(57)【要約】【課題】  半導体装置の耐圧を低下させないで、半導体装置の温度上昇を抑制する。【解決手段】  半導体装置１０は、ｎ−型のドリフト領域２６と、ｐ−型のボディ領域２８と、ｎ＋型のエミッタ領域３６と、エミッタ電極５２と、ゲート電極３４を備えている。さらに、半導体装置１０は、ボディ領域２８のエミッタ領域３６側の表面からドリフト領域２６側に向けて伸びているとともに、トレンチ絶縁膜４２で被覆されている熱伝導性部材４４が充填されている放熱用トレンチ４０を備えている。熱伝導性部材４４の熱伝導度が、各半導体領域及びゲート電極３４を形成している材料の熱伝導度よりも大きいことを特徴としている。【選択図】  図１
2006303145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型不純物を低濃度に含む第１半導体領域と、
第２導電型不純物を低濃度に含むとともに第１半導体領域に接している第２半導体領域と、
第１導電型不純物を高濃度に含むとともに第２半導体領域によって第１半導体領域から隔てられている第３半導体領域と、
第１半導体領域と第３半導体領域を隔てている第２半導体領域に絶縁膜を介して対向しているゲート電極と、
第２半導体領域の第３半導体領域側の表面から第１半導体領域側に向けて伸びているとともに絶縁膜で被覆されている熱伝導性部材が充填されているトレンチを備え、
その熱伝導性部材の熱伝導度が、各半導体領域及びゲート電極を形成している材料の熱伝導度よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
各半導体領域及びゲート電極は、シリコンを主材料にして形成されており、
熱伝導性部材は、アルミニウム（Al）又は銅（Cu）を主材料にして形成されていることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
前記トレンチが、第２半導体領域を貫通して第１半導体領域内に侵入していることを特徴とする請求項１又は２の半導体装置。
【請求項４】
第１導電型不純物を高濃度に含むとともに第１半導体領域によって第２半導体領域から隔てられている第４半導体領域と、
第２導電型不純物を高濃度に含むとともに第４半導体領域に接している第５半導体領域と、
第５半導体領域に接している裏面主電極と、
第３半導体領域に接している表面主電極を備えており、
前記トレンチは、第２半導体領域と第１半導体領域を貫通して第４半導体領域内に侵入していることを特徴とする請求項３の半導体装置。
【請求項５】
熱伝導性部材が、導電性であるとともに表面主電極に接していることを特徴とする請求項４の半導体装置。
【請求項６】
前記トレンチが、ゲート電極が作り込まれているセル領域の周辺に位置している終端領域にも形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの半導体装置。
【請求項７】
半導体層に半導体スイッチング素子群が作り込まれているセル領域が形成されている半導体装置であって、
セル領域の半導体層の表面から裏面に向けて伸びているとともに絶縁膜で被覆されている熱伝導性部材が充填されているトレンチを備えており、
熱伝導部材の熱伝導度が、半導体層の熱伝導度よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
半導体層の中心側に半導体スイッチング素子群が作り込まれているセル領域が形成されており、そのセル領域の周辺に半導体スイッチング素子群が作り込まれていない終端領域が形成されている半導体装置であって、
終端領域の半導体層の表面から裏面に向けて伸びているとともに絶縁膜で被覆されている熱伝導性部材が充填されているトレンチを備えており、
熱伝導部材の熱伝導度が、半導体層の熱伝導度よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度上昇が抑制された半導体装置に関する。本発明は、特に、半導体装置が動作しているときに発生した熱を、半導体装置の外部に放熱することによって、温度上昇を抑制することができる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の信頼性を高めるためには、半導体装置の動作中の温度上昇を抑制することが重要である。例えば、車載用インバータ等の大電流のスイッチングに利用される半導体装置では、半導体装置自体が発生する熱によって、半導体装置が過度な温度にまで上昇しやすく、安定した動作を実現できないという問題が発生している。
