專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于集成電路的具有縱形構(gòu)造的絕緣柵型雙極晶體管(以下稱IGBT)構(gòu)造的半導(dǎo)體器件。
技術(shù)背景IGBT是具有柵極、且可通過(guò)對(duì)該柵極施加電壓來(lái)進(jìn)行晶體管的導(dǎo) 通/截止控制的雙極晶體管，是兼有場(chǎng)效應(yīng)晶體管所具有的高輸入阻抗 特性、和雙極晶體管所具有的低輸出阻抗特性的器件。作為PNP型的 IGBT的一個(gè)例子，具有圖5所示的構(gòu)造(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。圖5是表示在集電區(qū)側(cè)交替配置了 P型半導(dǎo)體區(qū)域(集電區(qū))100 和N型半導(dǎo)體區(qū)域(集電極短路區(qū))101的、使用了所謂通用襯底的 IGBT的截面構(gòu)造的示意圖。該IGBT釆用外延生長(zhǎng)法，在上述通用襯底上，依次形成了 N型緩 沖層102、以及N型基區(qū)103。此外，在N型基區(qū)103的表面(圖的上部側(cè)的面)，利用P型雜質(zhì) 的擴(kuò)散處理，形成了多個(gè)P型基區(qū)104，并且，利用N型雜質(zhì)的擴(kuò)散處 理，在該P(yáng)型基區(qū)104內(nèi)的表面，形成了多個(gè)N型發(fā)射區(qū)105。在各P型基區(qū)104之間的N型基區(qū)103的表面，形成有柵極絕緣 膜106。在上述柵極絕緣膜106上形成有柵電極107，該柵電極107被絕緣 膜108覆蓋。P型基區(qū)104和N型發(fā)射區(qū)105與發(fā)射極電極109電連接。此外，在通用襯底的P型半導(dǎo)體區(qū)域100和N型半導(dǎo)體區(qū)域101 的底面(圖的下部側(cè)的面)，形成有集電極電極110。由此，使P型半 導(dǎo)體區(qū)域100和N型半導(dǎo)體區(qū)域101分別作為集電區(qū)和集電極短路區(qū)起 作用。在上述IGBT的構(gòu)造中，還有在通用襯底上，不形成N型緩沖層102， 而直接形成N型基區(qū)103的情況。對(duì)于具有如上述N型半導(dǎo)體區(qū)域101那樣作為集電極短路區(qū)起作用 的區(qū)域的IGBT而言，在半導(dǎo)體器件內(nèi)部形成有將N型基區(qū)103作為陰 極、將P型基區(qū)104作為陽(yáng)極的PN結(jié)二極管。圖6是表示圖5的IGBT的等效電路的示意圖，如圖所示，PN結(jié) 二極管的陰極與IGBT的集電極電極110電連接，PN結(jié)二極管的陽(yáng)極 與IGBT的發(fā)射極電極109電連接。在此，PN結(jié)二極管的陰極由N型 半導(dǎo)體區(qū)域101、 N型緩沖層102和N型基區(qū)103構(gòu)成，其陽(yáng)極由P型 基區(qū)104構(gòu)成。具有該集電極短路區(qū)的構(gòu)造，可縮短從IGBT的導(dǎo)通狀態(tài)向截止?fàn)?態(tài)過(guò)渡的時(shí)間。專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平05 - 03205號(hào)公報(bào)。但是，上述PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間trr包括(1 )上述PN結(jié)二極管的電流由正向電流值減少到"0"，進(jìn)而電流(以 下稱反向電流)向相反方向流動(dòng)，直到其反向電流成為最大值為止的時(shí)間， 即、PN結(jié)二極管處于短路狀態(tài)的期間ts，(2)從反向電流成為最大值的時(shí)刻開(kāi)始，到大致為"O"(例如，最大 值的5%以下)為止的期間，即、直到PN結(jié)二極管發(fā)揮反向阻止(阻止 反向電壓)作用為止的期間td。在此，已知上述期間td比期間ts短時(shí)，通常輸出易產(chǎn)生振斷ringing )， 且易產(chǎn)生由該振鈴導(dǎo)致的噪聲。