JP2003174168A - Insulated gate bipolar transistor and method of manufacturing the same - Google Patents
Insulated gate bipolar transistor and method of manufacturing the sameInfo
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- H10D12/411—Insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
- H10D12/441—Vertical IGBTs
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 オン抵抗を低く保ちながらさらに高速スイッ
チング特性の改善されたIGBTを提供する。
【解決手段】 N-型の半導体基体の一方の表面に、こ
の半導体基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを
行う絶縁ゲートトランジスタを有し、前記半導体基体の
他方の表面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に
前記半導体基体中にホールを注入して伝導度変調を起こ
させるためのショットキー接合を有する絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタであって、前記半導体基体の他方
の表面には部分的に開口された絶縁膜が形成されるとと
もに、この絶縁膜の表面側にさらにドレイン電極が形成
されることにより、前記絶縁膜が開口された領域におい
て半導体基体と前記ドレイン電極とによるショットキー
接合が形成されてなることを特徴とする絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ。
[PROBLEMS] To provide an IGBT further improved in high-speed switching characteristics while keeping on-resistance low. A the N - one surface of the type semiconductor substrate, an insulating gate transistor for switching a current flowing in the thickness direction of the semiconductor substrate, the other surface of said semiconductor substrate, said insulated gate transistor An insulated gate bipolar transistor having a Schottky junction for injecting holes into the semiconductor substrate to cause conductivity modulation when the semiconductor substrate is turned on, and partially opened on the other surface of the semiconductor substrate. An insulating film is formed, and a drain electrode is further formed on the surface side of the insulating film, so that a Schottky junction between the semiconductor substrate and the drain electrode is formed in a region where the insulating film is opened. An insulated gate bipolar transistor.
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transis
tor、以下「IGBT」という。)及びその製造方法に
関する。さらに詳細には、オン抵抗を低く保ちながらさ
らに高速スイッチング特性が改善されたIGBT及びそ
の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulated gate bipolar transistor.
tor, hereinafter referred to as "IGBT". ) And its manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an IGBT having improved high-speed switching characteristics while maintaining a low on-resistance, and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】IGBTは、パワーMOSFETの高速
スイッチング特性とバイポーラトランジスタの低いオン
抵抗特性を併せもつパワートランジスタである。図20
は、このIGBTのうち、いわゆるPN接合型のIGB
Tの部分断面図である。図20に示されるように、この
IGBT810は、上部にMOSFET構造、下部にバ
イポーラトランジスタ構造を備えている。2. Description of the Related Art An IGBT is a power transistor having both high speed switching characteristics of a power MOSFET and low on-resistance characteristics of a bipolar transistor. Figure 20
Among these IGBTs, is a so-called PN junction type IGBT.
It is a fragmentary sectional view of T. As shown in FIG. 20, this IGBT 810 has a MOSFET structure in the upper part and a bipolar transistor structure in the lower part.
【0003】図20を参照しながらこのIGBTの構造
及び動作を説明する。このIGBT810は、P+コレ
クタ層812上に、N+バッファ層814A及びN-ドリ
フト層814Bが形成されている(これらを総称して
「Nベース層」814という。)。そして、このN-ド
リフト層814Bの表面にはDSA(Double Diffusion
Self Align)法により、その表面が露出するようにPウ
ェル領域816が形成されている。さらに、このPウェ
ル領域816中にはその表面が露出するようにN +エミ
ッタ領域818が形成されている。そして、Pウェル領
域816の表面にはSiO2などの薄いゲート絶縁膜8
22を介して、ポリシリコンなどからなるゲート電極8
24が形成されている。このゲート電極824は、Pウ
ェル領域816をまたぎ、N+エミッタ領域818から
N-ドリフト層814Bに達するように配置されてい
る。このゲート電極824直下のPウェル領域表面をチ
ャネル形成領域820という。N+エミッタ領域818
とPウェル領域816とを表面で短絡するようにエミッ
タ電極828が形成され、このエミッタ電極828はエ
ミッタ端子Eに接続されている。このエミッタ電極82
8はゲート電極824とは層間絶縁膜826で絶縁され
ている。ゲート電極824はゲート端子Gに接続されて
いる。P+コレクタ層812の表面にはコレクタ電極8
30が形成され、このコレクタ電極830はコレクタ端
子Cに接続されている。The structure of this IGBT with reference to FIG.
The operation will be described. This IGBT810 is P+this
On the Kuta layer 812, N+Buffer layers 814A and N-Dori
Soft layer 814B is formed (these are collectively referred to as
It is called “N base layer” 814. ). And this N-Do
DSA (Double Diffusion) is formed on the surface of the lift layer 814B.
The self-alignment method is used so that the surface is exposed.
A well region 816 is formed. Furthermore, this P-way
N in such a way that the surface is exposed in the region 816. +Emi
The drain region 818 is formed. And P-well area
SiO on the surface of the area 8162Thin gate insulating film 8
Gate electrode 8 made of polysilicon or the like via 22
24 are formed. This gate electrode 824 is
Across the area 816, N+From the emitter region 818
N-It is arranged so as to reach the drift layer 814B.
It Check the surface of the P-well region directly below the gate electrode 824.
It is called a channel formation region 820. N+Emitter region 818
And the P-well region 816 are shorted on the surface.
An electrode 828 is formed, and the emitter electrode 828 is
It is connected to the mitter terminal E. This emitter electrode 82
8 is insulated from the gate electrode 824 by an interlayer insulating film 826.
ing. The gate electrode 824 is connected to the gate terminal G
There is. P+The collector electrode 8 is formed on the surface of the collector layer 812.
30 is formed, and the collector electrode 830 is
It is connected to child C.
【0004】このIGBT810は、エミッタ電極Eに
対してコレクタ端子Cに正電圧を印加した状態で、エミ
ッタ端子Eに対してゲート端子Gに閾値以上の正電圧を
印加することにより、ターンオンする。すなわち、ゲー
ト端子Gに閾値以上の正電圧が印加されると、MOSF
ET同様に、Pウェル領域816のチャネル形成領域8
20の表面に反転チャネルが形成され、N+エミッタ領
域818から反転チャネルを通ってN-ベース層814
内に電子が流入する。すると、これに対応して、P+コ
レクタ層812からNベース層814内にホールの注入
が起こり、P+コレクタ層812とN+バッファ層814
A(N-ベース層814)のPN接合は順バイアス状態
となり、N-ベース層814が伝導度変調を起こす。こ
のため、IGBT810は、本来は高抵抗に設定されて
いるN-ドリフト層814Bが伝導度変調により低抵抗
化するため、高耐圧素子であってもオン抵抗が低くなっ
ている。The IGBT 810 is turned on by applying a positive voltage equal to or more than a threshold value to the gate terminal G with respect to the emitter terminal E while applying a positive voltage to the collector terminal C with respect to the emitter electrode E. That is, when a positive voltage above the threshold is applied to the gate terminal G, the MOSF
Similarly to ET, the channel formation region 8 of the P well region 816
Is inverted channel is formed on the 20 surface of the through the inversion channel from the N + emitter region 818 N - base layer 814
Electrons flow inside. Then, correspondingly, holes are injected from the P + collector layer 812 into the N base layer 814, and the P + collector layer 812 and the N + buffer layer 814 are injected.
The PN junction of the A (N − base layer 814) is in a forward bias state, and the N − base layer 814 causes conductivity modulation. Therefore, in the IGBT 810, the N − drift layer 814B, which is originally set to have a high resistance, has a low resistance due to conductivity modulation, so that the ON resistance is low even in a high breakdown voltage element.
【0005】一方、このIGBT810は、エミッタ端
子Eに対してゲート端子Gに印加される電圧を閾値以下
の電圧とすることによりターンオフする。すなわち、ゲ
ート端子Gに印加される電圧が閾値以下となると、チャ
ネル形成領域820において反転チャネルは消滅し、N
+エミッタ領域818からの電子の流入が止まる。しか
し、N-ベース層814内には依然として電子が存在す
る。N-ベース層814内に蓄積したホールの大部分は
Pウェル領域816を通り、エミッタ電極826へ流入
するが、一部はN-ベース層814内に存在する電子と
再結合して消滅する。N-ベース層814内に蓄積した
ホールがすべて消滅した時点で素子は阻止状態となり、
ターンオフが完了する。On the other hand, the IGBT 810 is turned off by setting the voltage applied to the gate terminal G with respect to the emitter terminal E to a voltage below a threshold value. That is, when the voltage applied to the gate terminal G becomes equal to or lower than the threshold value, the inversion channel disappears in the channel formation region 820, and N
+ The inflow of electrons from the emitter region 818 is stopped. However, there are still electrons in the N - base layer 814. Most of the holes accumulated in the N − base layer 814 pass through the P well region 816 and flow into the emitter electrode 826, but some of them recombine with the electrons existing in the N − base layer 814 and disappear. When all the holes accumulated in the N − base layer 814 disappear, the element enters the blocking state,
Turn off is complete.
【0006】しかしながら、ホールは少数キャリアであ
るため、消滅させるのに時間がかかり、ターンオフ時間
を短縮するのは容易ではない。すなわち、このPN接合
型のIGBTは、ターンオン時には伝導度変調が起こる
ためオン電圧が低いという優れた特性を示す反面、ター
ンオフ時にはホールを消滅させるのに時間がかかるた
め、ターンオフ時間が長くなり高速スイッチング特性が
劣るという欠点があるのである。However, since holes are minority carriers, it takes time to eliminate them, and it is not easy to shorten the turn-off time. That is, this PN junction type IGBT exhibits excellent characteristics that the ON voltage is low because conductivity modulation occurs at the time of turn-on, but it takes a long time to eliminate the holes at the time of turn-off, so the turn-off time becomes long and high-speed switching occurs. It has the drawback of inferior properties.
【0007】ターンオフ時間を短縮化させる方法とし
て、半導体基体に金などのライフタイムキラーをドープ
したり、電子線や中性子を照射するなどして、キャリア
のライフタイムを短くする方法が提案されている。しか
しながら、これらの方法は、ターンオン時の伝導度変調
の度合を大きく低下させたり、導通時の電圧降下が大き
くなったり、高温時にライフタイムが長くなったりして
好ましくない。As a method of shortening the turn-off time, a method of shortening the carrier lifetime by doping a semiconductor substrate with a lifetime killer such as gold or irradiating it with an electron beam or neutron has been proposed. . However, these methods are not preferable because the degree of conductivity modulation at the time of turn-on is greatly reduced, the voltage drop during conduction is large, and the lifetime is long at high temperatures.
【0008】そこで、IGBTのもつ上述した欠点を解
消するために、上述したPN接合型のIGBTとは異な
る構造をもつ、いわゆるショットキー接合型のIGBT
が提案されている(特開昭61−150280号)。図
21はこのショットキー接合型のIGBTの部分断面図
である。図21に示されるように、このショットキー接
合型のIGBT910もPN接合型のIGBT810と
同様に、上部にMOSFET構造、下部にバイポーラト
ランジスタ構造を備えている。Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks of the IGBT, a so-called Schottky junction type IGBT having a structure different from that of the above-mentioned PN junction type IGBT.
Has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 61-150280). FIG. 21 is a partial cross-sectional view of this Schottky junction type IGBT. As shown in FIG. 21, this Schottky junction type IGBT 910 also has a MOSFET structure in the upper part and a bipolar transistor structure in the lower part, like the PN junction type IGBT 810.
