[发明专利]半导体装置

说明书

得到能够实现IGBT的损耗改善，并且抑制耐压下降的半导体装置。半导体装置(1)具有IGBT区域(16)以及MOSFET区域(17)。在MOSFET区域(17)形成的多个沟道掺杂P层(115)具有侧面与在IGBT区域(16)及MOSFET区域(17)之间形成的边界沟槽栅极(107e)接触的沟槽相邻沟道掺杂P层(115t)。沟槽相邻沟道掺杂P层(115t)的形成深度被设定得比边界沟槽栅极(107e)的形成深度深。在MOSFET区域(17)，包含沟道掺杂P层(115)的沟道区域、层间氧化膜(110)的栅极绝缘膜及成为平面栅极的栅极多晶硅(121)而构成N型的平面构造的MOSFET。

技术领域

本发明涉及包含IGBT区域及MOSFET区域而构成的半导体装置。

背景技术

在节能、装置的小型化这一市场背景下，为了实现这一需求，对于功率器件，要求比目前更为小型化。因此，在一部分的市场中通过应用将IGBT和二极管(Diode)一体化后的RC-IGBT(Reverse-conducting IGBT)而实现了小型化，目前谋求进一步的低损耗化、高性能化。例如在专利文献1中公开了RC-IGBT。

RC-IGBT作为内置有二极管的一体型IGBT，能够使功率器件小型化。因此，谋求器件的进一步小型化，谋求由RC-IGBT的下一代化、优化实现的特性改善的市场要求、期待高涨。在使RC-IGBT的总损耗降低时，与二极管部相比，IGBT部的损耗处于支配性地位的情况较多，RC-IGBT的二极管区域的面积被设计得比IGBT区域小。二极管区域的缩小会导致其电流密度的提高，但在能够满足热设计、可靠性的情况下，成为以IGBT侧的区域的确保为目的而优选提高二极管的电流密度的设计。

这里，担忧由于RC-IGBT的二极管部的设计的优化，二极管区域缩小，由此产生电流集中，二极管从接通切换至断开时的恢复动作时的破坏耐量不足。特别地，在以由该恢复特性的改善实现的高速化为目的，而进行了由重金属扩散、带电粒子束实现的寿命控制的情况下，存在以下问题，即，由于由该恢复的高速化引起的浪涌电压的产生，出现不得不进行二极管区域的扩大、大幅度的构造变更的情况。

此外，还开始出现以下问题，即，在以降低稳态损耗为目的而使晶片薄板化的情况下，二极管侧的耐压下降，与二极管侧的耐压下降相伴的SOA(Safe Operating Area)耐量显著下降。并且，处于以下状况，即，在IGBT侧，由于由其动作时的背面PN结引起的内建(built-in)电压，产生低电流时的稳态损耗，因此要求降低该损耗。

专利文献1：日本特开2013-201237号公报

在专利文献1中公开的这样的沟槽型RC-IGBT通过二极管部的构造变更，从而实现IGBT侧动作时的损耗改善，并且抑制由二极管部的电场集中引起的耐压下降。

就以往的RC-IGBT而言，二极管部形成于与IGBT部不同的区域，并且，基本上从降低损耗的观点、其制作容易度出发，大多以与IGBT相同的构造形成。即，以往的沟槽型RC-IGBT在二极管部也与IGBT部相同地，采用了形成沟槽构造的P层而由沟槽单元构造实现的PN结。

就RC-IGBT的二极管部而言，在采用沟槽单元构造的PN结的情况下，有效的N^-衬底侧的厚度变薄，由此能够期待实现稳态损耗的改善。此外，二极管的稳态损耗意味着在二极管流过的接通状态下的电力损耗。

但是，以专利文献1为代表的RC-IGBT的二极管部的沟槽构造的P层存在以下问题。

(1)在沟槽构造的P层流过的电流没有作为IGBT侧的集电极电流而起作用、做贡献，因此无法实现IGBT部的损耗改善。

(2)由于沟槽构造的P层作为电场集中产生源而起作用，因此由于二极管部的电场集中而导致耐压下降。

发明内容