專利名稱：具有開(kāi)關(guān)元件和兩個(gè)二極管的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別涉及具有電流型反相器(current source inverter)的開(kāi)關(guān)元件和以防止該開(kāi)關(guān)元件石皮壞為目的而設(shè)置的兩個(gè)二極 管的半導(dǎo)體。
背景技術(shù)：
反相器具有將直流電變換為交流電的功能、或者變換交流電的振 幅、頻率或相位的功能，應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)控制、電源裝置、放電燈穩(wěn)定器 等極其廣泛的用途。反相器中具有作為電壓源進(jìn)行工作的電壓型反相器 和作為電流源進(jìn)行工作的電流型反相器。參照?qǐng)D14，電流型反相器100具有交流電源AC;開(kāi)關(guān)元件SW1 ~ SW4;負(fù)載L。開(kāi)關(guān)元件SW1以及開(kāi)關(guān)元件SW2串聯(lián)連接，開(kāi)關(guān)元件 SW3以及開(kāi)關(guān)元件SW4串聯(lián)連接。并且，開(kāi)關(guān)元件SW1以及SW2的 組與開(kāi)關(guān)元件SW3以及SW4的組相對(duì)交流電源并聯(lián)連接。負(fù)載L以連 接開(kāi)關(guān)元件SW1以及SW2之間的點(diǎn)和開(kāi)關(guān)元件SW3以及SW4之間的 點(diǎn)的方式進(jìn)行配置。在電流型反相器100中，通過(guò)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)元件 SW1 SW4的接通、斷開(kāi)來(lái)適當(dāng)?shù)刈儞Q來(lái)自交流電源AC的交流電，并 施加給負(fù)載L。作為電流型反相器100的開(kāi)關(guān)元件SW1-SW4，存在使用IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極型晶體管)、雙極型晶體 管、或者場(chǎng)效應(yīng)晶體管等的晶體管的情況。若向晶體管施加反向電壓(集 電極電位高于發(fā)射極電位的電壓)，則有可能^C壞晶體管。因此，為防 止向開(kāi)關(guān)元件SW1 SW4施加反向電壓，相對(duì)開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接反向 阻塞二極管(reverse blocking diode )。反向阻塞二極管的陰極與開(kāi)關(guān)元 件的集電極連接、或者陽(yáng)極與開(kāi)關(guān)元件的發(fā)射極連接。此外，在利用反向阻塞二極管截?cái)喾聪螂妷簳r(shí)，開(kāi)關(guān)元件中瞬間流 過(guò)反向電流(恢復(fù)電流)，由于因該恢復(fù)電流而產(chǎn)生的反向電壓，也可 能破壞開(kāi)關(guān)元件。因此，為了不使開(kāi)關(guān)元件SW1 SW4中流過(guò)恢復(fù)電 流，相對(duì)開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接恢復(fù)電流保護(hù)二極管?；謴?fù)電流保護(hù)二極管的陰極與開(kāi)關(guān)元件的集電極連接，并且，陽(yáng)極與開(kāi)關(guān)元件的發(fā)射極連 接。由此，恢復(fù)電流不流過(guò)開(kāi)關(guān)元件而流向恢復(fù)電流保護(hù)二極管。而且，A中公開(kāi)了對(duì)反向阻塞二極管與回流二極管(circulation diode)的對(duì)進(jìn)行封裝的技術(shù)。此外，在B以及C中公開(kāi)了現(xiàn)有的反相 器的電路結(jié)構(gòu)。A:特開(kāi)昭62-210858號(hào)/>報(bào)B:佐野曙見(jiàn)等、"IGBT ^用V、廣c誘導(dǎo)加熱用電流形0^—夕、'"、 電興技報(bào)、No.28、 1994、第54頁(yè) 59頁(yè)C: K.Nishida， et al., "NOVEL CURRENT CONTROL SCHEME WITH DEADBEAT ALGORITHM AND ADAPTIVE LINE ENHANCER FOR THREE-PHASE CURRENT-SOURCE ACTIVE POWER FILTER" , IEEE Industry Applications Conference 36th Annual Meeting, 2001在電流型反相器100中，如上所述，反向阻塞二極管以及恢復(fù)電流 保護(hù)二極管連接在各開(kāi)關(guān)元件SW1 SW4上。因此，在電流型反相器 100的模塊中，需要分別設(shè)置形成有反向阻塞二極管的半導(dǎo)體芯片和形 成有恢復(fù)電流保護(hù)二極管的半導(dǎo)體芯片的空間，存在電流型反相器100 的模塊變大的問(wèn)題。此外，制造電流型反相器100的模塊時(shí)，需要制造 反向阻塞二極管的步驟和制造恢復(fù)電流保護(hù)二極管的步驟，存在制造步 專聚增多的問(wèn)題。