【0009】図22は、ショットキー接合型のIGBT
910の一方の表面(以下、「素子面」ということもあ
る。)の構造を示す図である。図22に示されるよう
に、このIGBT910の素子面には、能動領域AR
と、この能動領域を取り囲むように配置された固定電位
拡散領域DRと、チップ周囲に形成され、やはり能動領
域を取り囲むように配置されたガードリング領域GR
と、外部との接続に用いられるゲートパッド領域GPと
が形成されている。FIG. 22 shows a Schottky junction type IGBT.
It is a figure which shows the structure of one surface (henceforth an "element surface".) Of 910. As shown in FIG. 22, the active area AR is formed on the element surface of the IGBT 910.
And a fixed potential diffusion region DR arranged so as to surround the active region, and a guard ring region GR formed around the chip and also arranged so as to surround the active region.
And a gate pad region GP used for connection to the outside are formed.
【0010】図23及び図24は、図22の能動領域A
RにおけるC部分の部分拡大図である。図23では島状
に形成された多数のIGBTのユニットセル(ウェル領
域916及びソース領域918)が縦横に多数配列した
例が示されており、図24ではストライプ状に形成され
た多数のIGBTのユニットセル(ウェル領域916及
びソース領域918)が横方向に多数配列した例子が示
されている。なお、図23及び図24においては、ゲー
ト電極などの他の表面構造は省略してある。23 and 24 show the active area A of FIG.
It is the elements on larger scale of C part in R. FIG. 23 shows an example in which a large number of unit cells (well regions 916 and source regions 918) of a large number of IGBTs formed in an island shape are arranged vertically and horizontally, and in FIG. 24, a large number of IGBTs formed in a stripe shape are formed. An example in which a large number of unit cells (well region 916 and source region 918) are arranged in the lateral direction is shown. 23 and 24, other surface structures such as the gate electrode are omitted.
【0011】図21を参照しながらショットキー接合型
のIGBTの構造及び動作を説明する。ショットキー接
合型のIGBT910は、N-層914の表面にDSA
法により、その表面が露出するようにPウェル領域91
6が形成されている。さらに、このPウェル領域916
中にはその表面が露出するようにN+ソース領域(N+エ
ミッタ領域ということもある。)918が形成されてい
る。そして、Pウェル領域916の表面にはSiO2な
どの薄いゲート絶縁膜922を介して、ポリシリコンな
どからなるゲート電極924が形成されている。このゲ
ート電極924は、Pウェル領域916をまたぎ、N+
ソース領域918からN-層914に達するように配置
されている。このゲート電極924直下のPウェル領域
表面をチャネル形成領域920という。N+ソース領域
918とPウェル領域916とを表面で短絡するように
ソース電極(エミッタ電極ということもある。)928
が形成され、このソース電極928はソース端子Sに接
続されている。このソース電極928はゲート電極92
4とは層間絶縁膜926で絶縁されている。ゲート電極
924はゲート端子Gに接続されている。N-層914
の他方の表面には、「N-層914と接触することによ
りショットキー接合を形成する金属」の膜からなるドレ
イン電極(コレクタ電極ということもある。)930が
形成され、このドレイン電極930はドレイン端子Dに
接続されている。The structure and operation of the Schottky junction type IGBT will be described with reference to FIG. The Schottky junction type IGBT 910 has a DSA on the surface of the N − layer 914.
Method to expose the surface of the P-well region 91.
6 is formed. Furthermore, this P well region 916
An N + source region (also referred to as an N + emitter region) 918 is formed therein so that its surface is exposed. A gate electrode 924 made of polysilicon or the like is formed on the surface of the P well region 916 via a thin gate insulating film 922 such as SiO 2 . The gate electrode 924, straddling the P-well region 916, N +
It is arranged so as to reach the N − layer 914 from the source region 918. The surface of the P well region directly below the gate electrode 924 is referred to as a channel formation region 920. A source electrode (sometimes called an emitter electrode) 928 so that the N + source region 918 and the P well region 916 are short-circuited on the surface.
Is formed, and the source electrode 928 is connected to the source terminal S. The source electrode 928 is the gate electrode 92.
4 is insulated by an interlayer insulating film 926. The gate electrode 924 is connected to the gate terminal G. N - layer 914
A drain electrode (also referred to as a collector electrode) 930 made of a film of “a metal that forms a Schottky junction by coming into contact with the N − layer 914” is formed on the other surface of the drain electrode 930. It is connected to the drain terminal D.
【0012】このショットキー接合型のIGBT910
の動作は、上述したPN接合型のIGBT810の動作
と基本的に同じであるが、上述したPN接合型のIGB
T810ではPN接合を介してホールが注入されている
のに対して、このショットキー接合型のIGBT910
では、ショットキー接合を介してホールが注入されると
ころが異なっている。このため、上述したPN接合型の
IGBT810と比較してホール注入量が低レベルとな
っており、ターンオフ時に残留しているホールを少なく
することができる。その結果、従来のPN接合型のIG
BT810よりもさらにターンオフ時間が短縮され、高
速スイッチングが特性が改善されている。This Schottky junction type IGBT 910
The operation is basically the same as the operation of the PN junction type IGBT 810 described above.
While holes are injected through the PN junction in T810, this Schottky junction type IGBT910
The difference is that holes are injected via the Schottky junction. Therefore, the hole injection amount is at a low level as compared with the above-mentioned PN junction type IGBT 810, and the number of holes remaining at turn-off can be reduced. As a result, the conventional PN junction type IG
The turn-off time is further shortened compared to the BT810, and the characteristics of high-speed switching are improved.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
ョットキー接合型のIGBTにおいても、IGBTの応
用製品のインバーター特性を向上させるため、さらなる
高速スイッチング特性の改善が求められている。そこ
で、本発明の目的は、オン抵抗を低く保ちながらさらに
高速スイッチング特性の改善されたIGBTを提供する
ことにある。However, even in this Schottky junction type IGBT, further improvement in high-speed switching characteristics is required in order to improve the inverter characteristics of the products to which the IGBT is applied. Therefore, it is an object of the present invention to provide an IGBT having an improved high-speed switching characteristic while keeping the ON resistance low.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】(1)本発明の絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタは、N-型の半導体基体の
一方の表面に、この半導体基体の厚さ方向に流れる電流
のスイッチングを行う絶縁ゲートトランジスタを有し、
前記半導体基体の他方の表面に、前記絶縁ゲートトラン
ジスタのオン時に前記半導体基体中にホールを注入して
伝導度変調を起こさせるためのショットキー接合を有す
る絶縁ゲート型バイポーラトランジスタであって、前記
半導体基体の他方の表面には部分的に開口された絶縁膜
が形成されるとともに、この絶縁膜の表面側にさらにド
レイン電極が形成されることにより、前記絶縁膜が開口
された領域において前記半導体基体と前記ドレイン電極
とによるショットキー接合が形成されてなることを特徴
とする。(1) An insulated gate bipolar transistor of the present invention is an insulated gate for switching a current flowing in the thickness direction of an N − type semiconductor substrate on one surface thereof. Has a transistor,
An insulated gate bipolar transistor having a Schottky junction for injecting holes into the semiconductor substrate to cause conductivity modulation on the other surface of the semiconductor substrate when the insulated gate transistor is turned on. An insulating film that is partially opened is formed on the other surface of the substrate, and a drain electrode is further formed on the surface side of the insulating film, so that the semiconductor substrate is formed in the region where the insulating film is opened. And a Schottky junction is formed by the drain electrode and the drain electrode.
【0015】PN接合型のIGBTは、図20に示され
るように、P+コレクタ層812とNベース層814と
Pウェル領域816とから構成されるPNPバイポーラ
トランジスタを有しているため、このPNPバイポーラ
トランジスタにおけるエミッタであるP+コレクタ層8
12からNベース層814中にホールが注入される。こ
れに対して、ショットキー接合型のIGBTは、図21
に示されるように、ドレイン電極930とN-型半導体
基体914とPウェル領域916とから構成されるバイ
ポーラトランジスタを有しているため、このバイポーラ
トランジスタのエミッタに相当するドレイン電極930
からN-型半導体基体914中にホールが注入される。As shown in FIG. 20, the PN junction type IGBT has a PNP bipolar transistor composed of a P + collector layer 812, an N base layer 814 and a P well region 816. P + collector layer 8 which is an emitter in a bipolar transistor
Holes are injected from 12 to the N base layer 814. On the other hand, the Schottky junction type IGBT is shown in FIG.
As shown in FIG. 6, since it has a bipolar transistor composed of the drain electrode 930, the N − type semiconductor substrate 914 and the P well region 916, the drain electrode 930 corresponding to the emitter of this bipolar transistor is provided.
Holes are injected into the N − type semiconductor substrate 914 from.
【0016】図1は、本発明のIGBTの部分断面図を
示す図である。図1に示されるように、本発明のIGB
T110は、いわゆるショットキー接合型のIGBTで
あるため、従来のショットキー接合型のIGBT910
の場合と同様に、ドレイン電極130とN-型半導体基
体114とPウェル領域116とから構成されるバイポ
ーラトランジスタを有しているため、このバイポーラト
ランジスタのエミッタに相当するドレイン電極130か
らN-型半導体基体114中にホールが注入される。FIG. 1 is a diagram showing a partial cross-sectional view of the IGBT of the present invention. As shown in FIG. 1, the IGB of the present invention
Since the T110 is a so-called Schottky junction type IGBT, the conventional Schottky junction type IGBT 910 is used.
In the same manner as in the above case, since the bipolar transistor including the drain electrode 130, the N − type semiconductor substrate 114, and the P well region 116 is provided, the drain electrode 130 corresponding to the emitter of the bipolar transistor is connected to the N − type Holes are injected into the semiconductor body 114.
【0017】ここで、本発明のIGBT110が、従来
のショットキー接合型のIGBTと異なるのは、半導体
基体の他方の表面の構造である。すなわち、従来のショ
ットキー接合型のIGBT910ではその他方の表面が
全面に渡ってドレイン電極で覆われている構造を有して
いるのに対して、本発明のIGBT110ではその他方
の表面には部分的に開口された絶縁膜が形成されるとと
もに、この絶縁膜の表面側にさらにドレイン電極が形成
された構造を有している。Here, the IGBT 110 of the present invention is different from the conventional Schottky junction type IGBT in the structure of the other surface of the semiconductor substrate. That is, the conventional Schottky junction type IGBT 910 has a structure in which the other surface is entirely covered with the drain electrode, whereas the IGBT 110 of the present invention has a part of the other surface. In this structure, an insulating film having an opening is formed, and a drain electrode is further formed on the surface side of this insulating film.
【0018】このため、従来のショットキー接合型のI
GBT910ではドレイン電極全面からホールが注入さ
れるのに対して、本発明のIGBT110では絶縁膜が
開口された領域からのみホールが注入されることにな
る。このため、本発明のIGBT110におけるバイポ
ーラトランジスタは、従来のショットキー接合型のIG
BT910におけるバイポーラトランジスタより小さい
バイポーラトランジスタとなる。このため、本発明のI
GBT110に従来のショットキー接合型のIGBT9
10の場合と同じだけのコレクタ電流ICを流した場
合、電流密度が高くなる。すると、電流増幅率hFEが低
くなるため、従来よりもテール電流が小さなものとな
る。このため、ターンオフ時におけるホールの残存量が
基準値以下になるまでの時間が短縮される結果、ターン
オフ時間が短縮されることになる。一方、ターンオン時
には、ショットキー接合からのホール注入によって伝導
度変調が起こるので、オン抵抗は低く保たれている。こ
のため、本発明のIGBTは、オン抵抗を低く保ちなが
ら高速スイッチング特性が改善されている優れたIGB
Tとなる。Therefore, the conventional Schottky junction type I
In the IGBT 910, holes are injected from the entire surface of the drain electrode, whereas in the IGBT 110 of the present invention, holes are injected only from the region where the insulating film is opened. Therefore, the bipolar transistor in the IGBT 110 of the present invention is the conventional Schottky junction type IG.
