(57)【要約】【課題】表面電極と絶縁樹脂膜とはんだ接合用金属膜が接する三重点でクラックが発生したとしても、ピラー領域と表面電極のショットキー障壁高さが低下することを抑えることができる技術を提供する。【解決手段】半導体基板１０のＩＧＢＴ範囲１０２は、ピラー領域１６が設けられている形成範囲１０２ａと、ピラー領域１６が設けられていない非形成範囲１０２ｂと、に区画されており、ＩＧＢＴ範囲１０２の非形成範囲１０２ｂは、エミッタ電極２４と絶縁樹脂膜２６とはんだ接合用金属膜２８が接する三重点の直下を含む範囲に配置されている。【選択図】図２
2020120022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板の表面を覆っている表面電極と、
前記表面電極の表面の一部を覆っている絶縁樹脂膜と、
前記絶縁樹脂膜の表面から前記表面電極の表面の間を伸びて前記絶縁樹脂膜の表面と前記表面電極の表面を覆っているはんだ接合用金属膜と、を備えており、
前記半導体基板は、ＩＧＢＴ構造が設けられているＩＧＢＴ範囲と、ダイオード構造が設けられているダイオード範囲と、を有しており、
前記ＩＧＢＴ範囲は、
第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域上に設けられている第２導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域内に設けられており、前記半導体基板の厚み方向において前記ボディ領域を隔てている第１導電型のバリア領域と、
前記半導体基板の表面から前記バリア領域まで伸びており、前記表面電極にショットキー接触する第１導電型のピラー領域と、を有しており、
前記ＩＧＢＴ範囲は、前記ピラー領域が設けられている形成範囲と、前記ピラー領域が設けられていない非形成範囲と、に区画されており、
前記ＩＧＢＴ範囲の前記非形成範囲は、前記表面電極と前記絶縁樹脂膜と前記はんだ接合用金属膜が接する三重点の直下を含む範囲に配置されている、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１が開示する半導体装置は、半導体基板と、半導体基板の表面を覆っているアルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）の表面電極と、表面電極の表面の一部を覆っているポリイミドの絶縁樹脂膜と、絶縁樹脂膜の表面から表面電極の表面の間を伸びて絶縁樹脂膜の表面と表面電極の表面を覆っているニッケル（Ｎｉ）のはんだ接合用金属膜と、を有している。はんだ接合用金属膜にはんだが接合されることで、はんだ接合用金属膜を介してはんだと表面電極が接続される。製造誤差等によってはんだ接合用金属膜と絶縁樹脂膜との間に隙間が生じると、その隙間に表面電極が露出し、表面電極の信頼性が低下する。このため、はんだ接合用金属膜と絶縁樹脂膜との間に隙間が生じないように、はんだ接合用金属膜の一部が絶縁樹脂膜上に乗り上げている。これにより、絶縁樹脂膜の端部において、表面電極と絶縁樹脂膜とはんだ接合用金属膜が接触する三重点が存在している。
【０００３】
ところで、逆導通ＩＧＢＴ（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor）と称される種類の半導体装置の開発が進められている。この種の半導体装置の半導体基板は、ＩＧＢＴ構造が設けられているＩＧＢＴ範囲と、ダイオード構造が設けられているダイオード範囲と、を有している。ダイオード構造は、ＩＧＢＴ構造に対して逆並列に接続されており、フリーホイーリングダイオードとして動作することができる。
【０００４】
