(57)【要約】【課題】  横型の半導体装置において、ゲート領域が過熱されることを抑制する。【解決手段】  半導体装置１００は、プレーナー型のゲート電極２６を備える横型の半導体装置である。ドリフト領域２２は、ボディ領域３８の側面に接しているとともに平面視したときにゲート電極２６の側方にまで存在している第１部分２０と、第１部分２０によってボディ領域３８から隔てられている第２部分１９を有している。第１部分２０は、一対の主電極間２，３２を結ぶ方向において、不純物濃度が一定である。第２部分１９は、一対の主電極間２，３２を結ぶ方向において、第１部分２０から離れる向きに不純物濃度が増加している不純物濃度増加領域１０を含む。【選択図】  図１
2010186888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横型の半導体装置であって、
第１導電型のボディ領域と、前記ボディ領域の側面に接する第２導電型のドリフト領域を有する半導体層と、
前記半導体層上に設けられており、平面視したときに前記ボディ領域と前記ドリフト領域を間に挟んでいる一対の主電極と、
前記半導体層上に設けられており、前記一対の主電極の間に配置されているプレーナー型のゲート電極を備え、
前記ドリフト領域は、前記ボディ領域の側面に接しているとともに平面視したときに前記プレーナー型のゲート電極の側方にまで存在している第１部分と、前記第１部分によって前記ボディ領域から隔てられている第２部分を有しており、
前記第１部分は、前記一対の主電極間を結ぶ方向において不純物濃度が一定であり、
前記第２部分は、前記一対の主電極間を結ぶ方向において、前記第１部分から離れる向きに不純物濃度が増加している不純物濃度増加領域を含む半導体装置。
【請求項２】
前記第２部分は、不純物濃度が一定の不純物濃度一定領域をさらに含んでおり、
前記不純物濃度増加領域と前記不純物濃度一定領域は、前記一対の主電極間を結ぶ方向に直交する方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体層上に設けられており、前記第１部分に対向する放熱構造をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横型の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、横型のＬＤＭＯＳ（Laterally Diffused MOS）が開示されている。ＬＤＭＯＳのドリフト領域は、ボディ領域によってソース領域から隔てられている。ゲート電極は、少なくともボディ領域に対向しており、ソース領域とドリフト領域を電気的に接続するチャネルをボディ領域内に形成する。特許文献１に開示される横型ＬＤＭＯＳは、ドリフト領域の不純物濃度がソース側からドレイン側に向けて横方向に増加している。ドリフト領域の不純物濃度が横方向に増加していると、オフ状態におけるドリフト領域内の電界分布を横方向に均一化し、耐圧を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３０９２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばインバータ回路等では、種々の原因によって短絡モードが発生することがある。短絡モードでは、半導体装置に大きな電圧が加わり、半導体装置内を過剰な電流が流れる。このときに、ゲートにより半導体装置内を流れる電流を制御できれば、過電流を遮断することができる。しかしながら、ゲート電極が対向する部分の半導体層が過熱されると、ゲートにより半導体装置内を流れる電流を制御できなることがある。特許文献１の半導体装置は、ドリフト領域の不純物濃度がソース側からドレイン側に向けて増加している。そのため、半導体装置内を過剰な電流が流れると、ドリフト領域のｎ型不純物濃度が増加し始める部分が局所的に過熱される。その結果、ゲート電極が対向している部分の半導体層が過熱されやすく、ゲートにより半導体装置内に流れる電流を制御することができなくなる虞がある。半導体装置内に過電流が流れ続けると、半導体装置が破壊に至る虞がある。本明細書が開示する技術は、ゲート電極が対向する部分の半導体層が過熱されることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する半導体装置は、過電流が流れたときにドリフト領域内において最高温度に達する部分が、ゲート電極が対向している部分から離れていることを特徴とする。それにより、ゲート電極が対向している部分の半導体層が過熱されることを抑制することができる。半導体装置内に過電流が流れても、ゲートにより半導体装置内に流れる電流を遮断することができるので、半導体装置が破壊に至ることを抑制することができる。