This is a bipolar transistor smaller than the bipolar transistor in BT910. Therefore, I of the present invention
The conventional Schottky junction type IGBT 9 is added to the GBT 110.
When the same amount of collector current I C as in the case of 10 is passed, the current density becomes high. Then, since the current amplification factor h FE becomes lower, the tail current becomes smaller than in the conventional case. Therefore, the time until the remaining amount of holes at the time of turn-off becomes equal to or less than the reference value is shortened, and as a result, the turn-off time is shortened. On the other hand, at turn-on, conductivity is modulated by hole injection from the Schottky junction, so the on-resistance is kept low. Therefore, the IGBT of the present invention is an excellent IGBT in which high-speed switching characteristics are improved while maintaining low on-resistance.
It becomes T.
【0019】(2)本発明の絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタは、N-型の半導体基体の一方の表面に、こ
の半導体基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを
行う多数の絶縁ゲートトランジスタが形成された能動領
域と、非能動領域とを有し、前記半導体基体の他方の表
面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に前記半導
体基体中にホールを注入して伝導度変調を起こさせるた
めのショットキー接合を有する絶縁ゲート型バイポーラ
トランジスタであって、前記半導体基体の他方の表面の
うち少なくとも能動領域に対応する領域においては、部
分的に開口された絶縁膜が形成されるとともに、この絶
縁膜の表面側にさらにドレイン電極が形成されることに
より、前記絶縁膜が開口された領域において前記半導体
基体と前記ドレイン電極とによるショットキー接合が形
成されてなることを特徴とする。(2) In the insulated gate bipolar transistor of the present invention, a large number of insulated gate transistors for switching the current flowing in the thickness direction of the semiconductor substrate are formed on one surface of the N − type semiconductor substrate. Schottky junction having an active region and a non-active region for injecting holes into the semiconductor substrate when the insulated gate transistor is turned on to cause conductivity modulation on the other surface of the semiconductor substrate. An insulating gate bipolar transistor having: a partially opened insulating film is formed on at least a region corresponding to an active region of the other surface of the semiconductor substrate, and a surface side of the insulating film is formed. Further, a drain electrode is formed on the semiconductor substrate and the drain in the region where the insulating film is opened. Wherein the Schottky junction due to the electrode is formed.
【0020】本発明のIGBTは、少なくとも能動領域
においては、部分的に開口された絶縁膜が形成されると
ともに、この絶縁膜の表面側にさらにドレイン電極が形
成されることにより、前記絶縁膜が開口された領域にお
いて半導体基体とドレイン電極とによるショットキー接
合が形成されてなる。このため、本発明のIGBTは、
少なくとも能動領域に対応する領域においては、上記
(1)に記載のIGBTが有する効果と同様の効果を有
する。In the IGBT of the present invention, an insulating film that is partially opened is formed in at least the active region, and a drain electrode is further formed on the surface side of this insulating film, so that the insulating film is formed. A Schottky junction is formed by the semiconductor substrate and the drain electrode in the opened region. Therefore, the IGBT of the present invention is
At least in the region corresponding to the active region, the same effect as that of the IGBT described in (1) above is obtained.
【0021】(3)上記(1)又は(2)に記載の絶縁
ゲート型バイポーラトランジスタにおいては、前記半導
体基体の他方の表面の外周部には、前記ドレイン電極の
半導体基体側に、前記絶縁膜と同一工程で形成された第
2の絶縁膜が形成されてなるとともに、前記ドレイン電
極は前記外周部の外側端部にまで延在しないように構成
されてなることが好ましい。(3) In the insulated gate bipolar transistor according to (1) or (2), the insulating film is formed on the outer peripheral portion of the other surface of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate side of the drain electrode. It is preferable that the second insulating film formed in the same step as above is formed, and that the drain electrode does not extend to the outer end portion of the outer peripheral portion.
【0022】このように構成すれば、ドレイン電極が外
周部の外側端部にまで延在していないため、ウエハをダ
イシングしてチップ化する際に、ドレイン電極を構成す
る金属がチップ側面(ダイシング面)にまわり込んでし
まうことを確実に防止することができる。その結果、極
めてショットキー接合面のリークの少ないIGBTとな
る。さらに、第2の絶縁膜は絶縁膜と同一工程で形成で
きるため、プロセスを複雑にすることもない。According to this structure, since the drain electrode does not extend to the outer end of the outer peripheral portion, when the wafer is diced into chips, the metal forming the drain electrode is separated from the side surface of the chip (dicing). It is possible to reliably prevent it from going around the surface). As a result, the IGBT has extremely little leakage at the Schottky junction surface. Further, since the second insulating film can be formed in the same step as the insulating film, the process is not complicated.
【0023】(4)上記(3)に記載の絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタにおいては、前記第2の絶縁膜が
形成された領域においては、前記半導体基体に、前記ド
レイン電極と接触しないように、かつ、前記半導体基体
の側面に露出するように、N+領域が形成されてなると
ともに、前記第2の絶縁膜が形成された領域において
は、前記半導体基体に、前記ドレイン電極と接触しない
ように、かつ、前記半導体基体の側面に露出しないよう
に、P領域が形成されてなることが好ましい。(4) In the insulated gate bipolar transistor described in (3) above, in the region where the second insulating film is formed, the semiconductor substrate is prevented from coming into contact with the drain electrode, and , An N + region is formed so as to be exposed at a side surface of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is prevented from coming into contact with the drain electrode in the region where the second insulating film is formed, Moreover, it is preferable that the P region is formed so as not to be exposed on the side surface of the semiconductor substrate.
【0024】このように構成すれば、第2の絶縁膜が形
成された領域においては、半導体基体に、半導体基体の
側面に露出するように、N+領域が形成されてなること
により、半導体基体の表面の反転層がこのN+領域で止
められるため、チャネル電流を低減することができる。According to this structure, in the region where the second insulating film is formed, the semiconductor substrate is formed with the N + region so as to be exposed at the side surface of the semiconductor substrate. Since the inversion layer on the surface of is stopped at this N + region, the channel current can be reduced.
【0025】また、このように構成すれば、第2の絶縁
膜が形成された領域においては、半導体基体に、半導体
基体の側面に露出しないように、P領域が形成されてな
ることにより、ショットキー接合の空乏層が広がってP
領域まで到達し、さらにP領域の空乏層と一体となって
P領域を覆うように広がるので、第2の絶縁膜端部にお
ける電界強度は弱められる。このため、誤ってソース端
子とドレイン端子の間に逆極性の電圧を印加してしまっ
たときにも耐圧を確保することができ素子の破壊を防止
することができる。いわゆる逆接保護機能に優れたIG
BTとなる。そのうえ、P領域とドレイン電極とは接触
していないので、通常のPN接合型のIGBTを構成す
る部分がない。このため、ターンオフ時間が長くなるこ
とによるスイッチング損失の増大もない。Further, according to this structure, in the region where the second insulating film is formed, the P region is formed in the semiconductor substrate so as not to be exposed on the side surface of the semiconductor substrate. The depletion layer of the key junction spreads and P
Since it reaches the region and further spreads so as to cover the P region integrally with the depletion layer of the P region, the electric field strength at the end of the second insulating film is weakened. Therefore, even if a voltage of opposite polarity is applied between the source terminal and the drain terminal by mistake, the breakdown voltage can be ensured and the element can be prevented from being broken. IG with excellent so-called reverse connection protection function
It becomes BT. Moreover, since the P region and the drain electrode are not in contact with each other, there is no part that constitutes a normal PN junction type IGBT. Therefore, there is no increase in switching loss due to a long turn-off time.
【0026】(5)上記(1)乃至(4)のいずれかに
記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタにおいて
は、前記半導体基体がシリコンからなり、前記ドレイン
電極を構成する金属のうち少なくとも前記半導体基体と
接触する部分が、白金、金、バナジウム、アルミニウム
又はモリブデンであることが好ましい。(5) In the insulated gate bipolar transistor according to any one of (1) to (4), the semiconductor substrate is made of silicon, and at least the semiconductor substrate is selected from the metals constituting the drain electrode. The contacting portion is preferably platinum, gold, vanadium, aluminum or molybdenum.
【0027】このように構成すれば、N-型のシリコン
からなる半導体基体とこれらの金属と接触することにな
るから確実にショットキー接合が形成される。With this structure, the Schottky junction is reliably formed because the semiconductor substrate made of N -- type silicon comes into contact with these metals.
【0028】(6)上記(1)乃至(5)のいずれかに
記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタにおいて
は、前記絶縁膜及び前記第2の絶縁膜として、無機絶縁
膜又は有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜と
しては、絶縁性、化学的安定性、耐熱性などの観点か
ら、SiO2膜やSi3N4膜などを好ましく用いること
ができ、有機絶縁膜としては同様の観点からポリイミド
を好ましく用いることができる。これらのなかでも、ガ
スの放出の少ないSiO2膜を特に好ましく用いること
ができる。(6) In the insulated gate bipolar transistor according to any one of (1) to (5), an inorganic insulating film or an organic insulating film is used as the insulating film and the second insulating film. You can As the inorganic insulating film, a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film can be preferably used from the viewpoints of insulating properties, chemical stability, heat resistance, etc., and polyimide is preferably used from the same viewpoint as the organic insulating film. Can be used. Among these, a SiO 2 film that emits less gas can be particularly preferably used.
【0029】(7)本発明の絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタは、上記(1)又は(2)に記載の絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタの製造方法であって、
(a)N-型の半導体基板を準備する半導体基板準備工
程と、(b)この半導体基板の一方の表面に絶縁ゲート
トランジスタを形成する絶縁ゲートトランジスタ形成工
程と、(c)前記半導体基板の他方の表面側を表面加工
することによって前記半導体基板を薄くして、N-型の
半導体基体を形成する半導体基体形成工程と、(d)前
記半導体基体の他方の表面に、部分的に開口された絶縁
膜を形成する絶縁膜形成工程と、(e)前記半導体基体
の他方の表面に、ドレイン電極を構成する金属膜を形成
する金属膜形成工程と、を有することを特徴とする。(7) An insulated gate bipolar transistor according to the present invention is the method for producing an insulated gate bipolar transistor according to (1) or (2) above,
(A) a semiconductor substrate preparing step of preparing an N - type semiconductor substrate; (b) an insulating gate transistor forming step of forming an insulating gate transistor on one surface of the semiconductor substrate; and (c) the other of the semiconductor substrates. A semiconductor substrate forming step of forming an N - type semiconductor substrate by thinning the semiconductor substrate by surface-processing the surface side of the semiconductor substrate, and (d) partially opening the other surface of the semiconductor substrate. The method is characterized by including an insulating film forming step of forming an insulating film, and (e) a metal film forming step of forming a metal film forming a drain electrode on the other surface of the semiconductor substrate.
