Биполярный транзистор с изолированным затвором (igbt) и способ его изготовления

Биполярный транзистор с изолированным затвором (igbt) и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение, раскрытое в настоящем описании, относится к биполярным транзисторам с изолированным затвором (IGBT).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В публикации японской патентной заявки №2010-103326 (JP-2010-103326 А) (далее именуемой «Патентный документ 1») описан биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), включающий верхнюю область подложки, плавающую область и нижнюю область подложки. При изготовлении такого биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT), после того как электрод затвора канала сформирован, примеси p-типа имплантируются таким образом, чтобы они задерживались в диапазоне глубин верхней области подложки, примеси n-типа имплантируются таким образом, чтобы они задерживались в диапазоне глубин плавающей области, и примеси p-типа имплантируются таким образом, чтобы они задерживались в диапазоне глубин нижней области подложки. Таким образом формируются верхняя область подложки, плавающая область и нижняя область подложки.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблема, решаемая изобретением

[0003] Согласно способу изготовления, описанному в Патентном документе 1, соответствующие примеси имплантируются после того, как электрод затвора канала сформирован. Если примеси имплантируются таким образом в соответствующие области после того, как электрод затвора канала сформирован, трудно точно контролировать глубину имплантации примесей в область окрестности электрода затвора канала, что обусловлено влиянием формы участка углубления, расположенного в верхней части электрода затвора канала. Согласно изобретению, описанному в Патентном документе 1, глубину имплантации примесей в область окрестности электрода затвора канала, стабилизируют путем установки глубины участка углубления на заданное значение. В этом способе глубина имплантации также, однако, имеет разброс в определенном диапазоне. Напряжение в открытом состоянии и пороговое напряжение на затворе различаются у разных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) серийного производства вследствие этого разброса глубины имплантации.

[0004] Чтобы предупредить разброс глубины имплантации примесей в окрестности электрода затвора канала, также возможно формировать электрод затвора канала после имплантации примеси. Однако в способе, согласно которому примеси непосредственно имплантируются в соответствующие области, как в Патентном документе 1, соответствующие примеси должны имплантироваться на достаточную глубину при высоких энергиях, что приводит к серьезному повреждению полупроводниковой подложки. Если электрод затвора канала формируется на поврежденной таким образом полупроводниковой подложке, это вызывает индуцированный окислением дефект (далее обозначенный как OSF-дефект - oxidation-induced defect) полупроводниковой подложки в ходе тепловой обработки для формирования изолирующей пленки затвора. Поскольку в полупроводниковой подложке с OSF-дефектом, сформированной таким образом, возникает утечка тока, этот способ затруднительно применять.

[0005] С учетом изложенных фактов, настоящее описание представляет изобретение, которое может ограничить разброс напряжения в открытом состоянии и порогового напряжения на затворе различных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) серийного производства.

Средства решения проблемы

[0006] Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), представленный в настоящем описании, содержит полупроводниковую подложку. Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) включает эмиттерную область, верхнюю область подложки, плавающую область, нижнюю область подложки, канал, изолирующую пленку затвора и электрод затвора. Эмиттерная область представляет собой область n-типа, которая сформирована в такой зоне, чтобы выходить на верхнюю поверхность полупроводниковой подложки. Верхняя область подложки представляет собой область p-типа, сформированную ниже эмиттерной области. Плавающая область представляет собой область n-типа, сформированную ниже верхней области подложки и отделенную от эмиттерной области верхней областью подложки. Нижняя область подложки представляет собой область p-типа, сформированную ниже плавающей области и отделенную от верхней области подложки плавающей областью. Канал сформирован в верхней поверхности полупроводниковой подложки и проходит через эмиттерную область, верхнюю область подложки, плавающую область и нижнюю область подложки. Изолирующая пленка затвора покрывает внутреннюю поверхность канала. Электрод затвора расположен внутри канала. Когда распределение концентрации примесей p-типа в верхней области подложки и в плавающей области, которые расположены ниже эмиттерной области, оценивается вдоль направления толщины полупроводниковой подложки, концентрация примесей p-типа снижается по мере увеличения расстояния сверху вниз от верхней границы верхней области подложки, расположенной ниже эмиттерной области, и принимает значение локального минимума на заданной глубине плавающей области.