這些問(wèn)題不限于電流型反相器ioo的模塊，是具有使反向元件二極管以及恢復(fù)電流保護(hù)二極管與開(kāi)關(guān)元件連接的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置中普 遍產(chǎn)生的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可謀取小型化以及減少制造步驟的半 導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有開(kāi)關(guān)元件、第1二極管、第2二極管。開(kāi) 關(guān)元件的集電極與第l二極管的陰極電連接，或者開(kāi)關(guān)元件的發(fā)射極與 第l二極管的陽(yáng)極電連接。開(kāi)關(guān)元件的集電極與第2二極管的陰極電連 接，并且，開(kāi)關(guān)元件的發(fā)射極與第2二極管的陽(yáng)極電連接。第l二極管 與第2二極管形成在同一襯底上。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，因?yàn)榈?二極管與第2二極管形成在同一襯底上，所以，與第1 二極管和第2二極管形成在不同的襯底上的情 況相比，可減少村底的枚數(shù)。其結(jié)果是，可降低襯底的占有面積，可謀 求半導(dǎo)體裝置的小型化。此外，能夠一次制造兩個(gè)二極管，能夠謀求減 少半導(dǎo)體裝置的制造步驟。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的電路圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的上面圖。 圖3是沿圖2的III-ffl線的剖面圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體裝置的電路圖。 圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖ll是表示本發(fā)明的實(shí)施方式8的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式9的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式10的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖14是概略地表示電流型反相器的電路結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施方式
-以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式1參照?qǐng)D1,本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50例如是用作圖14所示的電 流型反相器100的開(kāi)關(guān)元件SW1-SW4的半導(dǎo)體裝置，具有作為開(kāi)關(guān) 元件的晶體管T、作為第1 二極管的二極管Dl、作為第2二極管的二極 管D2。 二極管D1配置在晶體管T的圖中上部，二極管D2配置在晶體 管T的圖中右側(cè)。二極管Dl具有陽(yáng)極Al以及陰極K1，陰極K1與晶 體管T的集電極C電連接。二極管D2具有陽(yáng)極A2以及陰極K2，陽(yáng)極 A2與晶體管T的發(fā)射極E電連接，陰極K2與晶體管T的集電極C電 連接。作為晶體管T,例如使用IGBT、雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管等。參照?qǐng)D1以及圖2，由兩個(gè)襯底S1以及S2構(gòu)成半導(dǎo)體裝置50。 二 極管Dl以及D2形成在同一襯底Sl上，晶體管T形成在襯底S2上。 例如，襯底S1以及S2利用引線接合等彼此電連接。而且，半導(dǎo)體裝置 50也可以與交流電源等其他的模塊電連接，襯底S1以及S2也可以是同 一襯底。參照?qǐng)D3，半導(dǎo)體裝置50具有n型雜質(zhì)區(qū)域1 (一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域)； P型雜質(zhì)區(qū)域4以及6;導(dǎo)電層21以及22;導(dǎo)電層30;絕緣層l8。在 襯底Sl內(nèi)形成n型雜質(zhì)區(qū)域1,在襯底Sl的上表面的n型雜質(zhì)區(qū)域1 內(nèi)形成p型雜質(zhì)區(qū)域4以及6。 p型雜質(zhì)區(qū)域4以及6彼此分離，僅隔 開(kāi)n型雜質(zhì)區(qū)域l而鄰接。在襯底Sl的上表面上形成絕緣層l8，以覆 蓋絕緣層18的一部分的方式形成導(dǎo)電層21以及22。導(dǎo)電層21以及22 彼此分離。與絕緣層18上的空間相比，導(dǎo)電層21形成在圖中右側(cè)，與 p型雜質(zhì)區(qū)域4接觸。與絕緣層18上的空間相比，導(dǎo)電層22形成在圖 中左側(cè)，與p型雜質(zhì)區(qū)域6接觸。在襯底S1的圖中下側(cè)形成導(dǎo)電層30。參照?qǐng)D1 圖3，在半導(dǎo)體裝置50中，n型雜質(zhì)區(qū)域l成為二極管 Dl的陰極區(qū)域(第1陰極區(qū)域)以及二極管D2的陰極區(qū)域(第2陰極 區(qū)域)。此外，p型雜質(zhì)區(qū)域4成為二極管Dl的陽(yáng)極區(qū)域(第1陽(yáng)極 區(qū)域)，p型雜質(zhì)區(qū)域6成為二極管D2的陽(yáng)極區(qū)域(第2陽(yáng)極區(qū)域)。 此外，導(dǎo)電層21成為二極管Dl的陽(yáng)極Al，導(dǎo)電層22成為二極管D2 的陽(yáng)極A2，導(dǎo)電層30成為二極管Dl以及D2的共同的陰極K1、 K2。 