【0030】このため、本発明のIGBTの製造方法
は、通常のショットキー接合型のIGBTの製造工程に
おける金属膜形成工程の前に、半導体基体の他方の表面
に、部分的に開口された絶縁膜を形成する絶縁膜形成工
程を追加するだけの簡単な方法である。このように簡単
な方法でありながら、オン抵抗を低く保ちながらさらに
ターンオフ時間を短縮して高速スイッチング特性の改善
されたIGBTを製造することができる。Therefore, in the method of manufacturing the IGBT of the present invention, before the metal film forming step in the general Schottky junction type IGBT manufacturing step, the insulating film partially opened on the other surface of the semiconductor substrate. This is a simple method in which only an insulating film forming step for forming a film is added. As described above, it is possible to manufacture an IGBT having an improved high-speed switching characteristic by further shortening the turn-off time while maintaining a low on-resistance while using a simple method.
【0031】(8)本発明の絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタの製造方法は、上記(3)に記載の絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタの製造方法であって、
(a)N-型の半導体基板を準備する半導体基板準備工
程と、(b)この半導体基板の一方の表面に絶縁ゲート
トランジスタを形成する絶縁ゲートトランジスタ形成工
程と、(c)前記半導体基板の他方の表面側を表面加工
することによって前記半導体基板を薄くして、N-型の
半導体基体を形成する半導体基体形成工程と、(d)前
記半導体基体の他方の表面に、部分的に開口された絶縁
膜と第2の絶縁膜とを形成する絶縁膜形成工程と、
(e)前記半導体基体の他方の表面に、ドレイン電極を
構成する金属膜を形成する金属膜形成工程と、(f)前
記半導体基体の他方の表面の外周部において、前記ドレ
イン電極を構成する金属膜を除去する金属膜除去工程
と、を有することを特徴とする。(8) The method for producing an insulated gate bipolar transistor according to the present invention is the method for producing an insulated gate bipolar transistor according to (3) above,
(A) a semiconductor substrate preparing step of preparing an N - type semiconductor substrate; (b) an insulating gate transistor forming step of forming an insulating gate transistor on one surface of the semiconductor substrate; and (c) the other of the semiconductor substrates. A semiconductor substrate forming step of forming an N - type semiconductor substrate by thinning the semiconductor substrate by surface-processing the surface side of the semiconductor substrate, and (d) partially opening the other surface of the semiconductor substrate. An insulating film forming step of forming an insulating film and a second insulating film,
(E) a metal film forming step of forming a metal film forming a drain electrode on the other surface of the semiconductor substrate, and (f) a metal forming the drain electrode on the outer peripheral portion of the other surface of the semiconductor substrate. And a metal film removing step of removing the film.
【0032】このため、本発明のIGBTの製造方法
は、上記(7)に記載のIGBTの製造工程において、
その絶縁膜形成工程で第2の絶縁膜も同時に形成すると
ともに、その金属膜形成工程の後に、半導体基体の他方
の表面の外周部においてドレイン電極を構成する金属膜
を除去する金属膜除去工程を追加するだけの簡単な方法
である。このように簡単な方法でありながら、上記
(7)に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの
製造方法が有しているの効果に加えて、以下の効果を有
する。Therefore, the IGBT manufacturing method of the present invention is characterized in that in the IGBT manufacturing process described in (7) above,
A second insulating film is formed at the same time in the insulating film forming step, and after the metal film forming step, a metal film removing step of removing the metal film forming the drain electrode on the outer peripheral portion of the other surface of the semiconductor substrate is performed. It's an easy way to add it. Although it is a simple method as described above, it has the following effect in addition to the effect that the method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor described in (7) has.
【0033】すなわち、ウエハをダイシングしてチップ
化する際に、ドレイン電極を構成する金属がチップ側面
(ダイシング面)にまわり込んでしまうことを確実に防
止することができるため、極めてショットキー接合面の
リークの少ないIGBTを製造することができる。That is, when the wafer is diced into chips, it is possible to reliably prevent the metal forming the drain electrode from wrapping around the chip side surface (dicing surface). It is possible to manufacture an IGBT with less leakage.
【0034】(9)本発明の絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタの製造方法は、上記(4)に記載の絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタの製造方法であって、
(a)N-型の半導体基板を準備する半導体基板準備工
程と、(b)この半導体基板の一方の表面に絶縁ゲート
トランジスタを形成する絶縁ゲートトランジスタ形成工
程と、(c)前記半導体基板の他方の表面側を表面加工
することによって前記半導体基板を薄くして、N-型の
半導体基体を形成する半導体基体形成工程と、化学的安
定性や耐熱性の観点から、(d)前記半導体基体の他方
の表面の所定位置にP領域を形成するP領域形成工程
と、(e)前記半導体基体の他方の表面の所定位置にN
+領域を形成するN+領域形成工程と、(f)前記半導体
基体の他方の表面に、部分的に開口された絶縁膜と第2
の絶縁膜とを形成する絶縁膜形成工程と、(g)前記半
導体基体の他方の表面に、ドレイン電極を構成する金属
膜を形成する金属膜形成工程と、(h)前記半導体基体
の他方の表面の外周部において、前記ドレイン電極を構
成する金属膜を除去する金属膜除去工程と、を有するこ
とを特徴とする。(9) The method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to the present invention is the method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to (4) above,
(A) a semiconductor substrate preparing step of preparing an N - type semiconductor substrate; (b) an insulating gate transistor forming step of forming an insulating gate transistor on one surface of the semiconductor substrate; and (c) the other of the semiconductor substrates. From the viewpoint of chemical stability and heat resistance, a semiconductor substrate forming step of forming an N − type semiconductor substrate by thinning the semiconductor substrate by surface-processing the surface side of (d) A P region forming step of forming a P region at a predetermined position on the other surface, and (e) an N region at a predetermined position on the other surface of the semiconductor substrate.
And N + region forming step of forming a region +, (f) the other surface of the semiconductor substrate, partially apertured insulating film and the second
And (g) a metal film forming step of forming a metal film constituting a drain electrode on the other surface of the semiconductor substrate, and (h) another semiconductor film forming step. A metal film removing step of removing the metal film forming the drain electrode in the outer peripheral portion of the surface.
【0035】このため、本発明のIGBTの製造方法
は、上記(8)に記載のIGBTの製造工程において、
その絶縁膜形成工程の前に半導体基体の他方の表面の所
定位置にP領域を形成するP領域形成工程と、半導体基
体の他方の表面の所定位置にN +領域を形成するN+領域
形成工程とを追加するだけの簡単な方法である。このよ
うに簡単な方法でありながら、上記(8)に記載の絶縁
ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法が有する効
果に加えて、以下の効果を有する。Therefore, the manufacturing method of the IGBT of the present invention
In the manufacturing process of the IGBT described in (8) above,
Before the insulating film forming step, the other surface of the semiconductor substrate is
A P region forming step of forming a P region at a fixed position, and a semiconductor substrate
N in place on the other surface of the body +N forming a region+region
It is a simple method that only needs to add a forming step. This
Insulation described in (8) above, though it is a simple method
Effects of manufacturing method of gate type bipolar transistor
In addition to the fruit, it has the following effects.
【0036】すなわち、半導体基体に形成されたN+領
域の作用により、半導体基体の表面の反転層がこのN+
領域で止められるため、チャネル電流を低減することが
できる。また、半導体基体に形成されたP領域の作用に
より、誤ってソース端子とドレイン端子の間に逆極性の
電圧を印加してしまったときにも耐圧を確保することが
でき素子の破壊を防止することができる。いわゆる逆接
保護機能に優れたIGBTとなる。そのうえ、このP領
域とドレイン電極とは接触していないので、通常のPN
接合型のIGBTを構成する部分がない。このため、タ
ーンオフ時間が長くなることによるスイッチング損失の
増大もない。That is, due to the action of the N + region formed in the semiconductor substrate, the inversion layer on the surface of the semiconductor substrate becomes this N + region.
Since it is stopped at the region, the channel current can be reduced. Further, due to the action of the P region formed on the semiconductor substrate, the breakdown voltage can be secured even when a voltage of opposite polarity is applied between the source terminal and the drain terminal by mistake, and the breakdown of the element is prevented. be able to. The IGBT has an excellent so-called reverse connection protection function. Moreover, since the P region and the drain electrode are not in contact with each other, a normal PN
There is no part that constitutes a junction type IGBT. Therefore, there is no increase in switching loss due to a long turn-off time.
【0037】なお、上記(7)乃至(9)のいずれかに
記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法
においては、半導体基体形成工程における表面加工の方
法としては、研削及び研磨、研削及びCMP、研削及び
エッチング、並びにエッチングの方法などを好ましく用
いることができる。In the method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to any one of (7) to (9), the surface processing method in the semiconductor substrate forming step includes grinding and polishing, grinding and CMP, Grinding and etching, and etching methods can be preferably used.
【0038】また、上記(7)乃至(9)のいずれかに
記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法
においては、(a)〜(e)(又は(a)〜(f)若し
くは(a)〜(h))の順序で工程を実施するのが好ま
しいが、必ずしもこの順序で工程を実施する必要はな
い。例えば、(b)の絶縁ゲートトランジスタ形成工程
のうちの一工程(例:ソース電極形成工程)又は二工程
以上を(c)工程以降に実施することもできる。また、
(9)に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの
製造方法においては、(d)と(e)を入れ替えること
もできる。Further, in the method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to any one of (7) to (9), (a) to (e) (or (a) to (f) or (a)). Although it is preferable to carry out the steps in the order of (h), it is not always necessary to carry out the steps in this order. For example, one step (eg, source electrode forming step) of the insulated gate transistor forming step of (b) or two or more steps can be performed after the step (c). Also,
In the method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor described in (9), (d) and (e) can be interchanged.
【0039】[0039]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を詳しく説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0040】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係るIGBTの部分断面図を示す図である。図1
は、従来のIGBT910の断面図である図21に対応
している。また、図2は、実施形態1に係るIGBT1
10の他方の表面(以下、「裏面」ということもあ
る。)の構造を示す図である。また、図3は、図2にお
けるD部分の部分拡大図であって、実施形態1に係るI
GBTの裏面の第1の構造例を示す部分拡大図である。
図1、図2及び図3を参照しながら、実施形態1に係る
IGBT110を説明する。(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a partial cross-sectional view of an IGBT according to a first embodiment of the present invention. Figure 1
21 corresponds to FIG. 21, which is a cross-sectional view of a conventional IGBT 910. Further, FIG. 2 shows the IGBT 1 according to the first embodiment.
It is a figure which shows the structure of the other surface of 10 (henceforth "the back surface"). Further, FIG. 3 is a partially enlarged view of a portion D in FIG.
It is a partially expanded view which shows the 1st structure example of the back surface of GBT.
The IGBT 110 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
【0041】図1に示されるように、実施形態1に係る
IGBT110は、ショットキー接合型のIGBTであ
るため、基本的には、従来のショットキー接合型のIG
BT910と場合と同様の構造を有している。このた
め、本発明のIGBT110は、ドレイン電極130と
N-型半導体基体114とPウェル領域116とから構
成されるバイポーラトランジスタを有しており、このバ
イポーラトランジスタのエミッタに相当するドレイン電
極130からN-型半導体基体114中にホールが注入
される。As shown in FIG. 1, since the IGBT 110 according to the first embodiment is a Schottky junction type IGBT, it is basically a conventional Schottky junction type IG.