特許文献１には、SOI（Silicon on Insulator）基板の表面から、活性層及び埋込み絶縁層の両者を貫通して裏面基板にまで達するトレンチを形成し、そのトレンチ内に熱伝導度が高く且つ導電性である材料を充填する構造が開示されている。特許文献１の半導体装置によると、半導体装置が動作しているときに発生した熱が、トレンチを介してSOI基板の裏面基板に伝熱され、半導体装置の温度上昇が抑制されるとしている。さらに、導電性の材料を利用することによって、半導体装置の抵抗特性が改善されるとしている。
【特許文献１】特開平１１−３５４８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のように、活性層の表面から裏面基板にまで達するトレンチ内に導電性の材料をそのまま充填すると、そのトレンチによって半導体装置の表面から裏面までがほぼ同電位となってしまう。このため、電界を保持するための領域を十分に確保することができず、半導体装置の耐圧が顕著に低下してしまう。また、半導体基板の表裏両面に主電極を持ち、その間を流れる電流をスイッチする半導体装置（縦型半導体装置）に、半導体基板の厚み方向に伸びる導電性材料を埋め込むと、半導体基板の厚み方向に流れる電流をスイッチすることができなくなってしまう。
本発明の目的は、半導体装置の耐圧を低下させないで半導体装置の温度上昇を抑制することができる構造を実現することにある。
本発明は、縦型半導体装置の場合に特に有効であり、この場合には、スイッチ機能を維持しながら半導体装置の温度上昇を抑制することができる構造を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の特徴は、トレンチ内に熱伝導性部材をそのまま充填するのではなく、絶縁膜で被覆された状態でトレンチ内に充填する。熱伝導性部材は、絶縁膜によって周囲の半導体領域とは電気的に隔てられている。したがって、周囲の半導体領域と熱伝導性部材との間の電位差は絶縁膜によって保持されるので、周囲の半導体領域に耐圧を確保するための領域を形成することができる。このため、トレンチを形成したしても半導体装置の耐圧は実質的に低下しない。その一方で、半導体装置が動作しているときに発生した熱は、トレンチ内に充填されている熱伝導性部材を介して半導体装置の表面側へ放熱させることができる。
【０００５】
本発明の半導体装置は、第１導電型不純物を低濃度に含む第１半導体領域と、第２導電型不純物を低濃度に含むとともに第１半導体領域に接している第２半導体領域と、第１導電型不純物を高濃度に含むとともに第２半導体領域によって第１半導体領域から隔てられている第３半導体領域を備えている。第１半導体領域と第３半導体領域を隔てている第２半導体領域に絶縁膜を介してゲート電極が対向している。本発明の半導体装置は、第２半導体領域の第３半導体領域側の表面から第１半導体領域側に向けて伸びているとともに、絶縁膜で被覆されている熱伝導性部材が充填されているトレンチを備えている。トレンチに充填されている熱伝導性部材の熱伝導度が、各半導体領域及びゲート電極を形成している材料の熱伝導度よりも大きいことを特徴としている。
熱伝導性部材の熱伝導度を、周囲に存在する各半導体領域及びゲート電極を形成している材料よりも大きくすることによって、トレンチが形成されていない場合に比して、放熱の度合いを向上させ、半導体装置の温度上昇を抑制することができる。さらに、熱伝導性部材が絶縁膜で被覆されていることから、半導体装置の耐圧を実質的に低下させない。また、上記の要素を有する縦型半導体装置を構成した場合には、スイッチ機能を維持しながら半導体装置の温度上昇を抑制することができる。
【０００６】
各半導体領域及びゲート電極は、シリコンを主材料にして形成されているのが好ましい。さらに、熱伝導性部材は、アルミニウム（Al）又は銅（Cu）を主材料にして形成されているのが好ましい。
アルミニウム又は銅は、シリコンよりも熱伝導度が高い材料であり、半導体装置の温度上昇を抑制することができる。さらに、アルミニウム又は銅は、トレンチ内に充填することが容易な材料でもあり、製造が容易という面でも好適である。