特許文献２は、ＩＧＢＴ範囲とダイオード範囲の双方のｐ型のボディ領域内にｎ型のバリア領域を形成する技術を開示する。バリア領域は、半導体基板の表面から伸びるピラー領域を介して表面電極に電気的に接続されている。ピラー領域は、リーク電流を抑えるために表面電極にショットキー接触するように構成されている。バリア領域がピラー領域を介して表面電極に電気的に接続されているので、バリア領域の電位が表面電極の電位に近い電位に維持される。これにより、ボディ領域とバリア領域で構成されるｐｎ接合の順方向に加わる電圧が低く抑えられ、ボディ領域からドリフト領域に注入される正孔量が低下し、逆回復特性が改善する。特許文献１は特に、ダイオード範囲に加えてＩＧＢＴ範囲の全範囲にもバリア領域とピラー領域を設ける技術を提案する。これにより、ＩＧＢＴ範囲のボディ領域からドリフト領域に注入される正孔量が低下し、逆回復特性が改善するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２３３０３５号公報
【特許文献２】特開２０１６−２２５３４５号公報（特に、図１０参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体装置の温度が上昇することで、半導体装置を構成する各部材が熱膨張する。表面電極と絶縁樹脂膜とはんだ接合用金属膜の線膨張係数が互いに異なるので、半導体装置の温度上昇時に三重点に応力が集中する。これにより、三重点の周辺の表面電極にクラックが生じる場合がある。例えば、このようなクラックがＩＧＢＴ範囲に設けられたピラー領域まで伸びると、アルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）とは異なる金属材料がそのようなクラックを介して拡散し、ピラー領域と表面電極のショットキー障壁高さを低下させてしまうことが懸念される。本明細書は、三重点でクラックが発生したとしても、ピラー領域と表面電極のショットキー障壁高さが低下することを抑えることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する半導体装置の一実施形態は、半導体基板と、前記半導体基板の表面を覆っている表面電極と、前記表面電極の表面の一部を覆っている絶縁樹脂膜と、前記絶縁樹脂膜の表面から前記表面電極の表面の間を伸びて前記絶縁樹脂膜の表面と前記表面電極の表面を覆っているはんだ接合用金属膜と、を備えることができる。前記半導体基板は、ＩＧＢＴ構造が設けられているＩＧＢＴ範囲と、ダイオード構造が設けられているダイオード範囲と、を有することができる。前記ＩＧＢＴ範囲は、第１導電型のドリフト領域と、前記ドリフト領域上に設けられている第２導電型のボディ領域と、前記ボディ領域内に設けられており、前記半導体基板の厚み方向において前記ボディ領域を隔てている第１導電型のバリア領域と、前記半導体基板の表面から前記バリア領域まで伸びており、前記表面電極にショットキー接触する第１導電型のピラー領域と、を有することができる。前記ＩＧＢＴ範囲は、前記ピラー領域が設けられている形成範囲と、前記ピラー領域が設けられていない非形成範囲と、に区画されている。前記ＩＧＢＴ範囲の前記非形成範囲は、前記表面電極と前記絶縁樹脂膜と前記はんだ接合用金属膜が接する三重点の直下を含む範囲に配置されている。
【０００８】
上記実施形態の半導体装置では、前記ＩＧＢＴ範囲において、前記ピラー領域が設けられていない前記非形成範囲が三重点の直下を含む範囲に配置されている。このため、三重点でクラックが発生したとしても、そもそも三重点の直下を含む範囲に前記ピラー領域が設けられていないので、前記ピラー領域と前記表面電極のショットキー障壁高さが低下することがない。一方、上記実施形態の半導体装置では、前記ＩＧＢＴ範囲において、前記ピラー領域が設けられている前記形成範囲も配置されている。このため、前記ＩＧＢＴ範囲の前記ボディ領域から前記ドリフト領域に注入される正孔量が低下し、逆回復特性が改善する。このように、上記実施形態の半導体装置では、前記ピラー領域と前記表面電極のショットキー障壁高さの低下が抑えられるとともに、逆回復特性も改善される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の半導体装置の平面図を模式的に示す。