【０００６】
本明細書が開示する技術は、横型の半導体装置に具現化することができる。その半導体装置は、第１導電型のボディ領域とボディ領域の側面に接する第２導電型のドリフト領域を有する半導体層と、一対の主電極と、プレーナー型のゲート電極を備えている。一対の主電極は、半導体層上に設けられており、平面視したときにボディ領域とドリフト領域を間に挟んでいる。プレーナー型のゲート電極は、半導体層上に設けられており、一対の主電極の間に配置されている。ドリフト領域は、ボディ領域の側面に接している第１部分と、第１部分によってボディ領域から隔てられている第２部分を有している。第１部分は、平面視したときに、プレーナー型のゲート電極の側方にまで存在している。また第１部分は、一対の主電極間を結ぶ方向において不純物濃度が一定である。第２部分は、一対の主電極間を結ぶ方向において、第１部分から離れる向きに不純物濃度が増加している不純物濃度増加領域を含む。なお、「第２部分が不純物濃度増加領域を含む」とは、第２部分の全体が不純物濃度増加領域である形態と、第２部分の一部にだけ不純物濃度増加領域が設けられている形態の双方が含まれることを意味する。また、「第１部分の不純物濃度が一定」とは、第１部分の不純物濃度が厳密に均一化されていることを意味するのもではない。第１部分の不純物濃度が、不純物濃度増加領域の不純物濃度よりも低く、第１部分と第２部分の界面部分の不純物濃度とほぼ等しいことを意味する。
【０００７】
上記の横型の半導体装置では、不純物濃度増加領域が、ドリフト領域の第２部分に設けられている。半導体装置のオフ状態におけるドリフト領域内の電界分布を横方向に均一化することができるので、半導体装置の耐圧を向上させることができる。また、半導体装置を平面視したときに第１部分がゲート電極の側方にまで伸びているので、ドリフト領域の不純物濃度が増加し始める部分をゲート電極から離すことができる。これにより、ゲート電極が対向する部分の半導体層が過熱されることを抑制することができる。上記の半導体装置は、耐圧を向上させることができるとともに、半導体装置内に過電流が流れ続けることを抑制することもできる。
【０００８】
本明細書に開示する半導体装置では、第２部分は、不純物濃度が一定の不純物濃度一定領域をさらに含んでいてもよい。この場合、不純物濃度増加領域と不純物濃度一定領域は、一対の主電極間を結ぶ方向に直交する方向に沿って設けられている。バイポーラで動作する半導体装置では、ドリフト領域内に存在する正孔と電子によって、伝導度変調が行われる。伝導度変調が活発に行われれば、半導体装置のオン電圧（オン抵抗）を低減することができる。第２部分が不純物濃度一定領域を含んでいると、不純物濃度一定領域内で伝導度変調を活発化させることができる。
【０００９】
本明細書に開示する半導体装置では、半導体層上に設けられており、第１部分に対向する放熱構造を備えていることが好ましい。この構成により、ゲート電極が対向する部分の半導体層が過熱されることをさらに抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書に開示する技術は、横型の半導体装置において、ドリフト領域が過熱されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の半導体装置の要部断面図を示す。
【図２】実施例２の半導体装置の要部断面図を示す。
【図３】実施例３の半導体装置の要部断面図を示す。
【図４】ドリフト領域の不純物濃度分布の決定方法を説明する図を示す。（１）
【図５】ドリフト領域の不純物濃度分布の決定方法を説明する図を示す。（２）
【図６】ドリフト領域の不純物濃度分布の決定方法を説明する図を示す。（３）
【図７】実施例１の半導体装置における、第１部分の長さと短絡エネルギー耐量の関係を示す。
