[發明專利]反向導通型半導體裝置

有效

• 申請號: 201510812427.6
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105633077B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 曾根田真也
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/417
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張天舒

本發明的目的在于提供一種反向導通型半導體裝置，其能夠使阻擋金屬層與高濃度陽極層之間的接觸面積固定。本發明所涉及的反向導通型半導體裝置的特征在于，具有：陽極層(40)及高濃度陽極層(42)，它們形成在二極管(14)的上表面側；以及鎢插塞(54)，其經由阻擋金屬層(52)而與陽極層(40)及高濃度陽極層(42)相接觸，該高濃度陽極層的寬度大于該阻擋金屬層與該高濃度陽極層之間的接觸寬度。

技術領域

本發明涉及一種反向導通型半導體裝置，其應用于例如家電產品、電動汽車、鐵道、太陽能發電或者風力發電等。

背景技術

在專利文獻1中，公開了一種反向導通型半導體裝置(RC-IGBT：ReverseConducting Insulated Gate Bipolar Transistor)。所謂反向導通型半導體裝置，是指在一塊半導體襯底形成有IGBT和二極管(FWD:Free Wheeling Diode)。在專利文獻1所公開的反向導通型半導體裝置中，作為二極管的陽極層而設有p陽極層和p+陽極層，形成p+陽極層與發射極電極之間的歐姆接觸。

專利文獻1：日本特開2013-197122號公報

在半導體襯底的整個表面形成溝槽柵極的情況下，為了減少陽極層的面積、提高二極管的性能，有時減小溝槽柵極間隔。在減小了溝槽柵極的間隔的情況下，通過鋁等接觸電極將陽極層與發射極電極連接會變得困難。因此，優選利用鎢插塞將發射極電極、與在溝槽柵極之間形成的陽極層進行連接。在使用鎢插塞的情況下，為了使得鎢插塞的材料不向半導體襯底(陽極層)擴散，在鎢插塞與陽極層之間設置阻擋金屬。

阻擋金屬與陽極層之間的接觸部的寬度，比溝槽柵極間隔小。因此，如專利文獻1中公開所示，如果將p+陽極層(高濃度陽極層)在俯視觀察時形成為島狀，則在鎢插塞的形成位置發生了偏離的情況下，存在阻擋金屬與高濃度陽極層之間的接觸面積發生變化的問題。該接觸面積的變化成為二極管的特性波動的原因。

發明內容

本發明是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種反向導通型半導體裝置，該反向導通型半導體裝置能夠將阻擋金屬層與高濃度陽極層之間的接觸面積固定。

本發明所涉及的反向導通型半導體裝置的特征在于，具有：第1導電型的半導體襯底，其具有第1主面和第2主面；柵極電極，其隔著柵極氧化膜而形成于在該第1主面呈條帶狀地設置的多個溝槽中；晶體管，其具有在該第1主面側形成的發射極層、在該發射極層下形成并與該柵極氧化膜相接觸的第2導電型的基極層、以及在該第2主面側形成的第2導電型的集電極層；二極管，其在該晶體管的旁邊形成，具有在該第1主面側形成的第2導電型的陽極層、在該第1主面側形成且與該陽極層相比雜質濃度高的第2導電型的高濃度陽極層、以及在該第2主面側形成的第1導電型的陰極層；層間膜，其在該第1主面上形成，具有避開該柵極電極的正上方并與該柵極電極平行地延伸的貫通槽；阻擋金屬層，其以與該陽極層和該高濃度陽極層相接觸的方式形成在該貫通槽中；鎢插塞，其與阻擋金屬層相接觸，掩埋該貫通槽；以及發射極電極，其與該鎢插塞相接觸，該高濃度陽極層的寬度大于該阻擋金屬層與該高濃度陽極層之間的接觸寬度。

發明的效果

根據本發明，由于相比于阻擋金屬層與高濃度陽極層之間的接觸寬度而增大了高濃度陽極層的寬度，因此，能夠將阻擋金屬層與高濃度陽極層之間的接觸面積固定。

附圖說明

圖1是實施方式1所涉及的反向導通型半導體裝置的斜視圖。

圖2是圖1的由虛線框II所包圍的陽極單元的俯視圖。

圖3是二極管的反向恢復時的電流波形。

圖4是表示FOM的TCAD模擬結果的圖表。

圖5是表示Irr與V_F之間的折衷曲線(trade-off curve)的圖表。