【０００７】
トレンチが、第２半導体領域を貫通して第１半導体領域内に侵入していることが好ましい。
第１半導体領域と第２半導体領域のｐｎ接合面は、半導体装置の中でも熱の発生が大きい場所である。第１半導体領域と第２半導体領域のｐｎ接合面を超えてトレンチを形成することによって、このｐｎ接合界面で発生した熱を、トレンチを介して半導体装置の表面側へ効率的に放熱させることができる。
【０００８】
第１導電型不純物を高濃度に含む第４半導体領域と、第２導電型不純物を高濃度に含む第５半導体領域と、表面主電極と、裏面主電極をさらに備えているのが好ましい。第４半導体領域は、第１半導体領域によって第２半導体領域から隔てられている。第５半導体領域は、第４半導体領域に接して形成されている。第５半導体領域は、第４半導体領域によって第１半導体領域から隔てられていてもよく、一部が第１半導体領域と接していてもよい。裏面主電極は、第５半導体領域に接して形成されている。表面主電極は、第３半導体領域に接して形成されている。トレンチは、第２半導体領域と第１半導体領域を貫通して第４半導体領域内に侵入していることが好ましい。
この場合の半導体装置は、一般的にパンチスルータイプの縦型ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）といわれる。
トレンチが半導体装置の深い位置まで形成されていることから、放熱性が極めて向上されている。
【０００９】
熱伝導性部材が、導電性であるとともに表面主電極に接していることが好ましい。
熱伝導性部材を表面主電極と同電位に固定することによって、半導体装置がオフしたときに、トレンチに隣接している第２半導体領域内に対して、第１半導体領域と第２半導体領域のｐｎ接合面から空乏層を効果的に伸ばすことができる。トレンチが第２半導体領域を貫通して第１半導体領域に侵入している場合は、半導体装置がオフしたときに、トレンチに隣接している第１半導体領域内に対して、第１半導体領域と第２半導体領域のｐｎ接合面から空乏層を効果的に伸ばすことができ、第１半導体領域の実質的な完全空乏化を容易に達成することができる。したがって、半導体装置の耐圧を向上させることができる。半導体装置の耐圧を向上させるとともに半導体装置の温度上昇を抑制することができる。
【００１０】
トレンチが、ゲート電極が作り込まれているセル領域の周辺に位置している終端領域にも形成されていることが好ましい。
終端領域の温度上昇を抑制することができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明はまた、上記のトレンチと基本的に同様な構造を、終端領域のみに形成した場合でも有用である。
即ち、本発明の半導体装置は、半導体層の中心側に半導体スイッチング素子群が作り込まれているセル領域が形成されており、そのセル領域の周辺に半導体スイッチング素子群が作り込まれていない終端領域が形成されている。終端領域の半導体層の表面から裏面に向けて伸びているとともに、絶縁膜で被覆されている熱伝導性部材が充填されているトレンチを備えている。トレンチに充填されている熱伝導部材の熱伝導度が、半導体層の熱伝導度よりも大きいことを特徴としている。
終端領域の温度上昇を抑制することができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、絶縁体で被覆されている熱伝導性部材をトレンチ内に充填することによって、半導体装置の耐圧を低下させないで、半導体装置の温度上昇を抑制することができる。また、本発明は、縦型半導体装置の場合に特に有効であり、この場合には、スイッチ機能を維持しながら半導体装置の温度上昇が抑制された構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施例の主要な特徴を列記する。
（第１形態）  放熱用トレンチの平面パターンは、ストライプ状、格子状、又はドット状等を利用することができる。
（第２形態）  熱伝導性部材には、銀、銅、金、アルミニウム、マグネシウム、又はタングステン等を利用することができる。加工性、耐食性、機械的強度、コスト面を考慮すると、銅又はアルミニウムを利用するのが好ましい。
（第３形態）  熱伝導性部材は導電性であり、半導体装置がオフしたときに、接地電位又は負電位が印加されるように構成するのが好ましい。