It has the same structure as the BT910. Therefore, the IGBT 110 of the present invention has a bipolar transistor composed of the drain electrode 130, the N − type semiconductor substrate 114, and the P well region 116, and the drain electrode 130 to N corresponding to the emitter of the bipolar transistor are provided. Holes are injected into the − type semiconductor substrate 114.
【0042】ここで、実施形態1に係るIGBT110
が、従来のショットキー接合型のIGBT910と異な
るのは、半導体基体114の他方の表面の構造である。
すなわち、従来のショットキー接合型のIGBT910
ではその他方の表面が全面に渡ってドレイン電極930
で覆われている構造を有しているのに対して、実施形態
1に係るIGBT110ではその他方の表面には部分的
に開口された絶縁膜132が形成されるとともに、この
絶縁膜132の表面側にさらにドレイン電極130が形
成された構造を有している。Here, the IGBT 110 according to the first embodiment.
However, what is different from the conventional Schottky junction type IGBT 910 is the structure of the other surface of the semiconductor substrate 114.
That is, the conventional Schottky junction type IGBT 910.
Then, the other surface is entirely covered with the drain electrode 930.
In contrast to the structure of the IGBT 110 according to the first embodiment, a partially opened insulating film 132 is formed on the other surface, and the surface of this insulating film 132 is covered with It has a structure in which a drain electrode 130 is further formed on the side.
【0043】実施形態1に係るIGBT110におい
て、絶縁膜132は、能動領域全体に渡って形成されて
いるが、拡大して見れば、図3に示されるように、島状
に(互いに離散した状態で)形成されており、部分的に
開口された絶縁膜となっている。In the IGBT 110 according to the first embodiment, the insulating film 132 is formed over the entire active region, but in an enlarged view, as shown in FIG. In this case, it is formed as an insulating film which is partially opened.
【0044】このため、従来のショットキー接合型のI
GBT910ではドレイン電極全面からホールが注入さ
れるのに対して、実施形態1に係るIGBT110では
絶縁膜132が開口された領域からのみホールが注入さ
れることになる。このため、実施形態1に係るIGBT
110におけるバイポーラトランジスタは、従来のショ
ットキー接合型のIGBT910におけるバイポーラト
ランジスタと比較してより小さいバイポーラトランジス
タとなる。このため、図4に示されるように、実施形態
1に係るIGBT110に従来のショットキー接合型の
IGBT910の場合と同じだけのコレクタ電流(例え
ば5A(アンペア))を流した場合、より電流密度が高
くなるため、電流増幅率(hFE)が低くなる。このた
め、図5に示されるように、従来よりもテール電流が小
さなものとなる。このため、ターンオフ時におけるホー
ルの残存量が基準値以下になるまでの時間が短縮される
結果、ターンオフ時間が短縮されることになる。一方、
ターンオン時には、ショットキー接合からのホール注入
によって伝導度変調が起こるので、オン抵抗は低く保た
れている。このため、実施形態1に係るIGBTは、オ
ン抵抗を低く保ちながら高速スイッチング特性が改善さ
れている優れたIGBTとなる。Therefore, the conventional Schottky junction type I
In the IGBT 910, holes are injected from the entire surface of the drain electrode, whereas in the IGBT 110 according to the first embodiment, holes are injected only from the region where the insulating film 132 is opened. Therefore, the IGBT according to the first embodiment
The bipolar transistor in 110 is a smaller bipolar transistor than the bipolar transistor in the conventional Schottky junction type IGBT 910. Therefore, as shown in FIG. 4, when the same collector current (for example, 5 A (ampere)) as in the case of the conventional Schottky junction type IGBT 910 is applied to the IGBT 110 according to the first embodiment, the current density becomes higher. Since it becomes higher, the current amplification factor (h FE ) becomes lower. Therefore, as shown in FIG. 5, the tail current becomes smaller than that in the conventional case. Therefore, the time until the remaining amount of holes at the time of turn-off becomes equal to or less than the reference value is shortened, and as a result, the turn-off time is shortened. on the other hand,
At turn-on, conductivity is modulated by hole injection from the Schottky junction, so the on-resistance is kept low. Therefore, the IGBT according to the first embodiment is an excellent IGBT in which the high-speed switching characteristics are improved while keeping the ON resistance low.
【0045】図6及び図7は、実施形態1に係るIGB
T110の製造工程を示す図である。図6及び図7を参
照しながら、実施形態1に係るIGBTの製造方法を説
明する。6 and 7 show the IGBT according to the first embodiment.
It is a figure which shows the manufacturing process of T110. A method of manufacturing the IGBT according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
【0046】実施形態1に係るIGBT110の製造方
法は、以下の工程(a)〜(e)を有している。
(a)半導体基板準備工程
まず、N-型の半導体基板108を準備する。
(b)絶縁ゲートトランジスタ形成工程
次に、DSA法などを用いて、半導体基板108の素子
面の能動領域ARに絶縁ゲートトランジスタを形成す
る。
(c)半導体基体形成工程
次に、半導体基板108の裏面側を研削及び研磨するこ
とによって半導体基板を薄くしてN-型の半導体基体1
14を形成する。
(d)絶縁膜形成工程
次に、半導体基体108の裏面に、部分的に開口された
絶縁膜132を形成する。
(e)金属膜形成工程
次に、半導体基体108の裏面に、白金、モリブデン、
チタン、ニッケル、銀の薄膜を順次積層させてドレイン
電極130を形成する。The method of manufacturing the IGBT 110 according to the first embodiment has the following steps (a) to (e). (A) Semiconductor Substrate Preparation Step First, the N − type semiconductor substrate 108 is prepared. (B) Insulated Gate Transistor Forming Step Next, an insulated gate transistor is formed in the active region AR on the element surface of the semiconductor substrate 108 by using the DSA method or the like. (C) Semiconductor Base Forming Step Next, the back surface side of the semiconductor substrate 108 is ground and polished to thin the semiconductor substrate, and the N − type semiconductor base 1 is formed.
14 is formed. (D) Insulating Film Forming Step Next, the insulating film 132 that is partially opened is formed on the back surface of the semiconductor substrate 108. (E) Metal film forming step Next, on the back surface of the semiconductor substrate 108, platinum, molybdenum,
The drain electrode 130 is formed by sequentially stacking thin films of titanium, nickel, and silver.
【0047】上記製造工程を経て、図1に示したような
実施形態1に係るIGBT110が得られた。このよう
に、この製造方法は、通常のショットキー接合型のIG
BTの製造工程における金属膜形成工程の前に、半導体
基体の裏面に、部分的に開口された絶縁膜を形成する絶
縁膜形成工程を追加するだけの簡単な方法である。この
ように簡単な方法でありながら、オン抵抗を低く保ちな
がらさらにターンオフ時間を短縮して高速スイッチング
特性の改善されたIGBTを製造することができる。Through the above manufacturing steps, the IGBT 110 according to the first embodiment as shown in FIG. 1 was obtained. As described above, this manufacturing method is a typical Schottky junction type IG.
This is a simple method in which, before the metal film forming step in the BT manufacturing step, an insulating film forming step of forming an insulating film partially opened on the back surface of the semiconductor substrate is added. As described above, it is possible to manufacture an IGBT having an improved high-speed switching characteristic by further shortening the turn-off time while maintaining a low on-resistance while using a simple method.
【0048】図8は、実施形態1に係るIGBT110
の他方の表面の第2の構造例を示す部分拡大図である。
図8中、破線は、第2の構造例に係るIGBT110の
素子面におけるユニットセルを示している。図8に示さ
れるように、この第2の構造例では、島状の絶縁膜が各
ユニットセルの間に形成されている。この第2の構造例
に係るIGBTの特性を評価したところ、第1の構造例
の場合と同様に、オン抵抗も低く、ターンオフ時間も短
く、高速スイッチング特性も改善されていることがわか
った。FIG. 8 shows the IGBT 110 according to the first embodiment.
It is a partially enlarged view showing a second structural example of the other surface of FIG.
In FIG. 8, the broken line indicates the unit cell on the element surface of the IGBT 110 according to the second structural example. As shown in FIG. 8, in this second structural example, an island-shaped insulating film is formed between each unit cell. When the characteristics of the IGBT according to the second structure example were evaluated, it was found that the ON resistance was low, the turn-off time was short, and the high-speed switching characteristics were improved, as in the case of the first structure example.
【0049】図9は、実施形態1に係るIGBT110
の他方の表面の第3の構造例を示す部分拡大図である。
図9中、破線は、第3の構造例に係るIGBT110の
素子面におけるユニットセルを示している。図9に示さ
れるように、この第3の構造例は第1の構造例とは逆の
パターン構造を有していて、この構造例の絶縁膜では、
開口部が島状に配置されるように、形成されている。第
3の構造例に係るIGBTの特性を評価したところ、第
1の構造例や第2の構造例の場合と同様に、オン抵抗も
低く、ターンオフ時間も短く、高速スイッチング特性も
改善されていることがわかった。FIG. 9 shows the IGBT 110 according to the first embodiment.
It is a partial enlarged view showing the 3rd example of construction of the other surface of.
In FIG. 9, a broken line indicates a unit cell on the element surface of the IGBT 110 according to the third structural example. As shown in FIG. 9, this third structural example has a pattern structure opposite to that of the first structural example. In the insulating film of this structural example,
The openings are formed so as to be arranged in an island shape. When the characteristics of the IGBT according to the third structure example were evaluated, as in the first structure example and the second structure example, the on-resistance was low, the turn-off time was short, and the high-speed switching characteristics were improved. I understood it.
【0050】図10は、実施形態1に係るIGBT11
0の他方の表面の第4の構造例を示す図である。図9
中、破線は、第4の構造例に係るIGBT110の素子
面におけるユニットセルを示している。図9に示される
ように、この第4の構造例では、ストライプ状の絶縁膜
がストライプ状に形成された各ユニットセルに対応して
互いに離隔して設けられている。第4の構造例に係るI
GBTの特性を評価したところ、第1の構造例〜第3の
構造例の場合と同様に、オン抵抗も低く、ターンオフ時
間も短く、高速スイッチング特性も改善されていること
がわかった。FIG. 10 shows the IGBT 11 according to the first embodiment.
It is a figure which shows the 4th structural example of the other surface of 0. Figure 9
In the figure, the broken line indicates the unit cell on the element surface of the IGBT 110 according to the fourth structural example. As shown in FIG. 9, in the fourth structural example, stripe-shaped insulating films are provided separately from each other corresponding to each unit cell formed in a stripe shape. I according to the fourth structural example
When the characteristics of the GBT were evaluated, it was found that the ON resistance was low, the turn-off time was short, and the high-speed switching characteristics were improved, as in the case of the first to third structural examples.
【0051】(実施形態2)図11は、本発明の実施形
態2に係るIGBTの裏面構造を説明するための図であ
り、図12は、図11のA−A線における、実施形態2
に係るIGBTの断面図である。図13は、図11のB
−B線における、実施形態2に係るIGBTの断面図で
ある。図11、図12及び図13を参照しながら、実施
形態2に係るIGBT210を説明する。(Embodiment 2) FIG. 11 is a diagram for explaining a back surface structure of an IGBT according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 12 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the IGBT according to the present invention. FIG. 13 shows B of FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the IGBT according to the second embodiment taken along line -B. The IGBT 210 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11, 12, and 13.