【図２】本実施形態の半導体装置の素子領域に区画されたＩＧＢＴ範囲のうちの周辺側の要部断面図の一例を模式的に示しており、図１のＩＩ−ＩＩ線に対応した断面である。
【図３】本実施形態の半導体装置のゲート-エミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を実線で示し、比較例の半導体装置のゲート-エミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を破線で示す。
【図４】本実施形態の半導体装置の素子領域に区画されたＩＧＢＴ範囲において、ピラー領域が設けられていない範囲の位置の一例を説明する図を示す。
【図５】本実施形態の半導体装置の素子領域に区画されたＩＧＢＴ範囲において、ピラー領域が設けられていない範囲の位置の他の一例を説明する図を示す。
【図６】本実施形態の半導体装置の素子領域に区画されたＩＧＢＴ範囲において、ピラー領域が設けられていない範囲の位置の他の一例を説明する図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に、本実施形態に係る半導体装置１の平面図を模式的に示す。半導体装置１は、逆導通ＩＧＢＴ（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor）と称される種類の半導体装置であり、半導体基板１０を用いて製造されている。半導体基板１０は、素子領域１０Ａと、素子領域１０Ａの周囲に位置する周辺領域１０Ｂと、を有している。半導体基板１０の素子領域１０Ａには、後述するように、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）構造が設けられているＩＧＢＴ範囲１０２と、ダイオード構造が設けられているダイオード範囲１０４と、に区画されている。ＩＧＢＴ範囲１０２とダイオード範囲１０４は、半導体基板１０の表面に対して直交する方向から見たときに（以下、「平面視したときに」という）、素子領域１０Ａ内においてｙ方向に沿って交互に繰り返し配置されている。半導体基板１０のうちの素子領域１０Ａ以外の領域が周辺領域１０Ｂとして区画されている。周辺領域１０Ｂに対応する半導体基板１０内には、ガードリング等の周辺耐圧構造が形成されている。さらに、半導体基板１０の周辺領域１０Ｂ上には、複数の小信号パッド４２が設けられている。小信号パッド４２の種類としては、例えばゲート信号を入力するためのゲートパッド、温度センス信号を出力するための温度センスパッド及び電流センス信号を出力するための電流センスパッドが挙げられる。
【００１１】
図２に、図１のＩＩ−ＩＩ線に対応した断面図を模式的に示す。図２は、半導体装置１の素子領域１０Ａに区画されたＩＧＢＴ範囲１０２のうちの周辺側の要部断面図である。図２に示されるように、半導体装置１は、シリコン基板である半導体基板１０、半導体基板１０の裏面を覆うように設けられているコレクタ電極２２、半導体基板１０の表面を覆うように設けられているエミッタ電極２４、エミッタ電極２４の表面の一部を覆うように設けられている絶縁樹脂膜２６、絶縁樹脂膜２６の表面からエミッタ電極２４の表面の間を伸びて絶縁樹脂膜２６の表面とエミッタ電極２４の表面を覆うように設けられているはんだ接合用金属膜２８、及び、半導体基板１０の表層部に設けられている複数のトレンチゲート部３０を備えている。なお、半導体基板１０の材料は、シリコンに代えて他の半導体（例えば、炭化珪素、窒化ガリウム）でもよい。
【００１２】
複数のトレンチゲート部３０の各々は、ゲート電極３２及びゲート絶縁膜３４を有している。ゲート電極３２は、ゲート絶縁膜３４によって半導体基板１０から絶縁されている。この例では、複数のトレンチゲート部３０の各々は、半導体基板１０の素子領域１０Ａにおいて、ｘ方向に沿って伸びているとともに、所定間隔を置いてｙ方向に沿って並んでいる。このように、複数のトレンチゲート部３０は、平面視したときに、ストライプ状のレイアウトを有している。なお、複数のトレンチゲート部３０のレイアウトは特に限定されるものではない。この例に代えて、複数のトレンチゲート部３０は、平面視したときに、格子状のレイアウトを有していてもよい。複数のトレンチゲート部３０は、図示しないダイオード範囲１０４にも同様に形成されている。