[0007] В связи с этим верхняя область подложки может быть сформирована не только ниже эмиттерной области, но также и рядом с эмиттерной областью. Кроме того, приведенная выше формулировка «в такой зоне, чтобы выходить на верхнюю поверхность полупроводниковой подложки» означает зону, которая выходит на верхнюю поверхность полупроводниковой подложки в случае, когда электрод и изолирующая пленка, сформированные на полупроводниковой подложке, удалены. Соответственно, даже область, поверхность которой покрыта электродом и изолирующей пленкой, может соответствовать определению «в такой зоне, чтобы выходить на верхнюю поверхность полупроводниковой подложки». Кроме того, в описании распределения концентрации примесей в полупроводниковой подложке, согласно настоящему описанию, кривая с отклонением меньше, чем 30% от концентрации примесей, представляет собой помеху, возникшую вследствие погрешности измерений, и не рассматривается как значение локального максимума или значение локального минимума. К примеру, в случае, когда распределение концентрации примесей p-типа в верхней области подложки и в плавающей области, как показано на графике А ФИГ. 41, достигнуто, значение А1 точки максимума и значение А2 точки минимума не рассматриваются, соответственно, как значение локального максимума и значение локального минимума. Это обусловлено тем, что отклонение Aw (=(A1-A2)/2) кривой, включающее значения А1 и А2, меньше 30% от среднего арифметического A3 значения А1 и значения А2. Если не брать в расчет такое незначительное отклонение, график А можно рассматривать как график В. Кроме того, значение В1 точки максимума графика В рассматривается как значение локального максимума, а значение В2 точки минимума графика В рассматривается как значение локального минимума. Это обусловлено тем, что отклонение Bw (=(В1-В2)/2) кривой, включающее значения В1 и В2, больше 30% от среднего арифметического В3 значения В1 и значения В2. Соответственно, график А, представленный на ФИГ. 41, имеет форму, в которой «концентрация примесей p-типа снижается по мере увеличения расстояния сверху вниз от верхней границы верхней области подложки, расположенной ниже эмиттерной области, и принимает значение локального минимума на заданной глубине плавающей области». Отметим в данной связи, что ФИГ. 41 представляет собой пример, приведенный в качестве иллюстрации, который не ограничивает формулу изобретения. К примеру, значения В1 точки максимума может и не находиться в нижней области подложки.

[0008] Таким образом, верхняя область подложки, в которой концентрация примесей p-типа распределена таким образом, чтобы уменьшаться при увеличении расстояния сверху вниз, может быть образована имплантацией примеси p-типа в окрестности верхней поверхности полупроводниковой подложки (в диапазоне глубин эмиттерной области) и диффузии имплантированных примесей p-типа. В рамках данного способа верхняя область подложки сформирована путем диффузии примесей p-типа, имплантированных на небольшую глубину. Таким образом, даже если верхняя область подложки формируется после формирования электрода затвора канала (комбинации изолирующей пленки затвора и электрода затвора, расположенного в канале), форма электрода затвора канала почти не оказывает влияния на распределение концентрации примесей p-типа в верхней области подложки. Кроме того, в рамках данного способа электрод затвора канала может быть сформирован также и после формирования верхней области подложки. В данном случае также почти не наблюдается какого-либо индуцированного окислением OSF-дефекта внутри и вокруг верхней области подложки. Это обусловлено тем, что примеси p-типа имплантируются в окрестности верхней поверхности полупроводниковой подложки, и по этой причине отсутствует какой-либо всплеск концентрации примесей p-типа в верхней области подложки, и верхняя область подложки остается в целом неповрежденной. Таким образом, указанная верхняя область подложки может формироваться со стабильным результатом как перед формированием электрода затвора канала, так и после того, как электрод затвора канала уже сформирован. Распределение концентрации примесей p-типа в верхней области подложки оказывает большое влияние на пороговое напряжение на затворе биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT). Соответственно, в случае, когда данные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства, почти отсутствует вероятность того, что пороговое напряжение на затворе будет различным для разных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) серийного производства. Кроме того, плавающая область, отличающаяся значением локального минимума концентрации примесей p-типа, может быть получена путем имплантации примесей p-типа в область, расположенную ниже плавающей области (например, в нижнюю область подложки). В результате образования такой плавающей области со значением локального минимума концентрации примесей p-типа разница между концентрацией примесей n-типа и концентрацией примесей p-типа увеличивается, что делает возможным стабильное формирование плавающей области. Концентрация примесей плавающей области влияет на напряжение в открытом состоянии биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT). Соответственно, в случае, когда данные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства, почти отсутствует вероятность того, что пороговое напряжение на затворе будет различным для разных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) серийного производства. Кроме того, примеси p-типа имплантируются в область, расположенную ниже вышеупомянутой плавающей области с высокой энергией. Поэтому подобная имплантация должна выполняться после того, как сформирован электрод затвора канала. Если примеси p-типа имплантируются на значительную глубину после того, как сформирован электрод затвора канала, глубина имплантации примесей будет нестабильной в окрестности электрода затвора канала, как описано выше. Соответственно, при этом трудно контролировать концентрацию примесей в области, расположенной ниже плавающей области (например, нижней области подложки). Однако авторы изобретения обнаружили, что распределение концентрации примесей в окрестности электрода затвора канала, который расположен ниже плавающей области, не оказывает большого влияния на параметры биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) (напряжение в открытом состоянии, пороговое напряжение на затворе и т.п.). Соответственно, маловероятно, что параметры биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) будут варьироваться в результате рассеянного распределения концентрации примесей в области, расположенной ниже плавающей области. Соответственно, когда данные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства, маловероятно, что напряжение в открытом состоянии и пороговое напряжение на затворе будут различаться у отдельных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT).

