[發明專利]半導體裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 200980100856.3
• 申請日: 2009-06-08
• 公開（公告）號: CN101842903A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 鳥居克行;杉山欣二
• 申請（專利權）人: 三墾電氣株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/28;H01L29/417;H01L29/739
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶

技術領域

本發明涉及一種作為絕緣柵型半導體元件的半導體裝置及其制造方法。

背景技術

絕緣柵型雙極晶體管被稱為IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)，是可同時實現金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET，Metal?Oxide?SemiconductorField?Effect?Transistor)的高速動作和雙極晶體管的低通態電壓的功率半導體元件。

圖6是表示具有現有槽結構的穿透型IGBT的側剖圖。該IGBT具有由p+型集電極層1、n+型緩沖層2、n-型漂移層3、p型基層4、n+型發射極層5所構成的半導體層10，進一步具有：形成為從半導體10的主面11到達漂移層3內部的槽6，在槽6內形成的柵絕緣膜7及柵電極21，在發射極層5和柵電極21上形成的層間絕緣膜8，在基層4、發射極層5及層間絕緣膜8上形成的發射電極22，由在集電極層1的主面12上形成的Ti(鈦)構成的集電極電極23a。

并且，IGBT根據其結構分類為穿透型或非穿透型等。特別是在穿透型的情形下，由于緩沖層2強制性地抑制在發射極-集電極間施加逆方向電壓時發生的從漂移層3朝向集電極層1的耗盡層的擴大，因此可將具有較高電阻的漂移層3形成為薄型。其結果，穿透型IGBT具有低通態電壓的特點。

一方面，IGBT具有稱之為閂鎖效應的特殊的破壞模式。這是由于在其結構上的、來自內藏于IGBT的寄生晶閘管的動作而導致，通過在通常動作時從集電極層1注入用的空穴，使得空穴電流流過寄生晶閘管的柵極，并使得寄生晶閘管動作而引起的現象。

作為防止發生閂鎖效應的方法之一，已知有為抑制空穴的注入量而使用了雜質濃度低的集電極層1的方法。根據該方法，雖然可通過減少空穴電流來防止閂鎖效應，但是難以獲得雜質濃度低的集電極層1和集電極電極23a之間的良好的接觸即歐姆接觸，而可容易形成肖特基接觸。其結果，如圖7所示，在導致發生高通態電壓的同時，在啟動時發生輸出電壓VCE和輸出電流IC不成比例的不穩定動作。

另外，有關IGBT的內容記載于例如以下專利文獻1中。

專利文獻：日本特開2005-197472號公報

發明內容

發明要解決的課題

這種現象依賴于集電極層1的電子親和力X_S和集電極電極23a的功函數φm的關系。在集電極層1是p型的情形下，X_S隨著其表層的雜質濃度變低而變得越大，通過集電極層1的電子親和力和集電極電極23a的功函數之差(X_S-φm)變大，使得更容易在集電極層1和集電極電極23a之間形成肖特基接觸。

在此，作為解決這些問題的對策，揭示有將集電極層1薄層化之后，僅在集電極層1的主面12側導入p型雜質，從而形成局部高濃度區域的方法。根據該方法，由于集電極層1的電子親和力X_S變小，X_S-φm也變小或成為負值，因此形成歐姆接觸，獲得低通態電壓。

然而，為了形成局部的高濃度區域，需要進行在集電極層1的主面12側注入p型離子的工序以及使p型離子活性化的退火工序，并隨著工序數的增加而導致成本的增高。另外，在以往的工藝中，在半導體層10形成柵電極21及發射極22之后，通過研磨工序而從主面12側將集電極層1薄層化，進行離子注入工序及退火工序，因此導致了在薄層化后的工藝中IGBT容易遭破壞，使得制造成品率降低。

為解決上述問題，本發明以提供一種可防止發生閂鎖效應且實現低通態電壓的半導體裝置為目的。另外，本發明是以提供一種可提高這樣的半導體裝置的制造成品率的制造方法為目的。

解決問題的手段

為了解決上述問題，本發明以如下方式實現。有關本發明實施例的半導體裝置的特征在于，具有：

第一導電型或與此相反的第二導電型的第一半導體層；

在第一半導體層上形成的第一導電型的第二半導體層；

在第二半導體層上以島狀形成的第二導電型的第三半導體層；

在第二半導體層及第三半導體層上形成的絕緣膜；

在絕緣膜上形成的控制電極；

與第二半導體層及第三半導體層電連接的第一主電極；以及

與第一半導體層電連接且具有Pd的第二主電極。

另外，有關本發明實施例的半導體裝置的制造方法的特征在于，具有如下步驟：

形成第一導電型或與此相反的第二導電型的第一半導體層的工序；

在第一半導體層上形成第一導電型的第二半導體層的工序；