為了降低該噪聲，需要具有使上述期間td長(zhǎng)于期間ts，即、使td/ts 大于以往例的二極管特性(軟恢復(fù)特性)。另一方面，對(duì)于上述內(nèi)置有二極管的IGBT，當(dāng)如圖7(a)所示，向 發(fā)射極電極109與集電極電極110之間施加了提高發(fā)射極電極109側(cè)的電 位的電壓時(shí)(正向偏壓狀態(tài))，在將N型基區(qū)103作為陰極、將P型基區(qū) 104作為陽(yáng)極的上述PN結(jié)二極管中將流過(guò)正向電流(導(dǎo)通狀態(tài))。然后，在向發(fā)射極電極109與集電極電極110之間，施加了使集電極 電極110側(cè)的電位高于發(fā)射極電極110的電壓后(反向偏壓狀態(tài))，PN結(jié) 二極管因反向阻止功能而成為反向電壓阻止?fàn)顟B(tài)(截止?fàn)顟B(tài))。但是，在上述的以往內(nèi)置有二極管的IGBT中，在與集電極電極IIO 相對(duì)的通用襯底的整個(gè)面上，集電區(qū)(P型半導(dǎo)體區(qū)域IOO)和集電極短 路區(qū)(N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl)交替地與集電極電極110連接。由于上述理由，如圖7(b)所示，當(dāng)成為反向偏壓狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)存在N 型基區(qū)103等中的電子，經(jīng)由N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl (集電極短路區(qū))，被 較快地排出到集電極電極110，因此，存在無(wú)法良好地實(shí)現(xiàn)內(nèi)置二極管的 軟恢復(fù)化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是鑒于此種情況而做出的，目的在于提供一種IGBT構(gòu)造的 半導(dǎo)體器件，其與在通用襯底的整個(gè)面上形成集電極短路區(qū)的以往例相比，使上述期間td長(zhǎng)于期間ts，也就是對(duì)于PN結(jié)二極管來(lái)講，實(shí)現(xiàn)了軟恢復(fù)特性，降低了噪聲。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有絕緣柵型雙極晶體管構(gòu)造，其特征在于，具 有第一導(dǎo)電型的第一基區(qū)；配置在第一基區(qū)的一個(gè)主面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電型 的第二基區(qū)；形成在上述第二基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電型的發(fā)射區(qū)；配置在上述 第一基區(qū)的另一個(gè)主面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電型的集電區(qū)；以;Ml上述第一基區(qū)的 另一個(gè)主面?zhèn)?，以分割上述集電區(qū)的方式插在集電區(qū)之間而形成的第一導(dǎo) 電型的集電極短路區(qū)；在上述第一基區(qū)的一個(gè)主面?zhèn)鹊耐庵懿吭O(shè)置有未形 成第二基區(qū)的外部電極形成部，上述第二基區(qū)形成在該外部電極形成部的 內(nèi)側(cè)的晶體管單元形成區(qū)域，上述集電極短路區(qū)僅形成在上述晶體管單元 形成區(qū)域內(nèi)。優(yōu)選上述集電極短路區(qū)僅形成于與上述第二基區(qū)在俯視圖中重疊的位置。典型的是，在上述第一基區(qū)的一個(gè)主面?zhèn)壬喜?，在上iOL射區(qū)之間設(shè) 置有柵電極。