[0009] В вышеупомянутых биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT) предпочтительно, чтобы при распределении концентрации примесей n-типа в плавающей области, если смотреть вдоль направления толщины полупроводниковой подложки, значение локального максимума концентрации примесей n-типа не отмечалось в плавающей области.

[0010] Данная плавающая область может быть сформирована путем имплантации примесей n-типа вблизи верхней поверхности полупроводниковой подложки (в диапазоне глубин эмиттерной области) и путем диффузии имплантированных примесей n-типа. В качестве альтернативы, подобная плавающая область может быть сформирована также эпитаксиальным наращиванием. Эти способы делают возможным контролирование концентрации примесей n-типа в плавающей области, на которую уже не будет влиять форма электрода затвора канала. Соответственно, когда данные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства, маловероятно, что напряжение в открытом состоянии будет различаться у отдельных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT).

[0011] В вышеупомянутом биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) предпочтительно, чтобы плавающая область была сформирована в виде эпитаксиального слоя.

[0012] Данная конфигурация позволяет поддерживать концентрацию примесей n-типа в плавающей области на относительно стабильном уровне. Благодаря этому появляется возможность достаточно точно контролировать концентрацию примесей n-типа в плавающей области. Соответственно, когда данные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства, маловероятно, что напряжение в открытом состоянии будет различаться у отдельных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT).

[0013] В вышеупомянутом биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) предпочтительно, чтобы, если смотреть на распределение концентрации примесей p-типа в нижней области подложки вдоль направления толщины полупроводниковой подложки, значение локального максимума концентрации примесей p-типа отмечалось в нижней области подложки.

[0014] В случае, когда значение локального максимума концентрации примесей p-типа наблюдается в нижней области подложки, если биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства, маловероятно, что положение нижней границы плавающей области будет различаться у отдельных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT). Соответственно, когда данные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства, маловероятно, что напряжение в открытом состоянии будет различаться у отдельных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT).

[0015] В вышеупомянутом биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) предпочтительно, чтобы ширина плавающей области вдоль направления толщины полупроводниковой подложки была больше в зоне контакта с изолирующей пленкой затвора, чем в зоне, удаленной от изолирующей пленки затвора.

[0016] Таким образом, если ширина плавающей области является большой в окрестности изолирующей пленки затвора, куда дырки перетекают с наибольшей вероятностью, большее количество дырок может быть аккумулировано в области, расположенной ниже плавающей области (например, в дрейфовой области), когда биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) находится во включенном состоянии. Соответственно, данная конфигурация позволяет снизить напряжение в открытом состоянии биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT).

[0017] В вышеупомянутом биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) предпочтительно, чтобы нижняя граница нижней области подложки была расположена в зоне контакта с изолирующей пленкой затвора ниже, чем в зоне, удаленной от изолирующей пленки затвора.

[0018] Данная конфигурация позволяет снизить обратную емкость биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT).

