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JPH09172167A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPH09172167A
JPH09172167A JP7330415A JP33041595A JPH09172167A JP H09172167 A JPH09172167 A JP H09172167A JP 7330415 A JP7330415 A JP 7330415A JP 33041595 A JP33041595 A JP 33041595A JP H09172167 A JPH09172167 A JP H09172167A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
conductivity type
drain region
type
anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7330415A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichi Oshino
雄一 押野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7330415A priority Critical patent/JPH09172167A/ja
Priority to TW085115306A priority patent/TW355814B/zh
Priority to US08/767,337 priority patent/US5952682A/en
Priority to EP96120362A priority patent/EP0780905A1/en
Priority to KR1019960067174A priority patent/KR100288821B1/ko
Priority to CN96123276A priority patent/CN1084932C/zh
Publication of JPH09172167A publication Critical patent/JPH09172167A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D12/00Bipolar devices controlled by the field effect, e.g. insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • H10D12/411Insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • H10D12/441Vertical IGBTs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D12/00Bipolar devices controlled by the field effect, e.g. insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • H10D12/411Insulated-gate bipolar transistors [IGBT]

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温状態に長時間保ってもFe汚染による素子
特性の変化を防止するため、ドレイン領域中に選択的に
低ライフタイム層を備える。 【解決手段】N型ドレイン領域11の一方の主面に、1
16atoms/cm3以上の不純物がデポジットされ
て10μm拡散されてP型アノード領域12が形成さ
れ、その表面にアノード金属電極19が形成される。N
型ドレイン領域11の他方の主面には、イオン注入法等
によりP型ベース領域13、N型ソース領域14が形成
される。また、上記他方の主面上にゲート酸化膜15を
介してゲート電極16が形成される。そして、このゲー
ト電極16に接続して金属ゲート電極17が形成されて
いる。また、上記ソース領域14とベース領域13上に
は、両者を短絡するようにソース金属電極18が配設さ
れている。上記N型ドレイン領域11内には、低ライフ
タイム層20が選択的に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ノンパンチスル
ー型の半導体装置の構造に関し、特にオン電圧の変動を
抑え、高信頼性を得ることの可能な半導体装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、IGBTは、パンチスルー型
とノンパンチスルー型が使用されている。図4は、従来
のノンパンチスルー型IGBTの断面を示したもので、
1700Vノンパンチスルー型IGBTの例である。
【0003】従来のノンパンチスルー型IGBTは、N
型ドレイン領域1の一方の主面にP型アノード領域2が
不純物拡散法等で形成されている。そして、この上記N
型ドレイン領域1中に、P型ベース領域3が、更にこの
P型ベース領域3中にN型ソース領域4が、不純物拡散
法によって形成されている。
【0004】上記N型ドレイン領域1の他方の主面とな
る基板表面には、薄い酸化膜5を介してポリシリコンゲ
ート電極6が形成されている。そして、このポリシリコ
ンゲート電極6に接続して金属ゲート電極7が形成され
ている。また、上記ソース領域4とベース領域3上に
は、両者を短絡するようにソース金属電極8が配設され
ている。
【0005】一方、P型アノード領域2には、金属アノ
