(57)【要約】【課題】  トレンチ型ゲートを有する縦型のＩＧＢＴにおいて、トレンチゲート電極のゲート入力容量の負性容量化を抑制することを目的としている。【解決手段】  ＩＧＢＴ１００は、エミッタ領域８と、ボディ領域１２と、ドリフト領域１９を備える。ボディ領域１２は、エミッタ領域８と接している。ドリフト領域１９は、ボディ領域１２によってエミッタ領域８から分離されている。ドリフト領域１９は、不純物を濃く含む高濃度領域１４と、高濃度領域１４よりも不純物を薄く含む低濃度領域１８を有する。高濃度領域１４の少なくとも一部がトレンチ型ゲート５と接しており、低濃度領域の少なくとも一部がボディ領域１２に接している。【選択図】  図１
2011018694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレンチ型ゲートを有する縦型のＩＧＢＴであって、
第１導電型のエミッタ領域と、
エミッタ領域と接している第２導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域によって前記エミッタ領域から分離されているとともに、第１導電型の不純物を濃く含む高濃度領域と、高濃度領域よりも第１導電型の不純物を薄く含む低濃度領域を有するドリフト領域と、を備えており、
前記高濃度領域の少なくとも一部が前記トレンチ型ゲートと接しており、前記低濃度領域の少なくとも一部が前記ボディ領域に接している半導体装置。
【請求項２】
前記高濃度領域は、前記トレンチ型ゲートの底面の少なくとも一部に接し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】
前記高濃度領域は、前記ドリフト領域と前記トレンチ型ゲートが接する全領域に設けられていることを特徴とする請求項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、トレンチ型ゲートを有する縦型のＩＧＢＴに関する。
【背景技術】
【０００２】
トレンチ型ゲートを有する縦型のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が開発されており、その一例が特許文献１に開示されている。ＩＧＢＴがオンすると、ｎ型エミッタ領域からｐ型ボディ（ｐ型ベースともいう）に形成されるチャネルを介してｎ型ドリフト領域（ｎ型ベースともいう）に電子が注入されるとともに、ｐ型コレクタ領域からｎ型ドリフト領域に正孔が注入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７４４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＧＢＴがオンしているときには、トレンチ型ゲートのトレンチゲート電極に正の電圧が印加されているので、トレンチ型ゲートの周囲に電子が蓄積する。このため、ｎ型ドリフト領域に注入された正孔も、その電子に引き寄せられてトレンチ型ゲートの周囲に蓄積する。トレンチ型ゲートの周囲に正孔が蓄積されると、トレンチ型ゲートのトレンチゲート電極に負の電荷が誘起され、トレンチ型ゲートのゲート入力容量が小さくなる（負性容量化する）。トレンチ型ゲートのゲート入力容量が負性容量化すると、トレンチ型ゲートのトレンチゲート電極に印加する電圧が乱れたり、ＩＧＢＴに過度の電流が流れたりすることがある。本明細書が開示する技術は、トレンチ型ゲートのゲート入力容量の負性容量化を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する技術は、ＩＧＢＴがオンしているときにトレンチ型ゲートの周囲に蓄積する正孔量を抑制することによって、トレンチ型ゲートのゲート入力容量が負性容量化するのを抑制することを特徴としている。本明細書に開示する技術は、トレンチ型ゲートの周囲に蓄積する正孔量を抑制するために、ドリフト領域内に不純物を濃く含む高濃度領域と、高濃度領域よりも不純物を薄く含む低濃度領域を設け、高濃度領域の少なくとも一部がトレンチ型ゲートに接し、低濃度領域の少なくとも一部がボディ領域に接していることを特徴としている。ドリフト領域に注入された正孔は、高濃度領域を避けて低濃度領域からボディ領域内に移動する。これにより、トレンチ型ゲートの周囲に蓄積する正孔量が減少し、トレンチ型ゲートのゲート入力容量が安定する。
