(57)【要約】【課題】  半導体装置の破壊の回避と、低オン電圧の両者を良好に具備するための技術を提供すること。【解決手段】  半導体装置１１は、ｎ−型のドリフト領域２５と、そのドリフト領域２５に接しているｎ＋型のキャリア蓄積領域２６と、そのキャリア蓄積領域２６に接しているｐ−型のボディ領域２７と、そのボディ領域２７に接しているｎ＋型のエミッタ領域２９と、ドリフト領域２５とエミッタ領域２９の間に位置しているボディ領域２７及びキャリア蓄積領域２６にゲート絶縁膜３２を介して対向しているトレンチゲート電極３４を備えている。半導体装置１１はさらに、フローティングボディ領域４１を備えていることを特徴としている。フローティングボディ領域４１は、キャリア蓄積領域２６の一部を含む領域に形成されている。【選択図】  図１
2007266133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置であって、
第１導電型の不純物を低濃度に含む第１半導体領域と、
その第１半導体領域に接しており、第１導電型の不純物を高濃度に含むキャリア蓄積領域と、
そのキャリア蓄積領域に接しており、キャリア蓄積領域によって第１半導体領域から隔てられているとともに第２導電型の不純物を含む第２半導体領域と、
その第２半導体領域に接しており、第２半導体領域によってキャリア蓄積領域から隔てられているとともに第１導電型の不純物を含む第３半導体領域と、
第１半導体領域と第３半導体領域の間に位置している第２半導体領域及びキャリア蓄積領域にゲート絶縁膜を介して対向しているゲート電極と、
キャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されており、第２導電型の不純物を含む第４半導体領域と、
を備えている半導体装置。
【請求項２】
第４半導体領域が、キャリア蓄積領域によって、第２半導体領域から電気的に隔てら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】
第４半導体領域が、キャリア蓄積領域によって、第１半導体領域から隔てられ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４半導体領域とゲート絶縁膜の間の距離が、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの半導体装置。
【請求項５】
第４半導体領域が、ゲート絶縁膜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】
第４半導体領域の不純物濃度が、第２半導体領域の不純物濃度よりも薄い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】
半導体装置であって、
第１導電型の不純物を含む第１半導体領域と、
その第１半導体領域に接しており、第２導電型の不純物を含む第２半導体領域と、
その第２半導体領域に接しており、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とともに第１導電型の不純物を含む第３半導体領域と、
第２半導体領域によって、第１半導体領域及び第３半導体領域から電気的に隔てられているとともに第１導電型の不純物を含むフローティングキャリア蓄積領域と、
第１半導体領域と第３半導体領域の間に位置している第２半導体領域及びフローティングキャリア蓄積領域にゲート絶縁膜を介して対向しているゲート電極と、
フローティングキャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されており、第２導電型の不純物を含む第５半導体領域と、
を備えている半導体装置。
【請求項８】
第５半導体領域が、フローティングキャリア蓄積領域によって、第２半導体領域から電気的に隔てられていることを特徴とする請求項７の半導体装置。
【請求項９】
第５半導体領域とゲート絶縁膜の間の距離が、１μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は８の半導体装置。
【請求項１０】
第５半導体領域が、ゲート絶縁膜に接していることを特徴とする請求項９の半導体装置。
【請求項１１】
第５半導体領域の不純物濃度が、第２半導体領域の不純物濃度よりも薄いことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかの半導体装置。
【請求項１２】
縦型のＩＧＢＴであって、
第１導電型の不純物を低濃度に含むドリフト領域と、
そのドリフト領域上に形成されており、第１導電型の不純物を高濃度に含むキャリア蓄積領域と、
そのキャリア蓄積領域上に形成されており、第２導電型の不純物を含むボディ領域と、
そのボディ領域上に形成されており、第１導電型の不純物を含むエミッタ領域と、
ドリフト領域とエミッタ領域の間に位置しているボディ領域及びキャリア蓄積領域を貫通して伸びており、そのボディ領域及びキャリア蓄積領域にゲート絶縁膜を介して対向しているトレンチゲート電極と、
キャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されており、第２導電型の不純物を含む第２導電型半導体領域と、
を備えているＩＧＢＴ。
【請求項１３】
前記第２導電型半導体領域が、キャリア蓄積領域によって、ボディ領域から電気的に隔てられていることを特徴とする請求項１２のＩＧＢＴ。
【請求項１４】
前記第２導電型半導体領域が、キャリア蓄積領域によって、ドリフト領域から隔てられていることを特徴とする請求項１２又は１３のＩＧＢＴ。
【請求項１５】
縦型のＩＧＢＴであって
第１導電型の不純物を含むドリフト領域と、
そのドリフト領域上に形成されており、第２導電型の不純物を含むボディ領域と、
そのボディ領域上に形成されており、第１導電型の不純物を含むエミッタ領域と、
ボディ領域によってドリフト領域及びエミッタ領域から電気的に隔てられているとともに、第１導電型の不純物を含むフローティングキャリア蓄積領域と、
ドリフト領域とエミッタ領域の間に位置しているボディ領域及びフローティングキャリア蓄積領域を貫通して伸びており、そのボディ領域及びフローティングキャリア蓄積領域にゲート絶縁膜を介して対向しているトレンチゲート電極と、
フローティングキャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されており、第２導電型の不純物を含む第２導電型半導体領域と、
を備えているＩＧＢＴ。
【請求項１６】
前記第２導電型半導体領域が、フローティングキャリア蓄積領域によって、ボディ領域から電気的に隔てられていることを特徴とする請求項１３のＩＧＢＴ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイポーラで動作する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラで動作する半導体装置は、大電流を扱うことができ、例えば車載用のモータをインバータ制御するために用いられる。車載用の半導体装置の一例に、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）が知られている。特許文献１には、IGBTの伝導度変調を活発化させ、オン電圧の低減を図る技術が開示されている。図８に、特許文献１で開示されている半導体装置２００の要部断面図を模式的に示す。