ード電極9が接続して設けられている。このとき、P型
アノード領域2の拡散は、素子領域の構造を考慮して、
更にアノード領域2からのホールの注入を抑制するため
に、浅い方が特性は良くなる傾向にある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示されるような構造のIGBTは、表面の不純物の影響
を受け易くなり、素子を高温状態に長時間保つと、アノ
ード側金属電極中に含まれるFeが基板中に拡散してゆ
く。そして、P型アノード領域2の低濃度の領域に於い
て、FeイオンとBイオンが結合してしまい、FeBと
なって存在するようになる。
【0007】図5は、J.Appl.Phys.,Vo
l.67,No.11,1 June 1990(A
fast,preparation−free met
hod to detect iron in sil
icon)の文献に開示された、上述したFeイオンと
Bイオンの濃度割合と温度との特性を示したグラフであ
り、この場合Fe1 /Feの値が増えるとFeBが増え
ることを意味している。
【0008】図5に示されるように、温度が上昇すると
P型アノード領域2に於いてFeBが存在するようにな
り、エネルギ―順位が変化してしまう。すると、キャリ
アライフタイムが変化してしまい、安定した素子特性を
得ることができないという課題を有していた。
【0009】また、上記課題を解決するために、アノー
ド領域2を深くして表面濃度をオーミックコンタクトの
取れる濃度にした場合、アノード領域2からのホールの
注入が増加してしまうので、素子特性が大幅に変化して
しまうものであった。
【0010】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、高温状態に長時間保っても、Fe汚染による素子特
性の変化を防止することができ、スイッチング特性の良
好な素子を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、第
1導電型のドレイン領域の一方の主面に第2導電型のア
ノード領域が形成され、上記第1の導電型のドレイン領
域の他方の主面に第1導電型のソース領域及び第2導電
型のベース領域が形成され、上記第1導電型のドレイン
領域の他方の主面上にゲート電極が形成されたノンパン
チスルー型IGBTに於いて、上記第1導電型のドレイ
ン領域の内部には低ライフタイム層が選択的に設けら
れ、上記第2導電型のアノード領域は、7μm以上の深
さを有し、且つ1016atoms/cm3 以上の不純物
濃度を有することを特徴とする。
【0012】またこの発明は、第1導電型のドレイン領
域の一方の主面に第2導電型のアノード領域が形成さ
れ、上記第1の導電型のドレイン領域の他方の主面に第
1導電型のソース領域及び第2導電型のベース領域が形
成され、上記第1導電型のドレイン領域の他方の主面上
にゲート電極が形成されたノンパンチスルー型IGBT
に於いて、上記第1導電型のドレイン領域の内部には低
ライフタイム層が選択的に設けられ、上記第2導電型の
アノード領域は、この領域中へのFeの拡散を防ぐよう
な深さ及び不純物濃度を有することを特徴とする。
【0013】この発明の半導体装置は、第1導電型の第
1の半導体基板の一方の主面に第2導電型のアノード領
域が形成され、他方の主面にMOS構造が形成されてい
る。そして、第2導電型のアノード領域の深さは7μm
以上であり、且つその濃度が1016atoms/cm3
以上である。加えて、第1導電型の半導体基板を構成す
るドレイン領域中の、ベース領域とアノード領域の中央
よりアノード領域側に、選択的に低ライフタイム層が形
成されている。
【0014】また、第1導電型の第1の半導体基板の一
方の主面に第2導電型のアノード領域が形成され、他方
の主面にMOS構造が形成されているこの発明の半導体
装置は、上記第1導電型のドレイン領域の内部に、低ラ
イフタイム層が選択的に設けられている。そして、上記
第2導電型のアノード領域は、この領域中へのFeの拡
散を防ぐような深さ及び不純物濃度を有している。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。図1は、この発明の半導体装置
の一実施形態を示すIGBTの断面図である。図1に於
いて、N型半導体基板であるN型ドレイン領域11の一
方の主面に、1016atoms/cm3 以上のボロン等
の不純物がデポジットされて10μm拡散され、P型ア
ノード領域12が形成される。
【0016】一方、N型ドレイン領域11の他方の主面
に、選択的にイオン注入法等により、ボロン等の不純物
が拡散されてP型ベース領域13が形成される。このP
型ベース領域13中には、選択的にイオン注入法等によ
り砒素等の不純物が拡散されて、N型ソース領域14が
形成される。続いて、N型ドレイン領域11の他方の主
面上に、100nm程度のゲート酸化膜15が形成さ
れ、更にその上にゲート電極となるポリシリコン16が
デポジットされてパターニングされる。
【0017】その後、他方の主面全面に絶縁膜が形成さ
れて、N型ソース領域14、ポリシリコン16のそれぞ
れの金属電極と接続される部分が選択的に除去される。
続いて、Al等の金属がスパッタ等で形成された後パタ
ーニングされて、ソース金属電極17、ゲート金属電極
18が形成される。
【0018】次に、Au等の金属が、上記P型アノード
領域12の表面にスパッタ等で形成されて、アノード金
属電極19が形成される。尚、上記N型ドレイン領域1
1内には、荷電粒子の停止領域としての低ライフタイム
層20が選択的に設けられる。この低ライフタイム層2
0は、定格電圧時に該N型ドレイン領域11内を伸びる
空乏層が到達しない位置に形成されるものである。
