[发明专利]IGBT以及IGBT的制造方法

说明书

技术领域

本说明书所公开的技术涉及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极性晶体管)等开关元件。

背景技术

在日本专利公开公报2010-103326(以下，称之为专利文献1)中，公开了一种IGBT。在该IGBT中，通过n型的中间区，而使体区与顶部体区和底部体区分离。此外，该IGBT具有贯穿顶部体区、中间区及底部体区并到达漂移区的沟槽型的栅电极。通过以这样的方式在体区内设置中间区，从而能够对在IGBT处于导通时漂移区内的空穴向顶部体区流出的情况进行抑制。由此，能够在漂移区内积蓄更多的空穴，从而能够减小IGBT的通态电压。

发明内容

发明所要解决的课题

上述的具有中间区的IGBT的特性，尤其是栅极阈值、通态电压、栅电极的电容等会根据栅极绝缘膜附近的中间区的n型杂质浓度而发生较大变化。一直以来，都难以准确地控制栅极绝缘膜附近的中间区的n型杂质浓度。因此，在对IGBT进行量产时，存在IGBT间的特性的偏差较大的问题。所以，在本说明书中，提供一种具有中间区，并且具有在量产时不易产生特性的偏差的结构的IGBT。

用于解决课题的方法

发明者们发现了栅极绝缘膜附近的中间区的n型杂质浓度与栅极绝缘膜附近的中间区的下端的深度有关。即，在进行用于形成中间区的离子注入时，受到栅电极的形状的影响，存在与其他区域相比，在栅极绝缘膜附近离子被注入的深度变深的趋势。因此，例如图17所示，栅极绝缘膜42附近的中间区24的下端的深度与远离栅极绝缘膜42的位置处的中间区24的下端的深度之间产生有差值ΔD1。根据栅极绝缘膜附近的中间区的下端的深度，栅极绝缘膜附近的中间区(例如，图17中参照符号24s所示的区域)的n型杂质的浓度分布会发生变化。本发明者们发现了能够通过将中间区的下端的深度控制在预定的值，从而准确地控制栅极绝缘膜附近的中间区的n型杂质浓度。

本说明书所公开的第一IGBT具有：n型的发射区；p型的顶部体区，其被形成在发射区的下侧；n型的中间区，其被形成在顶部体区的下侧；p型的底部体区，其被形成在中间区的下侧；n型的漂移区，其被形成在底部体区的下侧；p型的集电区，其与漂移区相接；多个沟槽，其从半导体基板的上表面起，贯穿发射区、顶部体区、中间区以及底部体区并到达漂移区；栅电极，其被形成在沟槽内，并隔着绝缘膜而与发射区和漂移区之间的顶部体区、中间区以及底部体区对置。存在于两个栅电极之间的中间区的下端的深度的偏差在110nm以下。

另外，存在于两个栅电极之间的中间区的下端的深度的偏差是指，该中间区之中的最深的部分的下端的深度与该中间区之中的最浅的部分的下端的深度之差。例如，在图17的示例中，差值ΔD1为两个栅电极40之间的中间区24的下端的深度的偏差。图1图示了存在于两个栅电极之间的中间区的下端的深度的偏差ΔD1与栅极绝缘膜附近的中间区的n型杂质浓度C1之间的关系。另外，在图1中，作为n型杂质浓度C1，表示了标准化后的值。更详细而言，表示了相对于在深度的偏差ΔD1为0的情况(通过模拟试验所计算出的值)，n型杂质浓度以何种程度变低。从图1可明显看出，在深度的偏差ΔD1在110nm以下的情况下，n型杂质浓度C1以1％左右的值而大致固定。因此，当深度的偏差ΔD1在110nm以下时，即使深度的偏差ΔD1发生变化，n型杂质浓度C1也几乎不发生变化。此外，当深度的偏差ΔD1变得大于110nm时，n型杂质浓度C1将发生急剧变化。因此，当深度的偏差ΔD1大于110nm时，哪怕深度的偏差ΔD1仅发生少许变化，IGBT的特性也会发生变化。所以，如上所述，通过将中间区的下端的深度的偏差设定在110nm以下，从而能够在量产时抑制IGBT的特性的偏差。