(57)【要約】IGBTはドーピングを増加させた厚いバッファ領域を有し、よって自己クランプ誘導スイッチ及びデバイス製作を改善する。プレーナまたはトレンチゲートIGBTは２５ミクロンより厚いバッファ層を有している。バッファ層は十分にドーピングされているので、そのキャリアは少数キャリアに比べて特にNバッファとNドリフト領域との間の遷移部においてより多い。
2005516390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改善した自己クランプ誘導スイッチ(SCIS)エネルギ放散を備えたIGBTであって、
互いに離間した第一及び第二表面を有した半導体基板と、
第一極性のドーパントによってヘビードープされた前記第一表面内のソース領域と、
前記ソース領域を包囲して第二の反対の極性のドーパントによってドープされた前記第一表面内のベース領域と、
前記第一表面において第一端部から延在し、前記第一表面から離間した第二端部は前記第二表面を向いた方向にあり、前記ソース領域と同等の極性のドーピングのドリフト領域と、
前記ソース領域と同等の極性を有し、前記ドリフト領域の前記第二端部に隣接して配置されたバッファ領域と、
前記第二極性のドーパントによってヘビードープされ、前記第二表面内のコレクタ領域と、からなるIGBTであって、
前記バッファ領域ドーピング濃度は前記ドリフト領域に隣接した位置にピークドーピング濃度を有し、前記ピークドーピング濃度は前記バッファ領域内で前記バッファ領域の前記ドリフト末端において注入ホールキャリア濃度より高いことを特徴とするIGBT。
【請求項２】
前記ベース、前記ドリフト及びバッファ層、及び前記コレクタ領域からなる前記トランジスタの前記電流ゲインが、SCISの自己クランプフェーズの開始において1より小さいことを特徴とする請求項1記載のIGBT。
【請求項３】
前記バッファ領域は前記ドリフト領域のドーピング濃度より高い前記ドーピング濃度を有することを特徴とする請求項1記載のIGBT。
【請求項４】
前記バッファ領域ドーピング濃度が前記バッファ領域全体に亘って実質的に一定であることを特徴とする請求項1記載のIGBT。
【請求項５】
前記ピークSCIS電力放散がクランプ電圧及びピークSCIS電流において生じることを特徴とする請求項1記載のIGBT。
【請求項６】
前記バッファ領域が25ミクロン以上であることを特徴とする請求項1記載のIGBT。
【請求項７】
前記バッファ領域の前記ピークドーピングが8.0E+16から6.0E+17atoms/cm3の間であることを特徴とする請求項1記載のIGBT。
【請求項８】
前記バッファ領域の前記シート抵抗が10から60ohms/sqの間であることを特徴とする請求項1記載のIGBT。
【請求項９】
改善した自己クランプ誘導スイッチ(SCIS)エネルギ放散を備えたIGBTであって、
互いに離間した第一及び第二表面を有した半導体基板と、
第一極性のドーパントによってヘビードープされた前記第一表面内のソース領域と、
前記ソース領域を包囲して第二の反対の極性のドーパントによってドープされた前記第一表面内のベース領域と、
前記第一表面において第一端部から延在し、前記第一表面から離間した第二端部は前記第二表面を向いた方向にあり、前記ソース領域と同等の極性のドーピングのドリフト領域と、
前記ソース領域と同等の極性を有し、前記ドリフト領域の前記第二端部に隣接して配置されたバッファ領域と、
前記第二極性のドーパントによってヘビードープされ、前記第二表面内のコレクタ領域と、からなるIGBTであって、
前記バッファ領域が十分に厚く、かつ十分なドーピング濃度を有し、よって前記IGBTがピークSCIS電力放散の際に前記バッファ領域の注入ホールキャリア濃度を前記バッファ領域の前記ドリフト末端において前記ピークバッファドーピング濃度より低いレベルまで低下させることを特徴とするIGBT。
【請求項１０】
改善した自己クランプ誘導スイッチ(SCIS)エネルギ放散を備えたIGBTであって、
互いに離間した第一及び第二表面を有した半導体基板と、
第一極性のドーパントによってヘビードープされた前記第一表面内のソース領域と、