【0052】図11に示されるように、実施形態2のI
GBT210は、N-型の半導体基体214の素子面
に、能動領域ARと、この能動領域ARの両側に形成さ
れた固定電位拡散領域DRと、チップ周囲に配置された
ガードリングGRと、中央部に配置されたゲートパッド
領域GPが形成されており、従来のショットキー接合型
のIGBT910と同じである。なお、図11において
は、素子面上に形成されている構造も参考のために一部
表されている。また、実施形態2に係るIGBT210
は、裏面の能動領域に対応する領域には部分的に開口さ
れた絶縁膜132が形成されるとともに、この絶縁膜1
32の表面側にさらにドレイン電極130が形成された
構造を有しており、この点については実施形態1に係る
IGBT110と同じである。As shown in FIG. 11, I of the second embodiment
The GBT 210 includes an active region AR, a fixed potential diffusion region DR formed on both sides of the active region AR, a guard ring GR arranged around the chip, and a central portion on an element surface of an N − type semiconductor substrate 214. The gate pad region GP is formed in the same area as that of the conventional Schottky junction type IGBT 910. Note that in FIG. 11, the structure formed on the element surface is also partially shown for reference. In addition, the IGBT 210 according to the second embodiment
Is formed with a partially opened insulating film 132 in a region corresponding to the active region on the back surface.
It has a structure in which a drain electrode 130 is further formed on the surface side of 32, and this point is the same as the IGBT 110 according to the first embodiment.
【0053】しかしながら、実施形態2に係るIGBT
210は、半導体基体214の裏面の外周部には、ドレ
イン電極230の半導体基体側に、絶縁膜232と同一
工程で形成された第2の絶縁膜233が形成されてなる
とともに、ドレイン電極230は外周部の外側端部にま
で延在しないように構成されてなることを特徴としてい
る。このため、ウエハをダイシングしてチップ化する際
に、ドレイン電極230を構成する金属がチップ側面2
60(ダイシング面)にまわり込んでしまうことを確実
に防止することができる。その結果、極めてショットキ
ー接合面のリークの少ないIGBTとなる。なお、実施
形態2においては、第2の絶縁膜233は絶縁膜232
と同一工程で形成できるため、プロセスを複雑にするこ
ともない。However, the IGBT according to the second embodiment
210 includes a second insulating film 233 formed in the same process as the insulating film 232 on the semiconductor substrate side of the drain electrode 230 on the outer periphery of the back surface of the semiconductor substrate 214. It is characterized in that it is configured so as not to extend to the outer end portion of the outer peripheral portion. Therefore, when the wafer is diced into chips, the metal forming the drain electrode 230 is separated from the chip side surface 2.
It is possible to reliably prevent it from getting around 60 (dicing surface). As a result, the IGBT has extremely little leakage at the Schottky junction surface. In the second embodiment, the second insulating film 233 is the insulating film 232.
Since it can be formed in the same step, the process is not complicated.
【0054】このように、実施形態2に係るIGBT2
10は、実施形態1に係るIGBT110と同様に、オ
ン抵抗を低く保ちながら高速スイッチング特性が改善さ
れている優れたIGBTとなるはもちろん、極めてショ
ットキー接合面のリークの少ないさらに優れたIGBT
となる。Thus, the IGBT 2 according to the second embodiment
Similar to the IGBT 110 according to the first embodiment, 10 is an excellent IGBT in which the high-speed switching characteristics are improved while keeping the ON resistance low, and of course, an even more excellent IGBT with extremely little leakage at the Schottky junction surface.
Becomes
【0055】図14及び図15は、実施形態2に係るI
GBT210の製造工程を示す図である。図14及び図
15を参照しながら、実施形態2に係るIGBT210
の製造方法を説明する。14 and 15 show I according to the second embodiment.
It is a figure which shows the manufacturing process of GBT210. The IGBT 210 according to the second embodiment with reference to FIGS. 14 and 15.
The manufacturing method of will be described.
【0056】実施形態2に係るIGBT210の製造方
法は、以下の工程(a)〜(f)を有している。
(a)半導体基板準備工程
まず、N-型の半導体基板208を準備する。
(b)絶縁ゲートトランジスタ形成工程
次に、DSA法などを用いて、半導体基板208の素子
面の能動領域ARに絶縁ゲートトランジスタを形成す
る。
(c)半導体基体形成工程
次に、半導体基板208の裏面側を研削及び研磨するこ
とによって半導体基板を薄くしてN-型の半導体基体2
14を形成する。
(d)絶縁膜形成工程
次に、半導体基体214の裏面に、部分的に開口された
絶縁膜232と第2の絶縁膜233とを形成する。
(e)金属膜形成工程
次に、半導体基体214の裏面に、ドレイン電極230
を構成する金属膜を形成する。
(f)金属膜除去工程
次に、半導体基体214の裏面外周部において、ドレイ
ン電極230を構成する金属膜を除去する。The method of manufacturing the IGBT 210 according to the second embodiment has the following steps (a) to (f). (A) Semiconductor Substrate Preparation Step First, the N − type semiconductor substrate 208 is prepared. (B) Insulated Gate Transistor Forming Step Next, an insulated gate transistor is formed in the active region AR of the element surface of the semiconductor substrate 208 by using the DSA method or the like. (C) Semiconductor Base Forming Step Next, the back surface side of the semiconductor substrate 208 is ground and polished to thin the semiconductor substrate to form the N − type semiconductor base 2.
14 is formed. (D) Insulating Film Forming Step Next, the insulating film 232 and the second insulating film 233 which are partially opened are formed on the back surface of the semiconductor substrate 214. (E) Metal film forming step Next, the drain electrode 230 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 214.
Forming a metal film. (F) Metal Film Removing Step Next, the metal film forming the drain electrode 230 is removed from the outer peripheral surface of the back surface of the semiconductor substrate 214.
【0057】上記製造工程を経て、図12及び図13に
示したような、実施形態2に係るIGBT110が得ら
れた。このように、この製造方法は、実施形態1に係る
IGBTの製造工程において、その絶縁膜形成工程で第
2の絶縁膜233も同時に形成するとともに、その金属
膜形成工程の後に、半導体基体214の裏面の外周部に
おいてドレイン電極130を構成する金属膜を除去する
金属膜除去工程を追加するだけの簡単な方法である。こ
のように簡単な方法でありながら、実施形態1に係るI
GBTの製造方法が有しているの効果に加えて、以下の
効果を有する。Through the above manufacturing process, the IGBT 110 according to the second embodiment as shown in FIGS. 12 and 13 is obtained. As described above, according to this manufacturing method, in the manufacturing process of the IGBT according to the first embodiment, the second insulating film 233 is simultaneously formed in the insulating film forming step, and the semiconductor substrate 214 is formed after the metal film forming step. This is a simple method of adding a metal film removing step of removing the metal film forming the drain electrode 130 on the outer peripheral portion of the back surface. Although the method is simple as described above, the I
In addition to the effects of the GBT manufacturing method, the following effects are obtained.
【0058】すなわち、ウエハをダイシングしてチップ
化する際に、ドレイン電極を構成する金属がチップ側面
(ダイシング面)にまわり込んでしまうことを確実に防
止することができるため、極めてショットキー接合面の
リークの少ないIGBTを製造することができる。That is, when the wafer is diced into chips, it is possible to reliably prevent the metal forming the drain electrode from wrapping around the side surface (dicing surface) of the chip. It is possible to manufacture an IGBT with less leakage.
【0059】(実施形態3)図16及び図17は、実施
形態3に係るIGBTの断面図である。図16は、実施
形態2に係るIGBT210の断面図である図12に対
応する図であり、図17は、実施形態2に係るIGBT
210の断面図である図13に対応する図である。図1
6及び図17を参照しながら、実施形態3に係るIGB
T310を説明する。(Third Embodiment) FIGS. 16 and 17 are sectional views of an IGBT according to a third embodiment. 16 is a diagram corresponding to FIG. 12 which is a cross-sectional view of the IGBT 210 according to the second embodiment, and FIG. 17 is an IGBT according to the second embodiment.
FIG. 14 is a view corresponding to FIG. 13, which is a cross-sectional view of 210. Figure 1
6 and FIG. 17, the IGBT according to the third embodiment
The T310 will be described.
【0060】図16及び図17に示されるように、実施
形態3に係るIGBT310は、実施形態2に係るIG
BT210とよく似た構造を有している。すなわち、実
施形態3に係るIGBT310は、裏面の能動領域に対
応する領域には部分的に開口された絶縁膜332が形成
されるとともに、この絶縁膜332の表面側にさらにド
レイン電極330が形成された構造を有している。ま
た、実施形態3に係るIGBT310は、半導体基体3
14の裏面の外周部には、ドレイン電極330の半導体
基体側に、絶縁膜332と同一工程で形成された第2の
絶縁膜333が形成されてなるとともに、ドレイン電極
330は外周部の外側端部にまで延在しないように構成
されてなることを特徴としている。As shown in FIGS. 16 and 17, the IGBT 310 according to the third embodiment is similar to the IG according to the second embodiment.
It has a structure very similar to BT210. That is, in the IGBT 310 according to the third embodiment, the insulating film 332 that is partially opened is formed in the region corresponding to the active region on the back surface, and the drain electrode 330 is further formed on the front surface side of the insulating film 332. It has a different structure. In addition, the IGBT 310 according to the third embodiment includes the semiconductor substrate 3
A second insulating film 333 formed in the same step as the insulating film 332 is formed on the semiconductor substrate side of the drain electrode 330 on the outer periphery of the back surface of the drain electrode 330, and the drain electrode 330 is formed on the outer end of the outer periphery. It is characterized in that it is configured so as not to extend to the part.
【0061】しかしながら、実施形態3に係るIGBT
310は、第2の絶縁膜333が形成された領域におい
ては、半導体基体314に、ドレイン電極330と接触
しないように、かつ、半導体基体314の側面360に
露出するように、N+領域336が形成されている。ま
た、第2の絶縁膜333が形成された領域においては、
半導体基体314に、ドレイン電極330と接触しない
ように、かつ、半導体基体314の側面360に露出し
ないように、P領域334が形成されている。However, the IGBT according to the third embodiment
In the region 310 where the second insulating film 333 is formed, the N + region 336 is formed on the semiconductor substrate 314 so as not to contact the drain electrode 330 and to be exposed on the side surface 360 of the semiconductor substrate 314. Has been formed. Further, in the region where the second insulating film 333 is formed,
A P region 334 is formed in the semiconductor substrate 314 so as not to come into contact with the drain electrode 330 and not exposed at the side surface 360 of the semiconductor substrate 314.
【0062】このため、半導体基体314に形成された
N+領域336の作用により、半導体基体314の表面
の反転層がこのN+領域336で止められるため、チャ
ネル電流を低減することができる。[0062] Therefore, by the action of the N + region 336 formed in the semiconductor substrate 314, since the inversion layer on the surface of the semiconductor body 314 is stopped at this N + region 336, it is possible to reduce the channel current.
