(57)【要約】【課題】半導体基板の有効領域を拡大する技術を提供する。【解決方法】半導体装置１０は、半導体基板２０の表面側にエミッタ電極１２が形成された第１領域２と、エミッタ電極１２から絶縁されたゲート電極パッド１４が形成された第２領域４を有している。第２領域４の少なくとも一部と第１領域２には、エミッタ領域２２やボディ領域２４等の半導体構造が形成されている。第１領域２では、エミッタ領域２２及びボディ領域２４がエミッタ電極１２と接している。第２領域４では、半導体基板２０とゲート電極パッド１４の間に、第１導電層３６と第１絶縁層３８がその順で積層されている第１積層構造３７が設けられている。第１導電層３６は、第２領域４に設けられたエミッタ領域２２の少なくとも一部及びボディ領域２４の少なくとも一部と接し、エミッタ電極１２に接続している。【選択図】図２
2011159818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面側にエミッタ電極が形成された第１領域と、半導体基板の表面側に電極パッドが形成された第２領域とを有しており、電極パッドがエミッタ電極から絶縁されている半導体装置であって、
第２領域の少なくとも一部と第１領域には、
第１導電型であり、半導体基板の表面を含む範囲に形成されているエミッタ領域と、
第２導電型であり、半導体基板の表面を含む範囲及びエミッタ領域の下側に形成されているボディ領域と、
第１導電型であり、ボディ領域の下側に形成されており、ボディ領域によってエミッタ領域から分離されているドリフト領域と、
第２導電型であり、半導体基板の裏面を含む範囲及びドリフト領域の下側に形成されているコレクタ領域と、
エミッタ領域とドリフト領域を分離している範囲のボディ領域に絶縁膜を介して対向しているゲート電極と、
半導体基板の裏面側に形成されたコレクタ電極と、
が設けられており、
第１領域のエミッタ領域及びボディ領域は、エミッタ電極と接しており、
第２領域の半導体基板と電極パッドの間には、半導体基板の側から第１導電層と第１絶縁層の順に積層されている第１積層構造が設けられており、第１導電層は第２領域に設けられたエミッタ領域の少なくとも一部及びボディ領域の少なくとも一部と接すると共にエミッタ電極に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板の表面側に形成され、ゲート電極に電位を伝達するゲート配線が形成された第３領域をさらに有しており、
第３領域の少なくとも一部には、
第１導電型であり、半導体基板の表面を含む範囲に形成されているエミッタ領域と、
第２導電型であり、半導体基板の表面を含む範囲及びエミッタ領域の下側に形成されているボディ領域と、
第１導電型であり、ボディ領域の下側に形成されており、ボディ領域によってエミッタ領域から分離されているドリフト領域と、
第２導電型であり、半導体基板の裏面を含む範囲及びドリフト領域の下側に形成されているコレクタ領域と、
ゲート配線と接続されており、エミッタ領域とドリフト領域を分離している範囲のボディ領域に絶縁膜を介して対向しているゲート電極と、
半導体基板の裏面側に形成されたコレクタ電極と、
が設けられており、
第３領域の半導体基板とゲート配線の間には、半導体基板の側から第２導電層と第２絶縁層の順に積層されている第２積層構造が設けられており、第２導電層は第３領域に設けられたエミッタ領域の少なくとも一部及びボディ領域の少なくとも一部と接すると共にエミッタ電極に接続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】
半導体基板の表面側にエミッタ電極が形成された第１領域と、半導体基板の表面側にゲート配線が形成された第３領域とを有しており、ゲート配線がエミッタ電極から絶縁されている半導体装置であって、
第３領域の少なくとも一部と第１領域には、
第１導電型であり、半導体基板の表面を含む範囲に形成されているエミッタ領域と、
第２導電型であり、半導体基板の表面を含む範囲及びエミッタ領域の下側に形成されているボディ領域と、
第１導電型であり、ボディ領域の下側に形成されており、ボディ領域によってエミッタ領域から分離されているドリフト領域と、
第２導電型であり、半導体基板の裏面を含む範囲及びドリフト領域の下側に形成されているコレクタ領域と、
