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公開番号2024148753
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023062145
出願日2023-04-06
発明の名称半導体装置
出願人ミネベアパワーデバイス株式会社
代理人ポレール弁理士法人
主分類H01L 29/739 20060101AFI20241010BHJP(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領域へキャリアが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のを抑制する。
【解決手段】
同一チップ内にIGBT領域21とダイオード領域22とを有する半導体装置1において、IGBTは、第1導電型のドリフト層2と、第2導電型のボディ層3と、ボディ層3よりも不純物濃度が高い第2導電型の第1のコンタクト層5とを有し、ダイオードは、第2導電型の第1の半導体層11と、第1の半導体層11よりも不純物濃度が高い第2導電型の第2のコンタクト層12とを有し、境界部近傍24のダイオードの第2のコンタクト層12の面積は、境界部近傍よりも遠い位置のダイオードの第2のコンタクト層12の面積よりも小さく、境界部近傍25のIGBTの第1のコンタクト層5の面積は、境界部近傍25よりも遠い位置のIGBTの第1のコンタクト層5の面積よりも小さい。
【選択図】図1
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を有する半導体装置において、
前記ＩＧＢＴ領域のＩＧＢＴは、第１導電型のドリフト層と、第２導電型のボディ層と、前記ボディ層に接続され前記ボディ層よりも不純物濃度が高い第２導電型の第１のコンタクト層と、前記第１のコンタクト層に接続されたエミッタ電極とを有し、
前記ダイオード領域のダイオードは、第２導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導体層に接続され前記第１の半導体層よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２のコンタクト層と、前記第２のコンタクト層および前記エミッタ電極に接続された第１の電極とを有し、
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ダイオードの前記第２のコンタクト層の面積は、前記境界部近傍よりも遠い位置の前記ダイオードの前記第２のコンタクト層の面積よりも小さく、
前記境界部近傍の前記ＩＧＢＴの前記第１のコンタクト層の面積は、前記境界部近傍よりも遠い位置の前記ＩＧＢＴの前記第１のコンタクト層の面積よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 890 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のコンタクト層の面積は、前記境界部近傍の前記第２のコンタクト層の面積よりも小さい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、
前記境界部近傍の前記第１のコンタクト層の面積は、前記境界部に向かうにつれてだんだん小さくな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、
前記境界部近傍の前記第２のコンタクト層の面積は、前記境界部に向かうにつれてだんだん小さくなることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記第２のコンタクト層は、前記ダイオード領域のうち前記境界部に接する領域には設けられていないことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記ダイオードは、前記第１の半導体層よりも裏面側に設けられた前記ドリフト層と、前記ドリフト層よりも裏面側に設けられ前記ドリフト層よりも不純物濃度が高い第１導電型の第２の半導体層と、前記第２の半導体層に接続された第２の電極とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記ＩＧＢＴは、トレンチゲートと、ゲート絶縁膜と、前記ボディ層に接続された第１導電型のエミッタ層と、前記ドリフト層よりも裏面側に設けられた第２導電型のコレクタ層と、前記コレクタ層および前記第２の電極に接続されたコレクタ電極とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記ドリフト層と前記コレクタ層との間に設けられ前記ドリフト層よりも不純物濃度が高い第１導電型のバッファ層を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記第１導電型がｎ型であり、前記第２導電型がｐ型であり、前記第１の半導体層がアノード層であり、前記第１の電極がアノード電極であ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 1,800 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の図９には、ＩＧＢＴ領域（１０）とダイオード領域（２０）との境界に最も近いＩＧＢＴ領域では、ｐ＋型コンタクト層（１４）を設けず、ｎ＋型ソース層（１３）およびｐ型ベース層（１５）の表面が半導体基板の第１主面を構成するようにし、ｎ＋型ソース層（１３）は、アクティブトレンチゲート（１１）には接しているが、境界トレンチゲート（５１）には接していない構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－２５６７４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のように境界部のＩＧＢＴ領域においてｐ＋型コンタクト層（１４）を設けないようにすると、ＩＧＢＴの動作時にも境界部のＩＧＢＴにはホールが流れにくくなってオン電圧が上昇するという問題や、ＩＧＢＴがラッチアップしやすくなるという問題が発生する可能性がある。
【０００７】
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を有する半導体装置において、ダイオードのリカバリ時に、ダイオード領域からＩＧＢＴ領域へキャリアが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のを抑制できる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】
【０００８】
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を有する半導体装置において、前記ＩＧＢＴ領域のＩＧＢＴは、第１導電型のドリフト層と、第２導電型のボディ層と、前記ボディ層に接続され前記ボディ層よりも不純物濃度が高い第２導電型の第１のコンタクト層と、前記第１のコンタクト層に接続されたエミッタ電極とを有し、前記ダイオード領域のダイオードは、第２導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導体層に接続され前記第１の半導体層よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２のコンタクト層と、前記第２のコンタクト層および前記エミッタ電極に接続された第１の電極とを有し、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ダイオードの前記第２のコンタクト層の面積は、前記境界部近傍よりも遠い位置の前記ダイオードの前記第２のコンタクト層の面積よりも小さく、前記境界部近傍の前記ＩＧＢＴの前記第１のコンタクト層の面積は、前記境界部近傍よりも遠い位置の前記ＩＧＢＴの前記第１のコンタクト層の面積よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、同一チップ内にＩＧＢＴ領域とダイオード領域とを有する半導体装置において、ダイオードのリカバリ時に、ダイオード領域からＩＧＢＴ領域へキャリアが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のを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例１の半導体装置の概略構成を説明する斜視図。
実施例１の半導体装置の上面図。
実施例２の半導体装置の上面図。
実施例３の半導体装置の上面図。
実施例４の半導体装置の上面図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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