此時(shí)，上述柵電極也可設(shè)置在形成于上i^L射區(qū)之間的溝內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，由于僅將集電極短路區(qū)配置在形成有縱形雙極晶體管的 單元形成區(qū)域內(nèi)，且在未形成單元區(qū)域的外部電極形成部不配置集電極短 路區(qū)，因此，在對(duì)PN結(jié)二極管施加了反向電壓時(shí)，由于在外部電極形成 部的區(qū)域未形成集電極短路區(qū)，所以載流子不會(huì)被急劇地排出到外部電極 形成部的第一基區(qū)，在形成了緩沖層的情況下不會(huì)被急劇排出到緩沖層。 因此，易于殘存栽流子，可獲得所需的PN結(jié)二極管的軟恢復(fù)特性。即，才艮據(jù)本發(fā)明，與以往例相比，相對(duì)于期間ts，可增大期間td，即 加大td/ts，該期間ts是PN結(jié)二極管處于短路狀態(tài)的期間，該期間td是 反向電流從成為最大值的時(shí)刻到基本為"O，，的期間，即、到PN結(jié)二極管發(fā) 揮反向阻止功能為止的期間。此外，根據(jù)本發(fā)明，在俯視圖中，在形成有縱形雙極晶體管的單元形 成區(qū)域，形成了集電極短路區(qū)，即、在形成了 IGBT的存在于下部的通用 襯底區(qū)域，形成有集電極短路區(qū)，所以不會(huì)損害IGBT的可縮短截止動(dòng)作 時(shí)間等諸項(xiàng)特性。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件1的俯視觀察時(shí)的 平面構(gòu)造的俯視圖。圖2是圖1的線A-A處的半導(dǎo)體器件l的剖視截面圖。圖3是說(shuō)明本實(shí)施方式的來(lái)自N型緩沖層102和N型基區(qū)103的 載流子(電子)向集電極短路區(qū)101移動(dòng)的概念圖。圖4是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件1的線A-A(圖1) 處的剖視截面圖。圖5是表示IGBT的晶體管構(gòu)造的截面圖。圖6是表示IGBT的等效電路的概念圖。圖7是說(shuō)明施加正向電壓時(shí)和施加反向電壓時(shí)從集電極短路區(qū)101 排出載流子的排出動(dòng)作的概念圖。
符號(hào)說(shuō)明101…集電極短路區(qū)，102...N型緩沖層，103…N型基區(qū)， 104、 104A…P型基區(qū)，105、 105A…N型發(fā)射區(qū)，106、 106A…柵極絕緣 膜，107、 107A…陰極電極，108…絕緣膜，109、 109A…發(fā)射極電極，110... 集電極電極，200...溝
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的IGBT 進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示上述實(shí)施方式的IGBT的平面結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2是表 示圖1的線A-A處的IGBT的截面構(gòu)造的剖視截面圖(由于圖示的原 因，而對(duì)單元形成區(qū)域2進(jìn)行了縮小(減少了 P型基區(qū)104的數(shù)量)表 示)。
該IGBT的各單元構(gòu)造雖然與圖5所示的以往構(gòu)造相同，但是關(guān)于 形成半導(dǎo)體器件的N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl (集電極短路區(qū))的位置(即區(qū) 域)，本實(shí)施方式與以往例是不同的.以往例是在半導(dǎo)體器件的通用襯 底的整個(gè)面上形成集電極短路區(qū)。另一方面，在本實(shí)施方式中，集電極 短路區(qū)僅形成在形成IGBT的晶體管單元的單元形成區(qū)域2。
即、在俯視圖中，在N型基區(qū)103的下部方向的面(另一個(gè)主面?zhèn)?， 隔著N型緩沖層102相對(duì)的通用襯底上，僅在與單元形成區(qū)域2重疊的 通用襯底的范圍內(nèi)，以分割P型半導(dǎo)體區(qū)域lOl (集電區(qū))的方式，在 P型半導(dǎo)體區(qū)域100之間形成了 N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl。