ゲート配線と接続されており、エミッタ領域とドリフト領域を分離している範囲のボディ領域に絶縁膜を介して対向しているゲート電極と、
半導体基板の裏面側に形成されたコレクタ電極と、
が設けられており、
第１領域のエミッタ領域及びボディ領域は、エミッタ電極と接しており、
第３領域の半導体基板とゲート配線の間には、半導体基板の側から第２導電層と第２絶縁層の順に積層されている第２積層構造が設けられており、第２導電層は第３領域に設けられたエミッタ領域の少なくとも一部及びボディ領域の少なくとも一部と接すると共にエミッタ電極に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
第１導電層または第２導電層が、ゲート電極の上方に配置されていないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項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、エミッタ電極から絶縁されている電極パッド又はゲート配線の少なくとも一方が表面に形成されている半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の電極や電極パッドを必要とする半導体装置が存在する。例えば引用文献１には、制御する電流が流れるエミッタ電極と、半導体装置のオン・オフを切り換える電位を印加するゲート電極パッドが表面に形成された半導体装置が開示されている。半導体装置の表面に形成される電極や電極パッドには、この他に、半導体装置を流れている電流量に対応する信号を出力する電極パッドや、半導体装置の温度に対応する信号を出力する電極パッドが存在することもある。以後、ゲート電極パッド等のエミッタ電極以外の電極や電極パッドを小信号電極と呼ぶ。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５４７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、エミッタ電極と小信号電極には異なる電位が印加される。そのため、従来の半導体装置では、小信号電極の下方に位置する半導体基板には、半導体装置として機能する半導体構造が形成されていなかった。例えば、特許文献１の半導体装置では、小信号電極の下方に位置する半導体基板には、半導体装置の耐圧を確保するための厚い拡散層が形成されている。また、ゲート電極パッドとゲート電極を接続するゲート配線の下方に位置する半導体基板にも同様の問題が発生している。つまり、エミッタ電極とゲート電極には異なる電位が印加されるため、ゲート配線の下方に位置する半導体基板にも、半導体装置として機能する半導体構造が形成されていなかった。このため、半導体基板の表面で小信号電極やゲート配線の面積の占める割合が大きくなると、半導体基板の非有効領域が無視できないほど増大することとなる。このため、半導体基板の有効領域を拡大することができる技術の実現が望まれている。
【０００５】
本発明では、上記課題に鑑みて創作された。本発明は、半導体基板の有効領域を拡大する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示される１つの半導体装置は、半導体基板の表面側にエミッタ電極が形成された第１領域と、半導体基板の表面側に電極パッドが形成された第２領域とを有しており、電極パッドがエミッタ電極から絶縁されている半導体装置に関する。
第２領域の少なくとも一部と第１領域には、エミッタ領域とボディ領域とドリフト領域とコレクタ領域とゲート電極とコレクタ電極が設けられている。エミッタ領域は、第１導電型であり、半導体基板の表面を含む範囲に形成されている。ボディ領域は、第２導電型であり、半導体基板の表面を含む範囲及びエミッタ領域の下側に形成されている。ドリフト領域は、第１導電型であり、ボディ領域の下側に形成されている。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。コレクタ領域は、第２導電型であり、半導体基板の裏面を含む範囲及びドリフト領域の下側に形成されている。ゲート電極は、エミッタ領域とドリフト領域を分離している範囲のボディ領域に絶縁膜を介して対向している。コレクタ電極は、半導体基板の裏面側に形成されている。