【0063】また、半導体基体314に形成されたP領
域334の作用により、ショットキー接合の空乏層が広
がってP領域まで到達し、さらにP領域の空乏層と一体
となってP領域を覆うように広がるので、第2の絶縁膜
333の端部における電界強度は弱められる。このた
め、誤ってソース端子とドレイン端子の間に逆極性の電
圧を印加してしまったときにも耐圧を確保することがで
き素子の破壊を防止することができる。いわゆる逆接保
護機能に優れたIGBTとなる。そのうえ、P領域33
4とドレイン電極330とは接触していないので、通常
のPN接合型のIGBTを構成する部分がない。このた
め、ターンオフ時間が長くなることによるスイッチング
損失の増大もない。Further, due to the action of the P region 334 formed in the semiconductor substrate 314, the depletion layer of the Schottky junction spreads and reaches the P region, and further covers the P region together with the depletion layer of the P region. The electric field strength at the end of the second insulating film 333 is weakened. Therefore, even if a voltage of opposite polarity is applied between the source terminal and the drain terminal by mistake, the breakdown voltage can be ensured and the element can be prevented from being broken. The IGBT has an excellent so-called reverse connection protection function. Besides, P region 33
4 and the drain electrode 330 are not in contact with each other, there is no portion that constitutes a normal PN junction type IGBT. Therefore, there is no increase in switching loss due to a long turn-off time.
【0064】このように、実施形態3に係るIGBT3
10は、実施形態2に係るIGBT210と同様に、オ
ン抵抗を低く保ちながらさらに高速スイッチング特性が
改善された、極めてショットキー接合面のリークの少な
い優れたIGBTであるのはもちろん、チャネル電流が
低減された逆接保護機能に優れた、さらに優れたIGB
Tである。Thus, the IGBT 3 according to the third embodiment
Similar to the IGBT 210 according to the second embodiment, 10 is an excellent IGBT with extremely low Schottky junction surface leakage, in which the high-speed switching characteristics are further improved while keeping the ON resistance low, and the channel current is reduced. Excellent IGB with excellent reverse connection protection function
T.
【0065】図18及び図19は、実施形態3に係るI
GBT310の製造工程を示す図である。図18及び図
19を参照しながら、実施形態3に係るIGBT310
の製造方法を説明する。18 and 19 show I according to the third embodiment.
It is a figure which shows the manufacturing process of GBT310. The IGBT 310 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
The manufacturing method of will be described.
【0066】実施形態3に係るIGBT310の製造方
法は、以下の工程(a)〜(h)を有している。
(a)半導体基板準備工程
まず、N-型の半導体基板308を準備する。
(b)絶縁ゲートトランジスタ形成工程
次に、DSA法などを用いて、半導体基板308の素子
面の能動領域ARに絶縁ゲートトランジスタを形成す
る。
(c)半導体基体形成工程
次に、半導体基板308の裏面側を研削及び研磨するこ
とによって半導体基板を薄くしてN-型の半導体基体3
14を形成する。
(d)P領域形成工程
次に、半導体基体308の裏面の所定位置にP領域33
4を形成する。
(e)N+領域形成工程
次に、半導体基体308の裏面の所定位置にN+領域3
36を形成する。
(f)絶縁膜形成工程
次に、半導体基体314の裏面に、部分的に開口された
絶縁膜332と第2の絶縁膜333とを形成する。
(g)金属膜形成工程
次に、半導体基体314の裏面に、ドレイン電極330
を構成する金属膜を形成する。
(h)金属膜除去工程
次に、半導体基体314の裏面外周部において、ドレイ
ン電極330を構成する金属膜を除去する。The method of manufacturing the IGBT 310 according to the third embodiment has the following steps (a) to (h). (A) Semiconductor Substrate Preparation Step First, the N − type semiconductor substrate 308 is prepared. (B) Insulated Gate Transistor Forming Step Next, an insulated gate transistor is formed in the active region AR of the element surface of the semiconductor substrate 308 by using the DSA method or the like. (C) Semiconductor Base Forming Step Next, the back surface side of the semiconductor substrate 308 is ground and polished to thin the semiconductor substrate to form the N − type semiconductor base 3.
14 is formed. (D) P region forming step Next, the P region 33 is formed at a predetermined position on the back surface of the semiconductor substrate 308.
4 is formed. (E) N + Region Forming Step Next, the N + region 3 is formed at a predetermined position on the back surface of the semiconductor substrate 308.
36 is formed. (F) Insulating Film Forming Step Next, the insulating film 332 and the second insulating film 333 which are partially opened are formed on the back surface of the semiconductor substrate 314. (G) Metal film forming step Next, the drain electrode 330 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 314.
Forming a metal film. (H) Metal Film Removal Step Next, the metal film forming the drain electrode 330 is removed from the outer periphery of the back surface of the semiconductor substrate 314.
【0067】上記工程を経て、図16及び図17に示し
たような実施形態3に係るIGBT310が得られた。
このように、この製造方法は、実施形態2に係るIGB
Tの製造工程おける絶縁膜形成工程の前に、半導体基体
の裏面の所定位置にP領域を形成するP領域形成工程
と、半導体基体の裏面の所定位置にN+領域を形成する
N+領域形成工程とを追加するだけの簡単な方法であ
る。このように簡単な方法でありながら、実施形態2に
係るIGBTの製造方法が有する効果に加えて、以下の
効果を有する。Through the above steps, the IGBT 310 according to the third embodiment as shown in FIGS. 16 and 17 is obtained.
Thus, this manufacturing method is the same as the IGBT according to the second embodiment.
Before T manufacturing process definitive insulating film forming step, a P region forming step of forming a P region in a predetermined position of the back surface of the semiconductor substrate, N + region forming forming N + regions in a predetermined position of the back surface of the semiconductor substrate It is a simple method that only adds steps and. Although it is a simple method as described above, it has the following effects in addition to the effects of the method for manufacturing the IGBT according to the second embodiment.
【0068】すなわち、半導体基体に形成されたN+領
域の作用により、半導体基体の表面の反転層がこのN+
領域で止められるため、チャネル電流を低減することが
できる。また、半導体基体に形成されたP領域の作用に
より、誤ってソース端子とドレイン端子の間に逆極性の
電圧を印加してしまったときにも耐圧を確保することが
でき素子の破壊を防止することができる。いわゆる逆接
保護機能に優れたIGBTとなる。そのうえ、このP領
域とドレイン電極とは接触していないので、通常のPN
接合型のIGBTを構成する部分がない。このため、タ
ーンオフ時間が長くなることによるスイッチング損失の
増大もない。That is, due to the action of the N + region formed in the semiconductor substrate, the inversion layer on the surface of the semiconductor substrate becomes the N + region.
Since it is stopped at the region, the channel current can be reduced. Further, due to the action of the P region formed on the semiconductor substrate, the breakdown voltage can be secured even when a voltage of opposite polarity is applied between the source terminal and the drain terminal by mistake, and the breakdown of the element is prevented. be able to. The IGBT has an excellent so-called reverse connection protection function. Moreover, since the P region and the drain electrode are not in contact with each other, a normal PN
There is no part that constitutes a junction type IGBT. Therefore, there is no increase in switching loss due to a long turn-off time.
【0069】[0069]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のIGBT
は、半導体基体の他方の表面には部分的に開口された絶
縁膜が形成されるとともに、この絶縁膜の表面側にさら
にドレイン電極が形成されることにより、前記絶縁膜が
開口された領域において半導体基体と前記ドレイン電極
とによるショットキー接合が形成されてなるため、オン
抵抗を低く保ちながらさらに高速スイッチング特性の改
善された優れたIGBTとなっている。また、本発明の
IGBTは、半導体基体の他方の表面のうち少なくとも
能動領域においては、部分的に開口された絶縁膜が形成
されるとともに、この絶縁膜の表面側にさらにドレイン
電極が形成されることにより、前記絶縁膜が開口された
領域において前記半導体基体と前記ドレイン電極とによ
るショットキー接合が形成されてなるため、オン抵抗を
低く保ちながらさらに高速スイッチング特性の改善され
た優れたIGBTとなっている。さらにまた、本発明の
IGBTの製造方法によれば、以上のように優れたIG
BTを簡単に製造することができる。As described above, the IGBT of the present invention is used.
In the region where the insulating film is opened, a partially opened insulating film is formed on the other surface of the semiconductor substrate, and a drain electrode is further formed on the surface side of the insulating film. Since the Schottky junction is formed by the semiconductor substrate and the drain electrode, it is an excellent IGBT in which the ON resistance is kept low and the high speed switching characteristic is further improved. Further, in the IGBT of the present invention, an insulating film that is partially opened is formed in at least the active region of the other surface of the semiconductor substrate, and a drain electrode is further formed on the surface side of this insulating film. As a result, a Schottky junction is formed by the semiconductor substrate and the drain electrode in the region where the insulating film is opened, so that an excellent IGBT with further improved high-speed switching characteristics while keeping the on-resistance low. ing. Furthermore, according to the manufacturing method of the IGBT of the present invention, the excellent IG as described above is obtained.
The BT can be easily manufactured.
【図1】実施形態1に係るIGBTの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an IGBT according to a first embodiment.
【図2】実施形態1に係るIGBTの裏面構造を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a back surface structure of the IGBT according to the first embodiment.
【図3】実施形態1に係るIGBTの裏面の第1の構造
例を示す部分拡大図である。FIG. 3 is a partial enlarged view showing a first structure example of the back surface of the IGBT according to the first embodiment.
【図4】実施形態1に係るIGBTの電流増幅率を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a current amplification factor of the IGBT according to the first embodiment.
【図5】実施形態1に係るIGBTのターンオフ時にお
ける電流波形図である。FIG. 5 is a current waveform diagram when the IGBT according to the first embodiment is turned off.
【図6】実施形態1に係るIGBTの製造工程を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of the IGBT according to the first embodiment.
【図7】実施形態1に係るIGBTの製造工程を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process of the IGBT according to the first embodiment.
【図8】実施形態1に係るIGBTの裏面の第2の構造
例を示す部分拡大図である。FIG. 8 is a partial enlarged view showing a second structure example of the back surface of the IGBT according to the first embodiment.
【図9】実施形態1に係るIGBTの裏面の第3の構造
例を示す部分拡大図である。FIG. 9 is a partially enlarged view showing a third structural example of the back surface of the IGBT according to the first embodiment.
【図10】実施形態1に係るIGBTの裏面の第4の構
造例を示す部分拡大図である。FIG. 10 is a partial enlarged view showing a fourth structure example of the back surface of the IGBT according to the first embodiment.
【図11】実施形態2に係るIGBTの裏面構造を説明
するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the back surface structure of the IGBT according to the second embodiment.
【図12】実施形態2に係るIGBTの断面図である。FIG. 12 is a sectional view of an IGBT according to a second embodiment.
【図13】実施形態2に係るIGBTの断面図である。FIG. 13 is a sectional view of an IGBT according to a second embodiment.
【図14】実施形態2に係るIGBTの製造工程を示す
図である。FIG. 14 is a diagram showing a manufacturing process of the IGBT according to the second embodiment.
【図15】実施形態2に係るIGBTの製造工程を示す
図である。FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process of the IGBT according to the second embodiment.
【図16】実施形態3に係るIGBTの断面図である。FIG. 16 is a sectional view of an IGBT according to a third embodiment.
【図17】実施形態3に係るIGBTの断面図である。FIG. 17 is a sectional view of an IGBT according to a third embodiment.
【図18】実施形態3に係るIGBTの製造工程を示す
図である。FIG. 18 is a diagram showing a manufacturing process of the IGBT according to the third embodiment.
【図19】実施形態3に係るIGBTの製造工程を示す
図である。FIG. 19 is a diagram showing a manufacturing process of the IGBT according to the third embodiment.