[0019] Кроме того, настоящее описание раскрывает новый способ изготовления биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT). Этот способ изготовления включает процесс формирования эмиттерной области n-типа таким образом, чтобы она выходила на верхнюю поверхность полупроводниковой подложки, процесс формирования верхней области подложки p-типа ниже диапазона глубин эмиттерной области путем имплантации примесей p-типа в верхнюю поверхность полупроводниковой подложки так, чтобы примеси p-типа задерживались в диапазоне глубин эмиттерной области, и диффузии имплантированных примесей p-типа, процесс формирования плавающей области n-типа ниже диапазона глубин верхней области подложки путем имплантации примесей n-типа в верхнюю поверхность полупроводниковой подложки, так, чтобы примеси n-типа задерживались в диапазоне глубин эмиттерной области, и диффузии имплантированных примесей n-типа, процесс формирования канала в верхней поверхности полупроводниковой подложки и формирования изолирующей пленки затвора, покрывающей внутреннюю поверхность канала, и электрода затвора, расположенного в канале, и процесс формирования нижней области подложки p-типа ниже диапазона глубин плавающей области путем имплантации примесей p-типа в верхнюю поверхность полупроводниковой подложки таким образом, чтобы примеси p-типа задерживались на глубине ниже диапазона глубин плавающей области, после формирования канала, изолирующей пленки затвора и электрода затвора. Канал располагается таким образом, чтобы после завершения соответствующих процессов проходить через эмиттерную область, верхнюю область подложки, плавающую область и нижнюю область подложки.

[0020] Следует отметить, что процесс формирования эмиттерной области, процесс формирования верхней области подложки, процесс формирования плавающей области и процесс формирования канала, изолирующей пленки затвора и электрода затвора могут осуществляться в любой последовательности. Соответственно, вышеупомянутый «диапазон глубин эмиттерной области» может быть как уже сформированным диапазоном глубин эмиттерной области, так и диапазоном глубин эмиттерной области, который предстоит сформировать. Аналогичным образом, как «диапазон глубин верхней области подложки», так и «диапазон глубин плавающей области» могут быть уже сформированным диапазоном глубин области или же диапазоном глубин области, который только будет сформирован. Кроме того, согласно настоящему описанию, имплантация примесей таким образом, чтобы примеси задерживались в заданном диапазоне глубин, означает, что среднее положение торможения имплантированных примесей находится в заданном диапазоне глубин.

[0021] Данный способ делает возможным стабильное формирование верхней области подложки и плавающей области путем диффузии примесей. Кроме того, нижнюю область подложки формируют путем имплантации примесей p-типа в глубокие участки после того, как сформирован электрод затвора канала. Вследствие этого, нижняя область подложки может быть сформирована без существенного увеличения примесей p-типа в плавающей области. Соответственно, если биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства согласно данному способу изготовления, напряжение в открытом состоянии и пороговое напряжение на затворе сдерживаются от того, чтобы сильно различаться у разных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) серийного производства.

[0022] В вышеупомянутом способе изготовления предпочтительно, чтобы процесс формирования верхней области подложки и процесс формирования плавающей области осуществлялись раньше, чем процесс формирования канала, изолирующей пленки затвора и электрода затвора.

[0023] Согласно данному способу изготовления, ширину плавающей области в окрестности изолирующей пленки затвора увеличивают, когда формируют изолирующую пленку затвора. Соответственно, данный способ изготовления делает возможным изготовление биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) с более низким напряжением в открытом состоянии.

[0024] В вышеупомянутом способе изготовления предпочтительно, чтобы в процессе формирования нижней области подложки примеси р-типа имплантировались в полупроводниковую подложку, когда имеется верхняя поверхность электрода затвора, расположенная ниже верхней поверхности полупроводниковой подложки.

[0025] Данный способ изготовления делает возможным формирование нижней области подложки таким образом, чтобы ее нижняя граница была расположена в зоне контакта с изолирующей пленкой затвора ниже, чем в зоне, удаленной от изолирующей пленки затвора. Это, в свою очередь, позволяет снизить обратную емкость биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT).

