(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型のＩＧＢＴ（１００）が形成されたＩＧＢＴ形成領域が備えられると共に、前記ＩＧＢＴ形成領域に沿ってダイオード（２００）が形成されたダイオード形成領域が備えられた半導体装置であって、
第１導電型のドリフト層（１）と、
前記ＩＧＢＴ形成領域において、前記第１導電型のドリフト層（１）の裏面側に形成された第２導電型のコレクタ領域（２）と、
前記ダイオード形成領域において、前記第１導電型のドリフト層（１）の裏面側に形成された第１導電型のカソード領域（３）と、
前記ドリフト層（１）の表面側の表層部において、前記ＩＧＢＴ形成領域および前記ダイオード形成領域の双方に形成された第２導電型領域（４）と、
前記ＩＧＢＴ形成領域において、所定ピッチで複数本並べられ、前記第２導電型領域（４）よりも深く形成されることで前記第２導電型領域（４）を複数に分けることで、前記第２導電型領域（４）の一部によってチャネル領域（４ａ）を構成すると共に、前記第２導電型領域（４）の残りによって第１アノード領域（４ｂ）を構成するトレンチ（６）と、
前記ＩＧＢＴ形成領域において、前記チャネル領域（４ａ）の表層部に前記トレンチ（６）の側面に沿って形成された第１導電型のエミッタ領域（５）と、
前記トレンチ（６）の表面に形成されたゲート絶縁膜（７）と、
前記ゲート絶縁膜（７）の表面に形成されたゲート電極（８）と、
前記ＩＧＢＴ形成領域において前記チャネル領域（４ａ）および前記第１アノード領域（４ｂ）を含む前記第２導電型領域（４）に電気的に接続されると共に、前記ダイオード形成領域において前記第２導電型領域（４）を第２アノード領域（４ｄ）として該第２アノード領域（４ｄ）に電気的に接続された上部電極（１０）と、
前記ＩＧＢＴ形成領域において前記コレクタ領域（２）に電気的に接続されると共に、前記ダイオード形成領域において前記カソード領域（３）と電気的に接続された下部電極（１１）とを有し、
前記ＩＧＢＴ形成領域において前記トレンチ（６）によって分けられた前記第２導電型領域（４）のうち、前記チャネル領域（４ａ）を構成する部分がＩＧＢＴ動作の行われるＩＧＢＴ動作部とされると共に、前記第１アノード領域（４ｂ）を構成する部分がＩＧＢＴ動作の行われない間引き部とされ、
前記ＩＧＢＴ形成領域および前記ダイオード形成領域に備えられた前記第２導電型領域（４）における第２導電型不純物の濃度プロファイルを深さ方向に渡って積分した値である面密度について、前記チャネル領域（４ａ）の面密度が前記第１アノード領域（４ｂ）および前記第２アノード領域（４ｄ）の面密度よりも高くされており、
前記ＩＧＢＴ形成領域の面積に対して前記第１アノード領域（４ｂ）の面積が１３％以上とされ、
前記間引き部における前記第１アノード領域（４ｂ）の深さ方向の中間位置において、該第１アノード領域（４ｂ）の両側に位置する前記トレンチ（６）に繋がる第１導電型領域（２０）が備えられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ＩＧＢＴ動作部における前記チャネル領域（４ａ）の深さ方向の中間位置において、該チャネル領域（４ａ）の両側に位置する前記トレンチ（６）に繋がる第１導電型領域（３０）が備え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ＩＧＢＴ動作部における前記チャネル領域（４ａ）の底部であって、該チャネル領域（４ａ）と前記ドリフト層（１）との境界位置に、該チャネル領域（４ａ）の両側に位置する前記トレンチ（６）に繋がる第１導電型領域（３０）が備え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４】
前記ダイオード形成領域における前記第２アノード領域（４ｄ）の深さ方向の中間位置において、該第２アノード領域（４ｄ）の両側に位置する前記トレンチ（６）に繋がる第１導電型領域（２１）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記チャネル領域（４ａ）の面密度に対する前記第１アノード領域（４ｂ）および前記第２アノード領域（４ｄ）の面密度が１／２以下とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つ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、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）構造とダイオード構造が同じ半導体基板内に備えられた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直流−交流変換を行うためのインバータ回路などでは、スイッチング素子として機能するＩＧＢＴとフリーホイールダイオード（以下、ＦＷＤという）とが同一チップ内に集積化された半導体装置が使用されている（例えば特許文献１参照）。ＩＧＢＴのオンオフによって直流−交流交換を行うと共に、ＩＧＢＴをオフしたときに、ＦＷＤを通じて負荷（例えばモータ）に流れる電流を還流させている。
【０００３】
図１６は、従来のＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【０００４】
この図に示されるように、従来の半導体装置では、ｎ型ドリフト層Ｊ１の表面にｐ型領域Ｊ２とエミッタ領域となるｎ+型不純物領域Ｊ３およびトレンチゲート構造Ｊ４を形成すると共に、ｎ型ドリフト層Ｊ１の裏面側にコレクタ領域となるｐ+型不純物領域Ｊ５を形成することでＩＧＢＴを構成している。
【０００５】
また、ＩＧＢＴ形成領域において、ＩＧＢＴでの電流能力を制限することで、短絡時に過大電流が流れることを抑制できるように、ＩＧＢＴ動作させる領域とＩＧＢＴ動作させない領域とを設けた間引き構造としている。具体的には、複数のトレンチゲート構造Ｊ４の側面すべてにエミッタ領域となるｎ+型不純物領域Ｊ３を備えるのではなく、複数のトレンチゲート構造Ｊ４の間においてｎ+型不純物領域Ｊ３を備えたものと備えないものを所定の個数ずつ繰り返し配置した構造としている。このように、ＩＧＢＴとして機能させる領域を間引いたような構造とすることで、間引き部のｐ型領域Ｊ２をアノードｐ型領域Ｊ２ａとするダイオード構造を構成し、ＩＧＢＴ形成領域内にダイオード構造が備えられた構造としている。なお、以下の説明において、ＩＧＢＴ形成領域のうちＩＧＢＴ動作させる領域をＩＧＢＴ動作部といい、ＩＧＢＴ動作させないダイオード構造とされた領域、つまり間引かれた部分を間引き部という。また、間引き部を有するＩＧＢＴの素子構造を間引き構造という。