【０００３】
半導体装置２００は、シリコン単結晶を用いて形成されている。半導体装置２００は、裏面側に、コレクタ電極２２２と、ｐ+型のコレクタ領域２２３と、ｎ型のフィールドストップ領域２２４を備えている。半導体装置２００はさらに、ｎ-型のドリフト領域２２５と、そのドリフト領域２２５上に形成されているｎ型のキャリア蓄積領域２２６と、そのキャリア蓄積領域２２６上に形成されているｐ−型のボディ領域２２７と、そのボディ領域２２７上に形成されているｎ＋型のエミッタ領域２２９を備えている。ボディ領域２２７上には、ｐ＋型のボディコンタクト領域２２８も形成されている。エミッタ領域２２９とボディコンタクト領域２２８は、エミッタ電極２３８に電気的に接続されている。半導体装置２００はさらに、ゲート絶縁膜２３２で被覆されているトレンチゲート電極２３４を備えている。トレンチゲート電極２３４は、ドリフト領域２２５とエミッタ領域２２９の間に位置しているボディ領域２２７及びキャリア蓄積領域２２６を貫通して伸びており、そのボディ領域２２７及びキャリア蓄積領域２２６にゲート絶縁膜２３２を介して対向している。トレンチゲート電極２３４とエミッタ電極２３８は、層間絶縁膜２３６で隔てられている。
【０００４】
キャリア蓄積領域２２６の不純物濃度は、ドリフト領域２２５の不純物濃度よりも濃く形成されている。このため、キャリア蓄積領域２２６は、裏面のコレクタ領域２２３から注入された正孔が、表面のボディコンタクト領域２２８まで移動するのを妨げることができる。これにより、キャリア蓄積領域２２６は、ドリフト領域２２５の正孔濃度を上昇させ、伝導度変調を活発化させる。半導体装置２００は、低いオン電圧を得ることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１６４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、半導体装置２００がターンオフする過渡的な期間に関して考察する。半導体装置２００がターンオフすると、ドリフト領域２２５に蓄積していた正孔は、ボディコンタクト領域２２８から排出される。ドリフト領域２２５とボディコンタクト領域２２８の間には、キャリア蓄積領域２２６が存在している。このため、ドリフト領域２２５に蓄積していた正孔は、キャリア蓄積領域２２６によって移動が妨げられる。ドリフト領域２２５に蓄積していた正孔は、トレンチゲート電極２３４に印加されているゲートオフ電圧（典型的には、０Ｖ）に引き寄せられ、ゲート絶縁膜２３２の側面に沿ってキャリア蓄積領域２２６内を移動する（図８参照）。キャリア蓄積領域２２６を突破した正孔は、ボディ領域２２７を介してボディコンタクト領域２２８から排出される。
【０００７】
図９に、半導体装置２００をターンオフしたときの過渡的な期間におけるゲート電圧を示す。半導体装置２００は、Ｔ１０のタイミングでターンオフされ、ゲート電圧が１５Ｖから０Ｖに降下する。本発明者らの検討によると、図９に示すように、ゲート電圧は、０Ｖになる直前の期間で発振していることが分かってきた。この発振現象は、半導体装置２００がターンオフしたときに、ゲート絶縁膜２３２の側面に沿って移動する正孔によって、ゲート容量が経時的に変動することが原因であると思われる。この発振現象に基づくゲート電圧の変動は大きく、瞬間的にゲートの閾値を超えたり、あるいは負電圧側に大きく振れてしまう。
【０００８】
ゲート電圧が発振現象によって瞬間的に閾値を超えると、それがトリガーとなって、正孔がエミッタ領域２２９に流入する現象が活発化してしまう。このため、ラッチアップ現象が発生し、半導体装置２００が破壊されてしまう。また、ゲート電圧が発振現象によって瞬間的に負電圧側に振れてしまうと、半導体装置２００の耐圧が大きく低下し、半導体装置２００が破壊されてしまう。
キャリア蓄積領域２２６の不純物濃度が薄く形成されていれば、この種の問題を回避できるかもしれない。しかしながら、キャリア蓄積領域２２６の不純物濃度が薄く形成されていると、正孔の蓄積効果が悪化してしまう。このため、半導体装置２００は、低いオン電圧を得ることができなくなってしまう。即ち、従来構造の半導体装置２００では、破壊の回避と、低オン電圧の両者を良好に具備することが困難であった。
【０００９】
なお、上記の問題は、キャリア蓄積領域がドリフト領域に直接的に接している場合に限られない。同様の問題は、キャリア蓄積領域がボディ領域内に形成されている場合（即ち、キャリア蓄積領域がフローティング状態の場合）にも起こり得る。
【００１０】
本発明は、半導体装置の破壊の回避と、低オン電圧の両者を良好に具備するための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】
【００１１】
本発明は、キャリアを蓄積するための領域の一部に、そのキャリア蓄積領域とは反対導電型の半導体領域を設けることを特徴としている。前記したように、本発明者らの検討によって、半導体装置がターンオフした過渡的な期間では、蓄積していたキャリアの多くがゲート絶縁膜の側面に沿って移動することが分かってきた。これにより、ゲート電圧に発振現象が発生してしまうことが分かってきた。したがって、キャリア蓄積領域に反対導電型の半導体領域が設けられていると、蓄積していたキャリアの一部をその反対導電型の半導体領域を経由して移動させることができる。このため、ゲート絶縁膜の側面にキャリアが集中することが抑制され、ゲート電圧の発振現象も抑えられる。これにより、半導体装置の破壊が回避される。なお、キャリア蓄積領域に反対導電型の半導体領域が設けられていると、キャリアの蓄積効果が低下するように思われるかもしれない。しかしながら、キャリア蓄積領域と反対導電型の組合せはｐｎ接合を構成しており、電界を緩和することができる。このため、半導体装置の耐圧を維持しながら、キャリア蓄積領域の不純物濃度を濃くすることができる。キャリア蓄積領域の不純物濃度を濃くすることによって、キャリアを蓄積させる効果が向上し、半導体装置は低オン電圧を得ることができる。したがって、本発明によると、半導体装置の破壊の回避と、低オン電圧の両者を良好に具備することができる。
【００１２】
本発明の一つの半導体装置は、第１導電型の不純物を低濃度に含む第１半導体領域を備えている。本発明の半導体装置はさらに、その第１半導体領域に接しており、第１導電型の不純物を高濃度に含むキャリア蓄積領域を備えている。本発明の半導体装置はさらに、そのキャリア蓄積領域に接しており、キャリア蓄積領域によって第１半導体領域から隔てられているとともに第２導電型の不純物を含む第２半導体領域を備えている。本発明の半導体装置はさらに、その第２半導体領域に接しており、第２半導体領域によってキャリア蓄積領域から隔てられているとともに第１導電型の不純物を含む第３半導体領域を備えている。本発明の半導体装置はさらに、ゲート電極を備えている。ゲート電極は、第１半導体領域と第３半導体領域の間に位置している第２半導体領域及びキャリア蓄積領域にゲート絶縁膜を介して対向している。本発明の半導体装置は、第２導電型の不純物を含む第４半導体領域を備えていることを特徴としている。第４半導体領域は、キャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されている。この形態の半導体装置では、キャリア蓄積領域が第１半導体領域に接している場合を対象にしている。