【0019】図2は、上述した構成のIGBTを用い
た、高温(125℃)放置によるオン電圧の変動率を示
したもので、図2(a)、(b)及び(c)は、アノー
ド濃度が1015atoms/cm3 の場合、1016at
oms/cm3 の場合及び1017atoms/cm3
場合に、それぞれアノード深さ2μm、5μm、7μm
で形成されたIGBTの変動率特性を示している。
【0020】図2(a)、(b)及び(c)に示される
ように、実験から、アノード深さが7μm以上であれば
変動が抑えられる事の知見が得られた。これは定性的に
FeBが生成しても、アノード・ドレインの接合近辺ま
で、拡散しないということで理解できる。
【0021】また、図3は、アノード深さ7μm時のア
ノード濃度をパラメータとした、IGBTの高温(12
5℃)放置によるオン電圧の変動率を示した特性図であ
る。図3からわかるように、従来のアノード濃度が10
15atoms/cm3 のIGBTに比べ、実験より、素
子の保証温度125℃以下でFeBの生じないアノード
濃度は1016atoms/cm3 以上であるという知見
が得られた。このことは、図5に示された上述の文献上
からも裏づけられている。
【0022】このとき、空乏層伸延領域内に形成した場
合には、若干リーク電流(特に高温でのリーク電流)の
増加を招く虞れがあるので、望ましくは、選択的低ライ
フタイム層20は、素子に定格電圧が印加されたときに
伸びる空乏層に到達しない領域に形成するようにする。
【0023】尚、上述した実施の形態では、P型アノー
ド領域12は、ボロンがデポジットされた後の拡散で形
成されるようにしたが、イオン注入法でボロンイオンが
注入されて拡散されるものであっても良い。その後、ド
レイン領域中のベース領域と、アノード領域を結んだ中
央部よりアノード領域側に、例えばプロトンのような荷
電粒子が選択的に停止させられている。このような構造
であれば、裏面金属電極中のFeイオンの影響を受け
ず、特性が安定して、且つスイッチング特性の良好な素
子とすることができる。
【0024】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、アノード領域の深さが深く、濃度が高いために裏面
電極中のFe汚染による特性の変動を防止することがで
き、且つドレイン領域中に選択的低ライフタイム層を設
けているので、アノード濃度が高くても、ホールの注入
を効果的に抑制でき、高い信頼性と良好なスイッチング
特性を有する半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体装置の一実施形態を示すIG
BTの断面図である。
【図2】図1の構成のIGBTを用いた、高温(125
℃)放置によるオン電圧の変動率を示したもので、
(a)はアノード濃度が1015atoms/cm3 の場
合、(b)はアノード濃度が1016atoms/cm3
の場合、(c)はアノード濃度が1017atoms/c
3 の場合の、それぞれアノード深さ2μm、5μm、
7μmで形成されたIGBTの変動率特性を示した図で
ある。
【図3】アノード深さ7μm時のアノード濃度をパラメ
ータとした、IGBTの高温(125℃)放置によるオ
ン電圧の変動率を示した特性図である。
【図4】従来のノンパンチスルー型IGBTの構成を示
した断面図である。
【図5】FeイオンとBイオンの濃度割合と温度との特
性を示したグラフである。
【符号の説明】
11…N型ドレイン領域、12…P型アノード領域、1
3…P型ベース領域、14…N型ソース領域、15…ゲ
ート酸化膜、16…ポリシリコン(ゲート電極)、17
…ソース金属電極、18…ゲート金属電極、19…アノ
ード金属電極、20…選択的低ライフタイム層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型のドレイン領域の一方の主面
    に第2導電型のアノード領域が形成され、上記第1の導
    電型のドレイン領域の他方の主面に第1導電型のソース
    領域及び第2導電型のベース領域が形成され、上記第1
    導電型のドレイン領域の他方の主面上にゲート電極が形
    成されたノンパンチスルー型IGBTに於いて、 上記第1導電型のドレイン領域の内部には低ライフタイ
    ム層が選択的に設けられ、上記第2導電型のアノード領
    域は、7μm以上の深さを有し、且つ1016atoms
    /cm3 以上の不純物濃度を有することを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 上記第1導電型のドレイン領域は、定格
    電圧印加時に該第1導電型のドレイン領域内を伸びる空
    乏層が上記低ライフタイム層に到達しないことを特徴と
    する請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 第1導電型のドレイン領域の一方の主面
    に第2導電型のアノード領域が形成され、上記第1の導
    電型のドレイン領域の他方の主面に第1導電型のソース
    領域及び第2導電型のベース領域が形成され、上記第1
    導電型のドレイン領域の他方の主面上にゲート電極が形
    成されたノンパンチスルー型IGBTに於いて、 上記第1導電型のドレイン領域の内部には低ライフタイ
    ム層が選択的に設けられ、上記第2導電型のアノード領
    域は、この領域中へのFeの拡散を防ぐような深さ及び
    不純物濃度を有することを特徴とする半導体装置。
JP7330415A 1995-12-19 1995-12-19 半導体装置 Pending JPH09172167A (ja)