（第４形態）  第１半導体領域は、半導体装置がオフしたときに、空乏領域を形成することによって耐圧を確保する領域である。一般的には、第１半導体領域は不純物濃度が低濃度の領域であるが、必要に応じて、スーパージャンクション構造を採用することもできる。
【実施例】
【００１４】
図１に、半導体装置１０の要部縦断面図を模式的に示す。半導体装置１０は、バイポーラ動作するパンチスルー型の縦型ＩＧＢＴである。
半導体装置１０は、ｎ−型のドリフト領域２６（第１半導体領域の一例）を備えている。ドリフト領域２６の表面に接してｐ−型のボディ領域２８（第２半導体領域の一例）が形成されている。ボディ領域２８の表面部には、ｎ＋型の複数のエミッタ領域３６（第３半導体領域の一例）とｐ＋型の複数のボディコンタクト領域３９が選択的に形成されている。エミッタ領域３６とボディコンタクト領域３９は、ボディ領域２８によってドリフト領域２６から隔てられている。エミッタ領域３６とボディコンタクト領域３９は、アルミニウムからなるエミッタ電極５２（表面主電極の一例）に接している。ドリフト領域２６とエミッタ領域３６を隔てているボディ領域２８に、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜３２を介してゲート電極３４が対向している。ゲート電極３４は、平面視したときの平面パターンがストライプ状に形成されている。ゲート電極３４とエミッタ電極５２は層間絶縁膜３８によって隔てられている。
エミッタ電極５２の表面には、ニッケル層５４、金薄層５６、はんだ層５７、及び放熱板５８が積層されている。放熱板５８は、図示しないエミッタ電極端子に接続されている。さらに、放熱板５８は、図示しない冷却装置（例えば、水冷装置）に接している。
なお、ニッケル層５４、金薄層５６、はんだ層５７、及び放熱板５８は、半導体装置１０の構成要素ではなく、半導体装置１０が例えば車載用インバータ装置等に実装されるときに必要とされる他の部材であることに留意されたい。
【００１５】
ドリフト領域２６の裏面に接してｎ＋型のバッファ領域２４（第４半導体領域の一例）が形成されている。バッファ領域２４は、ドリフト領域２６によってボディ領域２８から隔てられている。バッファ領域２４の裏面に接してｐ＋型のコレクタ領域２２（第５領域の一例）が形成されている。コレクタ領域２２は、バッファ領域２４によってドリフト領域２６から隔てられている。なお、コレクタ領域２２がドリフト領域２６と接するように形成することもできる。この場合は、例えば、バッファ領域２４が分散した状態で形成され、その隣合うバッファ領域２４の間を利用してコレクタ領域２２とドリフト領域２６が接する構造（一般的にコレクタショートタイプという）とすることもできる。コレクタ領域２２の裏面にはアルミニウムからなるコレクタ電極２１（裏面主電極の一例）が形成されている。
【００１６】
半導体装置１０はさらに、ボディ領域２８のエミッタ領域３６側の表面から、ボディ領域２８及びドリフト領域２６を貫通してバッファ領域２４内に侵入している放熱用トレンチ４０を備えている。放熱用トレンチ４０内には、トレンチ絶縁膜４２で被覆された熱伝導性部材４４が充填されている。熱伝導性部材４４は、アルミニウムで形成されており、エミッタ電極５２と一体である。放熱用トレンチ４０は、平面視したときの平面パターンがストライプ状に形成されている。
コレクタ領域２２、バッファ領域２４、ドリフト領域２６、ボディ領域２８、エミッタ領域３６、及びボディコンタクト領域３９は単結晶シリコンを用いて形成されており、ゲート電極３４は多結晶シリコンを用いて形成されている。放熱用トレンチ４０の熱伝導性部材４４はアルミニウムを用いて形成されていることから、熱伝導性部材４４の熱伝導度は、各半導体領域及びゲート電極３４の熱伝導度よりも大きい。
【００１７】
次に、半導体装置１０の動作を説明する。
コレクタ電極２１に正の電圧が印加され、エミッタ電極５２が接地され、ゲート電極３４にゲートオン電圧が印加されると、半導体装置１０はターンオンする。半導体装置１０がターンオンすると、ゲート電極３４が対向するボディ領域２８に反転層が形成され、エミッタ領域３６からその反転層を経由してドリフト領域２６に電子が注入される。同時に、コレクタ領域２２からはバッファ領域２４を介してドリフト領域２６に正孔が注入される。エミッタ領域３６から注入された電子と、コレクタ領域２２から注入された正孔によって伝導度変調が発生し、半導体装置１０は低いオン電圧で動作する。
