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公開番号2025007863
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023109541
出願日2023-07-03
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H10D 84/80 20250101AFI20250109BHJP()
要約【課題】高電圧印加におけるアヴァランシェ降伏時に電流が集中して素子が破壊されることを防止したIGBT領域とダイオード領域を有する半導体装置(RC-IGBT)を提供する。
【解決手段】ダイオード領域(103)のp型(第2導電型)のアノード層(117)のn型(第1導電型)のドリフト層(101)と接する領域の一部に、p型(第2導電型)のアノード層(117)より高濃度なp型高濃度領域(129)(第2導電型高濃度領域)を形成し、n型(第1導電型)のドリフト層(101)のp型高濃度領域(129)(第2導電型高濃度領域)に接する部分に、n型(第1導電型)のドリフト層(101)より高濃度なn型高濃度領域(130)(第1導電型高濃度領域)を形成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＩＧＢＴ領域とダイオード領域を有する半導体装置において、
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト層と、
前記ＩＧＢＴ領域の前記半導体基板の上面側に設けられた第１導電型のソース層と、
前記ＩＧＢＴ領域の前記半導体基板の前記ソース層と前記ドリフト層の間に設けられた第２導電型のチャネル層と、
前記ソース層と前記チャネル層に接したエミッタ電極と、
前記チャネル層と対向し、第１のゲート酸化膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ＩＧＢＴ領域の前記半導体基板の下面側に設けられた第２導電型のコレクタ層と、
前記コレクタ層に接するコレクタ電極と、
前記ダイオード領域の前記半導体基板の上面側に設けられた第２導電型のアノード層と、
前記アノード層に接したアノード電極と、
前記ダイオード領域の前記半導体基板の下面側に設けられた第１導電型のカソード層と、
前記カソード層に接したカソード電極と、を備え、
前記アノード層の前記ドリフト層と接する領域の一部に、前記アノード層より高濃度な第２導電型高濃度領域が形成され、
前記ドリフト層の前記第２導電型高濃度領域に接する部分に、前記ドリフト層より高濃度な第１導電型高濃度領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記エミッタ電極と前記アノード電極が同一の第１の導体膜で形成され、前記ソース層と前記チャネル層と前記アノード層が電気的に接続され、
前記コレクタ電極と前記カソード電極が同一の第２の導体膜で形成され、前記コレクタ層と前記カソード層が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記コレクタ層と前記ドリフト層との間と前記ドリフト層と前記ドリフト層との間に、第１導電型のバッファ層を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板の上面側を覆う絶縁膜と、
前記ＩＧＢＴ領域の前記絶縁膜に設けられたエミッタコンタクトと、
前記ダイオード領域の前記絶縁膜に設けられたアノードコンタクトと、を備え、
前記アノードコンタクトの開口幅を前記エミッタコンタクトの開口幅より大きくしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２導電型高濃度領域と前記第１導電型高濃度領域が前記アノードコンタクトの下部に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体基板の上面側を覆う絶縁膜と、
前記ＩＧＢＴ領域の前記絶縁膜に設けられたエミッタコンタクトと、
前記ダイオード領域の前記絶縁膜に設けられたアノードコンタクトと、を備え、
前記アノードコンタクトの深さを前記エミッタコンタクトの深さより深くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２導電型高濃度領域と前記第１導電型高濃度領域が前記アノードコンタクトの下部に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ＩＧＢＴ領域に複数のＩＧＢＴが形成され、
前記ダイオード領域に複数のダイオードが形成され、
前記ＩＧＢＴ領域の前記複数のＩＧＢＴの間の前記ドリフト層と対向し、前記第１のゲート酸化膜を介して設けられた第１のフィールドプレート電極と、
前記ダイオード領域の前記複数のダイオードの間の前記ドリフト層と対向し、第２のゲート酸化膜を介して設けられた第２のフィールドプレート電極と、を備え、
第２のゲート酸化膜の厚さを前記第１のゲート酸化膜の厚さより厚くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に半導体装置。
【請求項９】
複数のＩＧＢＴが形成されたＩＧＢＴ領域と複数のダイオードが形成されたダイオード領域を有する半導体装置において、
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト層と、
前記ＩＧＢＴ領域の前記複数のＩＧＢＴの間の前記ドリフト層と対向し、第１のゲート酸化膜を介して設けられた第１のフィールドプレート電極と、
前記ダイオード領域の前記複数のダイオードの間の前記ドリフト層と対向し、第２のゲート酸化膜を介して設けられた第２のフィールドプレート電極と、を備え、
第２のゲート酸化膜の厚さを前記第１のゲート酸化膜の厚さより厚くした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 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
低炭素社会の早期実現に向け、様々なシステムの電動化が進められている。電気自動車はその代表例の一つであり、従来は内燃機関で駆動していた推進システムを電気モーターとインバータに置き換えることで環境負荷を低減することができる。モーター駆動用のインバータには一般的にＩＧＢＴモジュールが使用されており、その性能向上と低コスト化は重要である。
【０００３】
ＩＧＢＴモジュールは、通常、複数の半導体スイッチング素子を含んだ電気回路で構成されており、従来、一単位の回路要素はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と逆並列のダイオードとを一組として構成される。また、ＩＧＢＴとダイオードとはその構造が異なるため、個別の半導体基体すなわち個別の半導体装置（半導体チップ）として形成されており、ＩＧＢＴモジュールにおいて相互に電気的に接続され組み合わされていた。
【０００４】
しかしながら近年では、同一の半導体基体すなわち同一の半導体装置（半導体チップ）にＩＧＢＴとダイオードを構成したＲＣ－ＩＧＢＴ（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor）が注目されている。ＲＣ－ＩＧＢＴは、単一の半導体装置（半導体チップ）でスイッチング素子であるＩＧＢＴと還流素子であるダイオードの機能を果たすため、面積の利用効率が高く、ＩＧＢＴモジュールの低コスト化に有利な技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－７９２８１号公報
特開２０２１－７３７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１と特許文献２には、同一半導体装置（半導体チップ）内にＩＧＢＴ領域とダイオード領域が形成されたＲＣ－ＩＧＢＴが開示されている。本発明者らの検討によれば、これらの特許文献に開示されている従来のＲＣ－ＩＧＢＴにおいては、素子のアヴァランシェ耐量が低く、高電圧印加時に素子が破壊されてしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の態様であるＩＧＢＴ領域とダイオード領域を有する半導体装置（ＲＣ－ＩＧＢＴ）は、ダイオード領域のｐ型（第２導電型）のアノード層のｎ型（第１導電型）のドリフト層と接する領域の一部に、ｐ型（第２導電型）のアノード層より高濃度なｐ型高濃度領域（第２導電型高濃度領域）が形成され、ｎ型（第１導電型）のドリフト層のｐ型高濃度領域（第２導電型高濃度領域）に接する部分に、ｎ型（第１導電型）のドリフト層より高濃度なｎ型高濃度領域（第１導電型高濃度領域）が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＲＣ－ＩＧＢＴにおいて、高電圧印加におけるアヴァランシェ降伏時に電流が集中して素子が破壊されることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施例１に係る半導体装置の断面図である。
本発明の効果を説明するための比較例となる半導体装置の断面図である。
本発明の実施例２に係る半導体装置の断面図である。
本発明の実施例４に係る半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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