反向导通绝缘栅双极性晶体管制造技术

本发明专利技术提供一种对两步式导通现象的产生进行抑制的反向导通绝缘栅双极性晶体管。反向导通绝缘栅双极性晶体管(1)的半导体层(10)具备n型的势垒区(18)，所述势垒区(18)被设置在体区(15)内，并且通过从半导体层(10)的表面(10B)延伸的柱区(19)而与发射极(24)电连接。势垒区(18)具有第一势垒部分区域(18a)及第二势垒部分区域(18b)，其中，所述第一势垒部分区域(18a)到漂移区(14)的距离为第一距离(18Da)，所述第二势垒部分区域(18b)到漂移区(14)的距离为与第一距离(18Da)相比较长的第二距离(18Db)。第二势垒部分区域(18b)与绝缘沟槽栅部(30)的侧面相接。

【技术实现步骤摘要】

本说明书所公开的技术涉及一种反向导通IGBT(ReverseConductingInsulatedGateBipolarTransistor,反向导通绝缘栅双极性晶体管)。
技术介绍
开发了一种使二极管内置在形成有IGBT的半导体层内的反向导通IGBT。这种反向导通IGBT较多地被用于构成三相逆变器的六个晶体管中，并且二极管作为续流二极管(FreeWheelingDiode：FWD)而动作。期待通过对被内置于反向导通IGBT中的二极管的反向恢复特性进行改善，从而减少反向导通IGBT的开关损耗。为了改善内置二极管的反向恢复特性，对在内置二极管被正向偏置时从体区(内置二极管中的阳极区)注入的空穴量进行抑制。专利文献1中提出了改善内置二极管的反向恢复特性的技术。在图6中，图示了专利文献1中所公开的反向导通IGBT100的概要。该反向导通IGBT100为了对从体区115注入的空穴量进行抑制，而具备被设置在p型的体区115内的n型的势垒区118。将被配置在与势垒区118相比靠上方的体区115称为上侧体区115a，将被配置在与势垒区118相比靠下方的体区115称为下侧体区115b。势垒区118通过从半导体层的表面延伸并且与发射极124肖特基接触的n型的柱区119而与发射极124电连接。当内置二极管被正向偏置时，势垒区118与发射极124通过柱区119而短路。此时，势垒区118的电位与发射极124的电位相比降低了与柱区119和发射极124的肖特基结的正向电压相当的量。肖特基结的正向电压小于由上侧体区115a与势垒区118构成的PN二极管的内建电压。因此，当设置有势垒区118时，由于在由上侧体区115a与势垒区118构成的PN二极管上未施加有足够的正向电压，因此抑制了从上侧体区115a注入的空穴量。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-48230号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如图6的虚线所示，在反向导通IGBT100中，由于势垒区118与绝缘沟槽栅部130的侧面相接，因此，由势垒区118、下侧体区115b、漂移区114构成的寄生的NMOS存在于绝缘沟槽栅部130的侧面。因此，当向绝缘沟槽栅部130施加正电压时，在达到阈值之前，寄生NMOS将先导通。由此，如图7所示，相对于栅极电压Vg的增加，集电极电流Ic分两次上升(以下，将该现象称为“两步式导通现象”)。这样的两步式导通现象成为误动作、噪声以及不良品判断失误的原因。本说明书提供一种两步式导通现象被抑制的反向导通IGBT。用于解决课题的方法在本说明书中所公开的反向导通IGBT的一个实施方式具备：半导体层；发射极，其对半导体层的一个主面进行覆膜；绝缘沟槽栅部，其从半导体层的一个主面朝向半导体层板内延伸。半导体层具有第一导电型的漂移区、第二导电型的体区以及第一导电型的势垒区。漂移区与绝缘沟槽栅部相接。体区被设置在漂移区上，并与绝缘沟槽栅部相接。势垒区被设置在体区内，并通过从半导体层的一个主面延伸的柱部而与发射极电连接。势垒区具有第一势垒部分区域以及第二势垒部分区域。第一势垒部分区域到漂移区的距离为第一距离。第二势垒部分区域到漂移区的距离为与第一距离相比较长的第二距离。第二势垒部分区域与绝缘沟槽栅部的侧面相接。在上述实施方式的反向导通IGBT中，到漂移区的距离较长的第二势垒部分区域以与绝缘沟槽栅部的侧面相接的方式而被配置。因此，由势垒区、体区、漂移区构成的寄生的NMOS的沟道电阻升高。因此，在上述实施方式的反向导通IGBT中，两步式导通现象被抑制。