(57)【要約】【課題】  オン電圧と逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の双方が改善された半導体装置を提供すること。【解決手段】  半導体装置１０の半導体層１２には、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０が形成されている。ダイオード領域２０の半導体層１２には、ライフタイム制御領域３９が形成されている。そのライフタイム制御領域３９は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界からＩＧＢＴ領域４０の一部に侵入するように連続して伸びている。ライフタイム制御領域３９の先端３９ａは、平面視したときに、ＩＧＢＴ領域４０のボディ領域４６の形成範囲に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体層を備える半導体装置であって、
前記ダイオード領域は、前記半導体層の表層部に形成されているｐ型のアノード領域と、前記半導体層の裏層部に形成されているｎ型のカソード領域を有しており、
前記ＩＧＢＴ領域は、前記半導体層の表層部に形成されているｐ型のボディ領域と、前記半導体層の裏層部に形成されているｐ型のコレクタ領域を有しており、
前記ダイオード領域の前記半導体層には、前記半導体層の水平方向に連続して伸びているライフタイム制御領域が形成されており、
前記ライフタイム制御領域が、前記ダイオード領域と前記ＩＧＢＴ領域の境界から前記ＩＧＢＴ領域の一部に侵入するように連続して伸びており、
前記ライフタイム制御領域の先端が、平面視したときに、前記ＩＧＢＴ領域の前記ボディ領域の形成範囲に位置する半導体装置。
【請求項２】
前記ライフタイム制御領域の先端が、前記境界から前記水平方向において６０μｍ以上の範囲に位置する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ボディ領域を貫通して設けられている複数のトレンチゲートが形成されており、
前記ライフタイム制御領域の先端が、平面視したときに、最も前記ダイオード領域側に設けられている前記トレンチゲートを超えた範囲に位置する請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ライフタイム制御領域の先端が、前記境界から前記水平方向において５００μｍ以下の範囲に位置する請求項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、ダイオード領域とＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）領域が形成されている半導体層を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイオード領域とＩＧＢＴ領域を同一の半導体層内に混在させた半導体装置が開発されている。この種の半導体装置では、ダイオード領域がフリーホイールダイオード（Free Wheeling Diode：FWD）として利用されており、ＩＧＢＴ領域がオフのときに、負荷電流を還流させる。この種の半導体装置では、ダイオード領域の逆回復特性を改善することが重要な課題となっている。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２には、ダイオード領域の逆回復特性を改善するために、半導体層内にライフタイム制御領域を形成する技術が提案されている。ライフタイム制御領域は、負荷電流が還流するときに注入される過剰なキャリアを再結合によって消失させ、逆回復時の逆回復電荷量（Ｑｒｒ）を低減させるために形成されている。特許文献１には、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の双方に亘ってライフライム制御領域を形成する技術が開示されている。特許文献２には、ダイオード領域にのみライフライム制御領域を選択的に形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６７３９４号公報
【特許文献２】特開２００８−１９２７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の双方に亘ってライフライム制御領域が形成されていると、ＩＧＢＴ領域がオンしたときに、ＩＧＢＴ領域に存在するライフタイム制御領域がキャリアの輸送効率を低下させてしまう。このため、特許文献１の半導体装置は、オン電圧が大きいという問題がある。一方、特許文献２のように、ダイオード領域にのみライフライム制御領域が形成されていると、そのようなオン電圧の増大が抑制される。