【０００６】
このような構造において、ＩＧＢＴ形成領域の間引き部に構成されたダイオードでは、ＩＧＢＴにゲート電圧を印加してチャネルが形成されたときに、ｎ+型不純物領域Ｊ３とｎ型ドリフト層Ｊ１との間が短絡した状態になることから、ＰＮ接合部に電圧が印加され難くなり、ダイオード動作され難くなる。
【０００７】
このため、ＩＧＢＴ形成領域に隣接してアノードｐ型領域Ｊ６を形成すると共に、ｎ型ドリフト層Ｊ１の裏面側にカソード領域となるｎ+型不純物領域Ｊ７を形成することで、アノードｐ型領域Ｊ６とｎ型ドリフト層Ｊ１およびｎ+型不純物領域Ｊ７からなるＦＷＤを構成している。このようにＩＧＢＴ形成領域とは別に専用のダイオード形成領域を設けることにより、ダイオード形成領域に構成されるダイオードによって確実にダイオード動作が成されるようにできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２２７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような従来の半導体装置では、リカバリ特性の向上のために、ダイオード形成領域からのホール注入量の低下、つまり低注入化が行えるように、ダイオード形成領域においてアノードｐ型領域Ｊ６を低濃度化することが考えられる。しかしながら、間引き構造では、ＩＧＢＴ形成領域全域において、ＩＧＢＴ動作部も間引き部も共に、ｐ型領域Ｊ２やアノードｐ型領域Ｊ２ａの不純物濃度を高くしていることから、間引き部のアノードｐ型領域Ｊ２ａを通じてホール注入が行われ、ダイオード形成領域側にそのホールが移動してくる。このため、ダイオード形成領域においてアノードｐ型領域Ｊ６を低濃度化しても、十分な低注入化が行えず、リカバリ損失が大きくなるという問題が発生する。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、ＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域とが別々に形成される構造の半導体装置において、さらにキャリア注入量を低下できるようにし、リカバリ特性を改善することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ＩＧＢＴ形成領域においてトレンチ（６）によって分けられた第２導電型領域（４）のうち、チャネル領域（４ａ）を構成する部分がＩＧＢＴ動作の行われるＩＧＢＴ動作部とされると共に、第１アノード領域（４ｂ）を構成する部分がＩＧＢＴ動作の行われない間引き部とされ、ＩＧＢＴ形成領域およびダイオード形成領域に備えられた第２導電型領域（４）における第２導電型不純物の濃度プロファイルを深さ方向に渡って積分した値である面密度について、チャネル領域（４ａ）の面密度が第１アノード領域（４ｂ）および第２アノード領域（４ｄ）の面密度よりも高くされていることを特徴としている。
【００１２】
このように、ＩＧＢＴ形成領域におけるチャネル領域（４ａ）の面密度がダイオード形成領域に備えられた第２アノード領域（４ｄ）の面密度よりも高くなるようにしている。このため、ダイオード形成領域からのキャリア注入量の低下、つまり低注入化を行うことが可能となり、リカバリ特性の向上を図れる構造となっている。
【００１３】
それに加えて、ＩＧＢＴ形成領域においても、間引き部の第１アノード領域（４ｂ）の面密度がＩＧＢＴ動作部におけるチャネル領域（４ａ）の面密度よりも低くなるようにしている。つまり、従来の間引き構造のように、ＩＧＢＴ形成領域全域において、ＩＧＢＴ動作部も間引き部も共に第２導電型領域（４）の不純物濃度を高くした構造ではなく、間引き部の第１アノード領域（４ｂ）の面密度がチャネル領域（４ａ）の面密度よりも低くなる構造としている。したがって、間引き部の第１アノード領域（４ｂ）を通じてキャリア注入が行われることも制限され、ダイオード形成領域側にそのキャリアが移動してくることを抑制することが可能となる。このため、十分な低注入化が行え、リカバリ損失を低減することが可能となる。
【００１４】
さらに、請求項１に記載の発明では、ＩＧＢＴ形成領域の面積に対して第１アノード領
域（４ｂ）の面積が１３％以上とされていることを特徴としている。
【００１５】
このように、ＩＧＢＴ形成領域の面積に対して第１アノード領域（４ｂ）の面積が１３
％以上とされていることにより、よりキャリア濃度を低下することができ、更なる低注入
化が可能となって、よりリカバリ特性を向上させることが可能になる。例えば、ＩＧＢＴ
動作部の幅が３５μｍ以下とされるようにすることにより、よりキャリア濃度を低下する
ことができ、更なる低注入化が可能となって、よりリカバリ特性を向上させることが可能
になる。
【００１８】
請求項１に記載の発明では、間引き部における第１アノード領域（４ｂ）の深さ方向の中間位置において、該第１アノード領域（４ｂ）の両側に位置するトレンチ（６）に繋がる第１導電型領域（２０）が備えられていることを特徴としている。
【００１９】
このように、第１導電型領域（２０）を備えることにより、ＩＧＢＴ動作部がＩＧＢＴ動作を行う際には、第１アノード領域（４ｂ）のうち第１導電型領域（２０）の下方位置においてキャリアを蓄積することができる。これにより、導電率変調を起こさせることが可能となり、オン電圧低下を実現できる。そして、ＩＧＢＴ形成領域におけるダイオード動作に伴うキャリア注入が抑えられるため、よりリカバリ特性を改善することも可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明では、ダイオード形成領域における第２アノード領域（４ｄ）の深さ方向の中間位置において、該第２アノード領域（４ｄ）の両側に位置するトレンチ（６）に繋がる第１導電型領域（２１）が備えられていることを特徴としている。
【００２１】