前記ソース領域を包囲して第二の反対の極性のドーパントによってドープされた前記第一表面内のベース領域と、
前記第一表面において第一端部から延在し、前記第一表面から離間した第二端部は前記第二表面を向いた方向にあり、前記ソース領域と同等の極性のドーピングのドリフト領域と、
前記ソース領域と同等の極性を有し、前記ドリフト領域の前記第二端部に隣接して配置されたバッファ領域と、
前記第二極性のドーパントによってヘビードープされ、前記第二表面内のコレクタ領域と、からなるIGBTであって、
前記バッファ領域厚みが約25ミクロン以上であり、少なくとも20ボルトの逆阻止電圧を支持するのに十分低いドーピング濃度を有することを特徴とするIGBT。
【請求項１１】
前記ソースの前記深さが0.4ミクロンを超えることがなく、前記ベースの前記深さが3ミクロンを超えることがないことを特徴とする請求項10記載のIGBT。
【請求項１２】
前記セルピッチが20ミクロンを超えることがないことを特徴とする請求項10記載のIGBT。
【請求項１３】
前記バッファの前記ピークドーピングプロフィールが8.0E+16から6.0E+17atoms/cm3の間にあることを特徴とする請求項10記載のIGBT。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)が、自動車点火装置用の制御装置として良く知られている。IGBTは極めて低い抵抗で大電流を流すことが可能であり、低電圧ゲートによって迅速にオンオフを切り替えることが可能である。IGBTはDMOSデバイスの制御特性とサイリスタの電流供給能力とを組み合わせたものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なIGBTが図3Aに示されている。当業者であればIGBTはソース及びベースのセルラーアレイにエミッタを伴って形成されることを理解する。図3に示されるように、IGBT10はエピタキシャル層11を有しており、該エピタキシャル層11はP-型ベース領域3によって包囲されたN+ソース領域2を含んでいる。ライトドープ（lightly doped）されたNドリフト領域5がヘビードープ（heavily doped）されたNバッファ領域7の上に横たわっている。エピタキシャル層11はヘビーPドープされた基板9の表面上に形成される。デバイスの表面上において、一般的に二酸化ケイ素のゲート絶縁層17がエピタキシャル層11の表面を覆っている。一般的にポリシリコン19のゲート導電層が絶縁層17を覆ってゲート電極を形成している。他の絶縁層21がポリシリコンを覆っており、金属接触層23が各セルのソース2とベース3とを接触している。上記の記述は表面上にゲートを備えたプレーナ・デバイス（planar device）を説明したものである。しかし、IGBTはトレンチゲートによって製作することも可能である。図3Bを参照されたい。
【０００３】
IGBTは図1及び2に示したような点火制御回路に使用することが可能である。本発明を説明するためにこれらの回路を明細書の本背景技術において説明する。かかる説明の記載場所及び説明自身は当該回路が先行技術であることを認めるものではない。IGBT10がオンになると、低電圧VCE(sat)が降下し、トランス（transformer）14の一次側12に電流が流れる。電圧の比が一時側を超える。スパークプラグが起動すると、ほとんどのエネルギが該スパークで放電する。もし残余エネルギが存在すれば、補助クランプ回路（auxiliary clamp circuit）30によって放散される。図1において、クランプ回路30aは約400ボルトの累積降伏電圧（cumulative breakdown voltage）を有した一対または複数対のツェナーダイオード20、22である。図2において、クランプ回路30bは分圧器（voltage divider）であり、抵抗R1、R2と一対または複数対のツェナーダイオード24とを含んでいる。ゲート信号が除去された後、残余エネルギを放散して局所的障害を防止するため補助回路30はIGBT10のオン状態を保つ。
【０００４】