【図８】実施例１，２の半導体装置における、ゲート領域の温度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施例の特徴をいくつか列記する。
（第１特徴）半導体層が、基板と埋込み絶縁膜と活性層が順に積層された積層基板の活性層である。
（第２特徴）不純物濃度増加領域が埋込み絶縁膜に接しており、不純物濃度増加領域上に不純物濃度一定領域が設けられている。
（第３特徴）放熱構造は、ゲート電極の側方に存在している第１部分に対向している。
（第４特徴）ボディ領域のｐ型不純物と第１部分のｎ型不純物の濃度は、ボディ領域からドリフト領域に向けて伸びる空乏層が第１部分と第２部分の界面にまで達する濃度に調整されている。
【実施例】
【００１３】
以下、図面を参照して各実施例を説明する。以下の実施例では、半導体層の材料としてシリコンが用いられている半導体装置を例にして説明する。しかしながら、以下の実施例で開示される技術は、他の半導体材料が用いられた半導体装置にも適用可能である。例えば、以下の実施例で開示される技術は、窒化ガリウム、炭化シリコン、ガリウム砒素等の化合物半導体を用いた半導体装置にも適用可能である。
【実施例１】
【００１４】
図１は、半導体装置１００の要部断面図を示す。半導体装置１００は、積層基板５０の表面から不純物をイオン注入し、半導体構造を作り込むことにより製造される。積層基板５０は、半導体基板５２と、半導体基板５２上に設けられている埋込み絶縁膜５４と、埋込み絶縁膜５４上に設けられている活性層５６（半導体層の一例）を備えている。半導体基板５２の材料はシリコン（Ｓｉ）であり、ｐ型の不純物をおよそ３×１０１８ｃｍ−３含んでいる。埋込み絶縁膜５４の材料は酸化シリコン（ＳｉＯ２）であり、その厚みはおよそ４μｍである。活性層５６の材料はシリコンであり、その厚みはおよそ１．５μｍである。なお、不純物をイオン注入する前の活性層５６はｎ型の不純物を含んでおり、その濃度はおよそ１×１０１５ｃｍ−３に調整されている。
【００１５】
半導体装置１００は、プレーナー型のゲート電極２６を有する横型のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。ゲート電極２６は、エミッタ電極３２とコレクタ電極２の間に配置されている。ゲート電極２６とエミッタ電極３２とコレクタ電極２は、活性層５６上に設けられている。ｎ型のエミッタ領域３６が、活性層５６の表面側に設けられており、エミッタ電極３２に電気的に接続している。エミッタ領域３６は、積層基板５０の表面からｎ型の不純物をイオン注入することによって形成される。エミッタ領域３６の不純物濃度は、およそ１×１０１９〜１×１０２１ｃｍ−３に調整されている。ｐ型のボディコンタクト領域３４が、活性層５６の表面側でエミッタ領域３６に隣接して設けられている。ボディコンタクト領域３４は、エミッタ電極３２に電気的に接続している。ボディコンタクト領域３４は、積層基板５０の表面からｐ型不純物をイオン注入することによって形成される。ボディコンタクト領域３４の不純物濃度は、およそ１×１０１９〜１×１０２１ｃｍ−３に調整されている。
【００１６】
ｐ型のボディ領域３８が、エミッタ領域３６とボディコンタクト領域３４を囲っている。ボディ領域３８は、積層基板５０の表面からｐ型不純物をイオン注入することによって形成される。ボディ領域３８の不純物濃度は、およそ５×１０１６〜５×１０１７ｃｍ−３に調整されている。ボディ領域３８は、エミッタ領域３６をドリフト領域２２から隔てている。
【００１７】
ドリフト領域２２は、第１部分２０と第２部分１９を備えている。第１部分２０は、ボディ領域３８に接している。第１部分２０の不純物濃度は、およそ１×１０１５ｃｍ−３に調整されている。すなわち、第１部分２０の不純物濃度は、不純物がイオン注入される前の活性層５６の不純物濃度に等しい。第１部分２０は、ゲート電極２６の側方にまで伸びており、その長さＬ２０はおよそ１４μｍである。なお、ゲート電極２６の側方に伸びている部分の第１部分２０の長さＬｓ２０は、およそ１２μｍである。
【００１８】
