[發明專利]IGBT以及IGBT的制造方法

有效

• 申請號: 201280069700.5
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN104115274B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 加藤武寬;大西徹
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/739
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;蘇萌萌

技術領域

本說明書所公開的技術涉及IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor,絕緣柵雙極性晶體管)等開關元件。

背景技術

在日本專利公開公報2010-103326(以下，稱之為專利文獻1)中，公開了一種IGBT。在該IGBT中，通過n型的中間區，而使體區與頂部體區和底部體區分離。此外，該IGBT具有貫穿頂部體區、中間區及底部體區并到達漂移區的溝槽型的柵電極。通過以這樣的方式在體區內設置中間區，從而能夠對在IGBT處于導通時漂移區內的空穴向頂部體區流出的情況進行抑制。由此，能夠在漂移區內積蓄更多的空穴，從而能夠減小IGBT的通態電壓。

發明內容

發明所要解決的課題

上述的具有中間區的IGBT的特性，尤其是柵極閾值、通態電壓、柵電極的電容等會根據柵極絕緣膜附近的中間區的n型雜質濃度而發生較大變化。一直以來，都難以準確地控制柵極絕緣膜附近的中間區的n型雜質濃度。因此，在對IGBT進行量產時，存在IGBT間的特性的偏差較大的問題。所以，在本說明書中，提供一種具有中間區，并且具有在量產時不易產生特性的偏差的結構的IGBT。

用于解決課題的方法

發明者們發現了柵極絕緣膜附近的中間區的n型雜質濃度與柵極絕緣膜附近的中間區的下端的深度有關。即，在進行用于形成中間區的離子注入時，受到柵電極的形狀的影響，存在與其他區域相比，在柵極絕緣膜附近離子被注入的深度變深的趨勢。因此，例如圖17所示，柵極絕緣膜42附近的中間區24的下端的深度與遠離柵極絕緣膜42的位置處的中間區24的下端的深度之間產生有差值ΔD1。根據柵極絕緣膜附近的中間區的下端的深度，柵極絕緣膜附近的中間區(例如，圖17中參照符號24s所示的區域)的n型雜質的濃度分布會發生變化。本發明者們發現了能夠通過將中間區的下端的深度控制在預定的值，從而準確地控制柵極絕緣膜附近的中間區的n型雜質濃度。

本說明書所公開的第一IGBT具有：n型的發射區；p型的頂部體區，其被形成在發射區的下側；n型的中間區，其被形成在頂部體區的下側；p型的底部體區，其被形成在中間區的下側；n型的漂移區，其被形成在底部體區的下側；p型的集電區，其與漂移區相接；多個溝槽，其從半導體基板的上表面起，貫穿發射區、頂部體區、中間區以及底部體區并到達漂移區；柵電極，其被形成在溝槽內，并隔著絕緣膜而與發射區和漂移區之間的頂部體區、中間區以及底部體區對置。存在于兩個柵電極之間的中間區的下端的深度的偏差在110nm以下。

另外，存在于兩個柵電極之間的中間區的下端的深度的偏差是指，該中間區之中的最深的部分的下端的深度與該中間區之中的最淺的部分的下端的深度之差。例如，在圖17的示例中，差值ΔD1為兩個柵電極40之間的中間區24的下端的深度的偏差。圖1圖示了存在于兩個柵電極之間的中間區的下端的深度的偏差ΔD1與柵極絕緣膜附近的中間區的n型雜質濃度C1之間的關系。另外，在圖1中，作為n型雜質濃度C1，表示了標準化后的值。更詳細而言，表示了相對于在深度的偏差ΔD1為0的情況(通過模擬試驗所計算出的值)，n型雜質濃度以何種程度變低。從圖1可明顯看出，在深度的偏差ΔD1在110nm以下的情況下，n型雜質濃度C1以1％左右的值而大致固定。因此，當深度的偏差ΔD1在110nm以下時，即使深度的偏差ΔD1發生變化，n型雜質濃度C1也幾乎不發生變化。此外，當深度的偏差ΔD1變得大于110nm時，n型雜質濃度C1將發生急劇變化。因此，當深度的偏差ΔD1大于110nm時，哪怕深度的偏差ΔD1僅發生少許變化，IGBT的特性也會發生變化。所以，如上所述，通過將中間區的下端的深度的偏差設定在110nm以下，從而能夠在量產時抑制IGBT的特性的偏差。