【図20】従来のPN接合型のIGBTの部分断面図で
ある。FIG. 20 is a partial cross-sectional view of a conventional PN junction type IGBT.
【図21】従来のショットキー接合型のIGBTの部分
断面図である。FIG. 21 is a partial cross-sectional view of a conventional Schottky junction type IGBT.
【図22】従来のショットキー接合型のIGBTの素子
面構造を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a device surface structure of a conventional Schottky junction type IGBT.
【図23】図22のCの部分の部分拡大図である。23 is a partially enlarged view of a portion C in FIG.
【図24】図22のCの部分の部分拡大図である。24 is a partially enlarged view of a portion C in FIG.
108 N-型半導体基板 110、210、310 IGBT 114、214、314 N-基体 130、230、330 ドレイン電極 231、331 SiO2膜 132、232,332 SiO2膜 233、333 SiO2膜 334 P領域 336 N+領域 260、360 ダイシング面 AR 能動領域 GR ガードリング領域 GP ゲートパッド領域 DR 固定電位拡散領域108 N − type semiconductor substrate 110, 210, 310 IGBT 114, 214, 314 N − Substrate 130, 230, 330 Drain electrode 231, 331 SiO 2 film 132, 232, 332 SiO 2 film 233, 333 SiO 2 film 334 P region 336 N + regions 260, 360 Dicing surface AR Active region GR Guard ring region GP Gate pad region DR Fixed potential diffusion region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/417 H01L 29/48 P 29/872 29/50 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/417 H01L 29/48 P 29/872 29/50 B
Claims (9)
の半導体基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを
行う絶縁ゲートトランジスタを有し、前記半導体基体の
他方の表面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に
前記半導体基体中にホールを注入して伝導度変調を起こ
させるためのショットキー接合を有する絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタであって、 前記半導体基体の他方の表面には部分的に開口された絶
縁膜が形成されるとともに、この絶縁膜の表面側にさら
にドレイン電極が形成されることにより、前記絶縁膜が
開口された領域において前記半導体基体と前記ドレイン
電極とによるショットキー接合が形成されてなることを
特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。1. An N − type semiconductor substrate has an insulated gate transistor on one surface thereof for switching a current flowing in a thickness direction of the semiconductor substrate, and the other surface of the semiconductor substrate has the insulated gate transistor. An insulated gate bipolar transistor having a Schottky junction for injecting holes into the semiconductor substrate to cause conductivity modulation when the transistor is turned on, wherein the other surface of the semiconductor substrate is partially opened. The insulating film is formed, and the drain electrode is further formed on the surface side of the insulating film to form a Schottky junction between the semiconductor substrate and the drain electrode in the region where the insulating film is opened. Insulated gate bipolar transistor characterized by the following.
の半導体基体の厚さ方向に流れる電流のスイッチングを
行う多数の絶縁ゲートトランジスタが形成された能動領
域と、非能動領域とを有し、前記半導体基体の他方の表
面に、前記絶縁ゲートトランジスタのオン時に前記半導
体基体中にホールを注入して伝導度変調を起こさせるた
めのショットキー接合を有する絶縁ゲート型バイポーラ
トランジスタであって、 前記半導体基体の他方の表面のうち少なくとも能動領域
に対応する領域においては、部分的に開口された絶縁膜
が形成されるとともに、この絶縁膜の表面側にさらにド
レイン電極が形成されることにより、前記絶縁膜が開口
された領域において前記半導体基体と前記ドレイン電極
とによるショットキー接合が形成されてなることを特徴
とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。2. An N − -type semiconductor substrate has, on one surface thereof, an active region in which a large number of insulated gate transistors for switching a current flowing in the thickness direction of the semiconductor substrate are formed, and an inactive region. Then, on the other surface of the semiconductor substrate, an insulated gate bipolar transistor having a Schottky junction for injecting holes into the semiconductor substrate to cause conductivity modulation when the insulated gate transistor is turned on, In at least a region corresponding to the active region of the other surface of the semiconductor substrate, a partially opened insulating film is formed, and a drain electrode is further formed on the surface side of this insulating film, A Schottky junction is formed by the semiconductor substrate and the drain electrode in a region where the insulating film is opened. A characteristic insulated gate bipolar transistor.
イポーラトランジスタにおいて、前記半導体基体の他方
の表面の外周部には、前記ドレイン電極の半導体基体側
に、前記絶縁膜と同一工程で形成された第2の絶縁膜が
形成されてなるとともに、前記ドレイン電極は前記外周
部の外側端部にまで延在しないように構成されてなるこ
とを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。3. The insulated gate bipolar transistor according to claim 1, wherein an outer peripheral portion of the other surface of the semiconductor substrate is formed on the semiconductor substrate side of the drain electrode in the same step as the insulating film. An insulated gate bipolar transistor, wherein the drain electrode is formed so as not to extend to the outer end portion of the outer peripheral portion.
ラトランジスタにおいて、 前記第2の絶縁膜が形成された領域においては、前記半
導体基体に、前記ドレイン電極と接触しないように、か
つ、前記半導体基体の側面に露出するように、N+領域
が形成されてなるとともに、 前記第2の絶縁膜が形成された領域においては、前記半
導体基体に、前記ドレイン電極と接触しないように、か
つ、前記半導体基体の側面に露出しないように、P領域
が形成されてなることを特徴とする絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタ。4. The insulated gate bipolar transistor according to claim 3, wherein in the region where the second insulating film is formed, the semiconductor substrate is prevented from coming into contact with the drain electrode and the semiconductor. The N + region is formed so as to be exposed on the side surface of the base body, and in the region where the second insulating film is formed, the semiconductor base body is prevented from coming into contact with the drain electrode, and An insulated gate bipolar transistor, wherein a P region is formed so as not to be exposed on the side surface of the semiconductor substrate.
ゲート型バイポーラトランジスタにおいて、前記半導体
基体がシリコンからなり、前記ドレイン電極を構成する
金属のうち少なくとも前記半導体基体と接触する部分
が、白金、金、バナジウム、アルミニウム又はモリブデ
ンであることを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトラ
ンジスタ。5. The insulated gate bipolar transistor according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of silicon, and at least a portion of the metal forming the drain electrode, which is in contact with the semiconductor substrate, An insulated gate bipolar transistor, which is platinum, gold, vanadium, aluminum or molybdenum.
ゲート型バイポーラトランジスタにおいて、前記絶縁膜
及び前記第2の絶縁膜が、無機絶縁膜又は有機絶縁膜で
あることを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジ
スタ。6. The insulated gate bipolar transistor according to claim 1, wherein the insulating film and the second insulating film are an inorganic insulating film or an organic insulating film. Gate type bipolar transistor.
イポーラトランジスタの製造方法であって、(a)N-
型の半導体基板を準備する半導体基板準備工程と、
(b)この半導体基板の一方の表面に絶縁ゲートトラン
ジスタを形成する絶縁ゲートトランジスタ形成工程と、
(c)前記半導体基板の他方の表面側を表面加工するこ
とによって前記半導体基板を薄くして、N-型の半導体
基体を形成する半導体基体形成工程と、(d)前記半導
体基体の他方の表面に、部分的に開口された絶縁膜を形
成する絶縁膜形成工程と、(e)前記半導体基体の他方
の表面に、ドレイン電極を構成する金属膜を形成する金
属膜形成工程と、を有することを特徴とする絶縁ゲート
型バイポーラトランジスタの製造方法。7. The method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to claim 1, wherein (a) N −
Semiconductor substrate preparation step of preparing a semiconductor substrate of a mold,
(B) an insulated gate transistor forming step of forming an insulated gate transistor on one surface of this semiconductor substrate,
(C) a semiconductor substrate forming step of thinning the semiconductor substrate by processing the other surface side of the semiconductor substrate to form an N − -type semiconductor substrate; and (d) the other surface of the semiconductor substrate. And (e) a metal film forming step of forming a metal film forming a drain electrode on the other surface of the semiconductor substrate. And a method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor.
ラトランジスタの製造方法であって、(a)N-型の半
導体基板を準備する半導体基板準備工程と、(b)この
半導体基板の一方の表面に絶縁ゲートトランジスタを形
成する絶縁ゲートトランジスタ形成工程と、(c)前記
半導体基板の他方の表面側を表面加工することによって
前記半導体基板を薄くして、N-型の半導体基体を形成
する半導体基体形成工程と、(d)前記半導体基体の他
方の表面に、部分的に開口された絶縁膜と第2の絶縁膜
とを形成する絶縁膜形成工程と、(e)前記半導体基体
の他方の表面に、ドレイン電極を構成する金属膜を形成
する金属膜形成工程と、(f)前記半導体基体の他方の
表面の外周部において、前記ドレイン電極を構成する金
属膜を除去する金属膜除去工程と、を有することを特徴
とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方
法。8. The method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to claim 3, wherein (a) a semiconductor substrate preparing step of preparing an N − type semiconductor substrate, and (b) one of the semiconductor substrates. A step of forming an insulated gate transistor on the surface, and (c) a semiconductor for thinning the semiconductor substrate by processing the other surface side of the semiconductor substrate to form an N − type semiconductor substrate. A base forming step; (d) an insulating film forming step of forming a partially opened insulating film and a second insulating film on the other surface of the semiconductor base; and (e) the other of the semiconductor bases. A metal film forming step of forming a metal film forming a drain electrode on the surface, and (f) a metal removing the metal film forming the drain electrode on the outer peripheral portion of the other surface of the semiconductor substrate. Method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor, characterized in that it comprises a removal step, the.
ラトランジスタの製造方法であって、(a)N-型の半
導体基板を準備する半導体基板準備工程と、(b)この
半導体基板の一方の表面に絶縁ゲートトランジスタを形
成する絶縁ゲートトランジスタ形成工程と、(c)前記
半導体基板の他方の表面側を表面加工することによって
前記半導体基板を薄くして、N-型の半導体基体を形成
する半導体基体形成工程と、(d)前記半導体基体の他
方の表面の所定位置にP領域を形成するP領域形成工程
と、(e)前記半導体基体の他方の表面の所定位置にN
+領域を形成するN+領域形成工程と、(f)前記半導体
基体の他方の表面に、部分的に開口された絶縁膜と第2
の絶縁膜とを形成する絶縁膜形成工程と、(g)前記半
導体基体の他方の表面に、ドレイン電極を構成する金属
膜を形成する金属膜形成工程と、(h)前記半導体基体
の他方の表面の外周部において、前記ドレイン電極を構
成する金属膜を除去する金属膜除去工程と、を有するこ
とを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの
製造方法。9. The method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor according to claim 4, wherein: (a) a semiconductor substrate preparing step of preparing an N − type semiconductor substrate; and (b) one of the semiconductor substrates. A step of forming an insulated gate transistor on the surface, and (c) a semiconductor for thinning the semiconductor substrate by processing the other surface side of the semiconductor substrate to form an N − type semiconductor substrate. A substrate forming step; (d) a P region forming step of forming a P region at a predetermined position on the other surface of the semiconductor substrate; and (e) an N region forming at a predetermined position on the other surface of the semiconductor substrate.
And N + region forming step of forming a region +, (f) the other surface of the semiconductor substrate, partially apertured insulating film and the second
And (g) a metal film forming step of forming a metal film forming a drain electrode on the other surface of the semiconductor substrate, and (h) the other of the semiconductor substrate. A method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor, comprising: a metal film removing step of removing a metal film forming the drain electrode in an outer peripheral portion of the surface.
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