第４半導体領域がキャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されていると観念される形態には、第４半導体領域がキャリア蓄積領域内に形成されていると観念できる形態や、第４半導体領域がキャリア蓄積領域と第１半導体領域に亘って形成されていると観念できる形態や、第４半導体領域がキャリア蓄積領域と第２半導体領域に亘って形成されていると観念できる形態などが含まれる。
第４半導体領域が設けられていると、半導体装置がターンオフした過渡的な期間において、蓄積していたキャリアの一部は、その第４半導体領域を経由して排出することができる。このため、ゲート絶縁膜の側面にキャリアが集中することが抑制され、ゲート電圧の発振現象も抑えられる。これにより、半導体装置の破壊が回避される。
【００１３】
第４半導体領域が、キャリア蓄積領域によって、第２半導体領域から電気的に隔てられていてもよい。この場合、第４半導体領域は、フローティング状態である。
第４半導体領域がフローティング状態になっていると、第４半導体領域は、半導体装置がオンしている期間では、キャリアの移動に対して実効的に関与しない。即ち、キャリアは、第４半導体領域を介して実質的に移動しない。一方、半導体装置がターンオフする過渡的な期間では、第４半導体領域に強い電界が加わることによって、キャリアは、第４半導体領域を介して移動することができる。フローティング状態の第４半導体領域は、半導体装置がオンしている期間とターンオフする過渡的な期間において、キャリアを蓄積させる現象とキャリアを排出させる現象の相反する現象をそれぞれ実現することができる。
【００１４】
第４半導体領域が、キャリア蓄積領域によって、第１半導体領域から隔てられていることが好ましい。
上記形態によると、キャリア蓄積領域が第１半導体領域と第４半導体領域の間に介在している。したがって、半導体装置がオンしている期間において、キャリア蓄積領域は、第１半導体領域に存在するキャリアが第４半導体領域に移動することを妨げることができる。
【００１５】
第４半導体領域とゲート絶縁膜の間の距離が、１μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、第４半導体領域が、ゲート絶縁膜に接していることが好ましい。
第４半導体領域とゲート絶縁膜の間の距離が短くなると、半導体装置がターンオフした過渡的な期間において、蓄積していたキャリアの一部は、第４半導体領域を経由して移動することができる。これにより、蓄積していたキャリアがゲート絶縁膜の側面に集中することが抑制される。第４半導体領域とゲート絶縁膜が１μｍ以下まで接近すると、蓄積していたキャリアの多くは、第４半導体領域を経由して移動する。第４半導体領域とゲート絶縁膜が接していると、上記効果が確実に達成され、半導体装置の破壊が顕著に抑制される。
【００１６】
第４半導体領域の不純物濃度が、第２半導体領域の不純物濃度よりも薄く形成されているのが好ましい。
第４半導体領域の不純物濃度が薄く形成されていると、半導体装置がオフしているときに、第４半導体領域は空乏化され、第４半導体領域は電界を緩和することができる。このため、キャリア蓄積領域の不純物濃度を濃くすることができ、半導体装置が低オン電圧を得ることができる。
【００１７】
本発明の他の一つの半導体装置は、第１導電型の不純物を含む第１半導体領域を備えている。本発明の半導体装置はさらに、その第１半導体領域に接しており、第２導電型の不純物を含む第２半導体領域を備えている。本発明の半導体装置はさらに、その第２半導体領域に接しており、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とともに第１導電型の不純物を含む第３半導体領域を備えている。本発明の半導体装置はさらに、第２半導体領域によって、第１半導体領域及び第３半導体領域から電気的に隔てられているとともに第１導電型の不純物を含むフローティングキャリア蓄積領域を備えている。本発明はさらに、ゲート電極を備えている。ゲート電極は、第１半導体領域と第３半導体領域の間に位置している第２半導体領域及びフローティングキャリア蓄積領域にゲート絶縁膜を介して対向している。本発明の半導体装置はさらに、第２導電型の不純物を含む第５半導体領域を備えていることを特徴としている。第５半導体領域は、フローティングキャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されている。この形態の半導体装置では、キャリア蓄積領域が第１半導体領域から離反しており、第２半導体領域内に形成されている場合を対象にしている。
この場合のキャリア蓄積領域は、フローティング状態であり、特にフローティングキャリア蓄積領域という。第５半導体領域がフローティングキャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されていると観念される形態には、第５半導体領域がフローティングキャリア蓄積領域内に形成されていると観念できる形態や、第５半導体領域がフローティングキャリア蓄積領域と第２半導体領域に亘って形成されていると観念できる形態などが含まれる。
第５半導体領域が設けられていると、半導体装置がターンオフした過渡的な期間において、蓄積していたキャリアの一部は、その第５半導体領域を経由して排出することができる。このため、ゲート絶縁膜の側面にキャリアが集中することが抑制され、ゲート電圧の発振現象も抑えられる。これにより、半導体装置の破壊が回避される。
【００１８】
第５半導体領域が、フローティングキャリア蓄積領域によって、第２半導体領域から電気的に隔てられていることが好ましい。この場合、第５半導体領域は、フローティング状態である。第５半導体領域は、フローティングキャリア蓄積領域内に埋設していると観念できる。
第５半導体領域がフローティングキャリア蓄積領域に埋設していると、半導体装置がオンしている期間では、第５半導体領域がキャリアの移動に実効的に関与することがない。即ち、キャリアは、第５半導体領域を介して実質的に移動しない。また、第５半導体領域を取り囲んでいるフローティングキャリア蓄積領域が、キャリアの移動を妨げることによって、キャリアを蓄積させる。一方、半導体装置がターンオフする過渡的な期間では、第５半導体領域に強い電界が加わることによって、キャリアは、第５半導体領域を介して移動することができる。フローティング状態の第５半導体領域は、半導体装置がオンしている期間とターンオフする過渡的な期間において、キャリアを蓄積させる現象とキャリアを排出させる現象の相反する現象をそれぞれ実現することができる。
【００１９】
第５半導体領域とゲート絶縁膜の間の距離が、１μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、第５半導体領域が、ゲート絶縁膜に接していることが好ましい。
