[发明专利]半导体装置

说明书

本申请是下述申请的分案申请：

申请号：200910128725.8

申请日：2006年12月13日

发明名称：半导体装置

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别是涉及高耐压功率用半导体装置。

背景技术

图49是整体用700标示、传统的横向n沟道IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的顶视图；此外，图50是从X-X方向看图49的截面图。

如图50所示，IGBT 700包含p型衬底1。n层2设置在p型衬底1中，此外在n^-层2内形成n型缓冲层3。此外，在n型缓冲层3中形成p型集电极层4。

另一方面，在n^-层2中，与p型集电极层4相隔规定的距离，形成p型基极层5。在p型基极层5内，n型发射极层(n⁺)6在p型基极层5周围部分的内侧形成，比p型基极层5浅。此外，在p型基极层5内，还形成p型发射极层(p⁺)7。

在夹在n型缓冲层3和p型基极层5之间的n^-层2的表面上，形成场氧化膜8。此外，在发射极层6和n^-层2之间的p型基极层5中形成的沟道区域15上，隔着栅极氧化膜9设置栅极布线10。此外，设置保护膜11，覆盖场氧化膜8等。

设置栅极电极12，在电气上连接到栅极布线10。此外，形成发射极电极13，在电气上连接到n型发射极层6和p型发射极层7两者。此外，形成集电极电极14，在电气上连接到p型集电极层4。发射极电极13及集电极电极14和栅极电极12在电气上相互分离。

如图49所示，IGBT 700在中央有p型集电极层4，具有由n型缓冲层3、n^-层2、p型基极层5、n型发射极层6、p型发射极层7依次包围其周围的结构，直线部分连结两个半圆部分成无端状。另外，为了在图49上易于理解，省略了场氧化膜8、栅极氧化膜9、栅极布线10、栅极电极12、保护膜11、发射极电极13以及集电极电极14。

专利文献1：专利第3647802号公报

发明内容

图51表示在IGBT 700中施加一定的栅极·发射极之间电压(V_GE)的状态下，施加集电极·发射极间电压(V_CE)时的集电极·发射极电流电流(I_CE)的特性。横轴表示集电极·发射极间电压(V_CE)，纵轴表示集电极·发射极电流(I_CE)。测定的温度是室温。

正如从图51可以看出的，V_CE逐渐增大时，V_CE接近6V时I_CE约变为0.2A，从这附近起趋向于饱和。因此，有即使V_CE增大，I_CE也无法显著增大的问题。

此外，即使在V_CE从0V到6V之间，I_CE也呈现出平缓的斜率，还有导通电阻(V_CE/I_CE)高的问题。

图52表示IGBT 700的关断波形。横轴表示关断时间，纵轴表示集电极·发射极间电压(V_CE)或集电极·发射极电流(I_CE)。在图35中，(A_V)表示V_CE值的改变，(A_I)表示I_CE值的改变。

正如从图52看出的，下降时间(I_CE从最大值的90％变为10％所需要的时间)是超过1μs的大值。这样，在p型衬底1上的n^-层2上形成IGBT的结分离(JI)横向IGBT 700，有开关速度慢，开关损失大的问题。

此外，在横向IGBT 700上，在反相器电路上短路时等，还有p型集电极层4/n型缓冲层3/n^-层2/p型基极层5/n型发射极层6上形成的寄生半导体开关元件闭锁，IGBT 700电流密度增大，容易破坏的问题。

本发明旨在解决这样的问题，目的是提供提高集电极·发射极电流特性、缩短下降时间、此外提高寄生半导体开关元件闭锁耐受性的半导体装置。