Priority Applications (6)

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JP7330415A JPH09172167A (ja) 1995-12-19 1995-12-19 半導体装置
TW085115306A TW355814B (en) 1995-12-19 1996-12-11 Semiconductor device
US08/767,337 US5952682A (en) 1995-12-19 1996-12-16 Semiconductor device with deep anode and lifetime reduction region
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KR1019960067174A KR100288821B1 (ko) 1995-12-19 1996-12-18 반도체 장치
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EP (1) EP0780905A1 (ja)
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CN (1) CN1084932C (ja)
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10001128C1 (de) * 2000-01-13 2001-09-27 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement
JP4750933B2 (ja) * 2000-09-28 2011-08-17 株式会社東芝 薄型パンチスルー型パワーデバイス
DE10117483A1 (de) * 2001-04-07 2002-10-17 Bosch Gmbh Robert Halbleiterleistungsbauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
JP5033335B2 (ja) * 2006-02-21 2012-09-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびそれを用いたインバータ装置
WO2012169022A1 (ja) * 2011-06-08 2012-12-13 トヨタ自動車株式会社 半導体装置とその製造方法
DE102016015475B3 (de) 2016-12-28 2018-01-11 3-5 Power Electronics GmbH IGBT Halbleiterstruktur
US20200105874A1 (en) * 2018-10-01 2020-04-02 Ipower Semiconductor Back side dopant activation in field stop igbt

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2150753B (en) * 1983-11-30 1987-04-01 Toshiba Kk Semiconductor device
JPH07123166B2 (ja) * 1986-11-17 1995-12-25 日産自動車株式会社 電導度変調形mosfet
JP2579979B2 (ja) * 1987-02-26 1997-02-12 株式会社東芝 半導体素子の製造方法
JP2617497B2 (ja) * 1987-12-18 1997-06-04 松下電工株式会社 半導体装置
JPH07107935B2 (ja) * 1988-02-04 1995-11-15 株式会社東芝 半導体装置
JPH03171777A (ja) * 1989-11-30 1991-07-25 Toshiba Corp 半導体装置
JPH0541524A (ja) * 1991-08-06 1993-02-19 Fuji Electric Co Ltd 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ

Also Published As

Publication number Publication date
KR970054366A (ko) 1997-07-31
KR100288821B1 (ko) 2001-06-01
CN1084932C (zh) 2002-05-15
US5952682A (en) 1999-09-14
TW355814B (en) 1999-04-11
CN1159657A (zh) 1997-09-17
EP0780905A1 (en) 1997-06-25

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