補助回路30の電圧はツェナーダイオードによってセットされ、時間とともにエネルギを放散する。もし、例えば、壊れたスパークプラグワイヤーや汚れたプラグによってスパークが生じなければ問題が生じる。これにより開放した二次側16のままとなり、エネルギがインダクタ12、16内に蓄積したままとなる。ゲートがオフに切り替わると、一次側12に蓄積したエネルギを二次側16に送ることができない。一次側16はツェナーがブレークダウンするまで電圧を強制的に上昇させる。自己クランプ誘導スイッチ(SCIS)モードにおいて、コレクタ電流の一部、Izener、がコレクタから分岐されてゲートに流れ込みIGBTのオン状態を保つ。従って、一次側インダクタ12に蓄積しているエネルギはゲート信号が除去された後であっても放散する。
【０００５】
SCISモードにおいては、IGBTは異常運転条件の際の点火コイルに蓄積される全エネルギを吸収することが可能でなければならない。それら異常条件の最も一般的なものは開放した二次側である。Nバッファ層7はIGBTのSCISエネルギ密度を高めるために重要な役割を担っている。Pベース3、N領域5、7及びPコレクタ9によって形成される寄生p-n-p電流ゲインαp-n-pトランジスタを減らすために、バッファシート抵抗を最小化すること、すなわち、積分バッファ充電を増加することが重要である。αp-n-pを減らすことはSCISエネルギ密度を増加させる。IGBTの従来の世代は(図5、6参照)比較的薄いNバッファ領域を有していた。かかるデバイスにおいては、より薄いバッファ層は開始材料としてのウェハのコストを低減せしめ、旧深度接合セル技術を伴って、オン状態の電圧降下の増加に起因してダイサイズを最小化するものであった。
【０００６】
より最新のデバイスはオン状態の電圧降下を著しく減少せしめた設計を採用しており、これは浅い平面接合すなわちトレンチセルラー技術を有したセルラー構造を採用することによる。これら設計により同等のオン状態電圧降下を維持しながらNバッファシート抵抗を低減することが可能となる。より新しい設計は、(1)バッファの正味ピークドーピング濃度を増加することと、(2)バッファ厚みを従来設計と同等に維持することとによってバッファシート抵抗を減少する。しかし、薄いバッファ領域は種々の欠点を有している。それらの積分充電を制御することはしばしば困難である。一般的な薄いバッファは12ミクロン以下のオーダである。これらの層はエピタキシャル蒸着によって製造され、エピタキシャル成長におけるほんの数ミクロンの小さなエラーが深刻な期待しない結果を生じ得る。薄い層は積分バッファ充電すなわちバッファシート抵抗を制御することを困難にする。これはエピタキシャル層7の成長の際及び高温ウェハ製造処理の際のP+基板の外方拡散（out diffusion）に起因する。P-型ドーパントの基板からバッファ領域への移動はバッファ領域の所望の充電プロフィールを減少させる。
【０００７】
従来設計の特性が図5及び6に示されている。SCISの能力はIGBTの寄生p-n-p電流ゲインαp-n-pに直接関連している。それは領域3、5/7及び9のゲインである。αp-n-pはMOSチャネルを通ってドリフトしてSCISクランプフェーズの際に電流を通すのに必要な電子電流のレベルを決定する。電子電流の量は、所望のp-n-pベース電子電流を運ぶためにどの程度の高さの電圧レベルでIGBTゲートを作動しなければならないかを決定する。SCISの際、IGBTのPベースの接合部温度は上昇し、よって熱的に発生する電子リーク電流のレベルが上昇する。かかるリーク電流は、ゲート制御MOSチャネルを介して供給される電子電流の量を減らすp-n-pベース電流の他の源である。もしIGBTに高レベルのSCISエネルギのストレスがかけられた場合、Pベース接合における温度は全ての電子電流が熱的に発生するリーク電流によって供給され得るレベルに到達可能である。この点においてIGBTはゲート制御を失い、熱的暴走が起こり、そしてIGBTクランプ機能がフェイルする。これは更にJトータルとEとの積による熱移動に起因してバッファの温度が増加するに伴ってバッファ寿命τpが増加するという事実によって折り合う。キャリアの寿命が増加すると、対応してp-n-pのエミッタ注入効率γp-n-pが増加し、これによりゲインαp-n-pが増加する。αp-n-pの増加によりMOSチャネルを介してドリフトして全デバイス電流(Iホール+ I電子)を通すのに必要な電子電流が低レベルとなる。従って、デバイスはより低い瞬間的ピーク接合部温度でフェイルし、その結果より低いSCISエネルギ密度となる。