【００１３】
半導体基板１０は、ｐ+型のコレクタ領域１１、ｎ型のバッファ領域１２、ｎ-型のドリフト領域１３、ｐ型のボディ領域１４、ｎ型のバリア領域１５、ｎ型のピラー領域１６、及び、ｎ+型のエミッタ領域１７を有している。
【００１４】
コレクタ領域１１は、半導体基板１０の裏層部に配置されており、半導体基板１０の裏面に露出するように設けられている。コレクタ領域１１は、半導体基板１０の裏面を被覆するコレクタ電極２２にオーミック接触している。コレクタ領域１１は、イオン注入技術を利用して、半導体基板１０の裏面に向けてボロンをイオン注入し、半導体基板１０の裏層部に形成される。コレクタ領域１１は、図示しないダイオード範囲１０４には形成されていない。ダイオード範囲１０４には、コレクタ領域１１に代えてｎ+型のカソード領域が形成されている。半導体装置１では、半導体基板１０の裏面にコレクタ領域１１が形成されている範囲をＩＧＢＴ範囲１０２として区画され、半導体基板１０の裏面にカソード領域が形成されている範囲をダイオード範囲１０４として区画されている。
【００１５】
バッファ領域１２は、コレクタ領域１１上に設けられており、コレクタ領域１１とドリフト領域１３の間に配置されており、ドリフト領域１３よりもｎ型不純物の濃度が濃い領域である。バッファ領域１２は、イオン注入技術を利用して、半導体基板１０の裏面に向けてリンをイオン注入して形成される。バッファ領域１２は、図示しないダイオード範囲１０４にも同様に形成されている。
【００１６】
ドリフト領域１３は、バッファ領域１２上に設けられており、バッファ領域１２とボディ領域１４の間に配置されている。ドリフト領域１３は、半導体基板１０内に他の半導体領域を形成した残部である。ドリフト領域１３は、図示しないダイオード範囲１０４にも同様に形成されている。
【００１７】
ボディ領域１４は、ドリフト領域１３上に設けられており、半導体基板１０の表層部に配置されており、半導体基板１０の表面に露出している。ボディ領域１４は、エミッタ電極２４にオーミック接触している。ボディ領域１４は、イオン注入技術を利用して、半導体基板１０の表面に向けてボロンをイオン注入し、半導体基板１０の表層部に形成される。ボディ領域１４は、図示しないダイオード範囲１０４にも同様に形成されている。
【００１８】
バリア領域１５は、ボディ領域１４内に設けられている、隣り合うトレンチゲート部３０の双方の側面に接するように面的に広がるように伸びている。バリア領域１５は、半導体基板１０の厚み方向においてボディ領域１４を隔てるように配置されている。バリア領域１５は、半導体基板１０の表面に向けてリンをイオン注入し、半導体基板１０の表層部に形成される。バリア領域１５は、図示しないダイオード範囲１０４にも同様に形成されている。
【００１９】
ピラー領域１６は、ボディ領域１４内に設けられている、隣り合うトレンチゲート部３０の間であって半導体基板１０の表面からボディ領域１４を貫通してバリア領域１５まで伸びており、エミッタ電極２４にショットキー接触している。これにより、バリア領域１５は、ピラー領域１６を介してエミッタ電極２４に電気的に接続されている。ピラー領域１６は、半導体基板１０の表面に向けてリンをイオン注入し、半導体基板１０の表層部に形成される。
【００２０】
図２に示されるように、半導体基板１０のＩＧＢＴ範囲１０２は、ピラー領域１６が設けられている形成範囲１０２ａと、ピラー領域１６が設けられていない非形成範囲１０２ｂと、に区画されている。形成範囲１０２ａのピラー領域１６は、トレンチゲート部３０の長手方向（ｘ方向）に沿って連続して形成されていてもよく、分散して形成されていてもよい。ピラー領域１６が分散して配置されていると、厳密には、形成範囲１０２ａ内にもピラー領域１６が設けられていない範囲が存在することとなる。しかしながら、本願明細書では、周期的にピラー領域１６が形成されている範囲については、ピラー領域１６が設けられている形成範囲１０２ａとして特定される。ピラー領域１６は、図示しないダイオード範囲１０４にも同様に形成されている。ダイオード範囲１０４においては、ピラー領域１６が全範囲に亘って配置されている。