このように、ダイオード形成領域における第２アノード領域（４ｄ）の深さ方向の中間位置に第１導電型領域（２１）を備えるようにしても、第２アノード領域（４ｄ）のうち第１導電型領域（２１）の下方位置においてキャリアを蓄積することができる。これにより、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明では、ＩＧＢＴ動作部におけるチャネル領域（４ａ）の深さ方向の中間位置において、該チャネル領域（４ａ）の両側に位置するトレンチ（６）に繋がる第１導電型領域（３０）が備えられていることを特徴としている。
【００２３】
このように、ＩＧＢＴ動作部についても、チャネル領域（４ａ）の深さ方向の中間位置に第１導電型領域（３０）を備えることにより、第１導電型領域（３０）の下方位置においてキャリアを蓄積でき、導電率変調を起こさせることが可能となる。したがって、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明では、ＩＧＢＴ動作部におけるチャネル領域（４ａ）の底部であって、該チャネル領域（４ａ）とドリフト層（１）との境界位置に、該チャネル領域（４ａ）の両側に位置するトレンチ（６）に繋がる第１導電型領域（３０）が備えられていることを特徴としている。
【００２５】
このように、ＩＧＢＴ動作部におけるチャネル領域（４ａ）の底部に第１導電型領域（３０）を備えるようにしても、第１導電型領域（３０）の下方位置においてキャリアを蓄積でき、導電率変調を起こさせることが可能となる。したがって、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明では、チャネル領域（４ａ）の面密度に対する第１アノード領域
（４ｂ）および第２アノード領域（４ｄ）の面密度が１／２以下とされていることを特徴
としている。
このように、チャネル領域（４ａ）の面密度に対する第１アノード領域（４ｂ）および
第２アノード領域（４ｄ）の面密度が１／２以下となるようにすれば、少なくとも第２ア
ノード領域（４ｄ）の面密度のみを低下させた場合よりもリカバリ損失を低下させること
ができる。
【００２７】
このように、ダイオード形成領域の近くの第１アノード領域（４ｂ）の幅を広くすれば、ＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域との境界領域でのホール注入が抑えられる。このため、第１アノード領域（４ｂ）のうち、ダイオード形成領域の近くに配置されているものについて、それよりも内側に位置するものよりも幅広にすることで、第１アノード領域（４ｂ）を通じてのホール注入量が制限され、よりリカバリ損失を低減することが可能となる。
【００２８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の上面レイアウト図である。
【図３】シミュレーションに用いた半導体装置の断面モデルを示した図である。
【図４】図３に示す断面モデルの半導体装置を用いたシミュレーション結果を示したホール濃度分布を示した図である。
【図５】シミュレーションに基づくホール濃度の変化をまとめたグラフである。
【図６】順方向電圧ＶＦ−リカバリ損失Ｅｒｒの特性を示す図である。
【図７】ＩＧＢＴ形成領域のアノードｐ型領域４ｂやダイオード形成領域のアノードｐ型領域４ｄのｐ型不純物の面密度を変化させてリカバリ損失Ｅｒｒを調べた結果を示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【図９】順方向電圧ＶＦ−リカバリ損失Ｅｒｒの特性を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【図１４】本発明の第７実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【図１５】本発明の第８実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【図１６】従来のＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００３１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかるＩＧＢＴ構造とダイオード構造とが同じ半導体基板内に備えられた半導体装置の断面図、図２は、図１に示す半導体装置の上面レイアウト図である。図１は、図２のＡ−Ａ断面図に相当している。以下、これらの図を参照して、本実施形態の半導体装置について説明する。なお、ここでは半導体装置に１５００Ｖの耐圧素子を構成する場合を例に挙げて説明する。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態の半導体装置は、例えば厚さ１２５μｍ、ｎ型不純物濃度が７．１×１０13ｃｍ-3とされたｎ-型ドリフト層１を構成する半導体基板に対してＩＧＢＴ１００やＦＷＤ２００を備えることにより構成されている。図１および図２に示したように、ＩＧＢＴ１００が備えられるＩＧＢＴ形成領域とＦＷＤ２００が備えられるダイオード形成領域がセル領域とされ、セル領域の外周部に外周耐圧領域が備えられている。図２に示されるように、半導体装置を構成するチップの中央部がＩＧＢＴ形成領域やダイオード形成領域とされると共に、ＩＧＢＴ形成領域に沿ってダイオード形成領域が備えられ、これらＩＧＢＴ形成領域やダイオード形成領域が交互に配置されることでセル領域が構成され、さらにそのセル領域の外周を囲むように外周耐圧領域が配置されている。例えば、半導体装置を構成するチップは１２．８ｍｍ□で構成されている。
【００３３】
セル領域におけるＩＧＢＴ形成領域およびダイオード形成領域において、ｎ-型ドリフト層１の裏面側における当該ｎ-型ドリフト層１の表層部には、ｎ型層によって構成されるＦＳ（フィールドストップ）層１ａが形成されている。ＦＳ層１ａは、例えば拡散深さ１．５μｍ、ｎ型不純物濃度が２×１０16ｃｍ-3とされている。このＦＳ層１ａの表層部に、コレクタ領域に相当するｐ+型不純物領域２およびカソード領域に相当するｎ+型不純物領域３が形成されている。
【００３４】