【０００８】
図5は垂直ドーピング、Eフィールド、電子及びホールキャリア濃度、並びに全電流密度(Jトータル)プロフィールを示しており、4.88E+13a/cm2の積分充電及び169Ω/sqのバッファシート抵抗を備えた8.4ミクロン厚みのバッファのSCISのクランプフェーズの際のピーク電力放散の水平位置を含んでいる。図5からわかるように、p-n-pエミッタ注入効率γp-n-pは全バッファにおいて高く、電子及びホール共に注入キャリア濃度はピークバッファドーピング濃度を超えている。図6は、図5の垂直ドーププロフィールに310mJ、14.2Aのストレスを加えたSCIS波形を示している。デバイスはクランプにおいて約95μ秒の時間後にクランプがフェイルしており、SCISクランプフェーズの開始においてはαp-n-p=2.52である。
【０００９】
IGBTのシリコン領域は、そのSCISエネルギ密度能力によって定義される。従って、SCISエネルギ密度(mJ/cm2)を増加することが極めて望ましく、その目的は以下の通りである。
【００１０】
1.シリコン領域を縮減してコストを削減する。
【００１１】
2. IGBTの設置面積を減少してモジュール空間の制限を解く。D2Pak(TO-263)ではなくDPak(TO-252)に同等のSCIS能力を提供することによって設置面積を60%減少することが実現する。DPakに同等のデバイス性能を供給することにより、モジュール設計者はモジュールサイズを増大させることなく本機能を追加することが可能となる。
【発明の開示】
【００１２】
本発明は改善したSCISエネルギ放散を伴うIGBTを提供する。IGBTは基板上に1または複数のエピタキシャル層を成長させた半導体基板上に作られる。基板すなわちコレクタは一般的にヘビードープされたP-型基板である。ヘビードープされたNバッファをP+基板上に成長させる。ライトドープしたNドリフト層をNバッファ層の表面に成長させる。エピタキシャル層の表面は隔離したP-型ベース領域のアレイ及び/または単一ベース領域、及びN+エミッタ領域を有している。一般的なIGBTはNPNPデバイスであるが、相対的ドーピングを逆にすることも可能であり、これによりPNPNデバイスが提供される。本発明はNバッファ層を提供し、これは25ミクロンより厚く、バッファ領域内のドリフト末端における注入ホールキャリア濃度が結果的にピークバッファドーピング濃度より低くなるドーピング濃度を有している。バッファのドーピングプロフィールは8.0E16と6E17atoms/cm3との間である。本構造によりP-ベース、N-ドリフト/N+バッファ、及びP+コレクタ基板からなる固有p-n-pトランジスタのゲインが減少する。しかしドーピングは順方向電圧降下を許容限度内に維持するには十分であり、少なくとも20ボルトであって好ましくは24ボルトの逆阻止電圧を支持する。
【００１３】
ベース、ドリフト及びバッファ層、及びコレクタ領域からなる固有のp-n-pトランジスタのゲインは1より少ない。バッファ領域はドリフト領域のドーピング濃度より高いドーピング濃度を有している。バッファ領域の濃度はバッファ領域全体に亘って実質的に一定である。IGBTは深さが0.4ミクロンを超えることがない比較的浅いソース及び深さが3ミクロンを超えることがないベースを有している。これによりチャネルが約1.5ミクロンより長くないデバイスを生じる。好適な実施例においては、セルピッチは20ミクロンを超えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明はIGBTの垂直バッファ領域を実現する構造を提供し、よってSCISエネルギ密度を高め、SCISエネルギ密度の変動性を減少する。本発明により作られたデバイスの歩留まりは増加しており、その理由はバッファ厚みに関して広い許容範囲が可能であること、及びP+基板からの外方拡散に起因してエピタキシャルバッファ成長及びウェハ処理の際のバッファシート抵抗の変動性が減少することによるものである。