[0026] Кроме того, настоящее описание раскрывает еще один способ изготовления. Этот способ изготовления биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) включает процесс инициирования наращивания эпитаксиального слоя полупроводника n-типа на верхней поверхности основной подложки, процесс формирования эмиттерной области n-типа в такой зоне, чтобы выходить на верхнюю поверхность эпитаксиального слоя, процесс формирования верхней области подложки p-типа ниже диапазона глубин эмиттерной области путем имплантации примесей p-типа в верхнюю поверхность эпитаксиального слоя таким образом, чтобы примеси p-типа задерживались в диапазоне глубин эмиттерной области, диффузии имплантированных примесей p-типа, процесс формирования канала в верхней поверхности эпитаксиального слоя и формирования изолирующей пленки затвора, покрывающей внутреннюю поверхность канала, и электрода затвора, расположенного в канале, и процесс формирования нижней области p-типа основной подложки путем имплантации примесей p-типа в верхнюю поверхность эпитаксиального слоя таким образом, чтобы примеси p-типа задерживались в основной подложке, после формирования канала, изолирующей пленки затвора и электрода затвора. Эпитаксиальный слой n-типа образует между верхней областью подложки и нижней областью подложки плавающую область, а канал располагается таким образом, чтобы проходить через эмиттерную область, верхнюю область подложки, плавающую область и нижнюю область подложки, после того, как завершены соответствующие упомянутые выше процессы.

[0027] Данный способ изготовления делает возможным формирование со стабильным результатом верхней области подложки и плавающей области благодаря эпитаксиальному наращиванию и диффузии примесей. Соответственно, если биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства согласно данному способу изготовления, маловероятно, что напряжение в открытом состоянии и пороговое напряжение будут различаться у отдельных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT). Кроме того, в данном способе изготовления плавающая область представляет собой эпитаксиальный слой n-типа. Поэтому концентрация примесей n-типа в плавающей области может поддерживаться на существенно стабильном уровне. Соответственно, в случае, когда данные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) изготавливаются в условиях серийного производства, маловероятно, что напряжение в открытом состоянии будет различаться у отдельных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT).

[0028] В вышеупомянутом способе изготовления для наращивания эпитаксиального слоя предпочтительно, чтобы процесс формирования верхней области подложки осуществлялся раньше, чем процесс формирования канала, изолирующей пленки затвора и электрода затвора.

[0029] Согласно данному способу изготовления, ширина эпитаксиального слоя n-типа в окрестностях изолирующей пленки затвора (т.е. плавающей области) увеличится, когда формируется изолирующая пленка затвора. Соответственно, данный способ изготовления делает возможным изготовление биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) с более низким напряжением в открытом состоянии.

[0030] В вышеупомянутом способе изготовления для наращивания эпитаксиального слоя предпочтительно, чтобы в процессе формирования нижней области подложки примеси p-типа имплантировались в полупроводниковую подложку, когда имеется верхняя поверхность электрода затвора, расположенная ниже верхней поверхности полупроводниковой подложки.

[0031] Данный способ изготовления делает возможным формирование нижней области подложки таким образом, чтобы ее нижняя граница была расположена в зоне контакта с изолирующей пленкой затвора ниже, чем в зоне, удаленной от изолирующей пленки затвора. Соответственно, это позволяет снизить обратную емкость биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0032] [ФИГ. 1] ФИГ. 1 представляет собой продольное сечение

биполярного транзистора 10 с изолированным затвором (IGBT) согласно первому варианту осуществления изобретения.

[ФИГ. 2] ФИГ. 2 представляет собой вид сверху биполярного транзистора 10 с изолированным затвором (IGBT), при этом эмиттерный электрод 60, пробки из изолирующих пленок 46 и межслойные изолирующие пленки 47 не показаны.

[ФИГ. 3] ФИГ. 3 представляет собой график, показывающий распределение концентраций примесей в полупроводниковой подложке по сечению А-А на ФИГ. 1.

[ФИГ. 4] ФИГ. 4 представляет собой график, показывающий распределение концентраций примесей в полупроводниковой подложке по сечению В-В на ФИГ. 1.

[ФИГ. 5] ФИГ. 5 представляет собой блок-схему, показывающую один из способов изготовления биполярного транзистора 10 с изолированным затвором (IGBT).

[ФИГ. 6] ФИГ. 6 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 перед началом изготовления по способу, блок-схема которого представлена на ФИГ. 5.

[ФИГ. 7] ФИГ. 7 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 после выполнения этапа S2.

[ФИГ. 8] ФИГ. 8 представляет собой график, показывающий распределение концентрации примесей в полупроводниковой подложке 100 по сечению С-С на ФИГ. 7.

[ФИГ. 9] ФИГ. 9 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 после выполнения этапа S4.