第２部分１９は、第１部分２０に隣接して設けられている。第２部分１９の長さＬ１９はおよそ４２μｍである。第２部分１９は、第１部分２０によってボディ領域３８から隔てられている。半導体装置１００を平面視すると、第２部分１９はゲート電極２６から離反している。第２部分１９は、不純物濃度増加領域１０と不純物濃度一定領域１８を有している。不純物濃度増加領域１０と不純物濃度一定領域１８はともに、エミッタ電極３２とコレクタ電極２を結ぶ方向に伸びている。不純物濃度一定領域１８は、不純物濃度増加領域１０上に設けられている。不純物濃度増加領域１０は埋込み絶縁膜５４に接しており、不純物濃度一定領域１８はフィールド絶縁膜２４又は層間絶縁膜４に接している。不純物濃度一定領域１８の不純物濃度は、およそ１×１０１５ｃｍ−３に調整されている。すなわち、不純物濃度一定領域１８の不純物濃度は、不純物がイオン注入される前の活性層５６の不純物濃度に等しい。不純物濃度増加領域１０は、７個の不純物濃度範囲（範囲１１〜範囲１７）を有している。範囲１７，１６，１５，１４、１３、１２、１１の順に、不純物濃度が不連続に増加している。
【００１９】
不純物濃度増加領域１０は、積層基板５０の表面側からｎ型不純物を３回イオン注入することによって形成されている。半導体装置１００では、ｎ型不純物としてリン（Ｐ）を用いている。１回目のイオン注入では、範囲１７，１５，１３、及び１１に対してｎ型不純物をドーズ量５×１０１１ｃｍ−２、加速電圧１．４ＭｅＶで注入する。２回目のイオン注入では、範囲１６，１５，１２、及び１１に対してｎ型不純物をドーズ量１×１０１２ｃｍ−２、加速電圧１．４ＭｅＶで注入する。３回目のイオン注入では、範囲１４，１３，１２、及び１１に対してｎ型不純物をドーズ量２×１０１２ｃｍ−２、加速電圧１．４ＭｅＶで注入する。３回のイオン注入の結果、範囲１１〜範囲１７にイオン注入されたドーズ量は、５×１０１１ｃｍ−２ずつ変化する。
【００２０】
上記したように、ボディ領域３８の不純物濃度は、およそ５×１０１６〜５×１０１７ｃｍ−３に調整されている。また、第１部分２０の不純物濃度はおよそ１×１０１５ｃｍ−３に調整されており、その長さＬ２０はおよそ１４μｍである。そのため、ボディ領域３８からドリフト領域２２に向けて伸びる空乏層は、第１部分２０と第２部分１９の界面にまで伸びる。
【００２１】
上記したように、不純物濃度一定領域１８の不純物濃度は、不純物がイオン注入される前の活性層５６の不純物濃度に等しい。すなわち、不純物濃度一定領域１８は、不純物濃度増加領域１０を形成することによって、結果的に形成された領域である。同様に、第１部分２０は、不純物濃度増加領域１０を有する第２部分１９を形成することによって、結果的に形成された領域である。なお、本実施例では、不純物濃度増加領域１０の不純物濃度がコレクタ電極２側に向けて不連続に（階段状に）増加しているが、不純物濃度増加領域１０の不純物濃度がコレクタ電極２側に向けて連続的に増加していてもよい。ドリフト領域２２の表面の一部には、フィールド絶縁膜２４が設けられている。
【００２２】
エミッタ領域３６とドリフト領域２２を分離しているボディ領域３８の表面に、ゲート絶縁膜２８を介してゲート電極２６が対向している。ゲート絶縁膜２８とゲート電極２６は、エミッタ領域３６の一部と第１部分２０の一部にも対向している。ゲート電極２６の一部は、フィールド絶縁膜２４上にまで伸びており、フィールド絶縁膜２４を介してドリフト領域２２に対向している。ゲート電極２６はゲート配線３０に電気的に接続しているおり、ゲート配線３０が半導体装置１００の表面に露出している。ゲート電極２６とゲート配線３０は、層間絶縁膜４によって、エミッタ電極３２とコレクタ電極２から絶縁されている。以下の説明では、平面視したときにゲート電極２６と重なる部分の活性層５６を、ゲート領域４０という。ｎ型のバッファ領域５８がドリフト領域２２に接している。ｐ型のコレクタ領域６０が、バッファ領域５８の表面側に設けられている。コレクタ領域６０は、コレクタ電極２と電気的に接続している。
【００２３】