并且，未圖示，但是，導(dǎo)電層22與晶體管T的發(fā)射極E電連接，導(dǎo)電 層30與晶體管T的集電極C電連接。而且，所謂"陽(yáng)極區(qū)域"意思是起到二極管的陽(yáng)極的作用的雜質(zhì)區(qū) 域，所謂"陰極區(qū)域"意思是起到二極管的陰極的作用的雜質(zhì)區(qū)域。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50具有晶體管T、二極管Dl、二極管D2。 晶體管T的集電極C與二極管D1的陰極K1電連接。晶體管T的集電 極C與二極管D2的陰極K2電連接，并且，晶體管T的發(fā)射極E與二 極管D2的陽(yáng)極A2電連接。二極管Dl與二極管D2形成在同一襯底Sl 上。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50,因?yàn)槎O管Dl與二極管D2形 成在同一襯底S1上，所以，與二極管Dl與二極管D2形成在不同的襯 底上的情況相比，可以減少襯底的枚數(shù)。其結(jié)果是，可減少襯底的占有面積，可謀求半導(dǎo)體裝置的小型化。此外，能夠一次制造兩個(gè)二極管Dl以及D2，可謀求減少半導(dǎo)體裝置的制造步驟。此外，在半導(dǎo)體裝置50中，二極管Dl在襯底Sl內(nèi)具有p型雜質(zhì) 區(qū)域4與n型雜質(zhì)區(qū)域1， 二極管D2在襯底Sl內(nèi)具有p型雜質(zhì)區(qū)域6 與n型雜質(zhì)區(qū)域1。由n型雜質(zhì)區(qū)域1形成二極管Dl以及D2的各自的 陰極區(qū)域。由此，二極管Dl以及D2的陰極區(qū)域被共用，所以，可謀求半導(dǎo) 體裝置的小型化，可謀求減少半導(dǎo)體裝置的制造步驟。此外，在半導(dǎo)體裝置50中，p型雜質(zhì)區(qū)域4以及6彼此分離，并且， 都形成在襯底S1的上表面的n型雜質(zhì)區(qū)域l內(nèi)。由此，可在襯底S1的上表面形成二極管D1的陽(yáng)極A1以及二極管 D2的陽(yáng)極A2。并且，在半導(dǎo)體裝置50中，p型雜質(zhì)區(qū)域4與雜質(zhì)區(qū)域6僅隔開(kāi)n 型雜質(zhì)區(qū)域1而相鄰。因此，平面觀察時(shí)的二極管Dl的陽(yáng)極A1與二極管D2的陽(yáng)極A2 的距離變小，可謀求半導(dǎo)體裝置的小型化。實(shí)施方式2參照?qǐng)D4,在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50中，在p型雜質(zhì)區(qū)域4與 p型雜質(zhì)區(qū)域6之間的n型雜質(zhì)區(qū)域1內(nèi)，分別形成多個(gè)p型雜質(zhì)區(qū)域 8a、 8b(其他雜質(zhì)區(qū)域)。多個(gè)p型雜質(zhì)區(qū)域8a、 8b分別形成在襯底 Sl的上表面。而且，除此之外的半導(dǎo)體裝置50的結(jié)構(gòu)以及電路與如圖1 ~圖3所 示的實(shí)施方式1中的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)以及電路相同，所以，相同的構(gòu) 件付以相同的個(gè)符號(hào)，不進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50還具有形成在p型雜質(zhì)區(qū)域4與p型 雜質(zhì)區(qū)域6之間的n型雜質(zhì)區(qū)域1內(nèi)的多個(gè)p型雜質(zhì)區(qū)域8a、 8b。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50，可得到與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝 置相同的效果。而且，p型雜質(zhì)區(qū)域8a、 8b起到保護(hù)環(huán)(guard ring)的 作用。即，在施加反向電壓時(shí)，耗盡層從各p型雜質(zhì)區(qū)域8a、 8b與n 型雜質(zhì)區(qū)域1的邊界擴(kuò)大到n型雜質(zhì)區(qū)域1內(nèi)。其結(jié)果是，可利用該耗 盡層抑制向各p型雜質(zhì)區(qū)域4以及6與n型雜質(zhì)區(qū)域1的邊界的電場(chǎng)集 中，可提高半導(dǎo)體裝置50的耐壓。而且，形成在p型雜質(zhì)區(qū)域4與p型雜質(zhì)區(qū)域6之間的p型雜質(zhì)區(qū) 域8a、 8b的數(shù)目是任意的，可以形成一個(gè)p型雜質(zhì)區(qū)域，也可以形成3 個(gè)以上的p型雜質(zhì)區(qū)域。實(shí)施方式3參照?qǐng)D5,在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50中，在p型雜質(zhì)區(qū)域4與 p型雜質(zhì)區(qū)域6之間的n型雜質(zhì)區(qū)域1內(nèi)形成絕緣層19 (溝槽)。絕緣 層19從絕緣層18向圖中下方延伸。絕緣層18以及19可一體形成。而且，除此之外的半導(dǎo)體裝置50的結(jié)構(gòu)以及電路與圖1 ~圖3所示 的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)以及電路相同，所以，對(duì)于相同的構(gòu) 件付以相同符號(hào)，不進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50還具有形成在p型雜質(zhì)區(qū)域4與p型 雜質(zhì)區(qū)域6之間的n型雜質(zhì)區(qū)域1內(nèi)的絕緣層19。