この半導体装置では、第１領域のエミッタ領域及びボディ領域が、エミッタ電極と接している。また、第２領域の半導体基板と電極パッドの間には、半導体基板の側から第１導電層と第２絶縁層の順に積層されている第１積層構造が設けられている。第１導電層は、第２領域に設けられたエミッタ領域の少なくとも一部及びボディ領域の少なくとも一部と接すると共に、エミッタ電極と接続している。
【０００７】
この半導体装置では、従来技術では非有効領域となっていた第２領域（電極パッドが形成されている領域）の少なくとも一部を有効領域として活用する。つまり、第２領域の少なくとも一部に、半導体構造を形成するとともに、第２領域のエミッタ領域の少なくとも一部及びボディ領域の少なくとも一部と接し、かつ、第１領域のエミッタ電極に接続された第１導電層を設けておく。これによって、第１導電層とコレクタ電極の間に電位差を生じさせ、ゲート電極に所定の電位を印加することで、第２領域の半導体構造を通ってコレクタ電極から第１導電層に電流が流れ、さらにその電流をエミッタ電極へと流すことができる。その結果、第２領域を有効領域として活用することができ、半導体基板の有効面積を拡大することができる。
【０００８】
本明細書で開示される他の半導体装置は、半導体基板の表面側に形成され、ゲート電極に電位を伝達するゲート配線が形成された第３領域をさらに有している。第３領域の少なくとも一部には、上記のエミッタ領域とボディ領域とドリフト領域とコレクタ領域とゲート電極とコレクタ電極と同様の半導体構造が設けられている。
この半導体装置では、第３領域の半導体基板とゲート配線の間に、半導体基板の側から第２導電層と第２絶縁層の順に積層されている第２積層構造が設けられている。第２導電層は、第３領域に設けられたエミッタ領域の少なくとも一部及びボディ領域の少なくとも一部と接すると共に、エミッタ電極に接続している。
【０００９】
この半導体装置では、従来技術では非有効領域となっていた第３領域（ゲート配線が形成されている領域）の少なくとも一部を有効領域として活用する。つまり、第３領域の少なくとも一部に、半導体構造を形成するとともに、第３領域のエミッタ領域の少なくとも一部及びボディ領域の少なくとも一部と接し、かつ、第１領域のエミッタ電極に接続された第２導電層を設けておく。そのため、第２導電層とコレクタ電極の間に電位差を生じさせ、ゲート電極に所定の電位を印加することで、第３領域の半導体構造を通ってコレクタ電極から第２導電層に電流が流れ、さらにその電流をエミッタ電極へと流すことができる。つまり、第３領域を有効領域として活用することができ、半導体基板の有効面積を拡大することができる。
【００１０】
なお、上述のように第２領域と第３領域の両者を有効領域としてもよいが、第３領域のみを有効領域としてもよい。第３領域のみを有効領域としても、半導体基板の有効面積を拡大することができる。
【００１１】
第１導電層または第２導電層は、ゲート電極の上方に配置されていないことが好ましい。これによって、ゲート電極に印加する電位の影響で第１導電層または第２導電層の電位が不安定となることが抑制され、半導体装置の動作が不安定となることが抑制される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、半導体基板の有効領域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】半導体装置１０を示す。
【図２】図１のII−II断面図を示す。
【図３】図１のA領域の拡大図を示す。
【図４】半導体装置１０の製造過程を説明する図である。
【図５】半導体装置１０の製造過程を説明する図である。
【図６】半導体装置１０の製造過程を説明する図である。
【図７】半導体装置１０の製造過程を説明する図である。
【図８】変形例に係る半導体装置の部分断面図（図１に示すVIII−VIII断面に相当）を示す。
【図９】変形例に係る半導体装置の一部（図１に示すＢ領域に相当）を拡大した平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態の半導体装置１０を図１に示す。半導体装置１０の表面には、エミッタ電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃとゲート電極パッド１４が形成されている。隣接するエミッタ電極１２の間の領域１６には、ゲート電極パッド１４と後述するトレンチゲート電極３０を接続するためのゲート配線４０が設けられている。本実施形態では、エミッタ電極１２が形成されている領域を第１領域２と呼び、ゲート電極パッド１４が形成されている領域を第２領域４と呼び、ゲート配線４０が設けられている領域を第３領域６と呼ぶ。