第５半導体領域とゲート絶縁膜の間の距離が短くなると、半導体装置がターンオフする過渡的な期間において、蓄積していたキャリアの一部は、第５半導体領域を経由して移動することができる。このため、蓄積していたキャリアは、ゲート絶縁膜の側面に集中することが抑制される。第５半導体領域とゲート絶縁膜が１μｍ以下まで接近すると、蓄積していたキャリアの多くは、第５半導体領域を経由して移動する。第５半導体領域とゲート絶縁膜が接していると、上記効果が確実に達成され、半導体装置の破壊が顕著に抑制される。
【００２０】
第５半導体領域の不純物濃度が、第２半導体領域の不純物濃度よりも薄いことが好ましい。
第５半導体領域の不純物濃度が薄く形成されていると、半導体装置がオフしているときに、第５半導体領域は空乏化され、第５半導体領域は電界を緩和することができる。このため、キャリア蓄積領域の不純物濃度を濃くすることができ、半導体装置が低オン電圧を得ることができる。
【００２１】
本発明は、縦型のＩＧＢＴに具現化することもできる。本発明のＩＧＢＴは、第１導電型の不純物を低濃度に含むドリフト領域を備えている。本発明のＩＧＢＴは、そのドリフト領域上に形成されており、第１導電型の不純物を高濃度に含むキャリア蓄積領域を備えている。本発明のＩＧＢＴは、そのキャリア蓄積領域上に形成されており、第２導電型の不純物を含むボディ領域を備えている。本発明のＩＧＢＴはさらに、そのボディ領域上に形成されており、第１導電型の不純物を含むエミッタ領域を備えている。本発明のＩＧＢＴは、トレンチゲート電極を備えている。トレンチゲート電極は、ドリフト領域とエミッタ領域の間に位置しているボディ領域及びキャリア蓄積領域を貫通して伸びており、そのボディ領域及びキャリア蓄積領域にゲート絶縁膜を介して対向している。本発明のＩＧＢＴは、第２導電型の不純物を含む第２導電型半導体領域を備えていることを特徴としている。第２導電型半導体領域は、キャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されている。この形態のＩＧＢＴでは、キャリア蓄積領域が第１半導体領域に接している場合を対象にしている。
【００２２】
前記第２導電型半導体領域が、キャリア蓄積領域によって、ボディ領域から電気的に隔てられていることが好ましい。
さらに、前記第２導電型半導体領域が、キャリア蓄積領域によって、ドリフト領域から隔てられていることが好ましい。
【００２３】
本発明は、他の形式の縦型のＩＧＢＴに具現化することもできる。本発明のＩＧＢＴは、第１導電型の不純物を含むドリフト領域を備えている。本発明のＩＧＢＴはさらに、そのドリフト領域上に形成されており、第２導電型の不純物を含むボディ領域を備えている。本発明のＩＧＢＴはさらに、そのボディ領域上に形成されており、第１導電型の不純物を含むエミッタ領域を備えている。本発明のＩＧＢＴはさらに、ボディ領域によってドリフト領域及びエミッタ領域から電気的に隔てられているとともに、第１導電型の不純物を含むフローティングキャリア蓄積領域を備えている。本発明のＩＧＢＴはさらに、トレンチゲート電極を備えている。トレンチゲート電極は、ドリフト領域とエミッタ領域の間に位置しているボディ領域及びフローティングキャリア蓄積領域を貫通して伸びており、そのボディ領域及びフローティングキャリア蓄積領域にゲート絶縁膜を介して対向している。本発明のＩＧＢＴはさらに、第２導電型半導体領域を備えていることを特徴としている。第２導電型半導体領域は、フローティングキャリア蓄積領域の一部を含む領域に形成されている。この形態のＩＧＢＴでは、フローティングキャリア蓄積領域が第１半導体領域から離反して形成されている場合を対象にしている。
【００２４】
前記第２導電型半導体領域が、フローティングキャリア蓄積領域によって、ボディ領域から電気的に隔てられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の半導体装置では、キャリアを蓄積するための領域の一部に、そのキャリア蓄積領域とは反対導電型の半導体領域が設けられていることによって、蓄積していたキャリアの一部は、その反対導電型の半導体領域を経由して移動することができる。このため、ゲート絶縁膜の側面にキャリアが集中することが抑制され、ゲート電圧の発振現象も抑えられる。さらに、本発明の半導体装置では、半導体装置の耐圧を維持しながら、キャリア蓄積領域の不純物濃度を濃くすることができる。したがって、本発明によると、半導体装置の破壊の回避と、低オン電圧の両者を良好に具備することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の好ましい形態を列記する。
（第１形態）  フローティングボディ領域は、平面視したときに、エミッタ領域の下方に形成されている。正孔がトレンチゲート電極の側面に集中するのを抑制する効果が顕著に現れる。
（第２形態）  フローティングボディ領域は、イオン注入技術を利用して形成されている。
（第３形態）  フローティングボディ領域は、半導体装置の縦方向に複数個が分散して形成されている。
【実施例】
【００２７】
図面を参照して以下に実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施例では、半導体材料にシリコンを用いた例を説明するが、それ以外の半導体材料を用いてもよい。例えば、半導体材料に窒化ガリウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素などを用いてもよい。
【００２８】
（第１実施例）
図１に、半導体装置１１の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１１は、縦型のIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。半導体装置１１は、裏面側に、アルミとチタンとニッケルの積層を有するコレクタ電極２２と、ｐ+型のコレクタ領域２３と、ｎ型のフィールドストップ領域２４を備えている。コレクタ領域２３の不純物濃度は、概ね１×１０１７〜１×１０２０cm-3であり、その厚みは０．３〜２μmである。フィールドストップ領域２４の不純物濃度は、概ね１×１０１６〜１×１０１８cm-3であり、その厚みは０．３〜２μmである。半導体装置１１はパンチスルー型であるが、フィールドストップ領域２４が除去されたノンパンチスルー型であってもよい。半導体装置１１はさらに、フィールドストップ領域２４上に形成されているｎ-型のドリフト領域２５（第１半導体領域の一例）を備えている。ドリフト領域２５の不純物濃度は、概ね１×１０１３〜１×１０１５cm-3であり、その厚みは５０〜２００μmである。半導体装置１１はさらに、ドリフト領域２５上に形成されているｎ＋型のキャリア蓄積領域２６を備えている。キャリア蓄積領域２６の不純物濃度は、ドリフト領域２５の不純物濃度よりも濃く形成されている。キャリア蓄積領域２６の不純物濃度は、概ね１×１０１６〜１×１０１８cm-3であり、その厚みは０．５〜１０μmである。半導体装置１１はさらに、キャリア蓄積領域２６上に形成されているｐ−型のボディ領域２７（第２半導体領域の一例）を備えている。ボディ領域２７は、キャリア蓄積領域２６によってドリフト領域２５から隔てられている。ボディ領域２７の不純物濃度は、概ね１×１０１６〜１×１０１８cm-3であり、その厚みは１〜８μmである。