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置50,可以得到與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體 裝置相同的效果。此外，由于p型雜質(zhì)區(qū)域4與p型雜質(zhì)區(qū)域6之間的 電流路徑變長(zhǎng)，所以，能夠抑制p型雜質(zhì)區(qū)域4與p型雜質(zhì)區(qū)域6之間 的擊穿現(xiàn)象，能夠提高半導(dǎo)體裝置50的耐壓。實(shí)施方式4參照?qǐng)D6,本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51與圖3所示的實(shí)施方式1中 的半導(dǎo)體裝置不同點(diǎn)在于襯底S1內(nèi)的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體裝置51具有p型雜質(zhì)區(qū)域10; n型雜質(zhì)區(qū)域ll(一個(gè)雜 質(zhì)區(qū)域)；p型雜質(zhì)區(qū)域12;導(dǎo)電層21以及22;導(dǎo)電層30;絕緣層18。 在襯底S1的下表面形成p型雜質(zhì)區(qū)域10,在p型雜質(zhì)區(qū)域10上形成n 型雜質(zhì)區(qū)域11。在襯底Sl的上表面的n型雜質(zhì)區(qū)域11內(nèi)形成p型雜質(zhì) 區(qū)域12。在襯底Sl的上表面形成絕緣層18,以覆蓋絕緣層18的一部 分的方式形成導(dǎo)電層22以及30。導(dǎo)電層22以及30彼此分離。與絕緣 層18上的空間相比，導(dǎo)電層22形成在圖中左側(cè)，并與p型雜質(zhì)區(qū)域12 接觸。與絕緣層18上的空間相比，導(dǎo)電層30形成在圖中右側(cè)，并與n 型雜質(zhì)區(qū)域ll接觸。在襯底S1的圖中下側(cè)形成導(dǎo)電層21。參照?qǐng)D1、圖2以及圖6,在半導(dǎo)體裝置51中，n型雜質(zhì)區(qū)域11成 為二極管Dl的陰極區(qū)域(第1陰極區(qū)域)以及二極管D2的陰極區(qū)域(第 2陰極區(qū)域)。此外，p型雜質(zhì)區(qū)域IO成為二極管Dl的陽(yáng)極區(qū)域(第1 陽(yáng)極區(qū)域)，p型雜質(zhì)區(qū)域12成為二極管D2的陽(yáng)極區(qū)域(第2陽(yáng)極區(qū)域)。此外，導(dǎo)電層21成為二極管D1的陽(yáng)極A1，導(dǎo)電層22成為二極 管D2的陽(yáng)極A2，導(dǎo)電層30成為二極管Dl以及D2的共同的陰極K1、 K2。并且，雖然未圖示，但是，導(dǎo)電層22與晶體管T的發(fā)射極E電連 接，導(dǎo)電層30與晶體管T的集電極C電連接。而且，半導(dǎo)體裝置51的電路以及上表面的結(jié)構(gòu)與圖1以及圖2所 示的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的電路以及上表面的結(jié)構(gòu)相同。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51中，在村底S1的下表面形成p型雜 質(zhì)區(qū)域10,并在襯底Sl的上表面形成p型雜質(zhì)區(qū)域12。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51，可得到與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝 置相同的效果。此外，可在襯底Sl的下表面形成二極管Dl的陽(yáng)極Al， 并且，可在襯底Sl的上表面形成二極管D2的陽(yáng)極A2。實(shí)施方式5參照?qǐng)D7，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51還具有絕緣層19。絕緣層 19形成在p型雜質(zhì)區(qū)域IO與n型雜質(zhì)區(qū)域ll之間，在導(dǎo)電層30的正 下方，向圖中上方延伸，并與導(dǎo)電層30接觸。利用絕緣層19， n型雜 質(zhì)區(qū)域11被電分離為n型雜質(zhì)區(qū)域lla與n型雜質(zhì)區(qū)域llb。即，從導(dǎo) 電層21朝向?qū)щ妼?0的二極管Dl的電流路徑Pl、和從導(dǎo)電層22朝 向?qū)щ妼?0的二極管D2的電流路徑P2被電分離。而且，除此之外的半導(dǎo)體裝置51的結(jié)構(gòu)以及電路與圖6所示的實(shí) 施方式4的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)以及電路相同，所以，對(duì)于相同構(gòu)件付以相同符號(hào)，不進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51還具有導(dǎo)電層30,以與n型雜質(zhì)區(qū) 域11接觸的方式形成在襯底S1的上表面上；導(dǎo)電層21,以與p型雜質(zhì) 區(qū)域IO接觸的方式形成在襯底Sl的下側(cè)；導(dǎo)電層22，以與p型雜質(zhì)區(qū) 域12接觸的方式形成在襯底Sl的上表面。從導(dǎo)電層21朝向?qū)щ妼?0 的二極管D1的電流路徑P1 、和從導(dǎo)電層22朝向?qū)щ妼?0的二極管D2 的電流路徑P2被電分離。