半導体装置１００の動作について説明する。ゲート電極２６に正の電圧を印加すると、電子のチャネルが、エミッタ領域３６とドリフト領域２２を隔てているボディ領域３８に形成される。その結果、電子が、エミッタ領域３６からドリフト領域２２に注入される。また、正孔が、コレクタ領域６０からドリフト領域２２に注入される。ドリフト領域２２内に注入された正孔と電子によって、伝導度変調が生じる。伝導度変調は、ドリフト領域内の不純物濃度が薄いほど活発化する。半導体装置１００では、ドリフト領域２２が不純物濃度一定領域１８を有しているので、特に不純物濃度一定領域１８で伝導度変調が活発に生じる。不純物濃度一定領域１８は、活性層５６の表面側に設けられている。そのため、エミッタ領域３６とコレクタ領域６０を結ぶ最短経路において、伝導度変調が活発に生じる。その結果、ドリフト領域２２の抵抗を小さくすることができるので、半導体装置１００のオン電圧（オン抵抗）をより小さくすることができる。
【００２４】
ゲート電極２６に正の電圧が印加されていないときは、ボディ領域３８に電子のチャネルが形成されない。そのため、半導体装置１００はオフしている。半導体装置１００がオフしているときは、コレクタ領域６０からエミッタ領域３６に向けて電位差が生じる。上記したように、半導体装置１００では、不純物濃度増加領域１０が、ドリフト領域２２の第２部分１９に設けられている。不純物濃度増加領域１０の不純物濃度が高電位側（コレクタ領域側）に向けて増加しているので、第２部分１９に形成される等電位線の間隔が、第２部分１９の横方向全体に亘って均一になる。その結果、ドリフト領域２２内に局所的に電界が集中することを防止することができる。半導体装置１００は、第２部分１９に不純物濃度増加領域１０が設けられているので、耐圧を高くすることができる。
【００２５】
なお、半導体装置１００内に過剰な電流が流れると、ドリフト領域２２が過熱されることがある。その場合、ゲート領域４０が高温に曝されると、半導体装置１００内に流れる電流をゲート電極２６で制御することができなくなる。しかしながら、半導体装置１００は、ボディ領域３８から伸びる空乏層が、第１部分２０と第２部分１９の界面にまで伸びる。半導体装置１００内に電流が流れると、空乏層の端部が最も高温になる。すなわち、半導体装置１００は、ドリフト領域２２内の最高温度になる部分が、ゲート領域４０内に位置しない。第１部分２０がゲート電極２６の側方にまで伸びているので、ドリフト領域２２内の最高温度になる部分を、ゲート領域４０から遠ざけることができる。半導体装置１００は、ゲート領域４０の過熱が抑制されるので、半導体装置１００内に過電流が流れても、ゲート電極２６で半導体装置１００の電流を制御することができる。半導体装置１００が破壊に至る前に、半導体装置１００内に流れる過電流を遮断することができる。
【実施例２】
【００２６】
図２は、半導体装置２００の要部断面図を示す。半導体装置２００は半導体装置１００の変形例である。図２では、図面の明瞭化のため、半導体装置１００と共通する部分であり、半導体装置２００の説明に不要な符号を省略することがある。半導体装置２００は、放熱構造７０を有していることを特徴とする。放熱構造７０は、金属板７４と金属配線７６を交互に積層することによって形成されている。最下層の金属板７４ａは、フィールド絶縁膜２４上の層間絶縁膜４内に設けられている。金属板７４ａは、層間絶縁膜４によって、エミッタ電極３２、ゲート電極２６及びコレクタ電極２から絶縁されている。層間絶縁膜４上に、第１絶縁層７２ａが設けられている。金属配線７６が第１絶縁層７２ａ内に設けられており、金属板７４ａに接している。第１絶縁層７２ａ上に第２絶縁層７２ｂが設けられている。金属板７４ｂが第２絶縁層７２ｂ内に設けられており、金属配線７６に接している。第１絶縁層７２ａと第２絶縁層７２ｂの繰り返し構造を複数備えていてもよい。最上層の第１絶縁層７２ａ上に、金属板７４ｃが設けられている。金属板７４ｃは、金属配線７６に接している。なお、最下層の金属板７４ａは、フィールド絶縁膜２４を介して第１部分２０に対向している。また、金属板７４と金属配線７６は、ゲート電極２６の側方に伸びている部分の第１部分２０上に設けられている。
【００２７】
半導体装置２００内に過電流が流れると、半導体装置１００と同様に、第１部分２０と第２部分１９の界面部分が最も高温になる。半導体装置２００では、放熱構造７０がゲート領域４０の側方の第１部分２０に対向している。そのため、第１部分２０と第２部分１９の界面の熱がゲート領域４０を過熱する前に、放熱構造７０を介して外部に放熱することができる。ゲート領域４０が過熱されることを顕著に抑制することができる。半導体装置２００は放熱構造７０を有することにより、半導体装置２００内に過電流が流れても、その過電流をより確実に遮断することができる。