附图说明图1模式化地表示实施例的反向导通IGBT的主要部分剖视图。图2模式化地表示与图1的Ⅱ-Ⅱ线对应的主要部分剖视图。图3表示实施例的反向导通IGBT的Ic-Vg特性。图4模式化地表示改变例的反向导通IGBT的主要部分剖视图。图5表示改变例的反向导通IGBT的Ic-Vg特性。图6模式化地表示现有的反向导通IGBT的主要部分剖视图。图7表示现有的反向导通IGBT的Ic-Vg特性。具体实施方式以下，对在本说明书中所公开的技术特征进行整理。另外，以下所记载的事项分别单独地具有技术上的有用性。本说明书中所公开的反向导通IGBT的一个实施方式可以具备：半导体层；发射极，其对半导体层的一个主面进行覆膜；以及绝缘沟槽栅部，其从半导体层的一个主面朝向半导体层内延伸。半导体层所使用的材料并不被特别地限定。例如，半导体层可以使用硅、碳化硅、氮化物半导体或其他的化合物半导体。半导体层也可以具有第一导电型的漂移区、第二导电型的体区以及第一导电型的势垒区。漂移区与绝缘沟槽栅部相接。体区被设置在漂移区上，并与绝缘沟槽栅部相接。势垒区被设置在体区内，并且被构成为能够通过从半导体层的一个主面延伸的柱部而与发射极电连接。柱部被构成为，以对在反向导通IGBT导通时从体区注入的载流子量进行抑制的方式，而将势垒区与发射极电连接并对势垒区的电位进行调节。例如，柱部也可以为与发射极肖特基接触的第一导电型的半导体区域。势垒区具有第一势垒部分区域以及第二势垒部分区域。第一势垒部分区域到漂移区的距离为第一距离。第二势垒部分区域到漂移区的距离为与第一距离相比较长的第二距离。第二势垒部分区域与绝缘沟槽栅部的侧面相接。半导体层还可以具有第二导电型的高浓度区域。高浓度区域被设置在体区内，并且被配置在第二势垒部分区域的下方，其杂质浓度与体区的杂质浓度相比较浓。根据该实施方式，由势垒区、体区、漂移区构成的寄生的NMOS的阈值升高。因此，在该实施方式的反向导通IGBT中，两步式导通现象进一步被抑制。实施例1以下，参照附图，对反向导通IGBT1进行说明。反向导通IGBT1被用于构成三相逆变器的六个晶体管中，并且内置的二极管作为续流二极管(FreeWheelingDiode：FWD)而动作。如图1所示，反向导通IGBT1具备：单晶硅的半导体层10；对半导体层10的背面10A进行覆膜的集电极22(二极管中的阴极电极)；对半导体层10的表面10B进行覆膜的发射极24(二极管中的阳极电极)；以及被形成在半导体层10的表层部中的多个绝缘沟槽栅部30。半导体层10具备p型的集电区11、n型的阴极区12、n型的缓冲区13、n型的漂移区14、p型的体区15(二极管中的阳极区)、n型的发射区16、p型的体接触区17、n型的势垒区18以及n型的柱区19。集电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反向导通绝缘栅双极性晶体管，具备：半导体层；发射极，其对所述半导体层的一个主面进行覆膜；绝缘沟槽栅部，其从所述半导体层的一个主面朝向所述半导体层内延伸，所述半导体层具备：第一导电型的漂移区，其与所述绝缘沟槽栅部相接；第二导电型的体区，其被设置在所述漂移区上，并且与所述绝缘沟槽栅部相接；第一导电型的势垒区，其被设置在所述体区内，并且通过从所述半导体层的一个主面延伸的柱部而与所述发射极电连接，所述势垒区具有：第一势垒部分区域，其到所述漂移区的距离为第一距离；第二势垒部分区域，其到所述漂移区的距离为与所述第一距离相比较长的第二距离；所述第二势垒部分区域与所述绝缘沟槽栅部的侧面相接。

【技术特征摘要】
2014.12.12 JP 2014-2520131.一种反向导通绝缘栅双极性晶体管，具备：
半导体层；
发射极，其对所述半导体层的一个主面进行覆膜；
绝缘沟槽栅部，其从所述半导体层的一个主面朝向所述半导体层内延伸，
所述半导体层具备：
第一导电型的漂移区，其与所述绝缘沟槽栅部相接；
第二导电型的体区，其被设置在所述漂移区上，并且与所述绝缘沟槽栅
部相接；
第一导电型的势垒区，其被设置在所述体区内，并且通过从所述半导体
层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：平林康弘，细川博司，安田佳史，添野明高，妹尾贤，町田悟，山下侑佑，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP