半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在例如大电流的控制等中使用的半导体装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中，公开了一种在衬底形成有IGBT和二极管的半导体装置。该半导体装置一般称为 RC — IGBT (Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor) 0
[0003]专利文献1:日本特开2013 — 152996号公报
[0004]有时在RC -1GBT的IGBT和二极管这两者形成沟槽栅。二极管的沟槽栅是为了提高相对于Vce电压(发射极一集电极间电压)的耐压而设置的。通过将二极管的沟槽栅与IGBT的沟槽栅电绝缘，从而能够减少栅极电容。在这样的构造的情况下，存在下述问题，SP，在IGBT的沟槽栅和二极管的沟槽栅之间，耗尽层难以向衬底深度方向延伸，无法确保足够的耐压。
【发明内容】
[0005]本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够减少栅极电容并且确保足够的耐压的半导体装置。
[0006]本发明所涉及的半导体装置的特征在于，具备:IGBT，其构成为，第I沟槽栅和发射极层形成于衬底的表面侧，集电极层形成于该衬底的背面侧；以及二极管，其构成为，第2沟槽栅和正极层形成于该衬底的表面侧，负极层形成于该衬底的背面侧，该第2沟槽栅与该第I沟槽栅绝缘，该第I沟槽栅具备多个第I条带部、以及在俯视观察时包围该二极管的第I环状部，该第2沟槽栅具备多个第2条带部、以及在俯视观察时与该第I环状部相对并包围该多个第2条带部的第2环状部，该第I环状部与该第2环状部之间的距离恒定，该第I环状部与该第2环状部之间的距离小于或等于该多个第I条带部的条带间距离和该多个第2条带部的条带间距离中的较大者的距离。
[0007]本发明所涉及的其他半导体装置的特征在于，具备:IGBT，其构成为，第I沟槽栅和发射极层形成于衬底的表面侧，集电极层形成于该衬底的背面侧；以及二极管，其构成为，第2沟槽栅和正极层形成于该衬底的表面侧，负极层形成于该衬底的背面侧，该第2沟槽栅与该第I沟槽栅绝缘，该第I沟槽栅具备多个第I条带部，该第2沟槽栅具备多个第2条带部，该第2沟槽栅在该第I沟槽栅的伸长方向上与该第I沟槽栅设置间隙而配置，该间隙在俯视观察时为锯齿形。
[0008]本发明所涉及的其他半导体装置的特征在于，具备:IGBT，其构成为，第I沟槽栅和发射极层形成于具有η型漂移层的衬底的表面侧，集电极层形成于该衬底的背面侧；以及二极管，其构成为，第2沟槽栅和正极层形成于该衬底的表面侧，负极层形成于该衬底的背面侧，该第2沟槽栅通过与该第I沟槽栅分离设置而与该第I沟槽栅绝缘，该半导体装置具备P阱层，该P阱层覆盖该第I沟槽栅的端部，覆盖该第2沟槽栅的端部，覆盖该第I沟槽栅的端部与该第2沟槽栅的端部之间的区域，与该第I沟槽栅和该第2沟槽栅相比形成得更深，与该漂移层接触。
[0009]发明的效果
[0010]根据本发明，通过使IGBT的沟槽栅与二极管的沟槽栅之间的距离较短，或者在IGBT的沟槽栅与二极管的沟槽栅之间设置P阱层，从而能够减少栅极电容并且确保足够的耐压。
【附图说明】
[0011]图1是实施方式I所涉及的半导体装置的俯视图。
[0012]图2是图1的虚线部分的放大图。
[0013]图3是图2的A — A’虚线处的剖视图。
[0014]图4是图2的B —B’虚线处的剖视图。
[0015]图5是变形例所涉及的半导体装置的剖视图。
[0016]图6是另一变形例所涉及的半导体装置的剖视图。
[0017]图7是实施方式2所涉及的半导体装置的俯视图。
[0018]图8是图7的虚线部分的放大图。
[0019]图9是实施方式3所涉及的半导体装置的局部俯视图。
[0020]图10是图9的半导体装置的X — X’虚线处的剖视图。
[0021]图11是图9的半导体装置的XI — XI’虚线处的剖视图。
[0022]图12是实施方式4所涉及的半导体装置的俯视图。
[0023]图13是图12的虚线部分的放大图。
[0024]标号的说明
[0025]10半导体装置，12IGBT, 14 二极管，16发射极层，20第I沟槽栅，20a、20d、20e、20f、20g、20h、201、20 j、20k第I条带部，20b第I环状部，20c栅极氧化膜，24扩散层，30第2 沟槽栅，30a、30d、30e、30f、30g、30h、301、30j、30k 第 2 条带部，30b 第 2 环状部，32 正极层，40衬底，46发射极电极，62集电极层，64集电极电极，70负极层，200p阱层，302A、302BIGBT，304A、304B、304C 二极管，310第I沟槽栅，312第2沟槽栅，320p阱层。
【具体实施方式】
[0026]参照附图，对本发明的实施方式所涉及的半导体装置进行说明。对相同或相对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。
[0027]实施方式I
[0028]图1是本发明的实施方式I所涉及的半导体装置10的俯视图。半导体装置10由具备IGBT12和二极管14的RC — IGBT构成。二极管14以岛状形成有4个。以包围二极管14的方式形成有IGBT12。在IGBT12的一部分处设置有栅极焊盘12a。在半导体装置10的最外周处具有η+型发射极层16。
[0029]图2是图1的虚线部分18的放大图。IGBT12具备第I沟槽栅20。第I沟槽栅20具备多个第I条带部20a，以及在俯视观察时包围二极管14的第I环状部20b。多个第I条带部20a平行地设置。第I条带部20a的端部与第I环状部20b接触。多个第I条带部20a的条带间隔(距离)为Did第I沟槽栅20与栅极氧化膜20c接触。在IGBT12中的由第I沟槽栅20包围的区域，形成有η+型发射极层16和P+型扩散层24。
[0030]二极管14具备第2沟槽栅30。第2沟槽栅30具备第2环状部30b、以及多个第2条带部30a。多个第2条带部30a平行地设置。多个第2条带部30a的条带间隔(距离)为Dd。该距离Dd与前面描述的距离D1相等。第2环状部30b在俯视观察时与第I环状部20b相对，包围多个第2条带部30a。第2环状部30b与第2条带部30a的端部接触。第2沟槽栅30与栅极氧化膜30c接触。在二极管14的未形成有第2沟槽栅30的部分处，形成有P型正极层32。
[0031]根据图2明确可知，第2沟槽栅30与第I沟槽栅20绝缘。另外，第I环状部20b与第2环状部30b之间的距离恒定。S卩，在图2中，如4个Wl所示，无论在哪个部分处，第I环状部20b与第2环状部30b之间的距离都是恒定的。第I环状部20b与第2环状部30b之间的距离Wl小于或等于多个第I条带部20a的条带间距离DjP多个第2条带部30a的条带间距离Dd中的较大者的距离。
[0032]图3是图2的A-A’线处的剖视图。在衬底40形成有IGBT12和二极管14。衬底40是η —型漂移层。首先，对IGBT12进行说明。在衬底40的表面侧形成有第I沟槽栅20和发射极层16。在发射极层16之下形成有P型基极层42。在基极层42之下形成有η型载流子存储层44。在发射极层16之上设置有与发射极层16接触的发射极电极46。发射极电极46在图2中省略。在发射极电极46与第I沟槽栅20 (第I条带部20a和第I环状部20b)之间，设置有将第I沟槽栅20与发射极电极46绝缘的层间绝缘膜48。在衬底40的背面侧，依次形成有η型缓冲层60、ρ+型集电极层62、以及集电极电极64。
[0033]接着，对二极管14进行说明。在衬底40的表面侧形成有第2沟槽栅30 (第2条带部30a和第2环状部30