ｐ+型不純物領域２は、ボロン等のｐ型不純物が注入されて形成され、例えば拡散深さ０．５μｍ、ｐ型不純物濃度が５×１０17〜１×１０19ｃｍ-3（例えば１×１０18ｃｍ-3）にて構成されている。ｎ+型不純物領域３は、リン等のｎ型不純物が注入されて形成され、例えば拡散深さが０．５μｍ、ｎ型不純物濃度が５×１０19〜４×１０20ｃｍ-3（例えば１×１０20ｃｍ-3）で構成されている。ｎ-型ドリフト層１の裏面側は主にｐ+型不純物領域２とされているが、部分的にｎ+型不純物領域３が形成された構造とされている。これらのうちｐ+型不純物領域２が形成された領域をＩＧＢＴ形成領域、ｎ+型不純物領域３が形成された領域をダイオード形成領域としている。本実施形態では、ＩＧＢＴ形成領域の幅が３００μｍ、ダイオード形成領域の幅が１００μｍとされ、図２に示すように、ＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域が交互に繰り返しストライプ状に形成された構造とされている。なお、図２では、ＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域を模式的に示してあるが、実際には図示されている以上の数で繰り返し配置されている。
【００３５】
また、ＩＧＢＴ形成領域においては、ｎ-型ドリフト層１の表層部に、例えば厚さ１．５μｍとされたｐ型領域４が形成されている。このｐ型領域４を貫通してｎ-型ドリフト層１まで達するように複数個のトレンチ６が形成されており、このトレンチ６によってｐ型領域４が複数個に分離されている。具体的には、トレンチ６は複数個所定のピッチ（間隔）で形成されており、図１の奥行き方向（紙面垂直方向）において各トレンチ６が平行に延設されたストライプ構造、もしくは並行に延設されたのちその先端部において引き回されることで環状構造とされている。環状構造とされる場合、例えば各トレンチ６が構成する環状構造は複数本ずつを１組として多重リング構造が構成される。
【００３６】
隣接するトレンチ６によってｐ型領域４が複数に分割された状態となるが、その一部は、チャネル領域を構成するチャネルｐ型領域４ａとなり、このチャネルｐ型領域４ａの表層部に、エミッタ領域に相当するｎ+型不純物領域５が形成されている。そして、トレンチ６によって仕切られるｐ型領域４のうち、ｎ+型不純物領域５が形成されたチャネルｐ型領域４ａはチャネルが形成されることでＩＧＢＴ動作がさせられるＩＧＢＴ動作部となる。また、ｐ型領域４のうちのｎ+型不純物領域５が形成されない残りの部分は間引き部となり、アノードｐ型領域４ｂとして、ＩＧＢＴ動作ではなくダイオード動作させられることになる。
【００３７】
チャネルｐ型領域４ａとダイオード動作させられる間引き部とは、ｐ型不純物濃度の不純物の面密度が異なるようにしてある。面密度とは、不純物（ここではｐ型不純物）の濃度プロファイルを深さ方向に渡って積分した値であって、不純物の個数／ｃｍ-2で表される値を意味している。具体的には、ｐ型領域４のうち、チャネルｐ型領域４ａは、アノードｐ型領域４ｂよりもｐ型不純物の面密度が高くなるように設定されていて面密度が２．０×１０13〜１．０×１０14ｃｍ-2とされ、アノードｐ型領域４ｂは、面密度が５．０×１０12〜３×１０13ｃｍ-2とされている。これらチャネルｐ型領域４ａおよびアノードｐ型領域４ｂは、ほぼ同じ厚さで構成され、例えば２〜４μｍ（例えば３．０μｍ）の厚さとされている。
【００３８】
また、チャネルｐ型領域４ａの表層部、具体的にはチャネルｐ型領域４ａの両側に配置されたｎ+型不純物領域５の間には、高濃度なボディｐ型領域４ｃが形成されている。このため、ＩＧＢＴ動作部ではｐ型領域４のｐ型不純物濃度の表面濃度が高濃度とされている。例えば、ボディｐ型領域４ｃは、例えば厚さが１．５μｍ、ｐ型不純物濃度の表面濃度が４×１０19ｃｍ-3とされている。
【００３９】
ｎ+型不純物領域５は、ｎ-型ドリフト層１よりも高不純物濃度で構成され、ｐ型領域４内において終端しており、かつ、トレンチ６の側面に接するように配置されている。より詳しくは、トレンチ６の長手方向に沿って棒状に延設され、トレンチ６の先端よりも内側で終端した構造とされている。
【００４０】
トレンチ６は、深さ３．０〜６．０μｍとされている。上述したように、トレンチ６は、所定のピッチで配置されており、ＩＧＢＴ動作部では隣り合うトレンチ６のピッチが３５μｍ以下とされ、ダイオード動作させられる間引き部では隣り合うトレンチ６のピッチが５μｍ以上とさている。これら各ピッチが、ＩＧＢＴ動作部の幅や間引き部の幅に相当する。なお、ここでいう隣り合うトレンチ６のピッチとは、各トレンチ６の中心同士の間隔を表している。
【００４１】
また、各トレンチ６内は、各トレンチ６の内壁表面を覆うように形成されたゲート絶縁膜７と、このゲート絶縁膜７の表面に形成されたドープトＰｏｌｙ−Ｓｉ等により構成されるゲート電極８とにより埋め込まれている。ゲート電極８は、図１とは別断面において互いに電気的に接続され、同電位のゲート電圧が印加されるようになっている。
【００４２】
さらに、ｎ+型不純物領域５およびチャネルｐ型領域４ａは、層間絶縁膜９に形成されたコンタクトホール９ａを通じてエミッタ電極に相当する上部電極１０と電気的に接続されており、図示しないが、上部電極１０や配線などを保護するように保護膜が形成されている。そして、ｐ+型不純物領域２の裏面側に下部電極１１が形成されることにより、ＩＧＢＴ１００が構成されている。
【００４３】
一方、セル領域におけるダイオード形成領域でも、ＩＧＢＴ形成領域と同様に、ｎ-型ドリフト層１の表層部に所定厚さのｐ型領域４が形成されている。このｐ型領域４もアノードｐ型領域４ｄとなるものであり、ＩＧＢＴ形成領域のｐ型領域４と独立した面密度とされても良いが、チャネルｐ型領域４ａよりは面密度が低くされており、本実施形態ではＩＧＢＴ形成領域のアノードｐ型領域４ｂと同じ面密度で構成されるようにしている。
【００４４】
ダイオード形成領域では、アノードｐ型領域４ｄをアノードとし、ｎ-型ドリフト層１およびｎ+型不純物領域３をカソードとしてＰＮ接合されたダイオード構造を有するＦＷＤ２００が構成されている。このＦＷＤ２００は、アノードｐ型領域４ｄに対して上部電極１０がアノード電極として電気的に接続され、ｎ+型不純物領域３に対して下部電極１１がカソード電極として電気的に接続された構造とされている。
【００４５】
このため、ＩＧＢＴ１００とＦＷＤ２００とは、エミッタとアノードとが電気的に接続されると共に、コレクタとカソードとが電気的に接続されることで、同一チップにおいて互いに並列接続された構造とされている。
【００４６】