【００２８】
上記実施例１，２では、不純物濃度一定領域１８が、不純物濃度増加領域１０上に設けられている例を示した。不純物濃度一定領域１８と不純物濃度増加領域１０は、エミッタ電極３２とコレクタ電極２を結ぶ方向に直交する方向に沿って設けられていればよい。例えば、半導体装置１００を平面視したときに、不純物濃度一定領域１８と不純物濃度増加領域１０がストライプ状に交互に設けられていてもよい。
【実施例３】
【００２９】
図３は、半導体装置３００の要部断面図を示す。半導体装置３００はユニポーラ型のＬＤＭＯＳである。半導体装置３００は、ソース電極３２とドレイン電極２の間にゲート電極１４を備えている。ソース電極３２はソース領域３６に電気的に接続しており、ドレイン電極２はドレイン領域３５８に電気的に接続している。ドリフト領域３２２は、第１部分２０と第２部分３１９を有している。半導体装置３００は、第２部分３１９の構造が半導体装置１００と異なる。第２部分３１９は、不純物濃度増加領域１０だけを有しており、不純物濃度一定領域を有していない。ユニポーラ型の半導体装置３００では、ドリフト領域３２２内において伝導度変調が生じない。そのため、半導体装置３００では、第２部分３１９に不純物濃度一定領域を設けていない。なお、半導体装置２００と同様に、第１部分２０上に放熱構造を設けてもよい。
【００３０】
図４から図６を参照し、ドリフト領域の不純物濃度分布の調整方法について説明する。ここでは、半導体装置３００のドリフト領域３２２の不純物濃度分布の調整方法について、２つの調整方法を説明する。図４は、半導体装置３００を平面視したときに、第１部分２０がゲート電極２６の側方に伸びていない場合の、理想的な第２部分３１９の不純物濃度分布を示す。図４に示すように、不純物濃度増加領域１０（第２部分３１９）の不純物濃度は、ゲート領域４０からドレイン領域３５８に向けて不連続に増加している。なお、直線８０に示すように、不純物濃度増加領域１０の不純物濃度は、ゲート領域４０からドレイン領域３５８に向けて連続的に増加させてもよい。なお、直線８０は、不連続に増加している不純物濃度増加領域１０の近似直線とみなすこともできる。ここで、ゲート領域４０と不純物濃度増加領域１０の境界部分をｘ＝０とし、不純物濃度増加領域１０とドレイン領域３５８の境界部分をｘ＝Ｌとし、ゲート領域４０と不純物濃度増加領域１０の境界部分のｎ型不純物の濃度をＱ（０）とし、不純物濃度増加領域１０とドレイン領域３５８の境界部分のｎ型不純物の濃度をＱｍａｘとする。ゲート領域４０と不純物濃度増加領域１０の境界部分から所定距離だけ離れた部分における不純物濃度増加領域１０の不純物濃度は、下記式１で表すことができる。
【００３１】
Ｑ（ｘ）＝Ｑ（０）＋（ｘ／Ｌ）×Ｑｍａｘ  （式１）
【００３２】
図５は、ドリフト領域３２２の長さを変更することにより、ドリフト領域３２２の不純物濃度分布を調整する方法を説明する図を示す。ここでは、ゲート領域４０からドレイン領域３５８に向けて、第１部分２０をＬｓだけ伸ばす。そして、第１部分２０の端部から、上記式１に従って第２部分３１９の不純物濃度を調整する。図６の折れ線８２は、ドリフト領域３２２の不純物濃度を示す。ドリフト領域３２２の不純物濃度は、第１部分２０と第２部分３１９の境界までは一定であり、その境界部分からドレイン領域３５８に向けて増加している。第２部分３１９では、折れ線８２の傾きは、直線８０に等しい。
【００３３】
図６は、ドリフト領域３２２の長さを変更することなく、ドリフト領域３２２の不純物濃度分布を調整する方法を説明する図を示す。ここでは、第１部分２０をドレイン領域３５８に向けてＬｓだけ伸ばした分、第２部分３１９の長さをＬｓだけ短くする。その結果、ドリフト領域３２２の長さは、第１部分２０がゲート電極２６の側方に伸びていない場合（図４を参照）と等しくなる。さらに、第２部分３１９において、不純物濃度の増加直線８４の傾きを、直線８０よりも大きくする。それにより、第２部分３１９に注入される不純物のドーズ量を、図４の第２部分３１９に注入される量と等しくなるようにする。この調整方法の場合、第２部分３１９ドレイン領域３５８との境界部分の不純物濃度Ｑ１ｍａｘは、下記式２で表すことができる。