【００１５】
半導体装置１０のII−II断面を図２に示す。図２に示すように、半導体装置１０の第１領域２及び第２領域４には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor（以下ではＩＧＢＴという））が形成されている。半導体装置１０は、Ｎ型の半導体基板２０に形成されており、Ｎ型の半導体基板２０が未加工状態で残っている部分によって、ドリフト領域２６が形成されている。ドリフト領域２６の表面側に、Ｐ型不純物を低濃度に含むボディ領域２４が積層されている。ボディ領域２４の表面に臨む位置に、Ｎ型不純物を高濃度に含んでいるエミッタ領域２２が形成されている。エミッタ領域２２は、ボディ領域２４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２２の表面から、エミッタ領域２２とボディ領域２４を貫通し、ドリフト領域２６に達するトレンチ３０ａが形成されている。トレンチ３０ａの底面と壁面はゲート絶縁膜３２で被覆されており、トレンチ３０ａの内側にトレンチゲート電極３０が充填されている。コレクタ領域２８は、ドリフト領域２６の裏面側に形成されている。半導体装置１０の裏面には、コレクタ電極１８が形成されている。コレクタ電極１８は、コレクタ領域２８と導通している。
【００１６】
第１領域２では、トレンチゲート電極３０の表面に酸化膜３４が形成されている。酸化膜３４は、トレンチゲート電極３０が形成されている範囲に形成されている。隣接するトレンチゲート電極３０の間の半導体基板２０の表面には、第１導電層３６が形成されている。酸化膜３４及び第１導電層３６の表面には、エミッタ電極１２が形成されている。エミッタ電極１２は、酸化膜３４及び第１導電層３６が形成されていない範囲では、半導体基板２０の表面に直接形成されている。エミッタ電極１２は、第１導電層３６及びエミッタ領域２２と導通している。
【００１７】
第２領域４では、隣接するトレンチゲート電極３０の間の半導体基板２０の表面に、第１導電層３６が形成されている。第１導電層３６の表面には第１絶縁層３８が形成されている。第１絶縁層３８は、第１導電層３６が形成されていない範囲では、トレンチゲート電極３０の表面及び半導体基板２０の表面に形成されている。つまり、第２領域４の表面には、第１導電層３６と第１絶縁層３８の順に積層されている第１積層構造３７が設けられている。第１絶縁層３８の表面には、ゲート電極パッド１４が形成されている。ゲート電極パッド１４は、第１絶縁層３８によって第１導電層３６から絶縁されている。
【００１８】
半導体装置１０のＡ領域（図１参照）の拡大図を図３に示す。図３に示すように、トレンチゲート電極３０は、第３領域６に形成されたゲート配線４０から第１領域２を貫通して第２領域４にまで伸びている。トレンチゲート電極３０は、半導体基板２０内に複数本形成されており、お互いに等間隔かつ並行に配置されている。トレンチゲート電極３０は、ゲート配線４０に接続されており、ゲート配線４０を介してゲート電極パッド１４に接続されている。また、第１導電層３６は、配線部３６ａと接続部３６ｂを備えている。配線部３６ａは、半導体基板２０の表面に複数本形成されており、隣接するトレンチゲート電極３０の間及びトレンチゲート電極３０の外側をトレンチゲート電極３０に沿って伸びている。配線部３６ａは、第１領域２まで伸びるとともに、第１領域２においてエミッタ電極１２と接続している。接続部３６ｂは、トレンチゲート電極３０の端部３０ｂに対向する領域に形成されており、配線部３６ａ同士を接続している。すなわち、第１導電層３６は、第１領域２と第２領域４のトレンチゲート電極３０が形成されていない領域に、櫛歯状に形成されている。
【００１９】
