[发明专利]具备具有二极管区和绝缘栅双极性晶体管区的半导体基板的半导体装置

说明书

技术领域

本说明书所记载的技术涉及一种二极管区和绝缘栅双极性晶体管区被形成在同一半导体基板上的半导体装置。

背景技术

日本国专利公开公报2008-192737号（专利文献1）中公开了一种二极管区和绝缘栅双极性晶体管区被形成在同一半导体基板上的半导体装置。在半导体基板的背面侧，在二极管区内形成n型的阴极层，而在绝缘栅双极性晶体管区内形成p型的集电层。阴极层和集电层相互相接，且其边界存在于二极管区和绝缘栅双极性晶体管区的边界区内。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-192737号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在绝缘栅双极性晶体管区与二极管区的边界附近，存在载流子在绝缘栅双极性晶体管区与二极管区之间进行移动的情况。例如，当绝缘栅双极性晶体管动作时，载流子从绝缘栅双极性晶体管区向二极管区进行移动。其结果为，绝缘栅双极性晶体管区的漂移区内的载流子密度减小从而漂移区的电阻增高，进而导致绝缘栅双极性晶体管动作时的通态电压增高。此外，当在二极管区中流通有回流电流的状态下将绝缘栅双极性晶体管区切换为导通状态时，在二极管区中将流通有反向恢复电流。在该二极管的反向恢复时，载流子从绝缘栅双极性晶体管区向二极管区进行移动。其结果为，二极管的反向恢复电流增大，从而容易造成元件损坏。

本说明书提供一种二极管区和绝缘栅双极性晶体管区被形成在同一半导体基板上的半导体装置，所述半导体装置能够抑制绝缘栅双极性晶体管区和二极管区之间的载流子移动，从而抑制绝缘栅双极性晶体管动作时的通态电压的上升，且改善二极管的恢复特性。

用于解决课题的方法

本说明书提供一种二极管区和绝缘栅双极性晶体管区被形成在同一半导体基板上的半导体装置。在该半导体装置中，二极管区具备：第一导电型的阳极区，其露出于半导体基板的表面；第二导电型的二极管漂移区，其被形成于阳极区的背面侧；第二导电型的阴极区，其与二极管漂移区相比第二导电型的杂质浓度较高，并被形成于二极管漂移区的背面侧。绝缘栅双极性晶体管区具备：第二导电型的发射区，其露出于半导体基板的表面；第一导电型的体区，其被形成于发射区的侧方以及背面侧，并与发射电极相接；第二导电型的绝缘栅双极性晶体管漂移区，其被形成于体区的背面侧；第一导电型的集电区，其被形成于绝缘栅双极性晶体管漂移区的背面侧；栅电极，其通过绝缘膜而与将发射区和绝缘栅双极性晶体管漂移区分离的范围内的体区对置。在半导体基板的背面侧的阴极区与集电区之间，设置有低浓度区。低浓度区具有第一低浓度区和第二低浓度区中的至少某一方，所述第一低浓度区为第一导电型，且与集电区相比第一导电型的杂质浓度较低，所述第二低浓度区为第二导电型，且与阴极区相比第二导电型的杂质浓度较低。

根据上述的结构，在阴极区与集电区之间，形成有与阴极区和集电区相比较电阻较高的低浓度区。由于在电阻较高的低浓度区内不易流入有载流子，因此在半导体基板的低浓度区的上侧的区域内，载流子密度减小。因此，能够降低二极管区与绝缘栅双极性晶体管区之间的载流子密度。由此，能够抑制绝缘栅双极性晶体管区和二极管区之间的载流子移动，从而抑制绝缘栅双极性晶体管动作时的通态电压的上升，且改善二极管的恢复特性。

能够使阴极区、集电区和低浓度区露出于半导体基板的背面，并设置与半导体基板的背面相接的电极。此时，优选为，低浓度区与电极的接触电阻高于，阴极区与电极的接触电阻、以及集电区与电极的接触电阻中的任意一方。能够进一步降低二极管区与绝缘栅双极性晶体管区之间的载流子密度。

优选为，在俯视观察半导体装置时，阴极区与低浓度区的边界位于与绝缘栅双极性晶体管区的体区的下方相比较靠近二极管区的位置处。

也可以在二极管漂移区内，形成有寿命控制区。寿命控制区内的载流子的寿命短于寿命控制区外的、二极管漂移区内的载流子的寿命。优选为，在俯视观察半导体装置时，寿命控制区的绝缘栅双极性晶体管区侧的端部位于低浓度区的上方。

能够在二极管区与绝缘栅双极性晶体管区之间，从半导体基板的表面起到深于阳极区的下端以及体区的下端的深度为止的范围内，形成有第一导电型的分离区。此时，在俯视观察半导体装置时，寿命控制区的绝缘栅双极性晶体管区侧的端部也可以位于分离区的下方。