[ФИГ. 10] ФИГ. 10 представляет собой график, показывающий распределение концентраций примесей в полупроводниковой подложке 100 по сечению D-D на ФИГ. 9.

[ФИГ. 11] ФИГ. 11 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 после выполнения этапа S6.

[ФИГ. 12] ФИГ. 12 представляет собой график, показывающий распределение концентраций примесей в полупроводниковой подложке 100 по сечению Е-Е на ФИГ. 11.

[ФИГ. 13] ФИГ. 13 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 после выполнения этапа S8.

[ФИГ. 14] ФИГ. 14 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 после выполнения этапа S10.

[ФИГ. 15] ФИГ. 15 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 после выполнения этапа S12.

[ФИГ. 16] ФИГ. 16 представляет собой увеличенное изображение верхней поверхности электрода 44 затвора на ФИГ. 15.

[ФИГ. 17] ФИГ. 17 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 после выполнения этапа S14.

[ФИГ. 18] ФИГ. 18 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 100 после выполнения этапа S16.

[ФИГ. 19] ФИГ. 19 представляет собой продольное сечение, иллюстрирующее другой способ формирования широкого участка плавающей области 24.

[ФИГ. 20] ФИГ. 20 представляет собой продольное сечение, иллюстрирующее еще один способ формирования широкого участка плавающей области 24.

[ФИГ. 21] ФИГ. 21 представляет собой продольное сечение биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT), который включает широкий участок 24b.

[ФИГ. 22] ФИГ. 22 представляет собой вид сверху биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) согласно первому примеру модификации, соответствующий виду на ФИГ. 2.

[ФИГ. 23] ФИГ. 23 представляет собой вид сверху биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) согласно второму примеру модификации, соответствующий виду на ФИГ. 2.

[ФИГ. 24] ФИГ. 24 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно третьему примеру модификации на участке, соответствующем ФИГ. 4.

[ФИГ. 25] ФИГ. 25 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно четвертому примеру модификации на участке, соответствующем ФИГ. 3.

[ФИГ. 26] ФИГ. 26 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно пятому примеру модификации на участке, соответствующем ФИГ. 3.

[ФИГ. 27] ФИГ. 27 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно шестому примеру модификации на участке, соответствующем ФИГ. 3.

[ФИГ. 28] ФИГ. 28 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно седьмому примеру модификации на участке, соответствующем ФИГ. 3.

[ФИГ. 29] ФИГ. 29 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно восьмому примеру модификации на участке, соответствующем ФИГ. 3.

[ФИГ. 30] ФИГ. 30 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно второму варианту осуществления изобретения на участке, соответствующем ФИГ. 3.

[ФИГ. 31] ФИГ. 31 представляет собой блок-схему, показывающую способ изготовления биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) согласно второму варианту осуществления изобретения.

[ФИГ. 32] ФИГ. 32 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 300 после выполнения этапа S32.

[ФИГ. 33] ФИГ. 33 представляет собой график, показывающий распределение концентрации примесей в полупроводниковой подложке 300 по сечению G-G на ФИГ. 32.

[ФИГ. 34] ФИГ. 34 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 300 после выполнения этапа S34.

[ФИГ. 35] ФИГ. 35 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 300 после выполнения этапа S42.

[ФИГ. 36] ФИГ. 36 представляет собой продольное сечение полупроводниковой подложки 300 после выполнения этапа S44.

[ФИГ. 37] ФИГ. 37 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно восьмому примеру осуществления изобретения на участке, соответствующем ФИГ. 30.

[ФИГ. 38] ФИГ. 38 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно девятому примеру осуществления изобретения на участке, соответствующем ФИГ. 30.

[ФИГ. 39] ФИГ. 39 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно десятому примеру осуществления изобретения на участке, соответствующем ФИГ. 30.

[ФИГ. 40] ФИГ. 40 представляет собой график распределения концентраций примесей в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT) согласно одиннадцатому примеру осуществления изобретения на участке, соответствующем ФИГ. 30.

[ФИГ. 41] ФИГ. 41 представляет собой график, показывающий значения локальных максимумов и значения локальных минимумов в распределении концентраций примесей.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0033] (Первый вариант осуществления изобретения)

Биполярный транзистор 10 с изолированным затвором (IGBT), показанный на ФИГ. 1, состоит из полупроводниковой подложки 12 и электродов, изолирующих пленок и т.п., которые сформированы на верхней поверхности и на нижней поверхности полупроводниковой подложки 12.