【０００６】
本明細書に開示する技術は、トレンチ型ゲートを有する縦型のＩＧＢＴに具現化することができる。そのＩＧＢＴは、第１導電型のエミッタ領域と、第２導電型のボディ領域と、第１導電型のドリフト領域を備えている。ボディ領域は、エミッタ領域と接している。ドリフト領域は、ボディ領域によってエミッタ領域から分離されているとともに、第１導電型の不純物を濃く含む高濃度領域と、高濃度領域よりも第１導電型の不純物を薄く含む低濃度領域を有する。このＩＧＢＴは、高濃度領域の少なくとも一部がトレンチ型ゲートと接しており、低濃度領域の少なくとも一部がボディ領域に接している。縦型のＩＧＢＴでは、コレクタ領域からドリフト領域に注入された正孔が、ボディ領域を通過してエミッタ領域に移動する。正孔は、ドリフト領域内において、ｎ型不純物の濃度が濃い高濃度領域よりもｎ型不純物の濃度が薄い低濃度領域を移動しやすい。このため、本明細書に開示する技術を利用すれば、正孔をトレンチゲート電極の周囲に移動させにくくすることができる。トレンチゲート電極の周囲に正孔が蓄積されにくくなるので、トレンチ型ゲートのゲート入力容量の負性容量化を抑制することができる。
【０００７】
本明細書に開示する半導体装置では、高濃度領域が、トレンチ型ゲートの底面の少なくとも一部に接していることが好ましい。トレンチ型ゲートを有する縦型のＩＧＢＴでは、トレンチ型ゲートの底面がコレクタ領域に対向している。そのため、コレクタ領域から注入された正孔は、トレンチ型ゲートの底面に最も蓄積しやすい。トレンチ型ゲートの底面に正孔が蓄積することを抑制すると、トレンチ型ゲートのゲート入力容量の負性容量化を顕著に抑制することができる。
【０００８】
本明細書に開示する半導体装置では、高濃度領域が、ドリフト領域がトレンチ型ゲートと接する全領域に設けられていることが好ましい。すなわち、高濃度領域が、ドリフト領域内に位置するトレンチ型ゲートの側面と、トレンチ型ゲートの底面の全てに接していることが好ましい。この態様のＩＧＢＴによると、トレンチ型ゲートの底面と側面の間の角部が高濃度領域で覆われる。このため、この態様のＩＧＢＴによると、ゲート入力容量の負性容量化に加えて角部の電界集中も緩和されるので、トレンチ型ゲートの破壊耐量も向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本明細書に開示する技術は、トレンチ型ゲートを有する縦型のＩＧＢＴにおいて、トレンチ型ゲートのゲート入力容量の負性容量化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】高濃度領域の濃度と半導体装置の耐圧の関係を示す。
【図４】トレンチゲート電極に電圧を印加した後のコレクタ電流の変化を示す。
【図５】ｎ型フローティング領域の不純物濃度とコレクタ電流の変化率の関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施例の特徴をいくつか列記する。
（第１特徴）ｐ型ボディ領域内に、ｎ型フローティング領域が設けられている。
（第２特徴）ｐ型ボディ領域内に、ｐ型ボディ領域よりもｐ型不純物を高濃度に含むコンタクト領域が設けられている。
（第３特徴）高濃度領域のｎ型不純物の濃度は、１×１０１５ｃｍ−３以上で１×１０１６ｃｍ−３以下であることが好ましい。
【実施例】
【００１２】
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、半導体基板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】
【００１３】
図１は、ＩＧＢＴ１００の要部断面図を示す。ＩＧＢＴ１００は、トレンチ型ゲート５を有する縦型の半導体装置である。ＩＧＢＴ１００を平面視すると、トレンチ型ゲート５はストライプ状に伸びている。「トレンチ型ゲート５」とは、トレンチゲート電極６とゲート絶縁膜４を併せた構造のことをいう。なお、図１では、半導体基板２の表面に設けられているエミッタ電極と、半導体基板２の裏面に設けられているコレクタ電極を省略している。以下、ＩＧＢＴ１００について裏面から順に説明する。
【００１４】
