終端領域との間に設けられる配線領域と、を有する半導体基板を備えるＲＣ－ＩＧＢＴであって、半導体基板は、第１主面と、第１主面とは反対側の主面である第２主面とを有し、半導体基板は、セル領域、配線領域および終端領域に設けられた第１導電型のドリフト層と、ＩＧＢＴ領域、ダイオード領域、配線領域および終端領域においてドリフト層の第１主面側に設けられた第２導電型の拡散層を備え、拡散層は、ＩＧＢＴ領域におけるベース層と、ダイオード領域におけるアノード層と、配線領域における配線ウェル層と、終端領域における終端ウェル層とを含み、半導体基板には、第１主面から拡散層を貫通してドリフト層に達する複数のトレンチゲートが形成され、複数のトレンチゲートは、ＩＧＢＴ領域における複数のアクティブトレンチゲートと、ダイオード領域における複数のダイオードトレンチゲートと、配線領域における複数の配線トレンチゲートと、を含み、ベース層の深さは、複数のアクティブトレンチゲートの深さ未満であり、かつアノード層、配線ウェル層および終端ウェル層の深さ以上である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示のＲＣ－ＩＧＢＴによれば、ＩＧＢＴ領域、ダイオード領域、配線領域および終端領域における第２導電型の拡散層を同時に形成することが出来るため、製造コストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
ストライプ型のＲＣ－ＩＧＢＴの平面図である。
アイランド型のＲＣ－ＩＧＢＴの平面図である。
ＲＣ－ＩＧＢＴのＩＧＢＴ領域の平面図である。
図３のＡ－Ａ線に沿ったＲＣ－ＩＧＢＴのＩＧＢＴ領域の断面図である。
図３のＢ－Ｂ線に沿ったＲＣ－ＩＧＢＴのＩＧＢＴ領域の断面図である。
ＲＣ－ＩＧＢＴのダイオード領域の平面図である。
図６のＣ－Ｃ線に沿ったＲＣ－ＩＧＢＴのダイオード領域の断面図である。
図６のＤ－Ｄ線に沿ったＲＣ－ＩＧＢＴのダイオード領域の断面図である。
図１のＧ－Ｇ線に沿ったＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界の構成を示すＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
図１のＥ－Ｅ線に沿ったＲＣ－ＩＧＢＴのＩＧＢＴ領域および終端領域の断面図である。
図１のＦ－Ｆ線に沿ったＲＣ－ＩＧＢＴのダイオード領域および終端領域の断面図である。
実施の形態１－８，１０に係るＲＣ－ＩＧＢＴの平面図である。
図１２のＨ－Ｈ線に沿った実施の形態１に係るＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
図１２のＨ－Ｈ線に沿った実施の形態２に係るＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
図１２のＨ－Ｈ線に沿った実施の形態３に係るＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
図１２のＨ－Ｈ線に沿った実施の形態４に係るＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
図１２のＨ－Ｈ線に沿った実施の形態５に係るＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
図１２のＨ－Ｈ線に沿った実施の形態６に係るＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
図１２のＨ－Ｈ線に沿った実施の形態７に係るＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
実施の形態８に係るＲＣ－ＩＧＢＴの平面図にトレンチゲートを付加した図である。
実施の形態９に係るＲＣ－ＩＧＢＴの平面図である。
実施の形態９に係るＲＣ－ＩＧＢＴの平面図にトレンチゲートを付加した図である。
図１２のＨ－Ｈ線に沿った実施の形態１０に係るＲＣ－ＩＧＢＴの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明において、ｎおよびｐは半導体の導電型を示す。本開示においては、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明するが、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としてもよい。また、ｎ－はｎ型不純物濃度がｎよりも低いことを示し、ｎ＋はｎ型不純物濃度がｎよりも高いことを示す。同様に、ｐ－はｐ型不純物濃度がｐよりも低いことを示し、ｐ＋はｐ型不純物濃度がｐよりも高いことを示す。
【００１０】
＜Ａ．前提技術＞
図１は、前提技術に係る半導体装置であるＲＣ－ＩＧＢＴ１０１を示す平面図である。また、図２は、前提技術に係る他の構成の半導体装置であるＲＣ－ＩＧＢＴ１０２を示す平面図である。図１に示されるＲＣ－ＩＧＢＴ１０１は、ＩＧＢＴ領域１０とダイオード領域２０とがストライプ状に並んで設けられたものであり、単に「ストライプ型」とも呼ばれる。図２に示されるＲＣ－ＩＧＢＴ１０２は、ダイオード領域２０が縦方向と横方向に複数設けられ、ダイオード領域２０の周囲にＩＧＢＴ領域１０が設けられたものであり、単に「アイランド型」とも呼ばれる。
（【００１１】以降は省略されています）

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