【００３４】
Ｑ１ｍａｘ＝（Ｌ／（Ｌ−Ｌｓ））×Ｑｍａｘ  （式２）
【００３５】
（実験例１）
半導体装置１００の第１部分２０の長さを変化させ、半導体装置１００の短絡エネルギー耐量の変化を測定した。図７は、第１部分２０の長さと短絡エネルギー耐量の関係を示す。グラフの横軸はゲート領域４０から第２部分１９側に突出している第１部分２０の長さＬｓ２０（単位：μｍ）を示し、縦軸は短絡エネルギー耐量を示す。なお、「短絡エネルギー耐量」とは、負荷短絡条件のもとで、エミッタ−コレクタ間に高電位差を設けた状態でゲート電極をオンしたときの、半導体装置１００の壊れにくさを数値化したものである。短絡エネルギー耐量が大きいほど、半導体装置１００が壊れにくいことを示している。ここでは、従来の半導体装置（長さＬｓ２０が０μｍ）の短絡エネルギー耐量を１としたときの、短絡エネルギー耐量の比を示している。
【００３６】
図７に示すように、第１部分２０がゲート領域４０から第２部分１９側に突出するほど、短絡エネルギー耐量が増加している。長さＬｓ２０が６μｍ（長さＬ１９と長さＬｓ２０の合計の長さの１２．５％）の場合、短絡エネルギー耐量が、従来の半導体装置のおよそ１．５倍になる。長さＬｓ２０が１２μｍ（ドリフト領域の長さの２２．２％）の場合、短絡エネルギー耐量が、従来の半導体装置のおよそ２倍になる。図７の結果は、長さＬｓ２０を長くするほど、ゲート領域４０の過熱を抑制できることを示している。なお、長さＬｓ２０を長くしすぎると、ドリフト抵抗が上昇し、半導体装置のオン抵抗（オン電圧）が上昇することがある。そのため、長さＬｓ２０は、長さＬ１９と長さＬｓ２０の合計の２５％以内であることが好ましい。
【００３７】
（実験例２）
半導体装置１００と半導体装置２００について、エミッタ−コレクタ間に高電位差を設けた状態でゲート電極をオンしたときの、ボディ領域３８と第１部分２０の界面部分（ゲート領域４０）の温度を測定した。図８は、半導体装置１００，２００における、ゲート領域４０の温度を示す。グラフの横軸は半導体装置内に発生する発熱エネルギーを示し、縦軸はボディ領域３８と第１部分２０の界面部分の温度（単位：Ｋ）を示す。なお、グラフの右側に進むほど、発熱エネルギーが大きくなっている。曲線１９０は半導体装置１００の温度曲線を示し、曲線２９０は半導体装置２００の温度曲線を示す。図８に示すように、半導体装置２００は、半導体装置１００よりもボディ領域３８と第１部分２０の界面部分の温度が低い。この傾向は、発熱エネルギーが大きくなるほど顕著になる。半導体装置２００の温度は、半導体装置１００の温度よりも最大でおよそ１１０Ｋ低い。図８の結果は、半導体装置２００が、放熱構造７０を有することにより、半導体装置１００よりもゲート領域４０の温度上昇を抑制できることを示している。
【００３８】
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。また、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、出願時の請求項に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の目的を同時に達成し得るものであり、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】
【００３９】
２：コレクタ電極（ドレイン電極）
１０：不純物濃度増加領域
１８：不純物濃度一定領域
１９：第２部分
２０：第１部分
２２：ドリフト領域
２６：ゲート電極
３２：エミッタ電極（ソース電極）
３８：ボディ領域
５６：半導体層（活性層）
７０：放熱構造
１００，２００，３００：半導体装置
【図１】
2010186888.tif 000003
【図２】
2010186888.tif 000004
【図３】
2010186888.tif 000005
【図４】
2010186888.tif 000006
【図５】
2010186888.tif 000007
【図６】
2010186888.tif 000008
【図７】
2010186888.tif 000009
【図８】
2010186888.tif 000010