シリコン単結晶の半導体基板２の裏面側に、ｐ＋型のコレクタ領域２２が設けられている。コレクタ領域２２は、コレクタ電極（図示省略）に電気的に接続している。コレクタ電極は、電源の高電位側に接続している。コレクタ領域２２は、半導体基板２の裏面からｐ型不純物をイオン注入することによって形成される。コレクタ領域２２の不純物濃度は、半導体基板２の裏面側でおよそ１×１０１８ｃｍ−３である。コレクタ領域２２の厚みは、およそ０．５μｍである。コレクタ領域２２の表面に、ｎ＋型のバッファ領域２０が設けられている。バッファ領域２０は、半導体基板２の裏面からｎ型不純物をイオン注入することによって形成される。バッファ領域２０の不純物濃度は、バッファ領域２０とコレクタ領域２２の界面でおよそ２×１０１７ｃｍ−３である。バッファ領域２０の厚みは、およそ０．５μｍである。
【００１５】
バッファ領域２０の表面に、ｎ型のドリフト領域１９が設けられている。ドリフト領域１９は、高濃度領域１４と低濃度領域１８を有している。ドリフト領域１９の厚みはおよそ１３０μｍである。なお、本実施例のＩＧＢＴ１００はノンパンチスルー（ＮＰＴ）型であるが、本実施例で開示される技術はパンチスルー（ＰＴ）型のＩＧＢＴにも適用可能である。パンチスルー（ＰＴ）型のＩＧＢＴの場合、バッファ領域２０を省略し、コレクタ領域２２の表面にドリフト領域１９が設けられている。
【００１６】
ドリフト領域１９の表面に、ｐ型のボディ領域１２が設けられている。ボディ領域１２は、半導体基板２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１２の不純物濃度は、半導体基板２の表面側でおよそ２×１０１７ｃｍ−３である。ボディ領域１２の厚みは、およそ４．５μｍである。ボディ領域１２内に、ｎ＋型のフローティング領域１６が設けられている。フローティング領域１６は、半導体基板２の表面からｎ型不純物をイオン注入することによって形成される。フローティング領域１６は、対向するトレンチ型ゲート５間に亘って伸びている。ボディ領域１２が、フローティング領域１６によって上側ボディ領域１２ａと下側ボディ領域１２ｂに分断されている。フローティング領域１６の不純物濃度はおよそ４×１０１６ｃｍ−３であり、厚みはおよそ０．５μｍである。フローティング領域１６はボディ領域１２の中間部分に設けられている。そのため、上側ボディ領域１２ａと下側ボディ領域１２ｂの厚みは夫々、およそ２．０μｍである。下側ボディ領域１２ｂの不純物濃度は、下側ボディ領域１２ｂとフローティング領域の界面でおよそ１×１０１６である。フローティング領域１６は、下側ボディ領域１２ｂによってドリフト領域１８から隔てられている。フローティング領域１６はまた、上側ボディ領域１２ａによって後述するエミッタ領域８からも隔てられている。
【００１７】
半導体基板２の表面側にｎ＋型のエミッタ領域８が設けられている。エミッタ領域８は、半導体基板２の表面からｎ型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８の不純物濃度は、半導体基板２の表面側でおよそ１×１０２０ｃｍ−３である。エミッタ領域８の厚みは、およそ０．５μｍである。エミッタ領域８は、上側ボディ領域１２ａとトレンチ型ゲート５に接している。エミッタ領域８は、ボディ領域１２によってドリフト領域１８から隔てられている。エミッタ領域８はまた、上側ボディ領域１２ａによってフローティング領域１６から隔てられている。エミッタ領域８間に、ｐ＋型のボディコンタクト領域１０が設けられている。ボディコンタクト領域１０は、半導体基板２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１０の不純物濃度は、半導体基板２の表面側でおよそ１×１０２０ｃｍ−３である。ボディコンタクト領域１０の厚みは、およそ０．７μｍである。エミッタ領域８とボディコンタクト領域１０は、エミッタ電極（図示省略）に電気的に接続している。エミッタ電極は接地されている。
【００１８】