在本實(shí)施方式中，俯視圖用于從與通用襯底平面垂直的方向觀察 襯底面，來(lái)表示各半導(dǎo)體的形成區(qū)域的平面重疊狀態(tài)的情況。
在圖1中，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件1 (縱形IGBT)被分割成 形成作為焊盤等外部引出用電極的外部電極2A的外部電極形成部3、 和形成IGBT的晶體管單元的單元形成區(qū)域2， N型半導(dǎo)體區(qū)域IOI(集 電極短路區(qū))僅形成在單元形成區(qū)域2，更詳細(xì)地講，在俯視圖中，僅 在與P型基區(qū)104重疊的位置形成N型半導(dǎo)體區(qū)域101，為了不使載流 子從N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl (集電極短路區(qū))被急劇地排出，在外部電極 形成部3不形成集電極短路區(qū)101。
由此，存在于外部電極形成部3的載流子，不會(huì)像處于單元形成區(qū) 域2的載流子那樣，從N型半導(dǎo)體區(qū)域101 (集電極短路區(qū))被急劇地 排出，而是向處于單元形成區(qū)域2的N型半導(dǎo)體區(qū)域101移動(dòng)，并被依 次排出到集電極電極IIO。接下來(lái)，在圖2中，在具有IGBT構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的集電區(qū)側(cè)(圖 的下部方向側(cè))，在單元形成區(qū)域2內(nèi)，交替地形成有P型半導(dǎo)體區(qū)域 100 (集電區(qū))與N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl (集電極短路區(qū))，對(duì)于外部電極 形成部3，在僅形成了 P型半導(dǎo)體區(qū)域(集電區(qū))IOO的通用襯底上， 形成有N型基區(qū)103成為結(jié)構(gòu)基體的IGBT。該IGBT與以往例相同，在具有N型半導(dǎo)體區(qū)域101和P型半導(dǎo) 體區(qū)域IOO的上述通用襯底上，通過(guò)外延生長(zhǎng)法依次形成了 N型緩沖層 102以及N型基區(qū)103。此外，在N型基區(qū)103的表面(圖的上部側(cè)的面， 一個(gè)主面?zhèn)?， 通過(guò)P型雜質(zhì)的擴(kuò)散處理形成了多個(gè)P型基區(qū)104，并且，在該P(yáng)型基 區(qū)104內(nèi)的表面，通過(guò)N型雜質(zhì)的擴(kuò)散處理形成了 N型發(fā)射區(qū)105。即， N型發(fā)射區(qū)105在俯視圖中，形成在被P型基區(qū)104包含的位置，且深 度也淺于P型基區(qū)104，其形成為完全被P型基區(qū)104包含的構(gòu)造，即、 與除了 (上側(cè))表面之外的其他半導(dǎo)體區(qū)域相接觸的外周面與P型基區(qū) 104相接觸的構(gòu)造。在各P型基區(qū)104之間的N型基區(qū)103的表面，形成有柵極絕緣 膜106。在上述柵極絕緣膜106上，由導(dǎo)電體形成了柵電極107,該柵電極 107被絕緣膜108覆蓋。發(fā)射極電極109與P型基區(qū)104和N型發(fā)射區(qū)105的表面電連接， 換言之，P型基區(qū)104和N型發(fā)射區(qū)105通過(guò)發(fā)射極電極109進(jìn)行電連 接。此外，在通用襯底的P型半導(dǎo)體區(qū)域100和N型半導(dǎo)體區(qū)域101 的下面(圖的下部側(cè)的面，另一個(gè)主面?zhèn)?，形成有集電極電極IIO。由 此，各個(gè)P型半導(dǎo)體區(qū)域100和N型半導(dǎo)體區(qū)域101分別作為集電區(qū)、