【００２１】
バリア領域１５とピラー領域１６が設けられていると、半導体装置１のダイオード動作における逆回復特性が改善する。このダイオード動作について説明する。エミッタ電極２４にコレクタ電極２２よりも高い電位が印加されると、ＩＧＢＴ範囲１０２とダイオード範囲１０４の各々に還流電流が流れる。以下では、エミッタ電極２４の電位を、コレクタ電極２２と同等の電位から徐々に上昇する場合について説明する。エミッタ電極２４の電位が上昇すると、ピラー領域１６とエミッタ電極２４のショットキー接合が導通する。これにより、コレクタ電極２２からエミッタ電極２４に向けて電子が流れる。このように、エミッタ電極２４の電位が比較的に低いときは、ショットキーバリアダイオードが導通し、エミッタ電極２４からコレクタ電極２２に向けて電流が流れる。
【００２２】
ショットキーバリアダイオードが導通すると、バリア領域１５の電位がエミッタ電極２４の電位に近い電位に維持されるので、ボディ領域１４とバリア領域１５で構成されるｐｎ接合の順方向に加わる電圧が低く抑えられる。このため、エミッタ電極２４の電位が比較的に低いときは、ｐｎダイオードが導通しない。エミッタ電極２４の電位が比較的に高くなると、ショットキーバリアダイオードを介して流れる電流が増加する。ショットキーバリアダイオードを介して流れる電流が増加すると、エミッタ電極２４とバリア領域１５の間の電位差が増加し、ボディ領域１４とバリア領域１５で構成されるｐｎ接合の順方向に加わる電圧も増加し、ボディ領域１４からバリア領域１５を介して正孔が注入される。これにより、エミッタ電極２４からコレクタ電極２２に向けて正孔が流れる。一方、コレクタ電極２２からエミッタ電極２４に向けて電子が流れる。このように、エミッタ電極２４の電位が比較的に高いときは、ｐｎダイオードが導通する。
【００２３】
上記したように、エミッタ電極２４の電位が上昇するときに、ショットキーバリアダイオードが先に導通することで、ｐｎダイオードが導通するタイミングが遅れる。これにより、還流電流が流れるときに、ボディ領域１４からドリフト領域１３に注入される正孔量が抑制される。その後、コレクタ電極２２にエミッタ電極２４よりも高い電位が印加されると、ｐｎダイオードが逆回復動作を行う。このとき、ボディ領域１４からドリフト領域１３に注入された正孔量が抑制されているので、ｐｎダイオードが逆回復動作するときの逆電流も小さくなる。このように、半導体装置１では、バリア領域１５及びピラー領域１６が設けられていることにより、ダイオード動作における逆回復特性が改善される。
【００２４】
エミッタ領域１７は、ボディ領域１４上に設けられており、半導体基板１０の表層部に配置されており、半導体基板１０の表面に露出している。エミッタ領域１７は、ボディ領域１４によってドリフト領域１３、バリア領域１５及びピラー領域１６から隔てられているとともにトレンチゲート部３０の側面に接している。エミッタ領域１７は、エミッタ電極２４にオーミック接触している。エミッタ領域１７は、イオン注入技術を利用して、半導体基板１０の表面に向けてリンをイオン注入し、半導体基板１０の表層部に形成される。
【００２５】
エミッタ電極２４は、アルミニウムとシリコンを含有する合金であるアルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）で構成されており、半導体基板１０の表面を覆うように設けられている。エミッタ電極２４は、ボディ領域１４及びエミッタ領域１７にオーミック接触し、ピラー領域１６にショットキー接触している。
【００２６】
