[发明专利]半导体器件、RC-IGBT和制造半导体器件的方法

说明书

根据一个实施例，半导体器件100包括：包括第一主表面和第二主表面的半导体衬底1；发射极电极46；栅极布线49；集电极电极43；沿着平行于第一主表面的平面中的一个方向延伸的第一单位单元区10和沿着一个方向延伸的第二单位单元区20，其中第一单位单元区10和第二单位单元区20的半导体衬底1包括N‑型漂移层39、N型空穴阻挡层38、沟槽电极13、P型主体层36、绝缘膜35、N型场停止层41和P+型集电极层42，并且第二单位单元区20包括被装配到集电极层42中且沿着一个方向延伸的N型阴极层47。

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求2016年11月30日提交的日本专利申请No.2016-232547的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及半导体器件、RC-IGBT和制造半导体器件的方法，并且涉及例如安装在使用电动机的电动车辆、其他机械设备或类似物上的半导体器件、RC-IGBT和制造半导体器件的方法。

背景技术

电动机驱动的功率器件安装在使用电动机的电动车辆、其他机械设备或类似物上。电动机驱动的功率器件包括例如绝缘栅双极型晶体管(下文中，其将被称作IGBT)和与IGBT一起使用的续流二极管(下文中，其将被称作FWD)。

逆导型IGBT(下文中其将被称作RC-IGBT)由形成在单个芯片中的IGBT和FWD组成。在RC-IGBT中，n型阴极层形成在FWD的后表面上。接着将FWD的已形成的阴极层接合至IGBT的集电极层和后表面上的电极两者。以该方式，RC-IGBT被形成为单个芯片，并且已实际用于目标是家用电器和类似物的小容量芯片。

美国专利No.9041050在说明书中公开了一种注入增强(IE)型沟槽栅极IGBT，其由具有线性有源单元区的第一线性单位单元区、具有线性空穴集电极区的第二线性单位单元区和布置在第一与第二线性单位单元区之间的线性无源单元区组成。该文献公开了：根据上述结构，可以防止由IE效应引起的开关速度的降低。

日本待审专利申请公开No.2011-216825公开了一种半导体器件，在其中形成有二极管区和IGBT区，并且其中在二极管区的半导体层中形成有寿命受控区。寿命受控区以使得其从二极管区与IGBT区之间的边界进入IGBT区的一部分的方式连续地延伸。该文献公开了：根据上述结构，提高了ON电压和反向恢复电荷(Qrr)。

日本待审专利申请公开No.2016-082097公开了一种RC-IGBT，其包括多个虚设沟槽和位于多个虚设沟槽之间的栅格结构的栅极沟槽。在由栅格结构的栅极沟槽包围的单元区中，形成有发射极区、第一阳极区、第一阻挡区和第一柱区。第一柱区被配置成沿着半导体衬底的厚度方向延伸、与前表面电极接触并且连接至第一阻挡区。根据上述结构，获得了低导通(ON)电压、低栅极电容和pn二极管的稳定操作。

日本待审专利申请公开No.2015-165541公开了一种半导体器件，其包括二极管区和IGBT区，其中二极管区包括通过欧姆接触被连接至阳极电极的p型阳极区和通过肖特基接触被连接至阳极电极的多个n型柱区。该文献公开了：通过使第一柱区相对于阳极电极的导通电阻高于第二柱区相对于阳极电极的导通电阻，可以抑制栅极干涉。

日本待审专利申请公开No.2013-247248公开了通过将硒离子注入到半导体衬底的后表面中形成场停止区，接着将磷和硼选择性地离子注入到场停止区中，以由此在二极管中形成n+型区并且在IGBT中形成p+型区。该文献公开了：根据该制造方法，可以提高击穿电压并且可以减少泄漏电流。

日本待审专利申请公开No.2013-197306公开了一种RC-IGBT，其中在IGBT区中的集电极侧上形成有第一寿命受控区，借此使发射极侧上的载流子的寿命变长并且使集电极侧上的载流子的寿命变短，并且在FWD区中的阳极侧上形成有第二寿命受控区，借此使阳极侧上的载流子的寿命变短并且使阴极侧上的载流子的寿命变长。根据上述结构，改善了开关特性。