集電極短路區(qū)起作用。在俯視圖中，即、從與通用襯底表面垂直的表面上部觀察N型基區(qū) 103時(shí)，如圖1所示，P型基區(qū)104呈帶狀(條狀)延伸。并且，在與P型基區(qū)104的上述延伸方向正交的方向(圖1的A -A線)，觀察半導(dǎo)體器件l的截面時(shí)，如圖2所示，在半導(dǎo)體器件l的 中央側(cè)，彼此具有間隔地配置有多個(gè)P型基區(qū)104。在該彼此具有間隔 地配置的P型基區(qū)104的內(nèi)部，分別形成有N型發(fā)射區(qū)105。即、在俯視圖中，長(zhǎng)膠片形狀(帶狀)的P型基區(qū)104內(nèi)形成有形 狀相似的長(zhǎng)膠片形狀的N型發(fā)射區(qū)105。N型發(fā)射區(qū)105沿P型基區(qū)104的外周緣，在長(zhǎng)度方向帶狀延伸。上述P型基區(qū)104的帶狀區(qū)域，隔著柵極絕緣膜106與柵電極107 相對(duì)，作為眾所周知的溝道形成區(qū)域起作用。即、通過(guò)向柵電極107施 加(+ )的電壓，在與柵電極107相對(duì)的P型基區(qū)104的表面形成溝道， 而成為導(dǎo)通狀態(tài)，N型發(fā)射區(qū)105和N型基區(qū)103成為導(dǎo)通狀態(tài)。因此， 在俯視圖中，N型發(fā)射區(qū)105、 P型基區(qū)104和N型基區(qū)103各自的表 面，以N型發(fā)射區(qū)105、 P型基區(qū)104和N型基區(qū)103這樣的排列，隔 著柵極絕緣膜106與柵電極107相對(duì)地形成。因此，該帶狀延伸的一個(gè)P型基區(qū)104、形成在該P(yáng)型基區(qū)104內(nèi) 部的N型發(fā)射區(qū)105、和與其對(duì)應(yīng)地形成的柵電極107，形成了 IGBT 的單個(gè)元件區(qū)域(單元區(qū)域)。如上所述，在圖1中，在半導(dǎo)體器件l的中央側(cè)，設(shè)置有P型基區(qū) 104彼此具有間隔地配置的區(qū)域，即、配置了多個(gè)單元區(qū)域的單元形成 區(qū)域2。另一方面，在半導(dǎo)體器件l的外周側(cè)，形成了未形成單元區(qū)域的外 部電極形成部3。未形成該單元區(qū)域的外部電極形成部3以環(huán)狀或包圍 的形狀包圍形成有IGBT單元的單元形成區(qū)域2。在此，在未形成單元區(qū)域的上述外部電極形成部3，配置了眾所周 知的連接電極(鍵合焊盤)和柵極總線等外部電極2A。
在本實(shí)施方式中，為了設(shè)置要形成鍵合焊盤的外部電極形成部3， 單元形成區(qū)域2成為局部向內(nèi)側(cè)凹陷的形狀，其結(jié)果，如圖l所示，中 央側(cè)的單元區(qū)域(P型基區(qū)104)的延伸長(zhǎng)度比其他單元區(qū)域的延伸長(zhǎng) 度短。如上所述，在本實(shí)施方式的IGBT中，形成有電連接集電極電極110 和N型緩沖層102的N型半導(dǎo)體區(qū)域101 (集電極短路區(qū))。但是，其所形成的區(qū)域與以往的IGBT不同，集電極短路區(qū)101僅 配置在形成有IGBT單元的單元形成區(qū)域2，而在未形成該單元區(qū)域的 外部電極形成部3，不配置N型半導(dǎo)體區(qū)域101 (集電極短路區(qū))。另外，如圖1所示，N型半導(dǎo)體區(qū)域101在俯視圖中，形成為彼此 具有間隔的擴(kuò)散層，與N型基區(qū)104重疊，且在外周包含于N型基區(qū) 104的位置，在N型基區(qū)104的長(zhǎng)度方向排列設(shè)置有多個(gè)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，如圖3 (a)的半導(dǎo)體器件l的截面構(gòu)造的概念圖所 示，從施加了正向偏壓的狀態(tài)過(guò)渡到施加了反向偏壓的狀態(tài)后，栽流子 (電子)從集電極短路區(qū)101附近、即單元形成區(qū)域2的N型緩沖層 102和N型基區(qū)103,向N型半導(dǎo)體區(qū)域(集電極短路區(qū))101移動(dòng)， 作為電流從集電極電極110流出。但是，積蓄在未形成N型半導(dǎo)體區(qū)域101 (集電極短路區(qū))的外部 電極形成部3的N型緩沖層102和N型基區(qū)103中的載流子緩緩地流 動(dòng)，經(jīng)由N型半導(dǎo)體區(qū)域101 (集電極短路區(qū))，作為電流向集電極電 極110流動(dòng)并排出。