【００１８】
半導体装置１０が動作しているときに、半導体装置１０には熱が発生する。とくに伝導電変調が活発化しているドリフト領域２６、なかでもボディ領域２８とドリフト領域２６のｐｎ接合面２７近傍では大量の熱が発生している。この熱によって半導体装置１０の温度が過度に上昇すると、半導体装置１０の動作が不安定になってしまう。
半導体装置１０では、発生した熱が放熱用トレンチ４０の熱伝導性部材４４を介して半導体装置１０の表面側に伝熱される。表面側に伝熱された熱は、エミッタ電極５２、ニッケル層５４、金薄層５６、はんだ層５７、及び放熱板５８を経由して、図示しない冷却装置に放熱される。このため、半導体装置１０は、温度の上昇が抑制されており、安定した動作を実現する。
半導体装置１０では、放熱用トレンチ４０が、ドリフト領域２６とボディ領域２８のｐｎ接合界面２７を超えて形成されていることから、このｐｎ接合界面２７で発生した熱を効果的に半導体装置１０の表面側に伝熱することができる。半導体装置１０の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１９】
ゲートオン電圧がオフすると、半導体装置１０はターンオフする。半導体装置１０がターンオフすると、ドリフト領域２６とボディ領域２８のｐｎ接合界面２７から、ドリフト領域２６に向けて空乏層が形成される。このとき、放熱用トレンチ４０の熱伝導性部材４４が接地電位に固定されていることから、ドリフト領域２６とボディ領域２８のｐｎ接合界面２７からドリフト領域２６内に空乏層を効果的に伸ばすことができ、ドリフト領域２６の実質的な完全空乏化を容易に達成することができる。したがって、半導体装置１０の耐圧を向上させることができる。なお、同等の耐圧を確保する場合は、ドリフト領域２６の不純物濃度を高くすることが可能になることから、放熱用トレンチ４０を設けることによって、オン電圧を低減することもできるといえる。
また、放熱用トレンチ４０はバッファ領域２４内に侵入している。ドリフト領域２６とボディ領域２８のｐｎ接合界面２７から伸びてくる空乏層の進行は、ドリフト領域２６とバッファ領域２４の界面２５によって停止される。したがって、放熱用トレンチ４０をバッファ領域２４内にまで侵入させることによって、空乏層が放熱用トレンチ４０の底面の角部４１まで進行することが確実に防止されている。仮に、放熱用トレンチ４０の底面の角部４１がドリフト領域２６内に存在していると、前記角部４１において電界が過度に集中してしまうことも懸念されるが、本実施例ではそのような事態も発生しない。
即ち、放熱用トレンチ４０は半導体装置１０の温度上昇を抑制するとともに、半導体装置１０の耐圧も向上させることができる。
【００２０】
（半導体装置１０の製造方法）
次に、図２〜図７を用いて、半導体装置１０の製造方法を説明する。
まず、図２に示すように、コレクタ領域２２とバッファ領域２４とドリフト領域２６が積層された半導体基板を用意する。
次に、ドリフト領域２６の表面に、イオン注入技術と熱拡散技術を利用して、ボディ領域２８を形成する。
【００２１】
次に、図３に示すように、ボディ領域２８の表面部に、図示しないマスクを形成した後に、リソグラフィー技術とイオン注入技術と熱拡散技術を利用して、エミッタ領域３６とボディコンタクト領域３９を選択的に形成する。次に、反応性イオンエッチング（RIE）技術を利用して、ボディ領域２８の表面からドリフト領域２６まで達するトレンチを形成し、ゲート電極３４を形成する。具体的には、トレンチを形成した後に、そのトレンチの側壁を熱酸化してゲート酸化膜３２を形成し、次いで、CVD（Chemical Vapor Deposition）法を利用して、トレンチ内に多結晶シリコンを充填する。ゲート電極３４の表面を覆うように、層間絶縁膜３８を形成する。
【００２２】
次に、図４に示すように、ボディ領域２８の表面に、CVD法を利用して、酸化シリコンからなるマスク膜６２を形成する。マスク膜６２は、リソグラフィー技術とドライエッチング技術を利用してパターニングされ、開口６３が形成される。
【００２３】
