[发明专利]半导体装置

说明书

一种半导体装置，在具有第1主面(50a)及其背面的第2主面(50b)的半导体基板(50)中，一并设置有具有集电极区域(14)的IGBT单元(10)、和具有阴极区域(22)的二极管单元(20)，在漂移区域(17)中具备第1缺陷层(15a)和第2缺陷层(15b)。在漂移区域中，在将由界面(Pb)和平面(Pc)包围的区域定义为边界区域时，二极管单元形成为，使漂移区域的第1主面侧的表面之中边界区域所占的面积S、与二极管单元所占的面积S_DI满足S_DIS的关系，其中，上述界面(Pb)是IGBT单元和二极管单元的与第1主面正交的界面，上述平面(Pc)是穿过作为集电极区域与阴极区域的边界的、沿着集电极区域的漂移区域的界面的边界线、并与第1主面以角度45度交叉的平面。

本申请基于2015年8月21日提出的日本专利申请第2015－163924号，这里引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及将绝缘栅双极晶体管(IGBT)和二极管形成于同一个半导体基板而得到的半导体装置。

背景技术

在IGBT和二极管被形成于同一个半导体基板的、所谓的逆导通绝缘栅双极晶体管(RC－IGBT)中，经常进行通过离子照射进行的寿命控制。

专利文献1所记载的半导体装置对二极管单元重点地进行离子照射。由此，实现二极管单元的寿命的控制，并且，与遍及半导体基板的整面进行离子照射的情况相比能够降低IGBT的开启电压。进而，在该半导体装置中，使离子照射的部位从二极管单元向IGBT单元伸出，由离子照射带来的晶格缺陷层抑制从IGBT单元向二极管单元的电荷的注入。由此，能够降低开关损耗及恢复损耗。

但是，如果由离子照射带来的晶格缺陷层的向IGBT单元的伸出量较小，则不能充分地发挥开关损耗及恢复损耗的降低效果。此外，如果晶格缺陷层的向IGBT单元的伸出量较大，则开启电压的特性有可能恶化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－216825号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供降低开启电压并且能够降低开关损耗及恢复损耗的半导体装置。

有关本发明的一技术方案的半导体装置，在具有第1主面及其背面的第2主面的半导体基板中，一并设置有在第2主面的表层具有集电极区域的IGBT单元、和在第2主面的表层具有阴极区域的二极管单元，在第1主面与第2主面之间具备作为电荷的移动路径的漂移区域；上述半导体装置还具备：作为晶格缺陷层的第1缺陷层，形成在二极管单元中的漂移区域，通过离子照射而形成；第2缺陷层，与第1缺陷层同时形成，将第1缺陷层从二极管单元向IGBT单元侧延长而伸出并形成该第2缺陷层。在漂移区域中，在将由界面和平面包围的区域定义为边界区域时，二极管单元形成为，使漂移区域的第1主面侧的表面之中边界区域所占的面积S、与二极管单元所占的面积S_DI满足S_DIS的关系，其中，上述界面是IGBT单元和二极管单元的与第1主面正交的界面，上述平面是穿过作为集电极区域与阴极区域的边界的、沿着集电极区域的漂移区域的界面的边界线、并与第1主面以角度45度交叉的平面。

根据发明者的设备仿真的结果，通过形成二极管单元以满足S_DIS的关系，与以往结构相比能够使开关损耗(Eon)与恢复损耗(Err)之和较小。这是因为能够使储存到边界区域中的电荷量在储存到二极管单元及边界区域中的总电荷量中所占的比例较小。即，如果采用上述半导体装置，则能够不使IGBT单元的动作时的开启电压增大地降低Eon+Err。因而，能够不使第2缺陷层在IGBT单元中所占的面积过大地抑制二极管的恢复损耗。换言之，能够消除IGBT的开启电压和二极管的恢复损耗的此消彼长。

另一方面，通过使储存到二极管单元中的电荷量在储存到二极管单元及边界区域中的总电荷量中所占的比例变大，也能够起到与上述同样的效果。