【００１５】
図3A及び3Bは一般的な表面及びトレンチゲートIGBTを示しており、Nバッファ領域の位置を示している。図4は従来技術による設計(図5)にSCISエネルギ密度が増加した新規のより厚いバッファ層設計(図9)を重ねたものである。図5-10に示されているシミュレーション例の各々はIGBTに相対的に同等の構造を用いている。図5-7と9-10とに示されているデバイス間の差異を以下に示す。図7には図5のデバイスと同等のプロフィールが示されているが、図7のバッファはより厚く(34.8μm)、6.6E+13a/cm2の積分充電、及び95Ω/sqのバッファシート抵抗を生じる。図8は本バッファのSCIS波形を示し、図6のSCISストレスと同等の条件下にある。デバイスのクランプはクランプにおいて約100μ秒の後にフェイルしており、SCISクランプフェーズの開始においてαp-n-p=1.39である。
【００１６】
本発明において、Nバッファ層の厚みは25μmを超えて増加され、注入ホールキャリア濃度がバッファのドリフト領域末端においてピークバッファドーピング濃度より低く、及び/またはIGBTがピークSCIS電力放散（power dissipation）の時にαp-n-p<1.0となるようにピークドーピング濃度は制御される。ピーク電力放散はIGBTがクランプ電圧及びピークSCIS電流の時に生じる。本発明は所定のSCISエネルギに対してクランプ機能を維持するために必要なダイの実質面積を低減することによりデバイスのコストを削減するのに役立っている。本発明はまた高いSCISエネルギ密度を維持しながら40ボルトより高い逆阻止能力(BVECO、BVECSまたはBVECR)を備えたIGBTを設計する方法を提供する。図9を参照すると、本発明によって作られたIGBTのドーピングが示されている。ドーピングはPベースに隣接し、N JFET領域、Nドリフト、Nバッファ及びP+基板を経たラインに沿って行われる。バッファ領域は約70ミクロンから開始し、約105ミクロンにおいて終了する。バッファ領域内の電子の数はホールの数及びドーピング濃度の1.74E+17a/cm3を超過している。シミュレーション試験は27℃、14.2amps、Vge=5ボルト、Rge=1kΩ及びαp-n-p<1.0のゲインで行われた。約3.35E-3秒の時間において、ゲート信号はオフに切り替えられ、コイルは開けたままにされる。電圧VCEはすぐにゼロから約400ボルトに上昇する。接合部温度及びバッファ温度は予想通り上昇し、VGEは降下する。電流ゲインは急上昇するが、コレクタ電流がほとんどゼロになるまで1未満に維持されていることに留意されたい。
【００１７】
対応するシミュレーション試験が従来のデバイス及びドーピングレベルを変化させずにバッファをより厚く変形させたデバイスにおいて行われた。従来のデバイスの結果が図5及び6に示されている。バッファは約70ミクロンにおいて開始し、約80ミクロンにおいて終了する。図6は、約3.33E-3秒においてゲートがオフに切り替えられた後、電流ゲインはすぐに上昇し、その結果デバイスはフェイルすることを示している。図7及び8はバッファをより厚くするのみでは電流ゲインを減少するのには不十分であることを示している。ここにおいては、バッファ層は約35ミクロン厚みであるが、バッファ層のドーピングは従来のデバイスとほぼ同等の1.74E+16atoms/cm3である。電流ゲインは増加し、デバイスはフェイルしている。
【００１８】
サンプル実施例及び従来技術が図4及び以下の表において互いに比較されている。
【００１９】
【表１】
2005516390.tif 000003
【００２０】
