JP6459433B2 - 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Description
本発明の実施の形態に係る絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)は、図1に示すように、半導体基板の表面(図1中の上面)側の略中央に位置し主電流が流れる活性領域Aと、この活性領域Aの外側に活性領域Aを囲むように設けられた耐圧構造領域Bと、この耐圧構造領域Bの外側に耐圧構造領域Bを囲むように設けられた分離拡散領域Cと、を備える逆阻止IGBTである。
次に、本発明の実施の形態に係るIGBTの製造方法を、図2〜図5を参照して説明する。尚、図2〜図5中のベース領域12が、図1中に示した複数のベース領域12a,12b,…12hに対応する。また図2〜図5中の2個のエミッタ領域13m,13nが、図1中に示した複数のエミッタ領域13a1,13a2,13b1,…13h2に対応する。また図2〜図5中の2個のゲート絶縁膜14m,14nが、図1中に示した複数のゲート絶縁膜14a,14b,…14iに対応する。また図2〜図5中の2個のゲート電極15m,15nが、図1中の複数のゲート電極15a,15b,…15iに対応する。また図2〜図5中の2個の層間絶縁膜16m,16nが、図1中の複数の層間絶縁膜16a,16b,…16iに対応する。
本発明の実施の形態に係るIGBTの耐圧特性を、レーザー光の照射面積の活性領域Aの面積に対する比率(以下「照射率」という。)を変化させて測定した結果を図8に示す。レーザーアニールにより、ドリフト領域11とコレクタ領域1とのpn接合界面付近において、格子欠陥領域2がレーザー光を全く照射しない照射率0%の場合より多く活性化され、格子欠陥領域2中の格子欠陥の一部が緩和される。そのため、図8中の正方形をデータ点とするプロットで示すように、逆耐圧は照射率10%で約730V、また照射率40%で約750Vとなり、照射率0%の場合(約720V)よりも逆耐圧を高めることができる。
図10(a)に示した第1変形例に係るIGBT、及び後述する第2変形例に係るIGBT並びに第3変形例に係るIGBTは、いずれも、図1〜図9で説明した本発明の実施の形態に係るIGBTと同様の逆阻止IGBTである。よってそれぞれの変形例の説明では、本発明の実施の形態に係るIGBTと共通する構造の説明を適宜省略するとともに、相違する構造について説明する。
図11(a)に示した第2変形例に係るIGBTのコレクタ領域1には、コレクタ領域1の上面からベース領域12側に突出するように、面内方向において選択的に他の箇所より大きな厚みを有する3個の高拡散領域1c1,1c2,1c3が形成されている。3個の高拡散領域1c1,1c2,1c3は、図1及び図10に示したIGBTと同様に、図11(a)中で、断面が横長の矩形を示す略直方体状で模式化された領域で示され、コレクタ領域1の中央に左右対称的に形成されている。
また図12に示した第3変形例に係るIGBTのコレクタ領域1には、コレクタ領域1の上面からベース領域12側に突出するように、面内方向において選択的に他の箇所より大きな厚みを有する15個の高拡散領域1d1,1d2,…1d15が形成されている。図12(a)中には、紙面を正面から見て手前側に表われる5個の高拡散領域1d1,1d2,…1d5が示されている。15個の高拡散領域1d1,1d2,…1d15はそれぞれ同形状であり、図12(a)中で、断面が横長の矩形を示す略直方体状で模式化された領域で示され、コレクタ領域1の左右方向の中央に等間隔で形成されている。
1a 高拡散領域
2 格子欠陥領域
3 コレクタ電極
11 ドリフト領域
12a〜12h ベース領域
13a1〜13h1,13a2〜13h2 エミッタ領域
15a〜15i ゲート電極
17 エミッタ電極
A 活性領域
Claims (8)
- 第1導電型のドリフト領域上に設けられた第2導電型のベース領域と、
該ベース領域の内部に選択的に設けられた第1導電型のエミッタ領域と、
前記ベース領域の表面と前記エミッタ領域の表面とに共通して対向するように選択的に設けられたゲート電極と、
前記ドリフト領域の下に設けられると共に、第2導電型の不純物が導入された格子欠陥領域と、
該格子欠陥領域の下に設けられると共に、一部が前記ベース領域側へ選択的に突出する高拡散領域を有するコレクタ領域と、
を備え、
前記高拡散領域における前記格子欠陥領域は、前記高拡散領域ではない部分の前記格子欠陥領域よりも薄い厚さで存在している、
ことを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。 - 前記高拡散領域は複数個であり、該複数個の高拡散領域は、ストライプ状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
- 高拡散領域は複数個であり、この複数個の高拡散領域は、互いに間隔を空けてマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
- 前記高拡散領域の面積は、活性領域の面積に対して10%以上40%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
- 第1導電型のドリフト領域の表面に第2導電型のベース領域を形成する工程と、
前記ベース領域の一部に第1導電型のエミッタ領域を形成する工程と、
前記ベース領域の表面と前記エミッタ領域の表面とに共通して対向するようにゲート電極を選択的に形成する工程と、
前記ドリフト領域の前記ベース領域と反対側の面に第2導電型の不純物イオンを注入して格子欠陥領域を形成する工程と、
熱処理によって前記格子欠陥領域に注入された不純物イオンを活性化して第2導電型のコレクタ領域を形成する工程と、
選択的なレーザーアニールによって前記格子欠陥領域に注入された不純物イオンの一部を更に活性化すると共に、前記格子欠陥領域の格子欠陥の一部を緩和して、前記コレクタ領域の一部に前記ベース領域側へ突出する高拡散領域を形成する工程と、
を含み、
前記高拡散領域における前記格子欠陥領域は、前記高拡散領域ではない部分の前記格子欠陥領域よりも薄い厚さで形成される、
ことを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法。 - 前記選択的なレーザーアニールは、前記格子欠陥領域の前記コレクタ電極側から、レーザー光をストライプ状に照射して行うことを特徴とする請求項5に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法。
- 前記選択的なレーザーアニールは、前記格子欠陥領域の前記コレクタ電極側から、レーザー光をマトリクス状に照射して行うことを特徴とする請求項5に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法。
- 前記選択的なレーザーアニールは、前記格子欠陥領域の、活性領域の面積に対して10%以上40%以下の面積に対して行うことを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法。
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