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51,可得到與實(shí)施方式4的半導(dǎo)體裝 置相同的效果。此外，可抑制p型雜質(zhì)區(qū)域10與p型雜質(zhì)區(qū)域12之間 的擊穿現(xiàn)象，可提高半導(dǎo)體裝置51的耐壓。實(shí)施方式6參照?qǐng)D8,本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52的電路與圖1所示的實(shí)施方式1 ~5的半導(dǎo)體裝置的電路不同點(diǎn)在于二極管Dl的連接位置。具體地說(shuō)，二極管Dl的陽(yáng)極Al與晶體管T的發(fā)射極E電連接，二極管Dl 的陰極K1不與晶體管T的集電極C電連接。參照?qǐng)D9，半導(dǎo)體裝置52具有p型雜質(zhì)區(qū)域2 (—個(gè)雜質(zhì)區(qū)域)； n型雜質(zhì)區(qū)域3以及5;導(dǎo)電層31以及32;導(dǎo)電層20;絕緣層18。在 襯底S1內(nèi)形成p型雜質(zhì)區(qū)域2，在襯底S1的上表面的p型雜質(zhì)區(qū)域2 內(nèi)形成n型雜質(zhì)區(qū)域3以及5。 n型雜質(zhì)區(qū)域3以及5彼此分離，僅隔 開(kāi)p型雜質(zhì)區(qū)域2而鄰接。在村底Sl的上表面形成絕緣層18，并以覆 蓋絕緣層18的一部分的方式形成導(dǎo)電層31以及32。導(dǎo)電層31以及32 彼此分離。與絕緣層18上的空間相比，導(dǎo)電層31形成在圖中右側(cè)，并 與n型雜質(zhì)區(qū)域3接觸。與絕緣層18上的空間相比，導(dǎo)電層32形成在 圖中左側(cè)，并與n型雜質(zhì)區(qū)域5接觸。在襯底Sl的圖中下側(cè)形成導(dǎo)電 層20。而且，半導(dǎo)體裝置52的上表面的結(jié)構(gòu)與圖2所示的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的上表面結(jié)構(gòu)相同。參照?qǐng)D1、圖2以及圖9，在半導(dǎo)體裝置52中，p型雜質(zhì)區(qū)域2成 為二極管Dl的陽(yáng)極區(qū)域(第1陽(yáng)極區(qū)域)以及二極管D2的陽(yáng)極區(qū)域(第 2陽(yáng)極區(qū)域)。此外，n型雜質(zhì)區(qū)域3成為二極管Dl的陰極區(qū)域(第1 陰極區(qū)域)，n型雜質(zhì)區(qū)域5成為二極管D2的陰極區(qū)域(第2陰極區(qū) 域)。此外，導(dǎo)電層31成為二極管Dl的陰極K1，導(dǎo)電層32成為二極 管D2的陰極K2，導(dǎo)電層20成為二極管D1以及D2的共同的陽(yáng)極Al、 A2。并且，雖然未圖示，但是，導(dǎo)電層32與晶體管T的集電極C電連 接，導(dǎo)電層20與晶體管T的發(fā)射極E電連接。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52具有晶體管T、二極管Dl、二極管D2。 晶體管T的發(fā)射極E與二極管D1的陽(yáng)極A1電連接。晶體管T的集電 極C與二極管D2的陰極K2電連接，并且，晶體管T的發(fā)射極E與二 極管D2的陽(yáng)極A2電連接。二極管Dl與二極管D2形成在同一個(gè)襯底 Sl上。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52，可得到與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝 置50相同的效果。此外，在半導(dǎo)體裝置52中，二極管Dl在襯底Sl內(nèi)具有p型雜質(zhì) 區(qū)域2與n型雜質(zhì)區(qū)域3， 二極管D2在襯底S1內(nèi)具有p型雜質(zhì)區(qū)域2與n型雜質(zhì)區(qū)域5。由p型雜質(zhì)區(qū)域2形成二極管Dl以及二極管D2的 各陽(yáng)極區(qū)域。由此，二極管Dl以及D2的陽(yáng)極區(qū)域共用，所以，可謀求半導(dǎo)體 裝置的小型化，可謀求減少半導(dǎo)體裝置的制造步驟。此外，在半導(dǎo)體裝置52中，n型雜質(zhì)區(qū)域3以及5彼此分離，并且， 都形成在襯底S1的上表面的p型雜質(zhì)區(qū)域2內(nèi)。由此，可在襯底S1的上表面形成二極管D1的陰極K1以及二極管 D2的陰才及K2。并且，在半導(dǎo)體裝置52中，n型雜質(zhì)區(qū)域3與n型雜質(zhì)區(qū)域5僅隔 開(kāi)p型雜質(zhì)區(qū)域2而相鄰。由此，平面地觀察時(shí)的二極管Dl的陰極Kl與二極管D2的陰極 K2的距離變小，可謀求半導(dǎo)體裝置的小型化。實(shí)施方式7參照?qǐng)D10，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52中，在n型雜質(zhì)區(qū)域3 與n型雜質(zhì)區(qū)域5之間的p型雜質(zhì)區(qū)域2內(nèi)，分別形成多個(gè)n型雜質(zhì)區(qū) 域7a、 7b(其他雜質(zhì)區(qū)域)。多個(gè)n型雜質(zhì)區(qū)域7a、 7b分別形成在襯 底Sl的上表面。