【０００６】
しかしながら、本発明者らの詳細な検討の結果、以下のことが分かってきた。ＩＧＢＴ領域には、ボディ領域とドリフト領域の間に寄生ダイオードが存在している。このため、負荷電流が還流しているとき、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界近傍では、前記寄生ダイオードが順バイアスされ、寄生ダイオードを介してキャリアが注入されてしまうことがあることが分かってきた。
【０００７】
このため、特許文献２のように、ダイオード領域にのみライフライム領域が形成されていると、ＩＧＢＴ領域の寄生ダイオードを介して注入されるキャリアを良好に消失させることができない。このため、本発明者らの詳細な検討の結果、ＩＧＢＴ領域の寄生ダイオードを介して注入されるキャリアによって逆回復電荷量（Ｑｒｒ）が増大することが分かってきた。
【０００８】
本願明細書に開示される技術は、上記新規な知見を契機として創作されたものであり、オン電圧と逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の双方を改善することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願明細書で開示される技術では、ダイオード領域に形成されているライフライム制御領域が、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界を超えてＩＧＢＴ領域の一部に侵入するように形成されていることを特徴としている。より具体的には、ライフライム制御領域が、平面視したときに、ＩＧＢＴ領域のボディ領域の形成範囲の一部に侵入して形成されていることを特徴としている。これにより、ＩＧＢＴ領域の寄生ダイオードを介して注入されるキャリアの少なくとも一部を、ライフタイム制御領域によって消失させることができるので、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の増大を抑制することができる。また、ライフタイム制御領域は、ＩＧＢＴ領域の一部に形成されており、ＩＧＢＴ領域の全域に亘って形成されていない。このため、ライフタイム制御領域を形成したことによるオン電圧の増大も抑えられる。本明細書で開示される技術によると、オン電圧と逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の双方が改善された半導体装置を具現化することができる。
【００１０】
すなわち、本明細書で開示される半導体装置は、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体層を備えている。ダイオード領域は、半導体層の表層部に形成されているｐ型のアノード領域と、半導体層の裏層部に形成されているｎ型のカソード領域を有している。ＩＧＢＴ領域は、半導体層の表層部に形成されているｐ型のボディ領域と、半導体層の裏層部に形成されているｐ型のコレクタ領域を有している。ここで、本願明細書では、半導体層の裏層部にｐ型のコレクタ領域が形成されている範囲をＩＧＢＴ領域と定義する。したがって、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界とは、コレクタ領域の形成範囲と非形成範囲の境界となる。一例では、ダイオード領域のｎ型のカソード領域とＩＧＢＴ領域のｐ型のコレクタ領域が隣接していることが多い。したがって、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界とは、カソード領域とコレクタ領域の接合面となることもある。ダイオード領域の半導体層には、半導体層の水平方向に連続して伸びているライフタイム制御領域が形成されている。ライフタイム制御領域は、キャリアのライフタイムが周囲の領域よりも短縮化された領域である。一例では、ライフタイム制御領域は、結晶欠陥が意図的に形成された領域である。本明細書で開示される半導体装置では、ライフタイム制御領域が、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界からＩＧＢＴ領域の一部に侵入するように連続して伸びている。ライフタイム制御領域の先端が、平面視したときに、ＩＧＢＴ領域のボディ領域の形成範囲に位置する。このように、ライフタイム制御領域がＩＧＢＴ領域のボディ領域の下方に形成されていると、ＩＧＢＴ領域の寄生ダイオードを介して注入されたキャリアは、ライフタイム制御領域において再結合する確率が大幅に増加する。この結果、寄生ダイオードを介して注入されたキャリアが逆回復電荷量（Ｑｒｒ）に及ぼす影響が低減される。
【００１１】
本願明細書で開示される半導体装置では、ライフタイム制御領域の先端が、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界から水平方向において、正孔の拡散長以上の範囲に位置するのが望ましい。正孔の拡散長は、約６０μｍと見積もることができる。したがって、ライフタイム制御領域の先端が、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界から水平方向において、６０μｍ以上の範囲に位置するのが望ましい。ライフライム制御領域がダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界から水平方向に６０μｍ以上伸びていると、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の低減効果を良好に得ることができる。
【００１２】
本願明細書で開示される半導体装置では、ボディ領域を貫通して設けられている複数のトレンチゲートが形成されていてもよい。この場合、ライフタイム制御領域の先端が、平面視したときに、最もダイオード領域側に設けられているトレンチゲートを越えた範囲に位置するのが望ましい。ライフライム制御領域が上記位置関係に設けられていると、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の低減効果を良好に得ることができる。
【００１３】
本願明細書で開示される半導体装置では、ライフタイム制御領域の先端が、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界から水平方向において５００μｍ以下の範囲に位置するのが望ましい。本発明者らの検討の結果、５００μｍを超えてライフライム制御領域が形成されていても、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の低減効果が飽和することが判明した。したがって、オン電圧の増大を考慮すると、ライフタイム制御領域の先端が上記範囲に位置するのが望ましい。これにより、オン電圧と逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の双方が改善された半導体装置が具現化される。
【発明の効果】
【００１４】
本明細書で開示される技術によると、オン電圧と逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の双方が改善された半導体装置を具現化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、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】図２は、ダイオード領域の順方向電圧と逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の関係を示す。
【図３】図３は、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界からの長さと逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の関係を示す。
【図４】図４は、第２実施例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願明細書で開示される技術の特徴を整理して記載する。
（特徴１）ライフタイム制御領域は、荷電粒子の照射によって形成されており、半導体層の所定深さの面内の一部に形成されている。
（特徴２）ライフタイム制御領域の先端は、平面視したときに、ＩＧＢＴ領域の最もダイオード領域側に設けられているトレンチゲートを越えた範囲に位置している。ここで、トレンチゲートを超えた範囲とは、トレンチゲートの下方の範囲も含む。この場合のライフタイム制御領域は、ＩＧＢＴ領域の最もダイオード領域側に設けられているトレンチゲートよりもダイオード領域側に存在するボディ領域の下方の全域に形成されている。ダイオード領域に還流電流が流れているとき、トレンチゲートよりもダイオード領域側に存在するボディ領域で構成される寄生ダイオードが順バイアスされ易い。このため、上記位置関係に形成されたライフタイム制御領域は、ＩＧＢＴ領域の寄生ダイオードを介して注入されるキャリアを良好に消失させることができる。
【実施例１】
【００１７】
図１に示されるように、半導体装置１０は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０が混在した半導体層１２を備えている。半導体装置１０では、ダイオード領域２０がフリーホイールダイオードとして利用されており、ＩＧＢＴ領域４０がオフのときに、負荷電流を還流させる。一例では、ＩＧＢＴ領域４０は、平面視したときに、ダイオード領域２０の周囲を一巡するように形成されていてもよい。あるいは、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０は、平面視したときに、隣接して配置されていてもよい。
【００１８】
半導体装置１０は、半導体層１２の裏面に形成されている共通電極６０と、半導体層１２の表面に形成されているアノード電極２８及びエミッタ電極４８を備えている。共通電極６０は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の双方に亘って形成されており、ダイオードにおけるカソード電極であり、ＩＧＢＴにおけるコレクタ電極である。アノード電極２８は、ダイオード領域２０に対応して形成されている。エミッタ電極４８は、ＩＧＢＴ領域４０に対応して形成されている。なお、必要に応じて、アノード電極２８とエミッタ電極４８を一枚の共通電極としてもよい。
【００１９】
半導体装置１０はさらに、半導体層１２のダイオード領域２０に対応した部位に、ｎ型のカソード領域２２と、ｎ型の中間領域２４と、ｐ型のアノード領域２６を備えている。
【００２０】
カソード領域２２は、例えば、イオン注入技術を利用して、半導体層１２の裏層部に形成されている。カソード領域２２の不純物濃度は濃く、共通電極６０にオーミック接触している。
【００２１】
中間領域２４は、カソード領域２２とアノード領域２６の間に設けられている。中間領域２４は、低濃度中間領域２４ａとバッファ領域２４ｂを備えている。低濃度中間領域２４ａとバッファ領域２４ｂは、不純物濃度が異なっており、低濃度中間領域２４ａの不純物濃度がバッファ領域２４ｂよりも薄い。低濃度中間領域２４ａは、半導体層１２に他の領域を形成した残部であり、不純物濃度は厚み方向に一定である、バッファ領域２４ｂは、例えば、イオン注入技術を利用して形成されている。
【００２２】
アノード領域２６は、例えば、イオン注入技術を利用して、半導体層１２の表層部に形成されている。アノード領域２６は、複数の高濃度アノード領域２６ａと、その複数の高濃度アノード領域２６ａを取囲む低濃度アノード領域２６ｂを備えている。複数の高濃度アノード領域２６ａは、半導体層１２の表層部に分散して配置されている。複数の高濃度アノード領域２６ａの不純物濃度は濃く、アノード電極２８にオーミック接触している。低濃度アノード層２６ｂの不純物濃度は、高濃度アノード領域２６ａより薄い。アノード領域２６の下端の位置は、後述するトレンチゲート５２の下端の位置よりも浅い。なお、この例に代えて、低濃度アノード領域２６ｂは、隣合う高濃度アノード領域２６ａ間にのみ設けられていてもよい。アノード領域２６の形態は、ダイオード領域２０に所望する特性に応じて、様々な形態を採用することができる。
【００２３】
半導体装置１０はさらに、半導体層１２のＩＧＢＴ領域４０に対応した部位に、ｐ型のコレクタ領域４２と、ｎ型のドリフト領域４４と、ｐ型のボディ領域４６と、ｎ型のエミッタ領域４７を備えている。
【００２４】
コレクタ領域４２は、例えば、イオン注入技術を利用して、半導体層１２の裏層部に形成されている。コレクタ領域４２の不純物濃度は濃く、共通電極６０にオーミック接触している。ＩＧＢＴ領域４０のコレクタ領域４２とダイオード領域２０のカソード領域２２は、半導体層１２の略共通した深さに位置しており、半導体層１２の水平方向に隣接している。この例では、コレクタ領域４２とカソード領域２２の接合面が、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界である。
【００２５】
ドリフト領域４４は、コレクタ領域４２とボディ領域４６の間に設けられている。ドリフト領域４４は、低濃度ドリフト領域４４ａとバッファ領域４４ｂを備えている。低濃度ドリフト領域４４ａとバッファ領域４４ｂは、不純物濃度が異なっており、低濃度ドリフト領域４４ａの不純物濃度がバッファ領域４４ｂよりも薄い。低濃度ドリフト領域４４ａは、半導体層１２に他の領域を形成した残部であり、不純物濃度は厚み方向に一定である、バッファ領域４４ｂは、例えば、イオン注入技術を利用して形成されている。
【００２６】
ボディ領域４６は、例えば、イオン注入技術を利用して、半導体層１２の表層部に形成されている。ボディ領域４６は、複数のボディコンタクト領域４６ａと、そのボディコンタクト領域４６ａを取囲む低濃度ボディ領域４６ｂを備えている。ボディコンタクト領域４６ａは、半導体層１２の表層部に分散して配置されている。複数のボディコンタクト領域４６ａの不純物濃度は濃く、エミッタ電極４８にオーミック接触している。低濃度ボディ領域４６ｂの不純物濃度は、複数のボディコンタクト領域４６ａよりも薄い。
【００２７】
複数のエミッタ領域４７は、例えば、イオン注入技術を利用して、半導体層１２の表層部に形成されている。複数のエミッタ領域４７は、半導体層１２の表層部に分散して配置されている。複数のエミッタ領域４７の不純物濃度は濃く、エミッタ電極４８にオーミック接触している。
【００２８】
半導体装置１０はさらに、ＩＧＢＴ領域４０に対応した部位に形成されている複数のトレンチゲート５２を備えている。複数のトレンチゲート５２は、半導体層１２の表層部に分散して配置されている。トレンチゲート５２は、トレンチゲート電極５４と、そのトレンチゲート電極５４を被覆するゲート絶縁膜５６を備えている。トレンチゲート５２は、半導体層１２の表面から裏面に向けて伸びており、ボディ領域４６を貫通して伸びている。トレンチゲート５２は、エミッタ領域４７と低濃度ボディ領域４６ｂと低濃度ドリフト領域４４ａに接している。トレンチゲート電極５４は、絶縁膜５８によってエミッタ電極４８から絶縁されている。
【００２９】
半導体装置１０はさらに、半導体層１２の所定深さに形成されたライフタイム制御領域３９を備えていることを特徴としている。ライフタイム制御領域３９は、半導体層１２の所定深さにおいて、その面内の一部に形成されている。ライフタイム制御領域３９は、ダイオード領域２０の全範囲において、水平方向に沿って連続して形成されている。ライフタイム制御領域３９はさらに、ＩＧＢＴ領域４０の一部において、水平方向に沿って連続して形成されている。ダイオード領域２０のライフタイム制御領域３９とＩＧＢＴ領域４０のライフタイム制御領域３９は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界において連続している。換言すると、ダイオード領域２０のライフタイム制御領域３９は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界を超えてＩＧＢＴ領域４０に侵入して伸びている。より詳細には、ライフタイム制御領域３９の先端３９ａは、平面視したときに、ＩＧＢＴ領域４０のボディ領域４６の形成範囲に位置している。また、ライフタイム制御領域３９の先端３９ａは、平面視したときに、ＩＧＢＴ領域４０の最もダイオード領域２０側のボディコンタクト領域４６ａを超えた範囲に位置している。さらに、ライフタイム制御領域３９の先端３９ａは、平面視したときに、ＩＧＢＴ領域４０の最もダイオード領域２０側のトレンチゲート５２を超えた範囲に位置している。
【００３０】
ライフタイム制御領域３９は、ダイオード領域２０では低濃度中間領域２４ａに形成されており、ＩＧＢＴ領域４０では低濃度ドリフト領域４４ａに形成されている。より具体的には、ダイオード領域２０のライフタイム制御領域３９は、低濃度中間領域２４ａと低濃度アノード領域２６ｂの接合面のうちの低濃度中間領域２４ａ側に形成されている。ＩＧＢＴ領域４０のライフタイム制御領域３９は、低濃度ドリフト領域４４ａと低濃度ボディ領域４６ｂの接合面のうちの低濃度ドリフト領域４４ａ側に形成されている。
【００３１】
ライフタイム制御領域３９は、既知の様々な手法を用いて形成することができる。本実施例では、半導体層１２にヘリウム（Ｈｅ）を照射し、所定深さにライフタイム制御領域３９を形成している。この例に代えて、半導体層１２に他の荷電粒子を照射することによってライフタイム制御領域３９を形成してもよい。あるいは、半導体層１２に電子線を照射することによってライフタイム制御領域３９を形成してもよい。また、半導体層１２に金又は白金等の重金属を拡散させてライフタイム制御領域３９を形成してもよい。
【００３２】
ライフタイム制御領域３９は、ヘリウムを照射するときのダメージによって、周囲よりも多量の結晶欠陥を含んでいる。ライフタイム制御領域３９の結晶欠陥密度は、周囲の低濃度中間領域２４ａ及び低濃度ドリフト領域４４ａの結晶欠陥密度よりも高い。このため、ライフタイム制御領域３９は、電子と正孔が再結合する場を提供することができる。
【００３３】
次に、半導体装置１０の逆回復特性に係る特徴を説明する。半導体装置１０は、車載用の３相インバータ回路を構成する６つのトランジスタの１つとして用いられており、図示しない交流モータに接続されている。ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）方式でＯＮ／ＯＦＦ制御される半導体装置１０では、ＩＧＢＴ領域４０がオフのとき、ダイオード領域２０を介して交流モータに向けて還流電流が流れる。このとき、ダイオード領域２０は順バイアス状態であり、アノード電極２８が高電位であり、共通電極６０が低電位である。このため、アノード領域２６からは低濃度中間領域２４ａに向けて多量の正孔が注入される。
【００３４】
次に、ダイオード領域２０が逆バイアス状態に移行すると、還流電流が遮断される。このとき、ダイオード領域２０のアノード電極２８が低電位であり、共通電極６０が高電位である。このため、ダイオード領域２０が逆バイアス状態に移行すると、還流電流によって低濃度中間領域２４ａに注入されていた正孔は、アノード領域２６に向けて逆向きに流れ始める。この現象は、逆回復電流として観測される。この逆回復電流の大きさと継続時間の積が逆回復電荷量（Ｑｒｒ）であり、この逆回復電荷量（Ｑｒｒ）を小さく抑えることが電力損失を抑えるためにも重要である。
【００３５】
逆回復電荷量（Ｑｒｒ）を抑えるためには、還流電流が流れているときに注入される正孔量を抑えることが肝要である。半導体装置１０では、ダイオード領域２０の全域に亘ってライフタイム制御領域３９が形成されている。ライフタイム制御領域３９は、結晶欠陥を有しているので、キャリアの再結合中心として機能する。このため、ダイオード領域２０では、還流電流によって注入された過剰の正孔が、ライフタイム制御領域３９における再結合によって消滅する。
【００３６】
上記したように、還流電流が流れているとき、アノード電極２８が高電位であり、共通電極６０が低電位である。半導体装置１０では、アノード電極２８とエミッタ電極４８が短絡して用いられるので、アノード電極２８が高電位のときは、エミッタ電極４８も高電位である。図１に示されるように、ＩＧＢＴ領域４０には、ボディ領域４６とドリフト領域４４の間に寄生ダイオードが存在している。この寄生ダイオードの大部分は、裏層部にｐ型のコレクタ領域４２が設けられているので動作しない。しかしながら、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界近傍に存在する寄生ダイオードは、ダイオード領域２０の順方向電圧が増大すると、動作することが分かってきた。特に、ライフタイム制御領域３９の結晶欠陥密度を増加させると、還流電流が流れているときのダイオード領域２０の順方向電圧が増大する。このため、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界近傍に存在する寄生ダイオードが順バイアスされることが分かってきた。
【００３７】
半導体装置１０では、この境界近傍に存在する寄生ダイオードに対しても対策が施されていることを特徴としている。図１に示されるように、半導体装置１０では、ライフタイム制御領域３９がＩＧＢＴ領域４０の一部に侵入して形成されている。このため、ＩＧＢＴ領域４０の寄生ダイオードを介して注入された正孔は、ライフタイム制御領域３９における再結合によって消滅する。このため、半導体装置１０では、ＩＧＢＴ領域４０の寄生ダイオードを介して注入された正孔によって逆回復電荷量（Ｑｒｒ）が増大することが抑制されている。
【００３８】
図２に、ダイオード領域２０に印加される順方向電圧（Ｖｆ）と逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の関係を示す。順方向電圧（Ｖｆ）が大きいほど、ライフタイム制御領域３９に含まれる結晶欠陥が多く、ライフタイム制御領域３９を形成するときのヘリウムの照射量が多い場合を示す。図中の従来構造とは、ダイオード領域２０にのみライフタイム制御領域３９が形成されており、ＩＧＢＴ領域４０にはライフタイム制御領域３９が形成されていない例である。図中の１００，２００，３００，５００及び８００μｍはそれぞれ、ライフタイム領域３９がダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界からＩＧＢＴ領域４０に侵入する長さを示す。
【００３９】
通常、順方向電圧（Ｖｆ）が大きいほど、ライフタイム制御領域３９の結晶欠陥量が多くなるので、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）が減少する。しかしながら、図２に示されるように、従来構造では、順方向電圧（Ｖｆ）が約１．５Ｖを超えて増大すると、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）が増大している。この現象は、順方向電圧（Ｖｆ）が増大することによって、ＩＧＢＴ領域４０の寄生ダイオードが順バイアスされ、その寄生ダイオードを介して正孔が注入されたからだと推察される。
【００４０】
一方、ＩＧＢＴ領域４０の一部にライフタイム制御領域３９を形成した本実施例ではいずれも、従来構造よりも逆回復電荷量（Ｑｒｒ）が減少していることが分かる。特に、順方向電圧（Ｖｆ）が約１．５Ｖを超える範囲に関しては、従来構造では逆回復電荷量（Ｑｒｒ）が増大するのに対し、本実施例ではいずれも、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）が減少している。このことは、ＩＧＢＴ領域４０の一部にライフタイム制御領域３９を形成することによって、ＩＧＢＴ領域４０の寄生ダイオードを介して注入される正孔を良好に消失させ、それにより逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の増大を防止できたことを示している。
【００４１】
図３に、ライフタイム領域３９がダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界からＩＧＢＴ領域４０に向けて侵入する長さと逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の関係を示す。ライフタイム制御領域３９を形成するときのヘリウム子の照射量に関わらず、いずれの例でも境界からの長さが５００μｍを超えると逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の減少効果が飽和することが確認された。
【００４２】
上記したように、半導体装置１０では、ＩＧＢＴ領域４０の一部にライフタイム制御領域３９を形成することによって、ＩＧＢＴ領域４０の寄生ダイオードを介して注入される正孔の少なくとも一部を、ＩＧＢＴ領域４０に侵入したライフタイム制御領域３９によって消失させることができる。これにより、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の増大を抑制することができる。また、ライフタイム制御領域３９は、ＩＧＢＴ領域４０の一部に形成されており、ＩＧＢＴ領域４０の全域に亘って形成されていない。このため、ライフタイム制御領域３９を形成したことによるオン電圧の増大も抑えられる。半導体装置１０では、オン電圧と逆回復電荷量（Ｑｒｒ）の双方が改善されている。
【実施例２】
【００４３】
図４に示されるように、半導体装置１００は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界近傍に、ｐ型の分離領域７２が形成されていることを特徴としている。分離領域７２は、半導体層１２の表層部に形成されている。分離領域７２は、アノード領域２６の下端及びボディ領域４６の下端よりも深く形成されている。より詳細には、分離領域７２は、半導体層１２の上面からトレンチゲートの下端よりも深く形成されている。また、分離領域７２は、アノード領域２６とボディ領域４６の双方に接している。分離領域７２の不純物濃度は、低濃度アノード領域２６ｂ及び低濃度ボディ領域４６ｂよりも濃い。分離領域７２は、ＩＧＢＴ領域４０がオフしているときに、低濃度中間領域２４ａ及び低濃度ドリフト領域４４ａに向けて空乏層を伸ばし、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界近傍の電界集中を抑制する。特に、分離領域７２がトレンチゲートよりも深く形成されているので、分離領域７２近傍のトレンチゲートにおける電界集中が抑制される。
【００４４】
半導体装置１００では、ライフタイム制御領域３９が分離領域７２を超えて形成されているとともに、ＩＧＢＴ領域４０のボディ領域４６の下方にまで侵入していることを特徴としている。分離領域７２もまた寄生ダイオードを構成している。このため、分離領域７２を有する半導体装置では、分離領域７２の寄生ダイオードが順バイアスされると、逆回復電荷量（Ｑｒｒ）が増大する要因となる。半導体装置１００では、ライフタイム制御領域３９が分離領域７２を超えて形成されているので、分離領域７２の寄生ダイオードを介して注入される正孔を良好に消失させることができる。さらに、第１実施例と同様に、ライフタイム制御領域３９がＩＧＢＴ４０のボディ領域４６の下方にまで侵入して形成されているので、ボディ領域４６の寄生ダイオードを介して注入される正孔も良好に消失させることができる。
【００４５】
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】
【００４６】
２０：ダイオード領域
２２：カソード領域
２６：アノード領域
３９：ライフタイム制御領域
４０：ＩＧＢＴ領域
４２：コレクタ領域
４６：ボディ領域
【図１】
2011216825.tif 000003
【図２】
2011216825.tif 000004
【図３】
2011216825.tif 000005
【図４】
2011216825.tif 000006