【００２９】
半導体装置１１は、ボディ領域２８の表面部にｎ＋型のエミッタ領域２９（第３半導体領域の一例）及びｐ＋型のボディコンタクト領域２８を備えている。エミッタ領域２９は、ボディ領域２７によって、キャリア蓄積領域２５から隔てられている。エミッタ領域２９の不純物濃度は、概ね１×１０１８〜１×１０２０cm-3である。ボディコンタクト領域２８の不純物濃度は、概ね１×１０１８〜１×１０２０cm-3である。エミッタ領域２９及びボディコンタクト領域２８は、エミッタ電極３８に電気的に接続されている。エミッタ電極３８には、アルミニウムが用いられている。
【００３０】
半導体装置１１はさらに、不純物を含むポリシリコンのトレンチゲート電極３４を備えている。トレンチゲート電極３４は、酸化シリコンのゲート絶縁膜３２で被覆されている。トレンチゲート電極３４は、ドリフト領域２５とエミッタ領域２９の間に位置しているボディ領域２７及びキャリア蓄積領域２６を貫通して伸びており、そのボディ領域２７及びキャリア蓄積領域２６にゲート絶縁膜３２を介して対向している。トレンチゲート電極３４とエミッタ電極３８は、層間絶縁膜３６で隔てられている。トレンチゲート電極３４は、キャリア蓄積領域２６を貫通してドリフト領域２５内まで伸びているのが好ましい。トレンチゲート電極３４の底面がドリフト領域２５内に侵入していると、その底面の角部に過度の電界が集中するのを緩和することができる。
【００３１】
半導体装置１１は、ｐ−型のフローティングボディ領域４１（第４半導体領域の一例）を備えている。フローティングボディ領域４１は、キャリア蓄積領域２６の一部を含んで形成されている。この例では、フローティングボディ領域４１は、キャリア蓄積領域２６内に埋設して形成されていると観念することができる。即ち、フローティングボディ領域４１は、キャリア蓄積領域２６によって、ボディ領域２７から電気的に隔てられており、フローティング状態である。フローティングボディ領域４１は、イオン注入及び熱拡散によって形成される。
【００３２】
次に、半導体装置１１の動作を説明する。
コレクタ電極２２に正電圧が印加され、エミッタ電極３８が接地され、トレンチゲート電極３４にゲートオン電圧（典型的には、１５Ｖ）が印加されると、半導体装置１１はオン状態になる。半導体装置１１がオン状態になると、トレンチゲート電極３４の側面に沿った位置のボディ領域２７に反転層が形成される。エミッタ領域２９から注入された電子は、その反転層を経由してキャリア蓄積領域２６に供給される。キャリア蓄積領域２６内を下方に向けて移動する電子は、トレンチゲート電極３４に印加されているゲートオン電圧に引き寄せられるので、トレンチゲート電極３４の側面に沿って移動する。キャリア蓄積領域２６を超えてドリフト領域２５に達した電子は、ドリフト領域２５内を面的に広がって流れ、フィールドストップ領域２４に達する。一方、コレクタ領域２２から注入された正孔は、ドリフト領域２５を移動して、キャリア蓄積領域２６に達する。キャリア蓄積領域２６の不純物濃度がドリフト領域２５の不純物濃度よりも濃く形成されているので、キャリア蓄積領域２６は、正孔にとって高抵抗な領域である。正孔はキャリア蓄積領域２６を移動することが妨げられている。正孔は、トレンチゲート電極２４の側面に沿って流れる電子に引き寄せられ、トレンチゲート電極２４の側面の近傍に集まってくる。これにより、キャリア蓄積領域２６内の正孔の移動は、トレンチゲート電極２４の側面の近傍で滞留する。このため、キャリア蓄積領域２６は、裏面のコレクタ領域２３から注入された正孔が、表面のボディコンタクト領域２８まで移動するのを妨げることができる。これにより、キャリア蓄積領域２６は、ドリフト領域２５の正孔濃度を上昇させ、伝導度変調を活発化させる。半導体装置１１は、低いオン電圧を得ることができる。
【００３３】
上記状態からトレンチゲート電極３４にゲートオフ電圧（典型的には、０Ｖ）が印加されると、半導体装置１１はオフ状態になる。半導体装置１１がオフ状態になると、反転層が消失し、エミッタ領域２９からの電子の注入が停止する。
ドリフト領域２５に蓄積していた正孔は、キャリア蓄積領域２６、ボディ領域２７及びボディコンタクト領域２８を経由して排出される。このとき、ドリフト領域２５とボディコンタクト領域２８の間にキャリア蓄積領域２６が存在しているので、正孔のスムーズな移動が妨げられる。半導体装置１１は、少なくとも以下の２つの正孔の排出経路を備えていることを特徴としている。一つの排出経路は、トレンチゲート電極３４に印加されているゲートオフ電圧（典型的には、０Ｖ）に引き寄せられた正孔が、トレンチゲート電極３４の側面に沿ってキャリア蓄積領域２６内を上方向に向けて移動する経路である。キャリア蓄積領域２６を突破した正孔は、ボディ領域２７及びボディコンタクト領域２８を経由して排出される。他の一つの排出経路は、ドリフト領域２５に蓄積していた正孔の一部が、フローティングボディ領域４１を介してボディ領域２７及びボディコンタクト領域２８に排出される経路である。
【００３４】
従来の半導体装置は、フローティングボディコンタクト領域４１を備えていない。このため、従来の半導体装置では、後者の排出経路を備えていない。したがって、図９に示したように、半導体装置がオフした過渡的な期間において、蓄積していた正孔は、トレンチゲート電極の側面の近傍に集中する。このため、ゲート容量が経時的に変動し、ゲート電圧に発振現象が現れ、半導体装置が破壊されていた。
一方、半導体装置１１では、後者の排出経路を備えている。したがって、ドリフト領域２５に蓄積していた正孔の一部は、フローティングボディ領域４１を経由して排出することができる。このため、ドリフト領域２５に蓄積していた正孔は、分散して排出されるので、前者の排出経路に正孔が過度に集中することが抑制される。これにより、半導体装置１１では、ゲート電圧の発振現象も抑えられ、半導体装置１１の破壊が回避される。
【００３５】
さらに、半導体装置１１では、フローティングボディ領域４１とキャリア蓄積領域２６の間にｐｎ接合が構成されている。このため、半導体装置１１がオフしたときには、フローティングボディ領域４１が実質的に空乏化され、フローティングボディ領域４１は電界を緩和することができる。このため、キャリア蓄積領域２６の不純物濃度を濃くしたとしても、半導体装置１１の耐圧を維持することができる。キャリア蓄積領域２６の不純物濃度が濃くなると、正孔を蓄積させる効果が向上し、半導体装置１１は低オン電圧を得ることができる。したがって、半導体装置１１によると、半導体装置１１の破壊の回避と、低オン電圧の両者を良好に具備することができる。
【００３６】
さらに、フローティングボディ領域４１は、キャリア蓄積領域２６に取り囲まれている。このため、半導体装置１１がオンの期間では、正孔は、フローティングボディ領域４１を介してドリフト領域２５とボディ領域２７の間を移動することが有効に妨げられる。一方、半導体装置１１がターンオフする過渡的な期間では、フローティングボディ領域４１に強い電界が加わることによって、正孔は、フローティングボディ領域４１を介して移動することができる。フローティング状態のボディ領域４１は、半導体装置１１がオンしている期間とターンオフする過渡的な期間において、正孔を蓄積させる現象と正孔を排出させる現象の相反する現象をそれぞれ実現することができる。