而且，除此之外的半導(dǎo)體裝置52的結(jié)構(gòu)以及電路與圖8以及圖9 所示的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)以及電路相同，所以，對(duì)于相同 構(gòu)件付以相同符號(hào)，不進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52還具有形成在n型雜質(zhì)區(qū)域3與n型 雜質(zhì)區(qū)域5之間的p型雜質(zhì)區(qū)域2內(nèi)的多個(gè)n型雜質(zhì)區(qū)域7a、 7b。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52,可得到與實(shí)施方式6的半導(dǎo)體裝 置相同的效果。此外，n型雜質(zhì)區(qū)域7a、 7b起到保護(hù)環(huán)的作用。即，在 施加反向電壓時(shí)，耗盡層從各n型雜質(zhì)區(qū)域7a、 7b與p型雜質(zhì)區(qū)域2 的邊界向p型雜質(zhì)區(qū)域2內(nèi)擴(kuò)展。其結(jié)果是，可利用該耗盡層抑制向各 n型雜質(zhì)區(qū)域3以及5與p型雜質(zhì)區(qū)域2的邊界的電場(chǎng)集中，可提高半 導(dǎo)體裝置52的耐壓。而且，形成在n型雜質(zhì)區(qū)域3與n型雜質(zhì)區(qū)域5之間的n型雜質(zhì)區(qū) 域7a、 7b的數(shù)目是任意的，可以形成一個(gè)n型雜質(zhì)區(qū)域，也可以形成3 個(gè)以上的n型雜質(zhì)區(qū)域。實(shí)施方式8參照?qǐng)D11，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52中，在n型雜質(zhì)區(qū)域3 與n型雜質(zhì)區(qū)域5之間的p型雜質(zhì)區(qū)域2內(nèi)形成絕緣層19 (溝槽)。絕 緣層19從絕緣層18向圖中下方延伸。絕緣層18以及W也可以一體形成。而且，除此之外的半導(dǎo)體裝置52的結(jié)構(gòu)以及電路與圖8以及圖9 所示的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)以及電路相同，所以，對(duì)于相同 構(gòu)件付以相同符號(hào)，不進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52還具有形成在n型雜質(zhì)區(qū)域3與n型 雜質(zhì)區(qū)域5之間的p型雜質(zhì)區(qū)域2內(nèi)的絕緣層19。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置52，可得到與實(shí)施方式6的半導(dǎo)體裝 置相同的效果。此外，n型雜質(zhì)區(qū)域3與n型雜質(zhì)區(qū)域5之間的電流路 徑變長(zhǎng)，所以，可抑制n型雜質(zhì)區(qū)域3與n型雜質(zhì)區(qū)域5之間的擊穿現(xiàn) 象，可提高半導(dǎo)體裝置52的耐壓。實(shí)施方式9參照?qǐng)D12，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置53與圖9所示的實(shí)施方式6 的半導(dǎo)體裝置不同點(diǎn)在于襯底Sl內(nèi)的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體裝置53具有n型 雜質(zhì)區(qū)域13; p型雜質(zhì)區(qū)域14 (一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域)；n型雜質(zhì)區(qū)域lS;導(dǎo) 電層20;導(dǎo)電層31以及32;絕緣層18。在襯底Sl的下表面形成n型 雜質(zhì)區(qū)域13,在n型雜質(zhì)區(qū)域13上形成p型雜質(zhì)區(qū)域14。在襯底S1 的上表面的p型雜質(zhì)區(qū)域14內(nèi)形成n型雜質(zhì)區(qū)域15。在襯底Sl的上表 面上形成絕緣層18，并以覆蓋絕緣層18的一部分的方式形成導(dǎo)電層20 以及32。導(dǎo)電層20以及32彼此分離。與絕緣層l8上的空間相比，導(dǎo) 電層20形成在圖中右側(cè)，并與p型雜質(zhì)區(qū)域14接觸。與絕緣層18上 的空間相比，導(dǎo)電層32形成在圖中左側(cè)，并與n型雜質(zhì)區(qū)域15接觸。 在襯底S1的圖中下側(cè)形成導(dǎo)電層31。而且，半導(dǎo)體裝置53從表面觀察 時(shí)，具有與圖2所示的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置相同的結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D2、圖8以及圖12，在半導(dǎo)體裝置53中，p型雜質(zhì)區(qū)域14 成為二極管Dl的陽(yáng)極區(qū)域(第1陽(yáng)極區(qū)域)以及二極管D2的陽(yáng)極區(qū)域 (第2陽(yáng)極區(qū)域)。此外，n型雜質(zhì)區(qū)域13成為二極管Dl的陰極區(qū)域 (第1陰極區(qū)域)，n型雜質(zhì)區(qū)域15成為二極管D2的陰極區(qū)域(第2 陰極區(qū)域)。此外，導(dǎo)電層31成為二極管Dl的陰極Kl,導(dǎo)電層32成為二極管D2的陰極K2，導(dǎo)電層20成為二極管Dl以及D2的共同的陽(yáng) 極A1、 A2。