なお、外周耐圧領域においては、断面を図示しないが、ｎ-型ドリフト層１の表層部において、セル領域の外周を囲むようにｐ型領域４よりも深くされたｐ型拡散層が形成され、更にｐ型拡散層の外周を囲むようにｐ型ガードリング層が多重リング構造として形成されるなど、外周耐圧構造が構成されている。この外周耐圧構造により、電界が偏り無く広げら得ることで、半導体装置の耐圧向上が図られている。
【００４７】
以上のような構造により、本実施形態にかかるＩＧＢＴ構造およびダイオード構造を備えた半導体装置が構成されている。
【００４８】
このように、本実施形態にかかる半導体装置では、ダイオード形成領域のアノードｐ型領域４ｄにおけるｐ型不純物の面密度がＩＧＢＴ形成領域のＩＧＢＴ動作部のチャネルｐ型領域４ａにおけるｐ型不純物の面密度よりも低くなるようにしている。このため、ダイオード形成領域からのホール注入量の低下、つまり低注入化を行うことが可能となり、リカバリ特性の向上を図れる構造となっている。
【００４９】
それに加えて、ＩＧＢＴ形成領域においても、間引き部のアノードｐ型領域４ｂにおけるｐ型不純物の面密度がＩＧＢＴ動作部のチャネルｐ型領域４ａにおけるｐ型不純物の面密度よりも低くなるようにしている。つまり、従来の間引き構造のように、ＩＧＢＴ形成領域全域において、ＩＧＢＴ動作部も間引き部も共にｐ型領域４におけるｐ型不純物の面密度を高くした構造ではなく、本実施形態では、間引き部のアノードｐ型領域４ｂにおけるｐ型不純物の面密度が低くなる構造としている。したがって、間引き部のアノードｐ型領域４ｂを通じてホール注入が行われることも制限され、ダイオード形成領域側にそのホールが移動してくることを抑制することが可能となる。このため、十分な低注入化が行え、リカバリ損失を低減することが可能となる。
【００５０】
さらに、本実施形態にかかる半導体装置では、ＩＧＢＴ動作部における隣り合うトレンチ６のピッチ、つまりＩＧＢＴ動作部の幅が３５μｍ以下とされるようにしている。これにより、よりホール濃度を低下することができ、更なる低注入化が可能となって、よりリカバリ特性を向上させることが可能になる。このような効果が得られる理由について、シミュレーション結果を参照して説明する。
【００５１】
図３は、シミュレーションに用いた半導体装置の断面モデルを示した図である。また、図４は、図３に示す断面モデルの半導体装置を用いたシミュレーション結果を示したホール濃度分布を示した図である。
【００５２】
図３に示すように、ｄｉｏｄｅ０〜ｄｉｏｄｅ７までの８つのタイプの断面モデルを有する半導体装置について、高濃度とされるＩＧＢＴ動作部の幅を変化させてＩＧＢＴ動作およびダイオード動作を行うときのホール濃度分布を調べた。ここでは、ＩＧＢＴ形成領域の幅を１５０μｍ、ダイオード形成領域の幅を５０μｍとし、図２に示すＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域の繰り返しパターンの半分に相当する断面モデルでシミュレーションを行っている。また、ダイオード形成領域におけるアノードｐ型領域４ｄにおけるｐ型不純物の面密度については、ｄｉｏｄｅ０〜ｄｉｏｄｅ７すべて同じに設定し、ここでは拡散深さを３．０μｍ、ｐ型不純物の面密度を８．６×１０12ｃｍ-2に設定してある。
【００５３】
ｄｉｏｄｅ０〜７では、５μｍのピッチでトレンチゲート構造が備えられている場合において、間引き部とされる場所の比率を変えてある。ｄｉｏｄｅ０では、ＩＧＢＴ形成領域をすべて間引き部とした場合としている。ｄｉｏｄｅ１では、ＩＧＢＴ形成領域に１つおきに等間隔に１５箇所間引き部を設け、ＩＧＢＴ動作部の幅を５μｍとしている。ｄｉｏｄｅ２では、ＩＧＢＴ形成領域に２つおきに等間隔に１０箇所間引き部を設け、ＩＧＢＴ動作部の幅を１０μｍとしている。ｄｉｏｄｅ３では、ＩＧＢＴ形成領域に３つおきに等間隔に７箇所間引き部を設け、ＩＧＢＴ動作部の幅を１５μｍとしている。ｄｉｏｄｅ４では、ＩＧＢＴ形成領域に４つおきに等間隔に６箇所間引き部を設け、ＩＧＢＴ動作部の幅を２０μｍとしている。ｄｉｏｄｅ５では、ＩＧＢＴ形成領域に７つおきに等間隔に３箇所間引き部を設け、ＩＧＢＴ動作部の幅を３５μｍとしている。ｄｉｏｄｅ６では、ＩＧＢＴ形成領域の中央に１箇所だけ間引き部を設け、ＩＧＢＴ動作部の幅を７５μｍとしている。ｄｉｏｄｅ７では、ＩＧＢＴ形成領域をすべてＩＧＢＴ動作部としていて間引き部を設けていない。
【００５４】
これらｄｉｏｄｅ０〜７について、直流４００Ａの電流を流した場合のシミュレーションを行ったところ、図４の結果となった。ｄｉｏｄｅ０のようにＩＧＢＴ形成領域を全域間引き部としてＩＧＢＴ動作部を備えていない構造にする場合、図４に示すように、ホール注入量が最も少なくなる。これに対して、ｄｉｏｄｅ１〜６のように間引き部を形成した場合、その間引き部のアノードｐ型領域４ｂにおけるｐ型不純物の面密度をチャネルｐ型領域４ａと比較して低く設定しているため、間引き部においてホール注入が抑制される。このため、図４に示されるように間引き部が形成された位置においてホール濃度が低下した状態となり、ホール濃度分布に凹んだ形状で現れる。つまり、間引き部の量に応じてホール濃度を低下させることが可能となり、低注入化が行えることが判る。また、ｄｉｏｄｅ７のようにＩＧＢＴ形成領域に間引き部を設けず、すべてＩＧＢＴ動作部とした場合には、ホール注入が抑制されないため、図４（ｇ）に示されるようにホール濃度が高い状態となる。
【００５５】
図５は、上記のようなシミュレーションに基づくホール濃度の変化をまとめたグラフである。この図では、ＩＧＢＴ形成領域におけるＩＧＢＴ動作部のチャネルｐ型領域４ａにおけるｐ型不純物の面密度を変化させて上記シミュレーションを行った結果として表してある。この図に示されるように、ｄｉｏｄｅ６、７では、ホール濃度にあまり変化がないが、ｄｉｏｄｅ５になるとホール濃度が低下し始める。このため、ｄｉｏｄｅ１〜５において、より効果的にホール濃度を低下させられ、より低注入化が可能になっていることが判る。したがって、ｄｉｏｄｅ５の構造、つまりＩＧＢＴ動作部の幅を３５μｍとした場合から、より低注入化が可能になるため、ＩＧＢＴ動作部の幅を３５μｍ以下に設定することで、更なる低注入化が実現できると言える。
【００５６】