【００３７】
半導体装置１１は、他に次の特徴を備えている。
（１）フローティングボディ領域４１とゲート絶縁膜３２の間の距離Ｌ１０は、短く形成されている方が好ましい。フローティングボディ領域４１とゲート絶縁膜３２の間の距離Ｌ１０が短くなると、半導体装置１１がターンオフした過渡的な期間において、蓄積していた正孔がゲート絶縁膜３２の側面に集中してしまうことが抑制される。この正孔が集中する現象が抑制されると、半導体装置１１の耐圧が向上する。このため、キャリア蓄積領域２６の不純物濃度を濃くすることができ、半導体装置１１の低オン電圧化が図られる。一方、フローティングボディ領域４１とゲート絶縁膜３２の間の距離Ｌ１０が短くなると、チャネル抵抗が上昇してしまう。しかしながら、キャリア蓄積領域２６の不純物濃度の高濃度化に基づくオン電圧の減少は、チャネル抵抗の上昇を相殺することができる。このため、フローティングボディ領域４１とゲート絶縁膜３２の間の距離Ｌ１０は、短く形成されている方が好ましい。特に、フローティングボディ領域４１とゲート絶縁膜３２の間の距離Ｌ１０が１μｍ以下であると、正孔がフローティングボディ領域４１を経由して排出する経路が活発化し、半導体装置１１の破壊が顕著に抑制される。
（２）半導体装置１１では、フローティングボディ領域４１の不純物濃度が、ボディ領域２７の不純物濃度よりも薄く形成されている。フローティングボディ領域４１の不純物濃度が薄く形成されていると、半導体装置１１がオフしている期間では、フローティングボディ領域４１が実質的に空乏化され、フローティングボディ領域４１は電界を緩和することができる。このため、キャリア蓄積領域２６の不純物濃度を濃くすることができ、半導体装置１１が低オン電圧を得ることができる。
【００３８】
（半導体装置１１の変形例）
図２に、半導体装置１２の要部断面図を模式的に示す。なお、半導体装置１１と実施的に同一の構成要素に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。以下に示す他の変形例も、同様の処置が施されている。
半導体装置１２では、フローティングボディ領域４２が、ゲート絶縁膜３２に接している。フローティングボディ領域４２とゲート絶縁膜３２が接していると、正孔の多くがフローティングボディ領域４１を経由して排出される。このため、半導体装置１２の破壊は、顕著に抑制される。
さらに、フローティングボディ領域４２がゲート絶縁膜３２に接していると、フローティングボディ領域４２の電位は、トレンチゲート電極３４に印加されているゲート電圧の影響を受け易くなる。このため、半導体装置１２がターンオフする過渡的な期間では、フローティングボディ領域４２の電位は、ゲートオフ電圧（典型的には、０Ｖ）に近い値になる。これにより、ドリフト領域２５に蓄積していた正孔は、フローティングボディ領域４２の電位に引き寄せられるので、正孔の多くは、フローティングボディ領域４２を介してボディ領域２７及びボディコンタクト領域２８に排出される。半導体装置１２がターンオフする過渡的な期間において、正孔がトレンチゲート電極３４の側面に集中する現象が抑制され、ゲート電圧の発振現象が抑えられ、半導体装置１２の破壊が抑制される。
【００３９】
図３に、半導体装置１３の要部断面図を模式的に示す。
半導体装置１３では、フローティングボディ領域４３は、キャリア蓄積領域２６内に埋設して形成されていない。フローティングボディ領域４３の一部は、ドリフト領域２５に形成されている。フローティングボディ領域４３は、キャリア蓄積領域２６とドリフト領域２５に亘って形成されていると観念することができる。フローティングボディ領域４３は、キャリア蓄積領域２５によって、ボディ領域２７から電気的に隔てられており、フローティング状態である。半導体装置１３も同様に、ドリフト領域２５に蓄積していた正孔の一部は、フローティングボディ領域４３を経由してボディ領域２７及びボディコンタクト領域２８から排出される。このため、正孔がトレンチゲート電極３４の側面に集中することが抑制され、ゲート電圧の発振現象が抑えられ、半導体装置１３の破壊が抑制される。
【００４０】
図４に、半導体装置１４の要部断面図を模式的に示す。
半導体装置１４では、ｐ−型の半導体領域４４の一部が、ボディ領域２７に形成されている。ｐ−型の半導体領域４４はボディ領域２７に接しており、フローティング状態ではない。ｐ−型の半導体領域４４は、キャリア蓄積領域２６とボディ領域２７に亘って形成されていると観念することができる。しかしながら、ｐ−型の半導体領域４４の不純物濃度は、ボディ領域２７の不純物濃度よりも薄く形成されており、明らかにボディ領域２７と異なる領域である。半導体装置１４でも、ドリフト領域２５に蓄積していた正孔の一部は、ｐ−型の半導体領域４４を経由してボディ領域２７及びボディコンタクト領域２８から排出される。このため、正孔がトレンチゲート電極３４の側面に集中することが抑制され、ゲート電圧の発振現象が抑えられ、半導体装置１４の破壊が抑制される。
さらに、ｐ−型の半導体領域４４の一部は、キャリア蓄積領域２６に形成されている。ｐ−型の半導体領域４４の不純物濃度は薄いので、半導体装置１４がオフの期間において、ｐ−型の半導体領域４４は実質的に空乏化される。このため、キャリア蓄積領域２６の不純物濃度を濃くしても、半導体装置１４の耐圧は維持される。半導体装置１４の耐圧を維持しながら、低オン電圧化を図ることができる。
【００４１】
図５に、半導体装置１５の要部断面図を模式的に示す。
半導体装置１５では、正孔を蓄積するためのｎ＋型の半導体領域が、ボディ領域２７によって、エミッタ領域２９及びドリフト領域２５から電気的に隔てられている。この半導体領域をフローティングキャリア蓄積領域５６という。フローティングキャリア蓄積領域５６は、ボディ領域２７の浅い位置に形成されており、ボディ領域２７内の正孔濃度を向上させ、ひいてはドリフト領域２５の正孔濃度も向上させる。一般的に、ボディ領域２７内の正孔濃度の落ち込みが最も大きいことが知られている。フローティングキャリア蓄積領域５６は、ボディ領域２７内の正孔濃度の落ち込みを改善できる点において極めて有用である。半導体装置１５は、フローティングキャリア蓄積領域５６内に形成されているフローティングボディ領域４５（第５半導体領域の一例）を備えている。フローティングボディ領域４５は、フローティングボディ領域４５によって、ボディ領域２７から電気的に隔てられている。半導体装置１５も同様に、ドリフト領域２５及び下側のボディ領域２７に蓄積していた正孔の一部は、フローティングボディ領域４５を経由して上側のボディ領域２７及びボディコンタクト領域２８を経由して排出される。このため、正孔がトレンチゲート電極３４の側面に集中することが抑制され、ゲート電圧の発振現象が抑えられ、半導体装置１５の破壊が抑制される。
なお、半導体装置１５は、フローティングキャリア蓄積領域５６を備えている点においいて、上述の各半導体装置から区別される。上述の各半導体装置に係るそれ以外の技術思想は、半導体装置１５に適用することができる。
【００４２】
（第２実施例）
