[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，尤其涉及能够以大电流进行工作的绝缘栅双极型晶体管的结构及其制造方法。

背景技术

近些年来，能够以大电流进行驱动的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，以下简称为IGBT)被用作开关元件。

图4是典型的IGBT元件的剖面结构的一个例子。在该IGBT元件100中，双极型晶体管的功能与绝缘栅型晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：MOSFET)的功能被组合起来。其中，在作为双极型晶体管的集电极的p型基板101上形成有作为基极的n层102，作为发射极的p+层103、n+层104、作为MOSFET一部分的栅极氧化膜105、栅极106形成于表面侧(图4中的上侧)。p+层103、n+层104上连接有发射极电极107，形成有用于防止其与栅极106之间的短路的绝缘层108。IGBT元件100的栅极电压大于等于阈值时得以导通。此时，从p型基板101向n层102空穴被注入，从而能够引起电导率调制，流过大电流，即能够降低导通电阻。因此，通过增加所注入的空穴量，就能够降低导通电阻(导通电压)。并且，实际情况下大多在同一块基板上形成多个上述构成的IGBT元件100，把它们并联连接起来以进一步降低导通电阻。

另一方面，该IGBT元件100截止时，是由于栅极电压小于阈值而处于截止的，此时n层102会流过电流，直到导通时存在的空穴消失为止。即，该空穴与电子重新结合就会消失，而在其消失前的期间内IGBT 100不会完全截止。因此，为了提高该IGBT的开关速度，就需要缩短该空穴消失所需的时间(空穴的寿命)。

因此提出了缩短n层102的空穴寿命的结构。例如在专利文献1中描述了通过向n层中注入离子来形成空穴寿命变短的结晶缺陷层的技术。另外，在专利文献2中描述了在p型基板侧形成同样的结晶缺陷层的技术。通过使用这些技术，能够提升IGBT元件100的开关性能。

专利文献1：日本特开2001-102392号公报

专利文献2：日本特开平4-269874号公报

然而作为基极的n层102的空穴是降低开关速度的一个原因，而基于上述IGBT的工作原理，空穴还直接对降低其导通电阻作出贡献。因而如果缩短该n层102的空穴的寿命，限制其注入量，从而能提高开关速度，然而导通电阻会变高。即，在上述技术中，开关速度与导通电阻处于折衷选择的关系。

因此难以获得同时实现较高的开关速度与较低的导通电阻(导通电压)的IGBT。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种解决上述问题的发明。

本发明为了解决上述课题，采取如下所述构成。

本发明的半导体装置在构成为p型基板上形成了n层的半导体基板上具有绝缘栅双极型晶体管元件，该绝缘栅双极型晶体管元件构成为将上述p型基板作为集电极，将上述n层作为基极，在表面侧形成有发射极和栅极，且在上述半导体基板中形成有导入了很多结晶缺陷的结晶缺陷层，该半导体装置的特征在于，从上述表面观察时，在上述半导体基板中作为形成有上述绝缘栅双极型晶体管元件的区域的有源区中的上述结晶缺陷层相比于在上述半导体基板中作为未形成上述绝缘栅双极型晶体管元件的区域的无源区中的上述结晶缺陷层，形成于浅的位置。

本发明的半导体装置的特征在于，按照使上述无源区的空穴注入量少于上述有源区的空穴注入量的方式，上述结晶缺陷层形成于上述有源区和上述无源区中。

本发明的半导体装置的特征在于，在上述有源区中与所形成的绝缘栅双极型晶体管元件的发射极连接的发射极公共电极由离子阻止本领(ion stopping power)大于上述半导体基板的材料形成。

本发明的半导体装置的特征在于，上述发射极公共电极形成为包括镍或含镍合金。

本发明的半导体装置的制造方法中，该半导体装置在构成为在p型基板上形成有n层的半导体基板上具有绝缘栅双极型晶体管元件，该绝缘栅双极型晶体管元件构成为将上述p型基板作为集电极，将上述n层作为基极，在表面侧形成有发射极和栅极，且在上述半导体基板中形成有导入了很多结晶缺陷的结晶缺陷层，该制造方法的特征在于包括：晶体管形成步骤，在上述半导体基板上形成上述绝缘栅双极型晶体管元件；电极形成步骤，在上述绝缘栅双极型晶体管元件上形成与上述绝缘栅双极型晶体管元件的发射极连接的发射极公共电极；以及离子注入步骤，从上述表面侧进行离子注入，从而在上述半导体基板中形成上述结晶缺陷层。