トレンチ型ゲート５は、半導体基板２の表面から、エミッタ領域８とボディ領域１２（上側ボディ領域１２ａと下側ボディ領域１２ｂ）とフローティング領域１６を貫通してドリフト領域１９内に突出している。トレンチ型ゲート５は、トレンチゲート電極６とゲート絶縁膜４を有している。トレンチゲート電極６は、ゲート絶縁膜４を介して、エミッタ領域８、ボディ領域１２及びドリフト領域１９に対向している。トレンチゲート電極６の材料はポリシリコンである。また、ゲート絶縁膜４の材料は酸化シリコン（ＳｉＯ２）である。ドリフト領域１９内では、高濃度領域１４がトレンチ型ゲート５の底面に設けられている。高濃度領域１４は、トレンチ型ゲート５を形成するために半導体基板２の表層部にトレンチ（図示省略）を形成した後に、そのトレンチの底面に向けてｎ型不純物をイオン注入することによって形成される。高濃度領域１４のトレンチ型ゲート５側の不純物濃度はおよそ１×１０１５ｃｍ−３である。高濃度領域１４の厚みＴ１４は、およそ１μｍである。なお、低濃度領域１８は、半導体基板２にｎ型不純物がイオン注入されなかった範囲である。低濃度領域１８の不純物濃度はおよそ１×１０１４ｃｍ−３である。なお、ドリフト領域１９のうち、高濃度領域１４はボディ領域１２に接しておらず、低濃度領域１８だけがボディ領域１２に接している。
【００１９】
ＩＧＢＴ１００の動作について説明する。エミッタ電極とコレクタ電極の間に電圧を加えた状態でトレンチゲート電極６に正の電圧を印加すると、トレンチ型ゲート５の側面のボディ領域１２にチャネルが形成される。エミッタ領域８から供給される電子は、そのチャネルを通過してドリフト領域１８内に注入される。また、正孔が、コレクタ領域２２からドリフト領域１８内に注入される。ドリフト領域１８内に注入された正孔は、電子と再結合するか、ボディコンタクト領域１０から排出される。矢印２４は、ドリフト領域１８内の正孔２６がボディコンタクト領域１０に移動する経路を示している。
【００２０】
矢印２４に示すように、正孔２６は、高濃度領域１４が設けられているトレンチ型ゲート５の底面を避けるようにして、ボディ領域１２内に移動する。すなわち、正孔２６は、高濃度領域１４を避けて、低濃度領域１８からボディ領域１２内に移動する。トレンチ型ゲート５の底面は、コレクタ領域２２に対向しているので、正孔２６が最も蓄積しやすい。ＩＧＢＴ１００は、高濃度領域１４が設けられているので、トレンチ型ゲート５の底面に正孔２６が蓄積することを抑制することができる。そのため、トレンチ型ゲート５のゲート入力容量の負性容量化を顕著に抑制することができる。ＩＧＢＴ１００では、トレンチ型ゲート５のゲート入力容量の負性容量化が抑制されるので、トレンチゲート電極６に印加する電圧が乱れたり、過度の電流が流れることが抑制される。
【００２１】
上記したように、ＩＧＢＴ１００では、ｎ型のフローティング領域１６がｐ型のボディ領域１２内に設けられている。このため、ＩＧＢＴ１００では、フローティング領域１６とボディ領域１２の界面にポテンシャル障壁が生じるので、正孔２６をボディ領域１２内に蓄積することができる。ＩＧＢＴ１００では、正孔２６をボディ領域１８内に蓄積することができるので、オン電圧を小さくすることができる。さらに、ＩＧＢＴ１００では、ｎ＋型の高濃度領域１４がトレンチ型ゲート５の底面に設けられている。そのため、素子内に多くの正孔２６が蓄積されても、トレンチ型ゲート５の周囲に蓄積される正孔量を抑制することができる。ボディ領域１２内にフローティング領域１６を設ける技術は、素子内の正孔の蓄積量が多くなるので、負性容量化が起こり易い。ＩＧＢＴ１００は、フローティング領域１６と高濃度領域１４の双方を備えることにより、オン電圧を小さくするとともにトレンチ型ゲートの負性容量化を抑制することができる。
【実施例２】
【００２２】
図２は、ＩＧＢＴ２００の要部断面図を示す。ＩＧＢＴ２００では、高濃度領域２１４がトレンチ型ゲート５の周囲を覆っている。トレンチ型ゲート５が、高濃度領域１４によって、低濃度領域２１８から隔てられているということもできる。ＩＧＢＴ２００の場合、ドリフト領域２１９内において、高濃度領域２１４がトレンチ型ゲート５の側面にも設けられている。そのため、ドリフト領域２１９内に注入された正孔２６が、トレンチ型ゲート５の底面だけでなく、トレンチ型ゲート５の側面も避けてボディ領域１２内に移動する。トレンチ型ゲート５の側面に蓄積されることをより確実に抑制することができる。ＩＧＢＴ２００は、トレンチ型ゲート５のゲート入力容量の負性容量化を顕著に抑制することができる。また、高濃度領域２１４がトレンチ型ゲート５の周囲を覆っているので、ＩＧＢＴ２００をオフしたときに、トレンチ型ゲート５の角部に電界が集中することも抑制することができる。そのため、ＩＧＢＴ１００は、トレンチ型ゲート５の破壊耐量も向上させることができる。なお、トレンチ型ゲート５の側面に設けられている高濃度領域２１４の厚みＴ２１４は、トレンチ型ゲート５の底面の厚みと等しく、およそ１μｍである。また、高濃度不純物領域２１４のトレンチ型ゲート５側の不純物濃度はおよそ１×１０１６ｃｍ−３である。