図６に、半導体装置１００の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１００は、縦型のIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。半導体装置１００は、プレーナーゲート電極１３４を備えている点において、トレンチゲート電極３４を備えている第１実施例の各半導体装置と異なっている。しかし、半導体装置１００も同様に、ターンオフする過渡的な期間において、ゲート絶縁膜１３２に沿って正孔が集中するという課題を有している。したがって、半導体装置１００に対しても、第１実施例と同様の技術思想に基づいてその課題を解決することができる。
【００４３】
半導体装置１００は、裏面側に、アルミとチタンとニッケルの積層を有するコレクタ電極１２２と、ｐ+型のコレクタ領域１２３と、ｎ型のフィールドストップ領域１２４を備えている。コレクタ領域１２３の不純物濃度は、概ね１×１０１７〜１×１０２０cm-3であり、その厚みは０．３〜２μmである。フィールドストップ領域１２４の不純物濃度は、概ね１×１０１６〜１×１０１８cm-3であり、その厚みは０．３〜２μmである。半導体装置１００はパンチスルー型であるが、フィールドストップ領域１２４が除去されたノンパンチスルー型であってもよい。
半導体装置１００はさらに、フィールドストップ領域１２４上に形成されているｎ-型のドリフト領域１２５（第１半導体領域の一例）を備えている。ドリフト領域１２５の不純物濃度は、概ね１×１０１３〜１×１０１５cm-3であり、その厚みは５０〜２００μmである。半導体装置１００はさらに、ドリフト領域１２５に接して形成されているｎ＋型のキャリア蓄積領域１２６を備えている。キャリア蓄積領域１２６は、ドリフト領域１２５の表面部に分散して形成されている。キャリア蓄積領域１２６の不純物濃度は、ドリフト領域１２５の不純物濃度よりも濃く形成されている。キャリア蓄積領域１２６の不純物濃度は、概ね１×１０１６〜１×１０１８cm-3である。半導体装置１００はさらに、キャリア蓄積領域１２６に接して形成されているｐ−型のボディ領域１２７（第２半導体領域の一例）を備えている。ボディ領域１２７は、キャリア蓄積領域１２６に取り囲まれており、キャリア蓄積領域１２６によってドリフト領域１２５から隔てられている。ボディ領域１２７の不純物濃度は、概ね１×１０１６〜１×１０１８cm-3である。
【００４４】
半導体装置１００は、ボディ領域１２８の表面部にｎ＋型のエミッタ領域１２９（第３半導体領域の一例）及びｐ＋型のボディコンタクト領域１２８を備えている。エミッタ領域１２９は、ボディ領域１２７によってキャリア蓄積領域１２６から隔てられている。エミッタ領域１２９の不純物濃度は、概ね１×１０１８〜１×１０２０cm-3である。ボディコンタクト領域１２８の不純物濃度は、概ね１×１０１８〜１×１０２０cm-3である。エミッタ領域１２９及びボディコンタクト領域１２８は、エミッタ電極１３８に電気的に接続されている。エミッタ電極１３８には、アルミニウムが用いられている。
【００４５】
半導体装置１００はさらに、不純物を含むポリシリコンのプレーナーゲート電極１３４を備えている。プレーナーゲート電極１３４は、酸化シリコンのゲート絶縁膜１３２で被覆されている。プレーナーゲート電極１３４は、ドリフト領域１２５とエミッタ領域１２９の間に位置しているボディ領域１２７及びキャリア蓄積領域１２６にゲート絶縁膜１３２を介して対向している。
【００４６】
半導体装置１００は、ｐ−型のフローティングボディ領域１４１（第４半導体領域の一例）を備えている。フローティングボディ領域１４１は、キャリア蓄積領域１２６の一部を含んで形成されている。半導体装置１００では、フローティングボディ領域１４１は、キャリア蓄積領域１２６内に埋設して形成されていると観念することができる。即ち、フローティングボディ領域１４１は、キャリア蓄積領域１２６によって、ボディ領域１２７から電気的に隔てられており、フローティング状態である。フローティングボディ領域１４１は、イオン注入及び熱拡散によって形成される。
【００４７】
次に、半導体装置１００の動作を説明する。
コレクタ電１２２に正電圧が印加され、エミッタ電極１３８が接地され、プレーナーゲート電極１３４にゲートオン電圧（典型的には、１５Ｖ）が印加されると、半導体装置１００はオン状態になる。半導体装置１００がオン状態になると、プレーナーゲート電極１３４の側面に沿った位置のボディ領域１２７の一部に反転層が形成される。エミッタ領域１２９から注入された電子は、その反転層を経由してキャリア蓄積領域１２６に供給される。キャリア蓄積領域１２６内を横方向に移動する電子は、プレーナーゲート電極１３４に印加されているゲートオン電圧に引き寄せられるので、プレーナーゲート電極１３４の底面に沿って移動する。キャリア蓄積領域１２６を超えてドリフト領域１２５に達した電子は、ドリフト領域１２５内を面的に広がって流れ、フィールドストップ領域１２４に達する。一方、コレクタ領域１２２から注入された正孔は、ドリフト領域１２５を移動して、キャリア蓄積領域１２６に達する。キャリア蓄積領域１２６の不純物濃度が濃くドリフト領域１２５の不純物濃度よりも濃く形成されているので、キャリア蓄積領域１２６は、正孔にとって高抵抗な領域である。正孔は、キャリア蓄積領域１２６を移動することが妨げられている。正孔は、プレーナーゲート電極１２４の底面に沿って流れる電子に引き寄せられ、プレーナーゲート電極１２４の底面の近傍に集まってくる。これにより、キャリア蓄積領域１２６内の正孔の移動は、プレーナーゲート電極１２４の底面の近傍で滞留する。このため、キャリア蓄積領域１２６は、裏面のコレクタ領域１２３から注入された正孔が、表面のボディコンタクト領域１２８まで移動するのを妨げることができる。これにより、キャリア蓄積領域１２６は、ドリフト領域１２５の正孔濃度を上昇させ、伝導度変調を活発化させる。半導体装置１００は、低いオン電圧を得ることができる。
【００４８】
上記状態からプレーナーゲート電極１３４にゲートオフ電圧（典型的には、０Ｖ）が印加されると、半導体装置１００はオフ状態になる。半導体装置１００がオフ状態になると、反転層が消失し、エミッタ領域１２９からの電子の注入が停止する。
ドリフト領域１２５に蓄積していた正孔は、キャリア蓄積領域１２６、ボディ領域１２７及びボディコンタクト領域１２８を経由して排出される。このとき、ドリフト領域１２５とボディコンタクト領域１２８の間にキャリア蓄積領域１２６が存在しているので、正孔のスムーズな移動が妨げられる。半導体装置１００は、少なくとも以下の２つの正孔の排出経路を備えていることを特徴としている。一つの排出経路は、プレーナーゲート電極１３４に印加されているゲートオフ電圧（典型的には、０Ｖ）に引き寄せられた正孔が、プレーナーゲート電極１３４の底面に沿ってキャリア蓄積領域１２６を移動する経路である。キャリア蓄積領域１２６を突破した正孔は、ボディ領域１２７及びボディコンタクト領域１２８を経由して排出される。他の一つの排出経路は、ドリフト領域１２５に蓄積していた正孔の一部が、フローティングボディ領域１４１を介してボディ領域１２７及びボディコンタクト領域１２８に排出される経路である。
【００４９】