絶縁樹脂膜２６は、ポリイミドで構成されており、エミッタ電極２４の表面の一部を覆うように設けられている。絶縁樹脂膜２６は、素子領域１０Ａのうちの周辺側、及び、周辺領域１０Ｂの全体の上方に配置されており、素子領域１０Ａの中心側が開口するように設けられている。絶縁樹脂膜２６の開口には、エミッタ電極２４が露出している。
【００２７】
はんだ接合用金属膜２８は、ニッケルで構成されており、絶縁樹脂膜２６の表面からエミッタ電極２４の表面の間を伸びており、絶縁樹脂膜２６の表面とエミッタ電極２４の表面を覆うように設けられている。これにより、絶縁樹脂膜２６の端部において、エミッタ電極２４と絶縁樹脂膜２６とはんだ接合用金属膜２８が接する三重点Ｐ１が存在している。このような三重点Ｐ１は、素子領域１０Ａを一巡するように、素子領域１０Ａの周辺側に存在している。半導体装置１では、ＩＧＢＴ範囲１０２のうちのピラー領域１６が設けられていない非形成範囲１０２ｂが、三重点Ｐ１の直下を含む範囲に選択的に配置されている。
【００２８】
半導体装置１の温度は、半導体装置１に通電することで上昇する。また、外部の温度上昇によって、半導体装置１の温度が上昇する場合もある。上記したように、半導体装置１では、絶縁樹脂膜２６の端部において、アルミニウムシリコンのエミッタ電極２４、ポリイミドの絶縁樹脂膜２６及びニッケルのはんだ接合用金属膜２８が接する三重点Ｐ１が存在している。アルミニウムシリコン、ポリイミド及びニッケルの線膨張係数は互いに異なる。したがって、これらが互いに接している三重点Ｐ１では、半導体装置１の温度が上昇したときに高い熱応力が生じる。このとき、三重点Ｐ１の周辺のエミッタ電極２４にクラックが生じることがある。このようなクラックが、半導体基板１０の表面にまで伸びて形成されることがある。この場合、アルミニウムシリコンとは異なる金属材料がそのようなクラックを介して拡散し、半導体基板１０の表面にまで達することがある。例えば、三重点Ｐ１の直下を含む範囲にピラー領域１６が設けられていると、そのような異種金属がピラー領域１６に接触することにより、ショットキー接触高さが低下することが懸念される。一方、半導体装置１では、三重点Ｐ１の直下を含む範囲にピラー領域１６が設けられていない非形成範囲１０２ｂが配置されている。このため、三重点Ｐ１でクラックが発生したとしても、そもそも三重点Ｐ１の直下を含む範囲にピラー領域１６が設けられていないので、ピラー領域１６とエミッタ電極２４のショットキー障壁高さが低下することがない。
【００２９】
図３に、ゲート-エミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を示す。実線が本実施形態の半導体装置１の特性を示しており、破線が比較例の半導体装置の特性を示している。比較例は、ＩＧＢＴ範囲の全範囲にピラー領域が設けられている例であり、三重点で発生したクラックが三重点の直下のピラー領域にまで伸びた例である。
【００３０】
比較例の半導体装置では、ＩＧＢＴ範囲において、ピラー領域とエミッタ電極のショットキー障壁高さが低下する。このため、ゲート-エミッタ間電圧が低いときに、ドリフト領域とバリア領域の間のボディ領域のチャネル、バリア領域、及び、ピラー領域を介して電流が流れることにより、コレクタ電流が増加する。このようなコレクタ電流の増加は、半導体装置の閾値電圧Ｖｔｈの低下として現れる。このように、比較例の半導体装置では、三重点でクラックが発生すると、閾値電圧Ｖｔｈに係る電気的特性が悪化する。一方、本実施形態の半導体装置１では、三重点でクラックが発生したとしても、このような閾値電圧Ｖｔｈの低下が現れない。本実施形態の半導体装置１の閾値電圧Ｖｔｈに係る電気的特性は安定している。
【００３１】
また、本実施形態の半導体装置１では、ＩＧＢＴ範囲１０２において、ピラー領域１６が設けられている形成範囲１０２ａも配置されている。このため、ＩＧＢＴ範囲１０２のボディ領域１４からドリフト領域１３に注入される正孔量が低下し、逆回復特性が改善する。このように、本実施形態の半導体装置１では、スイッチング動作時の逆回復特性も改善される。
