[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及用于集成电路的具有纵形构造的绝缘栅型双极晶体管(以下称IGBT)构造的半导体器件。

背景技术

IGBT是具有栅极、且可通过对该栅极施加电压来进行晶体管的导通/截止控制的双极晶体管，是兼有场效应晶体管所具有的高输入阻抗特性、和双极晶体管所具有的低输出阻抗特性的器件。作为PNP型的IGBT的一个例子，具有图5所示的构造(例如，参照专利文献1)。

图5是表示在集电区侧交替配置了P型半导体区域(集电区)100和N型半导体区域(集电极短路区)101的、使用了所谓通用衬底的IGBT的截面构造的示意图。

该IGBT采用外延生长法，在上述通用衬底上，依次形成了N型缓冲层102、以及N型基区103。

此外，在N型基区103的表面(图的上部侧的面)，利用P型杂质的扩散处理，形成了多个P型基区104，并且，利用N型杂质的扩散处理，在该P型基区104内的表面，形成了多个N型发射区105。

在各P型基区104之间的N型基区103的表面，形成有栅极绝缘膜106。

在上述栅极绝缘膜106上形成有栅电极107，该栅电极107被绝缘膜108覆盖。

P型基区104和N型发射区105与发射极电极109电连接。

此外，在通用衬底的P型半导体区域100和N型半导体区域101的底面(图的下部侧的面)，形成有集电极电极110。由此，使P型半导体区域100和N型半导体区域101分别作为集电区和集电极短路区起作用。

在上述IGBT的构造中，还有在通用衬底上，不形成N型缓冲层102，而直接形成N型基区103的情况。

对于具有如上述N型半导体区域101那样作为集电极短路区起作用的区域的IGBT而言，在半导体器件内部形成有将N型基区103作为阴极、将P型基区104作为阳极的PN结二极管。

图6是表示图5的IGBT的等效电路的示意图，如图所示，PN结二极管的阴极与IGBT的集电极电极110电连接，PN结二极管的阳极与IGBT的发射极电极109电连接。在此，PN结二极管的阴极由N型半导体区域101、N型缓冲层102和N型基区103构成，其阳极由P型基区104构成。

具有该集电极短路区的构造，可缩短从IGBT的导通状态向截止状态过渡的时间。

【专利文献1】日本特开平05-03205号公报。

但是，上述PN结二极管的反向恢复时间trr包括：

(1)上述PN结二极管的电流由正向电流值减少到“0”，进而电流(以下称反向电流)向相反方向流动，直到其反向电流成为最大值为止的时间，即、PN结二极管处于短路状态的期间ts，

(2)从反向电流成为最大值的时刻开始，到大致为“0”(例如，最大值的5％以下)为止的期间，即、直到PN结二极管发挥反向阻止(阻止反向电压)作用为止的期间td。

在此，已知上述期间td比期间ts短时，通常输出易产生振铃(ringing)，且易产生由该振铃导致的噪声。

为了降低该噪声，需要具有使上述期间td长于期间ts，即、使td/ts大于以往例的二极管特性(软恢复特性)。

另一方面，对于上述内置有二极管的IGBT，当如图7(a)所示，向发射极电极109与集电极电极110之间施加了提高发射极电极109侧的电位的电压时(正向偏压状态)，在将N型基区103作为阴极、将P型基区104作为阳极的上述PN结二极管中将流过正向电流(导通状态)。

然后，在向发射极电极109与集电极电极110之间，施加了使集电极电极110侧的电位高于发射极电极110的电压后(反向偏压状态)，PN结二极管因反向阻止功能而成为反向电压阻止状态(截止状态)。

但是，在上述的以往内置有二极管的IGBT中，在与集电极电极110相对的通用衬底的整个面上，集电区(P型半导体区域100)和集电极短路区(N型半导体区域101)交替地与集电极电极110连接。

由于上述理由，如图7(b)所示，当成为反向偏压状态时，储存在N型基区103等中的电子，经由N型半导体区域101(集电极短路区)，被较快地排出到集电极电极110，因此，存在无法良好地实现内置二极管的软恢复化。

发明内容

本发明就是鉴于此种情况而做出的，目的在于提供一种IGBT构造的半导体器件，其与在通用衬底的整个面上形成集电极短路区的以往例相比，使上述期间td长于期间ts，也就是对于PN结二极管来讲，实现了软恢复特性，降低了噪声。