次に、半導体装置１０の動作を説明する。半導体装置１０をオン状態に切り換える時には、コレクタ電極１８に正電位を印加してエミッタ電極１２を接地した状態で、ゲート電極パッド１４を介してトレンチゲート電極３０に正電位を印加する。これによって、第1領域２及び第２領域４のトレンチゲート電極３０に対向するボディ領域２４にＮ型の反転層（図示省略）が形成される。Ｎ型の反転層を通してコレクタ領域とエミッタ領域が導通する。半導体装置１０の第１領域２では、コレクタ領域２８とエミッタ領域２２を介してコレクタ電極１８とエミッタ電極１２の間を電流が流れる。また、半導体装置１０の第２領域４では、半導体装置１０の表面側にエミッタ電極１２に接続された第１導電層３６が形成されている。そのため、半導体装置１０をオン状態に切り換えると、コレクタ領域２８とエミッタ領域２２を介してコレクタ電極１８と第１導電層３６の間を電流が流れる。第１導電層３６に流れ込んだ電流は、図３に矢印４２で示すように、第１領域２へ向かって流れ、エミッタ電極１２へと流れる。つまり、半導体装置１０をオン状態に切り換える時には、半導体装置１０の第１領域２と第２領域４を通して電流が流れる。その一方、半導体装置１０をオフ状態に切り換える時には、トレンチゲート電極３０に正電位を印加するのを中断する。これによって、ボディ領域２４のＮ型の反転層が消失し、コレクタ領域２８とエミッタ領域２２の間が非導通となり、第１領域２と第２領域４の両方の領域において電流が流れなくなる。半導体装置１０では、トレンチゲート電極３０に印加する正電位を印加するか否かを変化させることで、オン状態とオフ状態を切換える。
【００２０】
本実施形態の半導体装置１０では、オン状態とした際に、従来技術では電流が流れず非有効領域となっていた第２領域４にも電流が流れる。つまり、第２領域４も電流が流れる有効領域として活用することができる。これによって、半導体基板２０のうち、有効領域として利用することができる領域を拡大することができる。
【００２１】
半導体装置１０では、一端が外部回路等に接続固定されている導電性ワイヤをゲート電極パッド１４にまで引き伸ばし、その導電性ワイヤをゲート電極パッド１４に接続固定する必要がある。そのため、ゲート電極パッド１４は、導電性ワイヤを接続固定するのに必要な面積を確保する程度に大型化して製造する必要がある。その結果、半導体装置１０を小型化したい場合でも、ゲート電極パッド１４が形成されている第２領域４の面積を減らすことができない。
本実施形態の半導体装置１０では、第２領域４を有効領域として活用する。そのため、ゲート電極パッド１４を小型化できない場合でも、第２領域４の半導体基板２０を有効領域として活用することができる。半導体基板２０の非有効領域を減らすことができるため、半導体装置１０を全体として小型化することができる。
【００２２】
また、第１導電層３６は、次の効果も果す。ゲート電極パッド１４と半導体基板２０の間に第１導電層３６が存在しない場合、ボディ領域２４とドリフト領域２６の界面から発生した電界が、トレンチゲート電極３０先端部に局所的に印加される。この局所的に印加される電界によりドリフト領域２６における電界分布が大きく変化すると、半導体装置１０の耐圧特性が悪化してしまう。
本実施形態の半導体装置１０では、ゲート電極パッド１４と半導体基板２０の間に第１導電層３６が形成されている。その為、トレンチゲート電極３０先端部に局所的に電界が印加されることがなく、半導体装置１０の耐圧特性が悪化することを防ぐことができる。
【００２３】
半導体装置１０では、第２領域４にも半導体構造が形成されており、この半導体構造によって第２領域４の耐圧が保持されている。そのため、第２領域４の耐圧を保持するために第２領域４の半導体基板内に厚い拡散層を形成する必要がない。また、半導体装置１０では、第１導電層３６が半導体基板２０のエミッタ領域２２とボディ領域２４の表面に形成されており、トレンチゲート電極３０の上方には形成されていない。そのため、トレンチゲート電極３０に印加された電位によって第１導電層３６の電位が不安定となることが抑制され、半導体装置１０の動作を安定化させることができる。また、半導体装置１０では、第１導電層３６の配線部３６ａは、トレンチゲート電極３０に沿って複数本形成されているとともに、接続部３６ｂを介してお互いに接続されている。そのため、第１導電層３６の電位を安定化することができる。これによって、第１導電層３６からエミッタ電極１２に電流を流す際に、複数の配線部３６ａに均一な電流を流すことができる。
【００２４】
最後に、半導体装置１０の製造方法について説明する。半導体装置１０には、以下の説明に先立って、図４に示すように、従来と同一の製造方法によって、ボディ領域２４と、エミッタ領域２２と、トレンチ３０ａと、ゲート絶縁膜３２と、トレンチゲート電極３０と、酸化膜５０が形成されている。