このようなシミュレーション結果に基づいて、本実施形態ではＩＧＢＴ動作部の幅を３５μｍ以下に設定している。したがって、より低注入化が可能になり、さらにリカバリ特性を改善することが可能になる。
【００５７】
なお、ここではＩＧＢＴ動作部の幅を３５μｍ以下に設定した。しかしながら、これは図３に示したＩＧＢＴ形成領域の幅を１５０μｍ、ダイオード形成領域の幅を５０μｍとし、図２に示すＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域の繰り返しパターンの半分に相当する断面モデルでシミュレーションを行った場合の寸法となる。ＩＧＢＴ動作部の幅について、ＩＧＢＴ形成領域の幅およびダイオード形成領域の幅を適宜変更した場合ついても適用できるように一般化すると、ＩＧＢＴ形成領域の面積に対するアノードｐ型領域４ｄの面積の割合で表現することができる。具体的には、ＩＧＢＴ動作部の幅が３５μｍとなるようにするには、ＩＧＢＴ形成領域の面積に対してアノードｐ型領域４ｄの面積が１３％以上となるようにすれば良い。このように、ＩＧＢＴ形成領域の面積に対してアノードｐ型領域４ｄの面積が１３％以上となるようにすれば、より低注入化が可能になり、さらにリカバリ特性を改善することが可能になる。
【００５８】
また、図３の断面モデルでは間引き部の幅を５μｍ一定としているが、勿論、間引き部の幅を５μｍ以上に設定しても良い。基本的には、間引き部の幅は、セル領域内におけるＩＧＢＴ動作部の面積、つまりＩＧＢＴ１００で発揮させたい電流能力分の面積によって決まるが、間引き部の幅が広いほど、ホール濃度を低下させられることから、間引き部の幅を５μｍ以上にすれば、より低注入化が可能になり、さらにリカバリ特性を改善することが可能になる。
【００５９】
図６は、ＩＧＢＴ動作部の幅を５μｍ、間引き部の幅を１５μｍとし、間引き部におけるアノードｐ型領域４ｂにおけるｐ型不純物の面密度を高くした場合と低くした場合の順方向電圧ＶＦ−リカバリ損失Ｅｒｒの特性を調べた結果を示す図である。なお、本図では、順方向電圧ＶＦとして、ＩＧＢＴ形成領域内の間引き部とダイオード形成領域のダイオード構造の全体をダイオード動作させたときの順方向電圧を示してある。
【００６０】
この図に示されるように、間引き部のにおけるｐ型領域４の表面濃度を高濃度にした場合には、ＶＦ−Ｅｒｒが狭い範囲に集中しているが、間引き部におけるアノードｐ型領域４ｂにおけるｐ型不純物の面密度を低くした場合には、ＶＦ−Ｅｒｒが広い範囲に分布していることが分かる。ＶＦ−Ｅｒｒの特性は、ＩＧＢＴ構造とダイオード構造を含む半導体装置を設計する上で、要求される設計仕様に応じて変わるため、広い範囲に分布していることが好ましい。このため、本実施形態のように間引き部におけるアノードｐ型領域４ｂにおけるｐ型不純物の面密度を低くすることで、ＶＦ−Ｅｒｒの特性を広い範囲に分布させることが可能になるため、設計選択の自由度が向上するという効果が得られる。
【００６１】
なお、本実施形態のような構造の半導体装置については、基本的には、従来構造の半導体装置と同様の製造方法によって製造可能であるが、チャネルｐ型領域４ａにおけるｐ型不純物の面密度がアノードｐ型領域４ｂ、４ｄと比較して高くなるようにする必要がある。例えば、これらそれぞれを別々のマスクを用いた形成工程とし、チャネルｐ型領域４ａにおけるｐ型不純物の面密度がアノードｐ型領域４ｂ、４ｄと比較して高くなる条件でイオン注入を行うようにすることが考えられる。
【００６２】
また、チャネルｐ型領域４ａおよびアノードｐ型領域４ｂ、４ｄを同時に形成しつつ、ＩＧＢＴ形成領域のボディｐ型領域４ｃを形成する際のイオン注入マスクを用いてチャネルｐ型領域４ａに更にｐ型不純物を注入することでｐ型不純物の面密度が高くなるようにしても良い。この場合、アノードｐ型領域４ｂ、４ｄにはボディｐ型領域４ｃを形成する際のｐ型不純物のイオン注入が行われないようにすることが必要になるため、イオン注入マスクとしてアノードｐ型領域４ｂ、４ｄも覆われるものを用いるようにすることになる。
【００６３】
また、ＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域とでｐ型領域４におけるアノードｐ型領域４ｂ、４ｄのｐ型不純物濃度を異ならせることも可能であるが、本実施形態のようにこれらを同一の不純物濃度とすることで、別々の濃度とする場合のように異なるマスクを使用する必要がなくなるため、製造工程の簡略化を図ることも可能となる。
【００６４】
また、上述したように、本実施形態の半導体装置では、チャネルｐ型領域４ａにおけるｐ型不純物の面密度がアノードｐ型領域４ｂ、４ｄと比較して高くなるようにしているが、どの程度面密度を低下させるとより良いかについて調べた。具体的には、チャネルｐ型領域４ａのｐ型不純物の面密度を基準値に設定し、基準値からＩＧＢＴ形成領域のアノードｐ型領域４ｂやダイオード形成領域のアノードｐ型領域４ｄのｐ型不純物の面密度を変化させてリカバリ損失Ｅｒｒを調べた。ここでは、ダイオード形成領域のアノードｐ型領域４ｄのｐ型不純物の面密度のみを低下させた場合と、それに加えてＩＧＢＴ形成領域のアノードｐ型領域４ｂのｐ型不純物の面密度も低下させた場合とについて調べた。チャネルｐ型領域４ａの面密度の基準値は任意であるが、例えば３．１×１０13ｃｍ-2とした。図７は、その結果を示したものである。
【００６５】
この図に示すように、基準値からダイオード形成領域のアノードｐ型領域４ｄの面密度のみを低下させた場合、若干リカバリ損失Ｅｒｒが低下しているものの、その低下量はあまり大きくない。具体的には、リカバリ損失Ｅｒｒが４０程度まで低下しているものの、ダイオード形成領域のアノードｐ型領域４ｄの面密度がチャネルｐ型領域４ａの面密度（＝基準値）と同じ場合のリカバリ損失Ｅｒｒ（４７）に対する低下量はあまり大きくなかった。
【００６６】
これに対して、本実施形態のように、ダイオード形成領域のアノードｐ型領域４ｄに加えてＩＧＢＴ形成領域のアノードｐ型領域４ｂの面密度をチャネルｐ型領域４ａの面密度よりも小さくした場合、リカバリ損失Ｅｒｒがより低下していることが分かる。具体的には、チャネルｐ型領域４ａにおけるｐ型不純物の面密度の基準値を２とした場合に、アノードｐ型領域４ｂ、４ｄにおけるｐ型不純物の面密度が約１以下になると、アノードｐ型領域４ｄのｐ型不純物の面密度のみを低下させた場合よりもリカバリ損失Ｅｒｒが低くなる。
【００６７】