并且，雖然未圖示，但是，導(dǎo)電層32與晶體管T的集電極 C電連接，導(dǎo)電層20與晶體管T的發(fā)射極E電連接。而且，半導(dǎo)體裝置53的電路與圖8所示的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體裝 置的電路相同，半導(dǎo)體裝置53的上表面的結(jié)構(gòu)與圖2所示的實(shí)施方式1 的半導(dǎo)體裝置的上表面的結(jié)構(gòu)相同。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置53中，在襯底S1的下表面形成n型雜質(zhì) 區(qū)域13，并且，在襯底S1的上表面形成n型雜質(zhì)區(qū)域15。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置53,可得到與實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝 置相同的效果。此外，能夠在襯底Sl的下表面形成二極管Dl的陰極 Kl,并且，在襯底Sl的上表面形成二極管D2的陰極K2。實(shí)施方式10參照?qǐng)D13，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置53還具有絕緣層19。絕緣層 19形成在n型雜質(zhì)區(qū)域13與p型雜質(zhì)區(qū)域14之間，在導(dǎo)電層20的正 下方，向圖中上方延伸，并與導(dǎo)電層20接觸。利用絕緣層19 ,將p型 雜質(zhì)區(qū)域14電分離為p型雜質(zhì)區(qū)域14a和p型雜質(zhì)區(qū)域14b。即，從導(dǎo) 電層20朝向?qū)щ妼?1的二極管Dl的電流路徑P3、和從導(dǎo)電層20朝 向?qū)щ妼?2的二極管D2的電流路徑P4被電分離。而且，除此之外的半導(dǎo)體裝置53的結(jié)構(gòu)以及電路與圖12所示的實(shí) 施方式9的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)以及電路相同，所以，對(duì)于相同構(gòu)件付以相同符號(hào)，不進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置53還具有導(dǎo)電層20,以與p型雜質(zhì)區(qū) 域14接觸的方式形成在襯底S1的上表面上；導(dǎo)電層31,以與n型雜質(zhì) 區(qū)域13接觸的方式形成在襯底S1的下側(cè)；導(dǎo)電層32，以與n型雜質(zhì)區(qū) 域15接觸的方式形成在襯底Sl的上表面。從導(dǎo)電層20朝向?qū)щ妼?1 的二極管Dl的電流路徑P3、和從導(dǎo)電層20朝向?qū)щ妼?2的二極管D2 的電路路徑P4被電分離。按照本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置53,可得到與實(shí)施方式9的半導(dǎo)體裝 置相同的效果。此外，可抑制n型雜質(zhì)區(qū)域13與n型雜質(zhì)區(qū)域15之間 的擊穿現(xiàn)象，可提高半導(dǎo)體裝置53的耐壓。而且，可對(duì)實(shí)施方式1 ~ 10所示的二極管Dl以及D2中的任意一 個(gè)或兩個(gè)實(shí)施壽命控制(lifetime control)。由此，可以降低二極管的恢復(fù)損失。本發(fā)明適用于功率用半導(dǎo)體裝置，特別適用于保護(hù)電流型反相器的 開(kāi)關(guān)元件的結(jié)構(gòu)。雖然詳細(xì)地說(shuō)明并公示了本發(fā)明，但是，這僅是例示，并不是限定， 本發(fā)明的宗旨與范圍僅由所附的技術(shù)方案的范圍來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有開(kāi)關(guān)元件、第1二極管、第2二極管，所述開(kāi)關(guān)元件的集電極與所述第1二極管的陰極電連接，或者所述開(kāi)關(guān)元件的發(fā)射極與所述第1二極管的陽(yáng)極電連接，所述開(kāi)關(guān)元件的集電極與所述第2二極管的陰極電連接，并且所述開(kāi)關(guān)元件的發(fā)射極與所述第2二極管的陽(yáng)極電連接，所述第1二極管與所述第2二極管形成在同一襯底上。
2. 如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1二極管在所述襯底內(nèi)具有第1陽(yáng)極區(qū)域與第1陰極區(qū)域， 并且，所述第2二極管在所述襯底內(nèi)具有第2陽(yáng)極區(qū)域與第2陰極區(qū)域， 并且，所述第1以及第2陰極區(qū)域由一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域形成。
3. 如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1以及第2陽(yáng)極區(qū)域彼此分離，并且，都形成在所述襯底的 一個(gè)主面的所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1陽(yáng)極區(qū)域與所述第2陽(yáng)極區(qū)域僅隔開(kāi)所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域而 鄰接。