最初に、図５に示すように、酸化膜５０にドライエッチングでコンタクト５２を形成する。次に、半導体装置１０の表面に導電層を形成し、その導電層をエッチング処理する。これによって、酸化膜５０に形成されたコンタクト５２の内部に、第１導電層３６が形成され、第１導電層３６とエミッタ領域２２及びボディ領域２４が導通する。
【００２５】
次に、図６に示すように、ＣＶＤ法（化学気相成長法）で半導体装置１０の表面に、層間絶縁膜５４を形成する。次に、図７に示すように、層間絶縁膜５４にドライエッチングを行う。第１領域２では、ドライエッチングによりトレンチゲート電極３０が形成されている範囲に層間絶縁膜５４を残す。これによって、層間絶縁膜５４から酸化膜３４が形成される。その一方、第２領域４では、層間絶縁膜５４にドライエッチングを行わない。これによって、ドライエッチングされずに残った層間絶縁膜５４によって、第１絶縁層３８が形成される。
次に、第１領域２に金属膜を形成し、エミッタ電極１２を形成する。エミッタ電極１２は、第１領域２のエミッタ領域２２と、第１領域２及び第２領域４の第１導電層３６に導通する。また、第２領域４の第１絶縁層３８上に金属膜を形成し、ゲート電極パッド１４を形成する。ゲート電極パッド１４は、第１絶縁層３８によって第１導電層３６及びエミッタ電極１２から絶縁される。これによって、図２の半導体装置１０が形成される。
【００２６】
以上、本実施形態の半導体装置１０を説明したが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、上述した実施形態の半導体装置１０において、ゲート配線４０が設けられている第３領域６にも、上述した第２領域４と同様の半導体構造を形成することができる。このような変形例に係る半導体装置１００の構成を、図８，９を参照して説明する。なお、半導体装置１００の平面図も図１と同様の平面図となるため、ここでは、図１の平面図を利用して半導体装置１００を説明する。
図８は、変形例に係る半導体装置１００の部分断面図（図１に示すVIII−VIII断面に相当）である。図８に示すように、半導体装置１００では、第３領域６にもエミッタ領域２２やボディ領域２４等の半導体構造が形成されている。半導体基板２０の隣接するトレンチゲート電極３０の間の表面には、第２導電層６６が形成されている。トレンチゲート電極３０の表面及び第２導電層６６の表面には、第２絶縁層６８が形成されている。第２絶縁層６８は、トレンチゲート電極３０及び第２導電層６６が形成されていない範囲では、半導体基板２０の表面にも形成されている。つまり、半導体装置１００の第３領域６には、第２導電層６６と第２絶縁層６８の順に積層されている第２積層構造６７が設けられている。第２絶縁層６８の表面にはゲート配線４０が形成され、ゲート配線４０の表面が表面保護膜６０によって覆われている。ゲート配線４０は、第２絶縁層６８によって第２導電層６６から絶縁されている。
【００２７】
半導体装置１００の一部（図１に示すＢ領域に相当）を拡大した平面図を図９に示す。図９に示すように、トレンチゲート電極３０は、第３領域６を貫通して隣接する第２領域４の間を伸びている。トレンチゲート電極３０は、半導体基板２０内に複数本形成されており、お互いに等間隔かつ並行に配置されている。また、第２導電層６６は、半導体基板２０の表面に複数本形成されており、隣接するトレンチゲート電極３０の間をトレンチゲート電極３０に沿って伸びている。第２導電層６６は、第１領域２まで伸びるとともに、第１領域２においてエミッタ電極１２と接続している。
【００２８】
半導体装置１００では、第３領域６の表面側にエミッタ電極１２に接続された第２導電層６６が形成されている。そのため、半導体装置１００をオン状態に切り換えると、第３領域６において、コレクタ領域２８とエミッタ領域２２を介してコレクタ電極１８と第２導電層６６の間を電流が流れる。第２導電層６６に流れ込んだ電流は、図９に矢印６２で示すように、第１領域２へと流れ、エミッタ電極１２へと流れる。半導体装置１００では、第１領域２と第２領域４だけでなく、従来技術では電流が流れず被有効領域となっていた第３領域６にも電流が流れる。つまり、第３領域６も電流が流れる有効領域として活用することができる。これによって、半導体基板２０のうち、有効領域として利用することができる領域をさらに拡大することができる。
【００２９】