従来の半導体装置は、フローティングボディコンタクト領域１４１を備えていない。このため、従来の半導体装置では、後者の排出経路を備えていない。したがって、図９に示したように、半導体装置がオフした過渡的な期間において、蓄積していた正孔は、プレーナーゲート電極の低面の近傍に集中する。このため、ゲート容量が経時的に変動し、ゲート電圧に発振現象が現れ、半導体装置が破壊されていた。
一方、半導体装置１００では、後者の排出経路を備えている。したがって、ドリフト領域１２５に蓄積していた正孔の一部は、フローティングボディ領域１４１を経由して排出される。このため、ドリフト領域１２５に蓄積していた正孔は分散して排出されるので、前者の排出経路に正孔が過度に集中することが抑制される。これにより、半導体装置１００では、ゲート電圧の発振現象も抑えられ、半導体装置１００の破壊が回避される。
【００５０】
さらに、半導体装置１００では、フローティングボディ領域１４１とキャリア蓄積領域１２６の間にｐｎ接合が構成されている。このため、半導体装置１００がオフしたときには、フローティングボディ領域１４１が実質的に空乏化され、フローティングボディ領域１４１は電界を緩和することができる。このため、キャリア蓄積領域１２６の不純物濃度を濃くしたとしても、半導体装置１００の耐圧を維持することができる。キャリア蓄積領域１２６の不純物濃度が濃くなると、正孔を蓄積させる効果が向上し、半導体装置１００は低オン電圧を得ることができる。したがって、半導体装置１００によると、半導体装置１００の破壊の回避と、低オン電圧の両者を良好に具備することができる。
【００５１】
さらに、フローティングボディ領域１４１は、キャリア蓄積領域１２６に取り囲まれている。このため、半導体装置１００がオンの期間では、正孔は、フローティングボディ領域１４１を介してドリフト領域１２５とボディ領域１２７の間を移動することが有効に妨げられる。一方、半導体装置１００がターンオフする過渡的な期間では、フローティングボディ領域１４１に強い電界が加わることによって、正孔は、フローティングボディ領域１４１を介して移動することができる。フローティング状態のボディ領域１４１は、半導体装置１００がオンしている期間とターンオフする過渡的な期間において、正孔を蓄積させる現象と正孔を排出させる現象の相反する現象をそれぞれ実現することができる。
【００５２】
半導体装置１００は、他に次の特徴を備えている。
（１）フローティングボディ領域１４１とゲート絶縁膜１３２の間の距離Ｌ１００は、短く形成されている方が好ましい。フローティングボディ領域１４１とゲート絶縁膜１３２の間の距離Ｌ１００が短くなると、半導体装置１００がターンオフした過渡的な期間において、蓄積していた正孔がゲート絶縁膜１３２の底面に集中してしまうことが抑制される。この正孔が集中する現象が抑制されると、半導体装置１００の耐圧が向上する。このため、キャリア蓄積領域１２６の不純物濃度を濃くすることができ、半導体装置１００の低オン電圧化が図られる。一方、フローティングボディ領域１４１とゲート絶縁膜１３２の間の距離Ｌ１００が短くなると、チャネル抵抗が上昇してしまう。しかしながら、キャリア蓄積領域１２６の不純物濃度の高濃度化に基づくオン電圧の低減は、チャネル抵抗の上昇分を相殺することができる。このため、フローティングボディ領域１４１とゲート絶縁膜１３２の間の距離Ｌ１００は、短く形成されている方が好ましい。特に、フローティングボディ領域１４１とゲート絶縁膜１３２の間の距離Ｌ１００が１μｍ以下であると、正孔がフローティングボディ領域１４１を経由して排出する経路が活発化し、半導体装置１００の破壊が顕著に抑制される。
（２）半導体装置１００では、フローティングボディ領域１４１の不純物濃度が、ボディ領域１２７の不純物濃度よりも薄く形成されている。フローティングボディ領域１４１の不純物濃度が薄く形成されていると、半導体装置１００がオフしているときに、フローティングボディ領域１４１が実質的に空乏化され、フローティングボディ領域１４１は電界を緩和することができる。このため、キャリア蓄積領域１２６の不純物濃度を濃くすることができ、半導体装置１００は低オン電圧を得ることができる。
【００５３】
（半導体装置１００の変形例）
図７に、半導体装置１１０の要部断面図を模式的に示す。なお、半導体装置１００と実施的に同一の構成要素に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
半導体装置１１０では、フローティングボディ領域１４２が、ゲート絶縁膜１３２に接している。フローティングボディ領域１４２とゲート絶縁膜１３２が接していると、正孔の多くがフローティングボディ領域１４１を経由して排出される。このため、半導体装置１１０の破壊は、顕著に抑制される。
さらに、フローティングボディ領域１４２がゲート絶縁膜１３２に接していると、フローティングボディ領域１４２の電位は、プレーナーゲート電極１３４に印加されているゲート電圧の影響を受け易くなる。このため、半導体装置１１０がターンオフする過渡的な期間では、フローティングボディ領域１４２の電位は、ゲートオフ電圧（典型的には、０Ｖ）に近い値になる。これにより、ドリフト領域１２５に蓄積していた正孔は、フローティングボディ領域１４２の電位に引き寄せられるので、正孔の多くは、フローティングボディ領域１４２を介してボディ領域１２７及びボディコンタクト領域１２８に排出される。半導体装置１１０がターンオフする過渡的な期間において、正孔がプレーナーゲート電極１３４の底面に集中する現象が抑制され、ゲート電圧の発振現象が抑えられ、半導体装置１１０の破壊が抑制される。
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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一つの変形例の要部断面図を模式的に示す。
【図３】第１実施例の半導体装置の他の一つの変形例の要部断面図を模式的に示す。
【図４】第１実施例の半導体装置の他の一つの変形例の要部断面図を模式的に示す。
【図５】第１実施例の半導体装置の他の一つの変形例の要部断面図を模式的に示す。
【図６】第２実施例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図７】第２実施例の半導体装置の一つの変形例の要部断面図を模式的に示す。
【図８】従来の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図９】従来の半導体装置のゲート電圧の経時的な変動を示す。
【符号の説明】
【００５６】
２２、１２２：コレクタ電極
２３、１２３：コレクタ領域
２４、１２４：フィールドストップ領域
２５、１２５：ドリフト領域
２６、１２６：キャリア蓄積領域
２７、１２７：ボディ領域
２８、１２８：ボディコンタクト領域
２９、１２９：エミッタ領域
３２、１３２：ゲート絶縁膜
３４：トレンチゲート電極
１３４：プレーナーゲート電極
３６：層間絶縁膜
４１、４２、４３、４５、１４１、１４２：フローティングボディ領域
４４：ｐ−型の半導体領域
５６：フローティングキャリア蓄積領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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