本発明の設計は、ダイサイズと性能とを両立させている。Nバッファは逆降伏電圧を制御する。自動車点火のIGBTにおいて、逆降伏電圧は20ボルトより高く、好ましくは24ボルトである。バッファは所定量の充電を提供し、それはバッファの厚み及びドーピングによって定まる。従来技術のデバイスの深度接合（deep junction）においては、もし旧バッファを厚く作った場合、オン状態電圧はより高くなるであろう。目的は予想される最大の電流及びSCISエネルギを取り扱うことが可能な最小サイズのダイを得ることにある。厚いバッファはオン状態の電圧降下を増加させる傾向にある。従来技術のデバイスにおいては、バッファ層の厚みを1乃至2ミクロン以内に制御することが重要であった。より浅いベース及びソースを有することにより、バッファの厚みをセットすることに関して自由度を得た。本発明によって、設計者及び製造者はエピタキシャルバッファ層を成長させる際により高い自由度を得た。
【００２１】
IGBTはその温度が設計により定められた最高許容レベルを超えた場合はフェイルする。電子電流はPベース内に形成されるチャネルを通して流れ、ドリフト領域をN+ソースに抵抗接続する。より浅い接合及びより密接したセルピッチのデバイス設計によりチャネル密度を増加することが可能である。これによりチャネル電流密度は旧式の深い接合デバイスに比べてより低くなる。ピーク温度は表面において生じる。熱によりリーク電流が発生し、これはほとんどが電子電流である。熱により生じたリーク電流は領域3、5/7及び9によって形成される寄生p-n-pのベースに流れ込む。デバイスが加熱するにつれて、必要なゲートのバイアスは減少する。なぜならば、0.5のオリジナルゲインはバッファ加熱に起因して上昇し、コレクタ電流は衰退する。十分に高い温度において、熱は十分なリーク電流を生じ、デバイスのオンを維持し、デバイスはゲート制御を喪失してクランプはフェイルする。現在の浅い接合デバイスはセルピッチを減少し、チャネル電流密度を減少させ、及びIGBT全体に電流流れをより均一に分配することによって温度を下げている。
【００２２】
図6-10に示されるシミュレーション結果は、図5によって作られた従来技術のデバイス及び図7のライトドープによる厚いバッファは作動条件においてフェイルすることを示している。図6を考察されたい。IGBTのゲート電圧Vgeはデバイスが切り替わるとゼロまで降下する。しかし、コレクタ電流Icは継続し、スイッチ期間の最後に電圧Vceはゼロより大きい。これらの考察によりゲートはデバイスの制御を失い、図6のシミュレーション例によって構築されたデバイスはフェイルするとの結論が導かれる。図8には同様の結果が導かれるデータが示されている。IGBTのゲート電圧Vgeがゼロの後であっても実質的な電流Iceが存在し、デバイス間の電圧Vceはスイッチサイクルの最後において上向く。図6及び8はまたスイッチサイクルの最後における電流ゲインが10以上であることを示している。これはデバイスが制御不能であることのもう一つの表れである。
【００２３】
これに対し、図9によって作られたデバイスは乗り切っている。ここにおいてはデバイスを流れる電流Icがゼロのときとほぼ同時にゲート間の電圧はゼロに降下する。スイッチサイクルの終期におけるデバイス間の電圧もまたゼロである。両方の考察により、ゲートはスイッチサイクルの間は制御を維持し、図9によって構築されたデバイスはサイクルの間じゅう作動するとの結論が導き出される。電流ゲインはサイクルの終期において約1を維持し、デバイスがゲート制御下にあることを示している。
【００２４】
本発明は更に電子電流とホール電流との比(Ie:Ih)を増加することによりデバイスのSCIS能力を改善する。本発明はバッファ内の積分充電を増加することにより注入効率を減少することによってp-n-pのゲインを減少する。バッファ層をより厚く作り、かつ、よりヘビーにドーピングすることにより、従来技術のデバイスのp-n-p構造と比較して総括ゲインが減少する。この結果、本発明のIGBTはゲート制御を失う前により高い温度に持ちこたえることができる。
【００２５】