因此，如圖3(b)所示，對(duì)于微小電流I流動(dòng)的時(shí)間而言，與在外 部電極形成部3也形成了 N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl (集電極短路區(qū))的、即 在通用襯底的整個(gè)面形成了 N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl的以往例相比，相對(duì)于 期間ts，期間td變長(zhǎng)(圖中td'), td/ts之比變大，所以可實(shí)現(xiàn)軟恢復(fù) 特性。即，在圖3(b)中，實(shí)線表示本實(shí)施方式的電流I的流動(dòng)狀態(tài)，虛 線表示以往例的電流I的流動(dòng)狀態(tài)。從圖3(b)可知，與以往例相比， 結(jié)二極管處于短路狀態(tài)的期間ts沒(méi)有變化，但是與以往例的期間td相
比，可加長(zhǎng)從反向電壓成為最大值的時(shí)刻到結(jié)二極管的反向阻止功能起作用的期間td'，使(td7ts) > (td/ts)的關(guān)系成立，與以往例比較，可 改善結(jié)二極管的軟恢復(fù)特性。此外，作為另一個(gè)實(shí)施方式，可使其與圖4所示的構(gòu)造的IGBT對(duì)應(yīng)。此時(shí)，作為半導(dǎo)體器件l的平面構(gòu)造，其與一個(gè)實(shí)施方式的圖l相 同，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件1 (縱形IGBT)被分割成形成作為焊 盤等外部引出用電極的外部電極2A的外部電極形成部3、和形成IGBT 的晶體管單元的單元形成區(qū)域2， N型半導(dǎo)體區(qū)域101 (集電極短路區(qū)) 僅形成于單元形成區(qū)域2，更詳細(xì)地講，在俯視圖中，僅在與P型基區(qū) 104A重疊的位置形成N型半導(dǎo)體區(qū)域101 (集電極短路區(qū))，而在外部 電極形成部3不形成集電極短路區(qū)101。接下來(lái)，在圖4中，與上述一個(gè)實(shí)施方式一樣，在半導(dǎo)體器件l的 構(gòu)造的集電區(qū)側(cè)(圖的下部方向側(cè))，在單元形成區(qū)域2內(nèi)交替地配置P 型半導(dǎo)體區(qū)域(集電區(qū))100和N型半導(dǎo)體區(qū)域(集電極短路區(qū))101 , 在外部電極形成部3，在僅配置了 P型半導(dǎo)體區(qū)域100的所謂通用襯底 上形成IGBT。該IGBT與一個(gè)實(shí)施方式相同，在上述通用襯底上，與以往例一樣， 通過(guò)外延生長(zhǎng)法依次形成了 N型緩沖層102,以及N型基區(qū)103。此外，在N型基區(qū)103的表面(圖4的上部側(cè)的面)，溝200形成 為長(zhǎng)膠片狀，通過(guò)P型雜質(zhì)的擴(kuò)散處理，與該溝200的側(cè)壁相鄰地形成 有多個(gè)P型基區(qū)104A，進(jìn)而，在該P(yáng)型基區(qū)104A內(nèi)的表面，通過(guò)N 型雜質(zhì)的擴(kuò)散處理，形成了 N型發(fā)射區(qū)105A。在此，N型發(fā)射區(qū)105A還是與溝200的側(cè)壁相鄰地形成的。即， N型發(fā)射區(qū)105A在俯視圖中，形成在被P型基區(qū)104A包含的位置， 且深度還淺于P型基區(qū)104A,形成為完全被P型基區(qū)104A包含的構(gòu) 造。此外，為了使柵電極、P型基區(qū)104A和N型發(fā)射區(qū)105A之間電 絕緣，在形成于各P型基區(qū)104A之間的溝200的內(nèi)面形成了柵極絕緣