チャネルｐ型領域４ａにおけるｐ型不純物の面密度の基準値を２とした場合にアノードｐ型領域４ｂ、４ｄの面密度が１以下になる場合は、チャネルｐ型領域４ａに対するアノードｐ型領域４ｂ、４ｄのｐ型不純物の面密度が１／２以下の場合である。この場合には、少なくともアノードｐ型領域４ｄのｐ型不純物の面密度のみを低下させた場合よりもリカバリ損失Ｅｒｒを低下させることができる。
【００６８】
したがって、チャネルｐ型領域４ａに対するアノードｐ型領域４ｂ、４ｄのｐ型不純物の面密度が１／２以下となるように、チャネルｐ型領域４ａおよびアノードｐ型領域４ｂ、４ｄにおけるｐ型不純物の面密度を設定すると好ましい。
【００６９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対してＩＧＢＴ形成領域における間引き部の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７０】
図８は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、間引き部を単なるアノードｐ型領域４ｂのみの構造とするのではなく、アノードｐ型領域４ｂの深さ方向の中間位置において、隣り合うトレンチ６間を繋ぐようにｎ型領域（ホールストッパ（ＨＳ）層）２０を備えた構造としている。
【００７１】
このように、ｎ型領域２０を備えることにより、ＩＧＢＴ動作部がＩＧＢＴ動作を行う際には、アノードｐ型領域４ｂのうちｎ型領域２０の下方位置においてキャリアを蓄積することができる。つまり、ｎ型領域２０が無い場合には、ホールがアノードｐ型領域４ｂを通じて上部電極１０側に抜けてしまい、オン電圧が高くなることから、オン電圧低下のために、ＩＧＢＴ動作時にできるだけキャリアを蓄積させておき、導電率変調が起こるようにすることが望ましい。このため、ｎ型領域２０を備え、アノードｐ型領域４ｂのうちｎ型領域２０の下方位置においてキャリアを蓄積することで、導電率変調を起こさせることが可能となり、オン電圧低下を実現できる。そして、ＩＧＢＴ形成領域におけるダイオード動作に伴うホール注入が抑えられるため、よりリカバリ特性を改善することも可能となる。
【００７２】
図９は、ＩＧＢＴ動作部の幅を５μｍ、間引き部の幅を１５μｍとし、間引き部におけるｐ型領域４の表面濃度を高濃度にした場合と低濃度にした場合の順方向電圧ＶＦ−リカバリ損失Ｅｒｒの特性を調べた結果を示す図である。なお、本図でも、順方向電圧ＶＦとして、ＩＧＢＴ形成領域内の間引き部とダイオード形成領域のダイオード構造の全体をダイオード動作させたときの順方向電圧を示してある。
【００７３】
この図に示されるように、ｎ型領域２０を備えた構造としても、間引き部におけるｐ型領域４の表面濃度を高濃度にした場合には、ＶＦ−Ｅｒｒが比較的狭い範囲に集中している。これに対して、間引き部におけるｐ型領域４の表面濃度を低濃度にした場合には、ＶＦ−Ｅｒｒが広い範囲に分布している。したがって、ｎ型領域２０を備えた構造としても、間引き部におけるｐ型領域４の表面濃度を低濃度にすることで、ＶＦ−Ｅｒｒの特性を広い範囲に分布させることが可能になるため、設計選択の自由度が向上するという効果が得られる。
【００７４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第２実施形態に対してダイオード形成領域におけるｐ型領域４の構成を変更したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７５】
図１０は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、ダイオード形成領域についてもアノードｐ型領域４ｄのみの構造とするのではなく、アノードｐ型領域４ｄの深さ方向の中間位置において、隣り合うトレンチ６間を繋ぐようにｎ型領域（ＨＳ層）２１を備えた構造としている。このように、ダイオード形成領域についても、ｎ型領域２１を備えることにより、ＩＧＢＴ形成領域に形成したｎ型領域２０と同様の役割を果たす。したがって、よりオン電圧低下を実現できる。そして、ダイオード形成領域におけるダイオード動作に伴うホール注入が抑えられるため、よりリカバリ特性を改善することも可能となる。
【００７６】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対してＩＧＢＴ形成領域におけるチャネルｐ型領域４ａの構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７７】
図１１は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、ＩＧＢＴ形成領域のＩＧＢＴ動作部において、チャネルｐ型領域４ａの深さ方向の中間位置において、隣り合うトレンチ６間を繋ぐようにｎ型領域３０を備えた構造としている。このように、ＩＧＢＴ動作部についても、ｎ型領域３０を備えることにより、ｎ型領域３０の下方位置においてキャリアを蓄積することで、導電率変調を起こさせることが可能となる。したがって、間引き部に形成したｎ型領域２０を備える場合と同様、よりオン電圧低下を実現できる。
【００７８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態では、第４実施形態に対してｎ型領域３０の形成位置を変更したものであり、その他に関しては第４実施形態と同様であるため、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７９】
図１２は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、ＩＧＢＴ形成領域のＩＧＢＴ動作部において、チャネルｐ型領域４ａの底部、つまりチャネルｐ型領域４ａとｎ-型ドリフト層１との境界位置において、隣り合うトレンチ６間を繋ぐようにｎ型領域３０を備えている。このように、チャネルｐ型領域４ａの底部にｎ型領域３０を備えるようにしても、ｎ型領域３０の下方位置のｎ-型ドリフト層１内にキャリアを蓄積することで、導電率変調を起こさせることが可能となる。したがって、第４実施形態と同様、よりオン電圧低下を実現できる。
