特許ウォッチ

公開番号2025099292
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023215833
出願日2023-12-21
発明の名称半導体装置、及び、半導体装置の製造方法
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 84/80 20250101AFI20250626BHJP()
要約【課題】シリコンとアルミニウムとの相互拡散を抑制可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体装置は、半導体基板と、電極と、第1シリコンノジュールとを備える。半導体基板は、第1導電型のドリフト層と、第2導電型のアノード層とを含み、アノード層は、ドリフト層の少なくとも一部上に設けられている。電極は、アノード層の上方に設けられ、アルミニウムを含む。第1シリコンノジュールは、アノード層と電極との間に設けられ、酸素を含む。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電型のドリフト層と、前記ドリフト層の少なくとも一部上に設けられた第２導電型のアノード層とを含む半導体基板と、
前記アノード層の上方に設けられたアルミニウムを含む電極と、
前記アノード層と前記電極との間に設けられ、酸素を含む第１シリコンノジュールと
を備える、半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記半導体基板は、前記アノード層の少なくとも一部上に設けられ、前記第２導電型の不純物濃度が前記アノード層よりも高い前記第２導電型の第１コンタクト層をさらに含む、半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記アノード層と前記電極との間に設けられ、酸素を含むシリコン層をさらに備え、
前記第１シリコンノジュールは、前記シリコン層の厚さ方向において前記シリコン層を貫通する、半導体装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記第１シリコンノジュールは、前記電極に突出している、半導体装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
複数の前記第１シリコンノジュールの粒径が異なる、半導体装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記電極の粒界に位置する前記第１シリコンノジュールの粒径が、前記粒界の外側に位置する前記第１シリコンノジュールの粒径よりも大きい、半導体装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記電極の粒界に位置する前記第１シリコンノジュールの酸素濃度が、前記粒界の外側に位置する前記第１シリコンノジュールの酸素濃度よりも大きい、半導体装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記電極の粒径は、前記電極の厚みよりも大きい、半導体装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記アノード層と前記電極との間に設けられたバリアメタルをさらに備え、
前記第１シリコンノジュールは、前記バリアメタルの厚さ方向において前記バリアメタルを貫通する、半導体装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の半導体装置であって、
前記アノード層を含んでダイオードとして機能し、ダイオードトレンチゲートが設けられたダイオード領域が、前記半導体基板に規定され、
前記ダイオードトレンチゲートの幅方向に沿った断面において、前記第１コンタクト層は前記アノード層上に部分的に設けられている、半導体装置。
（【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、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域とが設けられたＲＣ－ＩＧＢＴにおいて、ダイオード領域のアノード層の近くにアルミニウムを含む電極を設ける構成が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－５６４９８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のように、アノード層の近くにアルミニウムを含む電極が設けられた構成では、電極に含まれる拡散係数が高いアルミニウムが、シリコンを含むアノード層において増速拡散する作用が生じる。このため、アノード層の拡散プロファイルのばらつきが大きくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本開示は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、シリコンとアルミニウムとの相互拡散を抑制可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る半導体装置は、第１導電型のドリフト層と、前記ドリフト層の少なくとも一部上に設けられた第２導電型のアノード層とを含む半導体基板と、前記アノード層の上方に設けられたアルミニウムを含む電極と、前記アノード層と前記電極との間に設けられ、酸素を含む第１シリコンノジュールとを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、酸素を含む第１シリコンノジュールが、アノード層と、アルミニウムを含む電極との間に設けられている。このような構成によれば、シリコンとアルミニウムとの相互拡散を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の別の構成を示す平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域の構成を示す部分拡大平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のダイオード領域の構成を示す部分拡大平面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のダイオード領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のダイオード領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係るＩＧＢＴ領域における、裏面からの深さと不純物濃度及びオン状態のキャリア密度との関係を示す図である。
実施の形態１に係る半導体装置の終端領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の終端領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
実施の形態２に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の酸素濃度の結果を示す図である。
実施の形態３に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態４に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態５に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態６に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態７に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態８に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態９に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１０に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
実施の形態１１に係る半導体装置のＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界領域の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の各実施の形態で説明される特徴は例示であり、すべての特徴は必ずしも必須ではない。また、以下に示される説明では、複数の実施の形態において同様の構成要素には同じまたは類似する符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「表」または「裏」などの特定の位置及び方向は、実際の実施時の位置及び方向とは必ず一致しなくてもよい。また、ある部分が別部分よりも濃度が高いことは、例えば、ある部分の濃度の平均が、別部分の濃度の平均よりも高いことを意味するものとする。逆に、ある部分が別部分よりも濃度が低いことは、例えば、ある部分の濃度の平均が、別部分の濃度の平均よりも低いことを意味するものとする。また、以下では第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型であるとして説明するが、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型であってもよい。なお、ｎ
－
は不純物濃度がｎよりも低濃度であることを示し、ｎ
＋
は不純物濃度がｎよりも高濃度であることを示す。同様に、ｐ
－
は不純物濃度がｐよりも低濃度であることを示し、ｐ
＋
は不純物濃度がｐよりも高濃度であることを示す。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、ＲＣ－ＩＧＢＴ（ＲｅｖｅｒｓｅＣｏｎｄｕｃｔｉｎｇＩＧＢＴ：逆導通ＩＧＢＴ）である半導体装置を示す平面図である。また、図２は、本実施の形態１に係るＲＣ－ＩＧＢＴである半導体装置の別構成を示す平面図である。図１に示す半導体装置１００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ており、以下の説明では単に「ストライプ型」と呼ぶこともある。図２に示す半導体装置１００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が設けられており、以下の説明では単に「アイランド型」と呼ぶこともある。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許