次に、図５に示すように、高速ドライエッチング装置を用いたドライエッチング技術を利用して、開口６３において露出するボディ領域２８からバッファ領域２４まで達するトレンチ４６を形成する。トレンチ４６は、後に説明するように、熱伝導性部材を充填する必要があることから、その幅４７は比較的に広く形成されている。例えば、ゲート電極３４の幅３７よりも広く形成されている。
また、ドライエッチングによってトレンチ４６を形成するときに、エッチングスピードは遅いものの、マスク膜６２も除去される。トレンチ４６が形成されるエッチングスピードと、マスク膜６２が除去されるエッチングスピードを考慮して、マスク膜６２の厚みを予め調整しておけば、トレンチ４６が形成されるタイミングと、マスク膜６２が除去されるタイミングを一致させることができる。この場合、マスク膜６２を除去するための工程を省略することができ、製造工程数を削減することができる。
【００２４】
次に、図６に示すように、熱酸化技術を利用して、トレンチ４６を画定する側壁にトレンチ絶縁膜４２を形成する。エミッタ領域３６とボディコンタクト領域３９の表面に形成されたトレンチ絶縁膜４２は、ドライエッチング技術を利用して除去する。
【００２５】
次に、図７に示すように、CVD法又はスパッタ法を利用して、トレンチ４６内にアルミニウムからなる熱伝導性部材４４を充填する。このときのCVD法又はスパッタ法は、トレンチ４６内に熱伝導性部材４４を充填するのに続けて、ボディ領域２８の表面を覆うまで実施することによって、放熱用トレンチ４０とエミッタ電極５２を連続して形成することができる。
これらの工程を経て、半導体装置１０を得ることができる。
【００２６】
なお、熱伝導性部材４４には、アルミニウムに代えて銅を用いてもよい。銅は、単結晶シリコン及び酸化シリコン中に容易に拡散する性質があるので、熱伝導性部材４４に銅を用いる場合は、図８に示すように、トレンチ絶縁膜４２を形成した後に、スパッタ法等を利用して、銅の拡散を防止するためのバリアメタル膜４８を形成するのが好ましい。バリアメタル膜４８としては、例えば、タンタル（Ta）、窒化タンタル（TaN）、窒化シリコンタンタル（TaSiN）、窒化シリコンタングステン（WSiN）、又は窒化タングステン（WN2）を好適に用いることができる。
銅もまた、CVD法又はスパッタ法を利用して、トレンチ内に充填することができる。さらに、このときのCVD法又はスパッタ法もまた、トレンチ内に銅からなる熱伝導性部材４４を充填するのに続けて、ボディ領域２８の表面を覆うまで実施することによって、放熱用トレンチ４０と銅からなるエミッタ電極５３を連続して形成することができる。
【００２７】
半導体装置１０を、例えば車載用インバータ装置等に実装するときは、さらに次の工程を実施する。
図１に示すように、無電解めっき法等を利用して、ニッケルを主成分とするニッケル層５４を形成する。次に、濡れ性を確保するために、無電解めっき法等を利用して、ニッケル層５４の表面に金を主成分とする金薄層５６を形成する。
次に、放熱板５８を用意し、その放熱板５８と金薄層５６をはんだ層５７を介して接着する。
これらの工程を経て、半導体装置１０を、例えば車載用インバータ装置等に実装することができる。
【００２８】
（第１変形例）
図９に、半導体装置１００の要部断面図を模式的に示す。図９は、半導体スイッチング素子群が形成されているセル領域１２と、半導体スイッチング素子群が形成されていない終端領域１４の境界を示している。半導体装置１００のセル領域１２の基本的な構造は、前記した半導体装置１０に同一である。ただし、セル領域１２には、放熱用トレンチ４０が形成されていない。なお、半導体装置１０の半導体領域と同一機能の半導体領域に関しては、同一番号を付してその説明を省略する。
図９に示す半導体装置１００では、終端領域１４のみに、半導体装置１０の放熱用トレンチ４０に相当する終端側放熱用トレンチ７０が形成されている。終端領域１４に終端側放熱用トレンチ７０を設けることによって、終端領域１４の温度上昇を抑制することができ、半導体装置１００の信頼性を向上させることができる。
さらに、終端側放熱用トレンチ７０も同様に、半導体装置１００がオフしたときには、ドリフト領域２６の実質的な完全空乏化を促進する。したがって、終端領域１４の耐圧を向上させることができる。なお、同等の耐圧を確保する場合は、終端領域１４の面積を小さくすることができるともいえる。したがって、半導体装置１００の全体の面積を小さくすることができ、ウェハ毎に得られるチップの個数を増加させることができる。製造コストを削減することができる。