【００８０】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対してＩＧＢＴ形成領域における間引き部を構成するアノードｐ型領域４ｂの幅を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８１】
図１３は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、ＩＧＢＴ形成領域におけるアノードｐ型領域４ｂのうち、ダイオード形成領域の近くに配置されているものについて、それよりも内側に位置するものよりも幅が広くなるようにしている。本実施形態の場合、アノードｐ型領域４ｂのうちダイオード形成領域に隣接している２つがそれよりも内側よりも幅が大きくなるようにしている。
【００８２】
例えば、アノードｐ型領域４ｂのうち、ＩＧＢＴ形成領域の中央寄りのものの幅をＷ１、ダイオード形成領域寄りの２つの幅をそれぞれＷ２、Ｗ３とすると、Ｗ１＜Ｗ２、Ｗ３となるようにしている。そして、本実施形態の場合には、ダイオード形成領域に近づくに連れて、アノードｐ型領域４ｂの幅が徐々に大きくなるように、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３が成り立つようにしている。例えばＷ１を１とすると、Ｗ２をＷ１の１．５倍、Ｗ３をＷ１の２倍としている。
【００８３】
本実施形態のように、ＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域とが隣接して配置された構造の場合、アノードｐ型領域４ｂのうちダイオード形成領域の近くに位置しているものは、ｎ+型不純物領域３から比較的近くに位置していることになる。したがって、ダイオード形成領域の近くのアノードｐ型領域４ｂの幅を広くすれば、ＩＧＢＴ形成領域とダイオード形成領域との境界領域でのホール注入が抑えられる。このため、アノードｐ型領域４ｂのうち、ダイオード形成領域の近くに配置されているものについて、それよりも内側に位置するものよりも幅広にすることで、アノードｐ型領域４ｂを通じてのホール注入量が制限され、よりリカバリ損失を低減することが可能となる。
【００８４】
なお、ここではアノードｐ型領域４ｂのうちダイオード形成領域に隣接している２つがそれよりも内側よりも幅が大きくなるようにしている。しかしながら、少なくともアノードｐ型領域４ｂのうち最もダイオード形成領域の近くに配置されている１つについて、ＩＧＢＴ形成領域の中央側に形成されているものよりも幅が広くされていれば良い。また、Ｗ２とＷ３を同じに設定しても良い。
【００８５】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対してＨｅ線照射領域を備えたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８６】
図１４は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、基板表面からのＨｅ線照射により、ｎ-型ドリフト層１に対してＨｅ線照射領域１３を備えるようにしている。すなわち、Ｈｅ線照射を行うことにより、結晶欠陥などによるライフタイムキラーを形成することが可能となり、ライフタイムキラーを含むＨｅ線照射領域１３を形成することができる。
【００８７】
このようなＨｅ線照射領域１３を形成することにより、ライフタイムキラーに基づくライフタイムコントロールが行える。したがって、第１実施形態と比較して、よりリカバリ損失を低減することが可能となる。
【００８８】
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して電子線照射領域を備えたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８９】
図１５は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、基板表面からの電子線照射により、ｎ-型ドリフト層１に対して電子線照射領域１４を備えるようにしている。すなわち、電子線照射を行うことにより、結晶欠陥などによるライフタイムキラーを形成することが可能となり、ライフタイムキラーを含む電子線照射領域１４を形成することができる。
【００９０】
このような電子線照射領域１４を形成することにより、ライフタイムキラーに基づくライフタイムコントロールが行える。したがって、第１実施形態と比較して、よりリカバリ損失を低減することが可能となる。
【００９１】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、ＩＧＢＴ形成領域における間引き部にｎ型領域２０を形成したり、ＩＧＢＴ形成領域におけるＩＧＢＴ動作部にｎ型領域３０を形成したり、ダイオード形成領域にｎ型領域２１を形成する場合について説明した。これらについては、適宜組み合わせが可能であり、これらのうちの２つを共に形成するようにしたり、３つを共に形成するようにしても良い。
【００９２】
なお、上記各実施形態では、基本的に、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型とするｎチャネルタイプのＩＧＢＴを例に挙げて説明したが、各部の導電型を反転させたｐチャネルタイプのＩＧＢＴを適用することもできる。この場合、ＩＧＢＴ以外の他の構成要素についても、導電型を反転させた構造となる。
【符号の説明】
【００９３】
１          ｎ-型ドリフト層
２          ｐ+型不純物領域
３          ｎ+型不純物領域
４          ｐ型ベース領域
４ａ        チャネルｐ型領域
４ｂ、４ｄ  アノードｐ型領域
４ｃ        ボディｐ型領域
５          ｎ+型不純物領域
６          トレンチ
７          ゲート絶縁膜
８          ゲート電極
９          層間絶縁膜
１０        上部電極
１１        下部電極
２０、２１  ｎ型領域
３０        ｎ型領域
１００      ＩＧＢＴ
２００      ＦＷＤ
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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