膜106A。在上述柵極絕緣膜106A內(nèi)面，形成有柵電極107A，該柵電極107A 被未圖示的絕緣膜覆蓋。即、在溝200內(nèi)，在該溝200內(nèi)面，隔著柵極 絕緣膜106A形成有柵電極107A。P型基區(qū)104A和N型發(fā)射區(qū)105A通過(guò)發(fā)射極電極109A進(jìn)行電連 接，即、在P型基區(qū)104A和N型發(fā)射極區(qū)105A的表面，形成有發(fā)射 極電極109A,使P型基區(qū)104A和N型發(fā)射區(qū)105A電連接。此外，在通用襯底的P型半導(dǎo)體區(qū)域100和N型半導(dǎo)體區(qū)域101 的底面(圖的下部側(cè)的面)，形成有集電極電極110。由此，各個(gè)P型 半導(dǎo)體區(qū)域100和N型半導(dǎo)體區(qū)域101分別作為集電區(qū)和集電極短路區(qū) 起作用。與上述一個(gè)實(shí)施方式相同，在俯視圖中，即、當(dāng)從N型基區(qū)103的 上面?zhèn)扔^察時(shí)，如圖l所示，P型基區(qū)104A帶狀地延伸，并形成(條 狀地)多個(gè)。并且，當(dāng)在P型基區(qū)104A與上述延伸方向正交的方向(圖1的A -A線)上，觀察半導(dǎo)體器件l的截面時(shí)，如圖示那樣，在半導(dǎo)體器件 l的中央側(cè)，彼此具有間隔地配置有多個(gè)P型基區(qū)104A。在該彼此具 有間隔地配置的P型基區(qū)104A的內(nèi)部，分別形成有N型發(fā)射區(qū)105A。 另外，在單元形成區(qū)域的溝200之間，帶狀地形成有P型基區(qū)104A， 在該P(yáng)型基區(qū)104A內(nèi)表面，相對(duì)地形成有N型發(fā)射區(qū)105A。N型發(fā)射區(qū)105A沿P型基區(qū)104A的外周緣，朝向長(zhǎng)度方向，帶 狀地延伸。上述P型基區(qū)104A的帶狀區(qū)域隔著柵極絕緣膜106A，與柵電極 107A的側(cè)壁相對(duì)，作為眾所周知的溝道形成區(qū)域起作用。即，通過(guò)向 柵電極107A施加(+ )的電壓，在與柵電極107A相對(duì)的P型基區(qū)104A 的側(cè)面，即、與溝200的側(cè)壁相接觸的區(qū)域，形成溝道而成為導(dǎo)通狀態(tài)， 從而N型發(fā)射區(qū)105A和N型基區(qū)103成為導(dǎo)通狀態(tài)。為此，如圖4的剖視截面圖所示，N型發(fā)射區(qū)105A、 P型基區(qū)104A 和N型基區(qū)103各自的側(cè)面，以N型發(fā)射區(qū)105A、 P型基區(qū)104A和N
型基區(qū)103這樣的排列，隔著柵極絕緣膜106A與柵電極107相對(duì)'即、 按N型發(fā)射區(qū)105A、 P型基區(qū)104A和N型基區(qū)103的順序形成層構(gòu) 造。由該帶狀延伸的一個(gè)P型基區(qū)104A、形成在該P(yáng)型基區(qū)104A內(nèi)部 的N型發(fā)射區(qū)105A、和與其對(duì)應(yīng)地形成的柵電極107A，形成了在溝 200的側(cè)壁形成溝道的IGBT的單個(gè)元件區(qū)域(單元區(qū)域)。如上述所述，在圖l中，在半導(dǎo)體器件l的中央側(cè)，設(shè)置有P型基 區(qū)104A彼此具有間隔地配置的區(qū)域，即、配置了多個(gè)單元區(qū)域的單元 形成區(qū)域2。關(guān)于其他動(dòng)作，由于與一個(gè)實(shí)施方式相同，所以省略說(shuō)明。 與一個(gè)實(shí)施方式一樣，N型半導(dǎo)體區(qū)域101僅形成于與單元形成區(qū)域2 在俯視圖中重疊的部分.此外，在一個(gè)實(shí)施方式和另一個(gè)實(shí)施方式中，也可將IGBT變形為 以下所示的構(gòu)造。(1) 也可以采用不形成N型緩沖層102，而在形成有P型半導(dǎo)體 區(qū)域100和N型半導(dǎo)體區(qū)域101的通用襯底上，直接形成N型基區(qū)103 的構(gòu)造。(2) 雖然N型半導(dǎo)體區(qū)域lOl (集電極短路區(qū))設(shè)置在P型基區(qū) 104 (或104A)的下部，但也可以是在俯視圖中，設(shè)置于形成為長(zhǎng)膠片 狀的P型基區(qū)104之間(當(dāng)然，形成在單元形成區(qū)域的內(nèi)部)。(3) 雖然將P型基區(qū)104 (或104A)形成為長(zhǎng)膠片形狀的條狀， 但也可形成為長(zhǎng)膠片形狀的P型基區(qū)正交的格子狀，或分割成規(guī)定寬度 的區(qū)域的島狀.