【００２３】
ＩＧＢＴ２００の場合、高濃度領域２１４が、トレンチ型ゲート５の側面を覆うだけでなくボディ領域１２にも接している。しかしながら、高濃度領域２１４がボディ領域１２に接する範囲は、ドリフト領域２１９とボディ領域１２が接する範囲の一部分である。別言すると、ＩＧＢＴ２００は、低濃度領域２１８とボディ領域１２が接する部分と、高濃度領域２１４とボディ領域１２が接する部分を有している。そのため、ドリフト領域２１９からボディ領域１２に移動する正孔２６は、低濃度領域２１８とボディ領域１２が接する部分を選択的に移動し、高濃度領域２１４とボディ領域１２が接する部分をほとんど移動しない。よって、トレンチ型ゲート５の周囲に正孔２６が蓄積することを抑制することができる。
【００２４】
（実験例１）
ＩＧＢＴ１００とＩＧＢＴ２００について、高濃度領域１４，２１４に含まれるｎ型不純物の濃度を変化させ、素子耐圧を測定した。本実験では、ＩＧＢＴ１００，２００をオフさせた状態でコレクタ電極に印加する電圧を上昇させ、夫々のＩＧＢＴが破壊したときの電圧を測定した。図３は、高濃度領域１４，２１４のｎ型不純物の濃度とＩＧＢＴ１００，２００の素子耐圧の関係を示す。グラフの横軸は高濃度領域のｎ型不純物の濃度（単位：ｃｍ−３）を示し、縦軸は耐圧を示す。曲線３０はＩＧＢＴ１００の耐圧を示し、曲線３２はＩＧＢＴ２００の耐圧を示す。
【００２５】
曲線３０に示すように、ＩＧＢＴ１００は、高濃度領域１４の濃度が１．０×１０１５ｃｍ−３に至るまでの間、素子耐圧を維持することができる。また、曲線３２に示すように、ＩＧＢＴ２００は、高濃度領域２１４の濃度が１．０×１０１６ｃｍ−３に至るまでの間、素子耐圧を維持することができる。この結果は、高濃度領域がトレンチ型ゲート５の周囲を覆っていると、トレンチ型ゲート５の角部にかかる電界を緩和し、素子耐圧を改善することができることを示している。なお、ＩＧＢＴ１００，２００ともに、高濃度領域１４，２１４の不純物濃度が高くなりすぎると、耐圧が低くなる傾向がみられる。これらの結果は、高濃度領域１４，２１４の不純物濃度が高くなりすぎると、トレンチ型ゲート５に高い電界がかかり、ゲート絶縁膜４が破壊されることを示している。そのため、ＩＧＢＴ１００の場合、高濃度領域１４の不純物濃度は１．０×１０１５ｃｍ−３以下であることが好ましく、ＩＧＢＴ２００の場合、高濃度領域２１４の不純物濃度は１．０×１０１６ｃｍ−３以下であることが好ましい。
【００２６】
しかしながら、高濃度領域１４，２１４のｎ型不純物の濃度が薄すぎると、トレンチ型ゲート５の周囲に蓄積する正孔２６の量を抑制する効果が得られにくくなる。そのため、高濃度領域１４，２１４の不純物濃度は、１．０×１０１５ｃｍ−３以上で１．０×１０１６ｃｍ−３以下であることが好ましい。上記したように、低濃度領域１８，２１８の不純物濃度は、およそ１×１０１４ｃｍ−３である。そのため、高濃度領域１４，２１４のｎ型不純物の濃度が低濃度領域１８，２１８の１０倍以上であれば、正孔２６がトレンチ型ゲート５の周囲に蓄積されることを十分に抑制することができる。
【００２７】
（実験例２）
ＩＧＢＴ２００について、トレンチゲート電極６に電圧を印加し始めてからの経過時間と、ＩＧＢＴ２００を流れる電流（以下、コレクタ電流という）を測定した。また、高濃度領域２１４を有していないＩＧＢＴ（従来のＩＧＢＴ：比較例１）についても同様の測定をおこなった。結果を図４に示している。グラフの横軸はゲート電極に電圧を印加し始めてからの経過時間を示し、縦軸はコレクタ電流を示す。曲線３４はＩＧＢＴ２００のコレクタ電流を示し、曲線３６は比較例１のコレクタ電流を示す。
【００２８】