【００２９】
なお、半導体装置１０の放熱用トレンチ４０と、半導体装置１００の終端放熱用トレンチ７０を一つの半導体装置に同時に設けてもよい。前記したように、セル領域と終端領域の両者において特性を改善することができる。また、セル領域と終端領域の放熱用トレンチは、同一構造のものを利用することができるので、同一の製造工程で作製することができる。
【００３０】
（第２変形例）
図１０に、半導体装置１１０の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１１０は、バイポーラ動作するパンチスルー型の横型ＩＧＢＴである。なお、半導体装置１０の半導体領域と同一機能の半導体領域に関しては、同一番号を付してその説明を省略する。
この場合も第１実施例の半導体装置１０と同様に、放熱用トレンチ４０を設けることによって、伝導電変調が活発化しているドリフト領域２６、なかでもボディ領域２８とドリフト領域２６のｐｎ接合面２７近傍で発生する熱を、放熱用トレンチ４０の熱伝導性部材４４を介して半導体装置１０の表面側に伝熱されることができる。表面側に伝熱された熱は、エミッタ電極５２、ニッケル層５４、金薄層５６、はんだ層５７、及び放熱板５８を経由して、図示しない冷却装置に放熱される。半導体装置１０は、温度の上昇が抑制されており、安定した動作を実現する。
さらに、半導体装置１１０がオフしたときには、ドリフト領域２６とボディ領域２８のｐｎ接合界面２７からドリフト領域２６内に空乏層を効果的に伸ばすことができ、ドリフト領域２６の実質的な完全空乏化を容易に達成することができる。したがって、半導体装置１１０の耐圧を向上させることができる。
【００３１】
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。
上記実施例では、縦型ＩＧＢＴの例を説明したが、この他の半導体装置、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ等に対しても、本発明の技術を利用することは有用である。
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図２】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す（１）。
【図３】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す（２）。
【図４】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す（３）。
【図５】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す（４）。
【図６】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す（５）。
【図７】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す（６）。
【図８】第１実施例の半導体装置の変形例の製造工程を示す。
【図９】第１実施例の半導体装置の変形例の要部断面図を示す。
【図１０】第２実施例の半導体装置の要部断面図を示す。
【符号の説明】
【００３３】
２１：コレクタ電極
２２：コレクタ領域
２４：バッファ領域
２６：ドリフト領域
２８：ボディ領域
３２：ゲート絶縁膜
３４：ゲート電極
３６：エミッタ電極
３８：層間絶縁膜
３９：ボディコンタクト領域
４０：放熱用トレンチ
４２：トレンチ絶縁膜
４４：熱伝導性部材
４８：バリアメタル層
５２、５３：エミッタ電極
５４：ニッケル層
５６：金薄層
５７：はんだ層
５８：放熱板
【図１】
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【図２】
2006303145.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006303145.tif 000006
【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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