【００３２】
図４〜図６に、半導体基板１０のＩＧＢＴ範囲１０２とダイオード範囲１０４の要部平面図であって、ＩＧＢＴ範囲１０２に区画される形成範囲１０２ａと非形成範囲１０２ｂのレイアウトを模式的に表す図面を示す。図中の符号Ｐ１で示す実線が、三重点の位置を示している。
【００３３】
図４に例示するレイアウトでは、ＩＧＢＴ範囲１０２内の三重点Ｐ１の直下の全範囲に非形成範囲１０２ｂが配置されている。三重点Ｐ１の位置を中心線としたときの非形成範囲１０２ｂの幅Ｗ１は、４０μｍ以上、且つ、１２０μｍ以下の範囲である。幅Ｗ１が４０μｍ以上であると、三重点Ｐ１で発生したクラックがピラー領域１６に達することを良好に防止することができる。幅Ｗ１が１２０μｍ以下であると、ＩＧＢＴ範囲１０２に形成範囲１０２ａを広く配置することができるので、逆回復特性を改善することができる。
【００３４】
図５に例示するレイアウトでは、ＩＧＢＴ範囲１０２内の三重点Ｐ１の直下の一部の範囲に非形成範囲１０２ｂが配置されている。非形成範囲１０２ｂは、ダイオード範囲１０４から離れて配置されている。非形成範囲１０２ｂとダイオード範囲１０４の間の幅Ｗ２は、１００μｍ以上、且つ、２００μｍ以下の範囲である。ＩＧＢＴ範囲１０２のうちのダイオード範囲１０４に隣接する部分のＩＧＢＴ構造は、ダイオード動作時にダイオード範囲１０４のダイオード構造と協調してダイオードとして良好に動作することができる。このため、幅Ｗ２が１００μｍ以上であると、半導体装置１のダイオード特性を良好なものとすることができる。幅Ｗ２が２００μｍ以下であると、三重点Ｐ１の直下の範囲に非形成範囲１０２ｂを広く配置することができるので、三重点Ｐ１でクラックが発生したときの電気的特性の悪化を抑えることができる。
【００３５】
図６に例示するレイアウトでは、ＩＧＢＴ範囲１０２が非エミッタ範囲１０２ｃをさらに有していることを特徴とする。非エミッタ範囲１０２ｃは、非形成範囲１０２ｂに隣接する部分に設けられており、エミッタ領域１７が設けられていない範囲である。非エミッタ範囲１０２ｃは、ＩＧＢＴとしての動作をしない領域であるが、半導体基板１０の裏面にコレクタ領域１１が設けられていることから、ＩＧＢＴ範囲１０２に属している。また、非エミッタ範囲１０２ｃには、ピラー領域１６が設けられている。非エミッタ範囲１０２ｃの幅Ｗ３は、４０μｍ以上である。例えば、非エミッタ範囲１０２ｃは、ダイオード範囲１０４に隣接する位置の全範囲に設けられていてもよい。このような非エミッタ範囲１０２ｃが設けられていると、図５の例と同様に、ダイオード特性を良好なものとすることができる。さらに、非エミッタ範囲１０２ｃの三重点Ｐ１でクラックが発生したとしても、エミッタ領域１７がそもそも設けられていないので、電気的特性の悪化を抑えることができる。
【００３６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３７】
１        ：半導体装置
１０      ：半導体基板
１１      ：コレクタ領域
１２      ：バッファ領域
１３      ：ドリフト領域
１４      ：ボディ領域
１５      ：バリア領域
１６      ：ピラー領域
１７      ：エミッタ領域
２２      ：コレクタ電極
２４      ：エミッタ電極
２６      ：絶縁樹脂膜
２８      ：はんだ接合用金属膜
３０      ：トレンチゲート部
３２      ：ゲート電極
３４      ：ゲート絶縁膜
１０２    ：ＩＧＢＴ範囲
１０２ａ  ：形成範囲
１０２ｂ  ：非形成範囲
１０４    ：ダイオード範囲
Ｐ１      ：三重点
【図１】
2020120022.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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