5. 如權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具有其他雜質(zhì)區(qū)域，形成在所述第1陽(yáng)極區(qū)域與所述第2陽(yáng)極區(qū)域之間的所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域內(nèi)，并且，具有與所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域不同的 導(dǎo)電類型。
6. 如權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具有絕緣層，形成在所述第1陽(yáng)極區(qū)域與所述第2陽(yáng)極區(qū)域之間的所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第2陽(yáng)極區(qū)域形成在所述襯底的一個(gè)主面上，并且，所述第1 陽(yáng)極區(qū)域形成在所述襯底的另一主面上。
8. 如權(quán)利要求7的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具有陰極電極，以與所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域接觸的方式形成在所述 襯底的一個(gè)主面上；第1陽(yáng)極電極，以與所述第1陽(yáng)極區(qū)域4妻觸的方式 形成在所述襯底的另一主面上；第2陽(yáng)極電極，以與所述第2陽(yáng)極區(qū)域接觸的方式形成在所述襯底的一個(gè)主面上，從所述第1陽(yáng)極電極朝向所述陰極電極的電流路徑、和從所述第2 陽(yáng)極區(qū)域朝向所述陰極電極的電流路徑被電分離。
9. 如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1二極管在所述襯底內(nèi)具有第1陽(yáng)極區(qū)域和第1陰極區(qū)域，并且，所述第2二極管在所述襯底內(nèi)具有第2陽(yáng)極區(qū)域和第2陰極區(qū)域， 并且，由一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域形成所述第1以及第2陽(yáng)極區(qū)域。
10. 如權(quán)利要求9的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1以及第2陰極區(qū)域彼此分離，并且，都形成在所述襯底的 一個(gè)主面的所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1陰極區(qū)域與所述第2陰極區(qū)域僅隔開(kāi)所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域而 鄰接。
12. 如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具有其他雜質(zhì)區(qū)域，形成在所述第1陰極區(qū)域與所述第2陰極區(qū)域之間的所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域內(nèi)，并且，具有與所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域不同的 導(dǎo)電類型。
13. 如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具有絕緣層，形成在所述第1陰極區(qū)域與所述第2陰極區(qū)域之間的所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求9的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第2陰極區(qū)域形成在所述襯底的一個(gè)主面上，并且，所述第1 陰極區(qū)域形成在所述襯底的另 一 主面上。
15. 如權(quán)利要求14的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具有陽(yáng)極電極，以與所述一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域接觸的方式形成在所述 襯底的一個(gè)主面上；第1陰極電極，以與所述第1陰極區(qū)域接觸的方式 形成在所述村底的另一主面上；第2陰極電極，以與所述第2陰極區(qū)域 接觸的方式形成在所述襯底的 一 個(gè)主面上，從所述陽(yáng)極電極朝向所述第1陰極電極的電流路徑、和從所述陽(yáng)極 電極朝向所述第2陰極電極的電流路徑被電分離。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置(50)具有晶體管(T)、二極管(D1)、二極管(D2)。晶體管(T)的集電極(C)與二極管(D1)的陰極(K1)電連接。晶體管(T)的集電極(C)與二極管(D2)的陰極(K2)電連接，并且，晶體管(T)的發(fā)射極(E)與二極管(D2)的陽(yáng)極(A2)電連接。二極管(D1)與二極管(D2)形成在同一襯底上。由此，可以謀求小型化以及減少制造步驟。
文檔編號(hào)H01L23/488GK101236964SQ20071016290
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者廣田慶彥, 田所千廣 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社