バッファ層の厚み及びドーピングはバッファ層の全充電を定める。更に、バッファドーピングは逆降伏を制御する。ドーピングの増加はゲインを減少させ、本発明はバッファ層に十分な充電を提供してp-n-p ゲインを減少させる。従来技術のデバイスに比べてバッファ領域内により多く充電することにより、本発明はp-n-pトランジスタのエミッタの効率を減少させ、よってそのゲインを減少する。バッファドーピングは逆降伏を制御する。最大許容バッファドーピング濃度は逆降伏電圧の関数としてセットされる。もしドーピングが過度にライトである場合、バッファは厚くなりすぎて結果的に高コストとなる。本発明の伝導ゲインは低く、その理由はp-n-pのNベースのほんの少ししかキャリアが欠乏しないからである。図5、7及び9にその特性が示されているデバイスは全て欠乏がほとんどない場合は通常条件において低ゲインを有している。しかしSCISの際は、それらのドリフト領域の大部分が欠乏する。Nドリフト及びNバッファの全距離の約2/3におけるドーピングプロフィールを横切る電子フィールド(Eフィールド)を含んだ図5及び6を参照されたい。p-n-pのベース幅は小さく、ドリフト及びバッファ領域の約1/3しかない。薄いバッファは素早く加熱し、そのゲインは温度によって増加する。図7と図5とを比較すると、バッファはより厚いが、ドーピングは減少している。ゲインはほぼ同等であり、厚みとドーピングとは反比例することを示している。図7を図9の実施例と比較すると、図9のドーピングがより高く、バッファの厚みは同等であり、ゲインが全く異なっていることがわかる。図9のゲインは試行のほとんどの間において1より低く維持し、10を超えることはない。温度が上昇してもゲインはほとんど変化しておらず、その理由はバッファが厚くかつドーピングが高いからである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】IGBTを備えた点火制御回路を示している。
【図２】IGBTを備えた点火制御回路を示している。
【図３Ａ】表面ゲートIGBTセルの断面図である。
【図３Ｂ】トレンチゲートIGBTである。
【図４】従来技術デバイスと本発明により作られたデバイスとのドーピングプロフィールの比較である。
【図５】従来の薄型バッファIGBTの距離を関数とした濃度、Eフィールド及びJトータルを示している。
【図６】タイミングダイアグラムであり、第一垂直軸にVCE、ベース/エミッタにおけるピーク温度及びバッファにおける温度を示し、第二垂直軸にコレクタ電流IC、VGE、及び電流ゲインIh/Ieを示している。
【図７】図5と同様であり、厚いバッファ(34.8μm)を有し、約2.0E+16a/cm3のバッファドーピング及び95Ω/sqのバッファシート抵抗のIGBTのドーピング及び性能を示している。
【図８】図6と同様であり、厚いバッファ(34.8μm)を有し、約2.0E+16a/cm3のバッファドーピング及び95Ω/sqのバッファシート抵抗のIGBTのドーピング及び性能を示している。
【図９】図5と同様であり、35ミクロンのバッファ及び1.74E+17a/cm3のバッファドーピングのIGBTの濃度及びタイミング性能を示している。
【図１０】図6と同様であり、35ミクロンのバッファ及び1.74E+17a/cm3のバッファドーピングのIGBTの濃度及びタイミング性能を示している。
【符号の説明】
【００２７】
２  ソース
３  ベース
５  Nドリフト領域
７  Nバッファ領域
９  基板
１０  IGBT
３０a、３０b  クランプ回路
【図１】
2005516390.tif 000004
【図２】
2005516390.tif 000005
【図３Ａ】
2005516390.tif 000006
【図３Ｂ】
2005516390.tif 000007
【図４】
2005516390.tif 000008
【図５】
2005516390.tif 000009
【図６】
2005516390.tif 000010
【図７】
2005516390.tif 000011
【図８】
2005516390.tif 000012
【図９】
2005516390.tif 000013
【図１０】
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【国際調査報告】
2005516390.tif 000015
2005516390.tif 000016