權(quán)利要求
1. 一種具有絕緣柵型雙極晶體管構(gòu)造的半導(dǎo)體器件，其特征在于，具有第一導(dǎo)電型的第一基區(qū)，配置于該第一基區(qū)的一個(gè)主面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電型的第二基區(qū)，形成在上述第二基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電型的發(fā)射區(qū)，配置在上述第一基區(qū)的另一個(gè)主面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電型的集電區(qū)，以及在上述第一基區(qū)的另一個(gè)主面?zhèn)?，以分割上述集電區(qū)的方式插在集 電區(qū)之間而形成的第一導(dǎo)電型的集電極短路區(qū)；在上述第一基區(qū)的一個(gè)主面?zhèn)鹊耐庵懿吭O(shè)置有未形成上述第二基 區(qū)的外部電極形成部，上述第二基區(qū)形成在該外部電極形成部的內(nèi)側(cè)的 晶體管單元形成區(qū)域，上述集電極短路區(qū)僅形成在上述單元形成區(qū)域內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述集電極 短路區(qū)僅形成在與上述第二基區(qū)在俯視圖中重疊的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在上述 第一基區(qū)的一個(gè)主面?zhèn)壬喜浚谏鲜霭l(fā)射區(qū)之間設(shè)置有柵電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述柵電極 設(shè)置在形成于上述發(fā)射區(qū)之間的溝內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種IGBT構(gòu)造的半導(dǎo)體器件，其設(shè)置了集電極短路區(qū)，加快了元件的截止動(dòng)作，且可實(shí)現(xiàn)軟恢復(fù)特性，降低了噪聲。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件為IGBT，具有第一導(dǎo)電型的第一基區(qū)、配置在第一基區(qū)的一個(gè)主面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電型的第二基區(qū)，形成在第二基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電型的發(fā)射區(qū)，配置在第一基區(qū)的另一個(gè)主面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電型的集電區(qū)，以及在第一基區(qū)的另一個(gè)主面?zhèn)龋苑指罴妳^(qū)的方式插在集電區(qū)之間而形成的第一導(dǎo)電型的集電極短路區(qū)；設(shè)置有在第一基區(qū)的一個(gè)主面?zhèn)鹊耐庵懿课葱纬傻诙鶇^(qū)的外部電極形成部，第二基區(qū)形成在外部電極形成部的內(nèi)側(cè)的單元形成區(qū)域，集電極短路區(qū)僅形成在單元形成區(qū)域內(nèi)。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101123270SQ20071013043
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者河野好伸 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社