また、この種の半導体装置では、外部からゲート電極パッドに入力された電位を減衰させることなくトレンチゲート電極に伝達する必要がある。そのため、ゲート配線は、入力された電位を減衰させない程度に大型化して製造する必要がある。その結果、ゲート配線が形成されている領域の面積を減らすことが難しい。
上述した半導体装置１００では、第３領域６を有効領域として活用する。そのため、ゲート配線４０を大型化して製造する場合でも、第３領域６の半導体基板２０を有効領域として活用することができる。この結果、半導体基板２０の非有効領域を減らすことができるため、半導体装置１００をさらに小型化することができる。
【００３０】
また、第２導電層６６は、次の効果も果す。この種の半導体装置では、ゲート配線と半導体基板の間に導電性を有する層が存在しないと、ゲート配線から発生した電界が、ゲート配線と対向する領域の半導体基板に局所的に印加される。この局所的な電界の印加により半導体基板内のエミッタ領域やボディ領域における電界分布が大きく変化すると、半導体装置の耐圧特性が悪化してしまう。
本実施形態の半導体装置１００では、ゲート配線４０と半導体基板２０の間に第２導電層６６が形成されている。その為、ゲート配線４０から発生した電界は、第２導電層６６を介して半導体基板２０に印加され、半導体基板２０に直接印加されない。この結果、半導体基板２０内のエミッタ領域２２やボディ領域２４における電界分布が大きく変化することがなく、半導体装置１００の耐圧特性が悪化することを防ぐことができる。
【００３１】
また、半導体装置１００では、第３領域６にも半導体構造が形成されており、この半導体構造によって第３領域６の耐圧が保持されている。そのため、第３領域６の耐圧を保持するために第３領域６の半導体基板２０内に厚い拡散層を形成する必要がない。また、半導体装置１００では、第２導電層６６が半導体基板２０のエミッタ領域２２とボディ領域２４の表面に形成されており、トレンチゲート電極３０の上方に形成されていない。そのため、トレンチゲート電極３０に印加された電位によって第２導電層６６の電位が不安定となることが抑制され、半導体装置１００の動作を安定化させることができる。
【００３２】
以上、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明したが、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。例えば、半導体装置に形成されるＩＧＢＴ素子はトレンチゲート型に限られるものでなく、プレーナ型のＩＧＢＴ素子が形成されても良い。
【００３３】
また、第２領域及び第３領域のトレンチゲート電極３０の表面に形成された酸化膜上に、第１導電層３６または第２導電層６６が配置されていてもよい。この場合でも、第２領域及び第３領域を有効領域として活用することができる。また、第１導電層３６及び第２導電層６６の抵抗を小さくすることができる。
【００３４】
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。
【符号の説明】
【００３５】
２     第１領域
４     第２領域
６     第３領域
１０、１００  半導体装置
１２   エミッタ電極
１４   ゲート電極パッド
１８   コレクタ電極
２０   半導体基板
２２   エミッタ領域
２４   ボディ領域
２６   ドリフト領域
２８   コレクタ領域
３０   トレンチゲート電極
３０ａ トレンチ
３２   ゲート絶縁膜
３４   酸化膜
３６   第１導電層
３７   第１積層構造
３８   第１絶縁層
４０   ゲート配線
５０   酸化膜
５２   コンタクト
５４   層間絶縁膜
６０   表面保護膜
６６   第２導電層
６７   第２積層構造
６８   第２絶縁層
【図１】
2011159818.tif 000003
【図２】
2011159818.tif 000004
【図３】
2011159818.tif 000005
【図４】
2011159818.tif 000006
【図５】
2011159818.tif 000007
【図６】
2011159818.tif 000008
【図７】
2011159818.tif 000009
【図８】
2011159818.tif 000010
【図９】
2011159818.tif 000011