曲線３６に示すように、従来のＩＧＢＴでは、オンした直後に過剰なコレクタ電流が流れている。また、従来のＩＧＢＴは、コレクタ電流の乱れも生じている。これの結果は、トレンチ型ゲートのゲート入力容量が負性容量化し、ゲート−エミッタ間の電圧が大きく乱れることを示している。ＩＧＢＴに過剰なコレクタ電流が流れると、ＩＧＢＴが破壊に至る虞がある。それに対して、曲線３４に示すように、ＩＧＢＴ２００は、従来のＩＧＢＴと比較して、オンした直後に過剰なコレクタ電流が流れない。また、コレクタ電流の乱れもほとんど生じない。この結果は、高濃度領域２１４によって、トレンチ型ゲート５の周囲に蓄積される正孔２６の量が抑制されることを示している。すなわち、ＩＧＢＴ２００は、従来のＩＧＢＴよりもトレンチ型ゲート５のゲート入力容量の負性容量化を顕著に抑制することができる。
【００２９】
（実験例３）
図４に示すように、ＩＧＢＴがオンした直後において、曲線３６の傾きは曲線３４の傾きよりも大きい。曲線３６，３４の傾きは、コレクタ電流を時間で微分した値（コレクタ電流の変化率）に相当する。上記したように、従来のＩＧＢＴ（コレクタ電流の変化率がＩＧＢＴ２００よりも大きい）は、ＩＧＢＴ２００よりもゲート入力容量の負性容量化が起こりやすい。そのため、コレクタ電流の変化率は、ゲート入力容量の負性容量化の指標とすることができる。本実験例では、コレクタ電流の変化率を指標として、ＩＧＢＴ２００と、高濃度領域２１４を有していないＩＧＢＴ（従来のＩＧＢＴ：比較例２）と、高濃度領域２１４のｎ型不純物をｐ型不純物に代えたＩＧＢＴ（比較例３）について、ゲート入力容量の負性容量化の起こりやすさを比較した。
【００３０】
本実験例では、フローティング層１６に含まれるｎ型不純物の濃度を変化させ、コレクタ電流の変化率を測定した。図５は、フローティング層１６の不純物濃度とコレクタ電流の変化率の関係を示す。グラフの横軸はフローティング層１６の濃度を示し、縦軸はコレクタ電流の変化率を示す。曲線４０はＩＧＢＴ２００のコレクタ電流の変化率を示し、曲線４２は比較例２のコレクタ電流の変化率を示し、曲線４４は比較例３のコレクタ電流の変化率を示す。
【００３１】
図５に示すように、フローティング層１６の不純物濃度が濃くなると、コレクタ電流の変化率が大きくなる。しかしながら、曲線４０，４２に示すように、フローティング層１６の不純物濃度が同じであっても、ＩＧＢＴ２００は、従来のＩＧＢＴよりもコレクタ電流の変化率が小さい。特に、フローティング層１６の不純物濃度が濃くなるに従って、コレクタ電流の変化率の差が大きくなっている。曲線４０と曲線４２の差は、ゲート入力容量の負性容量化の起こりやすさの差に相当する。また、曲線４２と曲線４４に示すように、高濃度領域２１４のｎ型不純物をｐ型不純物に代えると、コレクタ電流の変化率が従来のＩＧＢＴよりも大きくなる。比較例３のＩＧＢＴは、従来のＩＧＢＴよりもゲート入力容量の負性容量化が起こりやすくなる。比較例３のＩＧＢＴは、従来のＩＧＢＴよりもトレンチ型ゲート５の周囲に正孔が蓄積されやすくなる。すなわち、トレンチ型ゲート５の周囲にｐ型不純物を設けると、トレンチ型ゲート５の周囲に正孔が蓄積されやすくなり、ゲート入力容量の負性容量化が起こりやすくなる。
【００３２】
フローティング層１６の不純物濃度を濃くするほど、ボディ領域１２内に蓄積される正孔量を増加させることができる。そのため、曲線４０，４２及び４４ともに、フローティング層１６の不純物濃度が濃くなると、コレクタ電流の変化率が大きくなる。本明細書が開示する技術は、フローティング層１６の濃度を濃くしても、トレンチ型ゲート５の周囲に蓄積される正孔量を抑制することができる。
【００３３】
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】
【００３４】
５：トレンチ型ゲート
８：エミッタ領域
１２：ボディ領域
１４、２１４：高濃度領域
１８、２１８：低濃度領域
１９：ドリフト領域
１００、２００：ＩＧＢＴ（半導体装置）
【図１】
2011018694.tif 000003
【図２】
2011018694.tif 000004
【図３】
2011018694.tif 000005
【図４】
2011018694.tif 000006
【図５】
2011018694.tif 000007