[0034] Множество каналов 40 сформированы в верхней поверхности полупроводниковой подложки 12. Внутренняя поверхность каждого из каналов 40 покрыта соответствующей изолирующей пленкой 42 затвора. Каждый из электродов 44 затвора сформирован внутри соответствующего канала 40. Верхняя поверхность каждого электрода 44 затвора покрыта соответствующей одной из пробок из изолирующих пленок 46. Кроме того, каждая из межслойных изолирующих пленок 47 сформирована на соответствующей одной из пробок из изолирующих пленок 46. Следует заметить, что электроды 44 затвора могут иметь внешние соединения в позициях, которые не показаны на чертеже. Здесь и далее изолирующие пленки 42 затвора и электроды 44 затвора, сформированные соответственно в каналах 40, будут в некоторых случаях обозначены совместно как электроды 48 затворов каналов. Как показано на ФИГ. 2, соответствующие электроды 48 затворов каналов проходят параллельно друг другу.

[0035] Эмиттерные области 20, верхние области 22 подложки, плавающие области 24, нижние области 26 подложки, дрейфовая область 28, буферная область 30 и коллекторная область 32 сформированы внутри полупроводниковой подложки 12.

[0036] Эмиттерные области 20 представляют собой области n-типа и избирательно сформированы в такой зоне, чтобы выходить на верхнюю поверхность полупроводниковой подложки 12. Соответственно эмиттерные области 20 контактируют с изолирующими пленками 42 затвора. Как показано на ФИГ. 2, эмиттерные области 20 пролегают параллельно друг другу вдоль соответствующих электродов 48 затворов каналов.

[0037] Верхние области 22 подложки представляют собой области p-типа и сформированы соответственно ниже эмиттерных областей 20 и рядом с эмиттерными областями 20. Как показано на ФИГ. 1 и 2, каждая из верхних областей 22 подложки выходит на верхнюю поверхность полупроводниковой подложки 12 между двумя соответствующими областями двух эмиттерных областей 20. Кроме того, верхние области 22 подложки контактируют с изолирующими пленками 42 затвора ниже соответствующих эмиттерных областей 20.

[0038] Плавающие области 24 представляют собой области n-типа и сформированы ниже соответствующих верхних областей 22 подложки. Плавающие области 24 отделены от эмиттерных областей 20 соответствующими верхними областями 22 подложки. Плавающие области 24 контактируют с соответствующими изолирующими пленками 42 затвора. Верхние границы плавающих областей 24 смещаются вверх по мере того, как сокращаются расстояния до соответствующих изолирующих пленок 42 затвора. Нижние границы плавающих областей 24 смещаются вниз по мере того, как сокращаются расстояния до соответствующих изолирующих пленок 42 затвора. Соответственно, ширина плавающих областей 24 меняется в зависимости от их положения вдоль направления толщины полупроводниковой подложки 12. Так, ширина W1 плавающих областей 24 в зонах контакта с изолирующими пленками 42 затвора больше, чем ширина W2 плавающих областей 24 в зонах, удаленных от изолирующих пленок 42 затвора. Эти участки плавающих областей 24, имеющие ширину W1, далее будут обозначены как широкие участки 24а.

[0039] Нижние области 26 подложки представляют собой области p-типа и сформированы ниже соответствующих плавающих областей 24. Нижние области 26 подложки отделены от верхних областей 22 подложки соответствующими плавающими областями 24. Нижние области 26 подложки контактируют с соответствующими изолирующими пленками 42 затвора. Нижние границы нижних областей 26 подложки расположены в зонах контакта с изолирующими пленками 42 затвора ниже, чем в зонах, удаленных от изолирующих пленок 42 затвора. Таким образом, участки смещения 26a, которые смещены вниз вдоль соответствующих изолирующих пленок 42 затвора, сформированы в тех участках нижних областей 26 подложки, которые контактируют с соответствующими изолирующими пленками 42 затвора.

[0040] Дрейфовая область 28 представляет собой область n-типа, которая содержит примеси n-типа в низкой концентрации. Дрейфовая область 28 формируется под нижними областями 26 подложки. Дрейфовая область 28 отделена от плавающих областей 24 соответствующими нижними областями 26 подложки. Дрейфовая область 28 контакти