[发明专利]沟槽型绝缘栅双极晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体元件及半导体元件的制造方法，尤其涉及功率转换装置所使用的绝缘栅型双极晶体管及其制造方法。

背景技术

在功率转换装置的低功耗化的进程中，对于该功率转换装置所使用的功率器件本身的低功耗化抱有很大的期望。在该功率器件中，也固定会使用能够利用电导调制效应来实现低导通电压、并能利用电压进行栅极控制的绝缘栅型双极晶体管(以下，称为IGBT)。近年来，与在晶片表面设置栅电极的所谓的平面型IGBT相比，沟槽型IGBT的应用逐渐增加，在该沟槽型IGBT中，从晶片表面起形成沟槽结构，并经由氧化膜在该沟槽结构中埋设栅电极。

为了进一步减小该沟槽型IGBT的导通电压，提出了各种各样的改善方法。例如，在专利文献1所记载的沟槽型IGBT中，在n漂移层的表面层的一部分形成有p基极区域(p阱区)，并且在发射极电极侧，降低与发射极电极相连接的p基极区域的面积比率。由此，对从p集电极层注入的空穴(hole)经由p基极区域向发射极电极的流出进行抑制，从而促进空穴在n漂移层的表面层进行蓄积。由此，通过使发射极电极侧的蓄积载流子浓度增加，来提高电导调制效应，减小导通电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000－228519号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1的IGBT的情况下，在n漂移层的表面层中没有形成p基极区域的区域，若因导通而流动的空穴进行蓄积，则由于该蓄积的空穴，会发生位移电流向栅电极流动的现象。结果导致在导通时栅极电压急剧上升，并且随着栅极电压的急剧上升，还存在集电极电流的峰值激增的问题。

本发明着重于解决上述问题，其目的在于提供一种沟槽型绝缘栅双极晶体管及其制造方法，该沟槽型绝缘栅双极晶体管能够对沟槽型绝缘栅双极晶体管导通时的集电极电流峰值的激增进行抑制。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述问题，本发明所涉及的绝缘栅型双极晶体管的某一方式的特征在于，包括：形成于第1导电型漂移层的表面的沟槽；选择性地设置于该沟槽的内侧的多个栅电极；由填充到相邻的栅电极间的沟槽的内侧的绝缘物构成的绝缘块；以及形成在第1导电型漂移层的与沟槽相反一侧的面上的第2导电型集电极区域。

本发明所涉及的绝缘栅型双极晶体管的制造方法的某一方式的特征在于，包含有：在半导体区域的表面层的一部分所形成的沟槽的内侧填充绝缘物的工序；去除所填充的绝缘物的一部分，选择性地使沟槽的内侧露出的工序、以及在选择性地露出的沟槽的内侧形成栅电极的工序。

发明效果

因此，根据本发明所涉及的绝缘栅型双极晶体管，能够对导通时集电极电流峰值的激增进行抑制。

附图说明

图1是示意性地说明本发明的实施方式所涉及的IGBT的剖视图。

图2是示意性地说明本发明的实施方式所涉及的IGBT的俯视图。

图3是从图2中的A-A方向观察到的剖视图。

图4是从图2中的B-B方向观察到的剖视图。

图5是从图2中的C-C方向观察到的剖视图。

图6是从图2中的D-D方向观察到的剖视图。

图7是分析本发明的实施方式所涉及的IGBT的特性的仿真中所使用的电路的结构图。

图8是示意性地说明比较例所涉及的IGBT的俯视图。

图9是表示仿真分析得到的导通时的集电极电流及集电极－发射极间电压的波形的特性图。

图10是表示仿真分析得到的栅极电阻和集电极电流的峰值之间关系的特性图。

图11是表示仿真分析得到的集电极电流的峰值与导通损耗之间的相关性的特性图。

图12是表示导通电压与截止损耗之间的平衡特性的变化的图。

图13是说明本发明的实施方式所涉及的IGBT的制造方法的概要的示意性的工序剖视图(之一)。

图14是说明本发明的实施方式所涉及的IGBT的制造方法的概要的示意性的工序剖视图(之二)。

图15是说明本发明的实施方式所涉及的IGBT的制造方法的概要的示意性的工序剖视图(之三)。

图16是说明本发明的实施方式所涉及的IGBT的制造方法的概要的示意性的工序剖视图(之四)。

图17是说明本发明的实施方式所涉及的IGBT的制造方法的概要的示意性的工序剖视图(之五)。