(57)【要約】【課題】逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのオン電圧を低減する。【解決手段】一つの実施形態によれば、逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、Ｎ型の第二のベース層と、Ｎ型のバッファ層、Ｎ型の第一のコレクタ層、Ｐ型の第二のコレクタ層、Ｐ型の第三のコレクタ層、及びコレクタ電極が設けられる。バッファ層は、第二のベース層の裏面に設けられ、第二のベース層よりも不純物濃度が高い。第一のコレクタ層は、バッファ層の裏面の一部に接し、第二のベース層よりも不純物濃度が高い。第二のコレクタ層は、バッファ層の裏面の一部に接し、第一のコレクタ層を取り囲むように設けられ、第一のベース層よりも不純物濃度が高い。第三のコレクタ層は、バッファ層の裏面の一部に接し、第二のコレクタ層を取り囲むように設けられ、第二のコレクタ層よりも不純物濃度が低い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型の第一のベース層の第一主面と相対向する第二主面に設けられる第二導電型の第二のベース層と、
前記第二のベース層と接する面と相対向する面に設けられ、前記第二のベース層よりも不純物濃度の高い第二導電型のバッファ層と、
前記バッファ層と接する面と相対向する面の一部に接し、前記第二のベース層よりも不純物濃度の高い第二導電型の第一のコレクタ層と、
前記バッファ層と接する面と相対向する面の一部に接し、前記第一のコレクタ層を取り囲むように設けられ、前記第一のベース層よりも不純物濃度の高い第一導電型の第二のコレクタ層と、
前記バッファ層と接する面と相対向する面の一部に接し、前記第二のコレクタ層を取り囲むように設けられ、前記第二のコレクタ層よりも不純物濃度の低い第一導電型の第三のコレクタ層と、
前記第一乃至三のコレクタ層の前記バッファ層と接する面と相対向する面に接続されるコレクタ電極と、
を具備することを特徴とする逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
【請求項２】
前記第三のコレクタ層の第一主面に接し、前記第一のコレクタ層よりも不純物濃度が低く、前記バッファ層に設けられる第四のコレクタ層を、更に具備することを特徴とする請求項１に記載の逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
【請求項３】
前記第一及び第二のコレクタ層は、前記第三のコレクタ層中に周期的に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
【請求項４】
前記第一及び第二のコレクタ層は、円形形状或いはｎ角形形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
【請求項５】
前記第一のコレクタ層の間隔は、ゲート間隔よりも広いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（insulated gate bipolar transistor  ＩＧＢＴ）は、民生用、産業用の電力素子として多数使用されている。逆通電型（reverse conducting  ＲＣ）のＩＧＢＴ（ＲＣ−ＩＧＢＴ）は、ターンオン損出（スイッチング損出）を低減する技術として注目されている。
【０００３】
ＲＣ−ＩＧＢＴでは、ＩＧＢＴのスナップバックとダイオードのオン電圧にトレード関係があり設計が制約されるが、ダイオードのオン電圧の低減とスナップバックの改善とをより一層求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、オン電圧を低減できる逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態によれば、逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、第二のベース層と、バッファ層、第一のコレクタ層、第二のコレクタ層、第三のコレクタ層、及びコレクタ電極が設けられる。第二のベース層は、第一導電型の第一のベース層の第一主面と相対向する第二主面に設けられ、第二導電型である。バッファ層は、第二のベース層の第一主面と相対向する第二主面に設けられ、第二のベース層よりも不純物濃度が高く、第二導電型である。第一のコレクタ層は、バッファ層の第一主面と相対向する第二主面の一部に接し、第二のベース層よりも不純物濃度が高く、第二導電型である。第二のコレクタ層は、バッファ層の第一主面と相対向する第二主面の一部に接し、第一のコレクタ層を取り囲むように設けられ、第一のベース層よりも不純物濃度が高く、第一導電型である。第三のコレクタ層は、バッファ層の第一主面と相対向する第二主面の一部に接し、第二のコレクタ層を取り囲むように設けられ、第二のコレクタ層よりも不純物濃度が低く、第一導電型である。コレクタ電極は、第一乃至三のコレクタ層の第一主面と相対向する第二主面に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一の実施形態に係るＲＣ−ＩＧＢＴを示す断面図である。
【図２】第一の実施形態に係るＲＣ−ＩＧＢＴをコレクタ側から見た平面図である。
【図３】第一の実施形態に係る比較例のＲＣ−ＩＧＢＴを示す断面図である。
【図４】第一の実施形態に係るＲＣ−ＩＧＢＴの動作を示す模式図である。
【図５】第一の実施形態に係るコレクタ・エミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を示す図である。
【図６】第一の実施形態に係る順方向電圧と順方向電流の関係を示す図である。
【図７】ＲＣ−ＩＧＢＴの変形例を示す平面図である。
【図８】第二の実施形態に係るＲＣ−ＩＧＢＴを示す断面図である。
【図９】第二の実施形態に係るＲＣ−ＩＧＢＴの動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０００９】
（第一の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態に係る逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタについて、図面を参照して説明する。図１はＲＣ−ＩＧＢＴを示す断面図である。図２はＲＣ−ＩＧＢＴをコレクタ側から見た平面図である。図３は、比較例のＲＣ−ＩＧＢＴを示す断面図である。本実施形態では、Ｐ＋コレクタ層中にＰ−コレクタ層を設けてＲＣ−ＩＧＢＴのオン電圧を低減している。
【００１０】
図１に示すように、ＲＣ−ＩＧＢＴ（reverse conducting−insulated gate bipolar transistor)９０は、ゲートが半導体基板表面に埋設されるトレンチゲート構造の逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタである。ＲＣ−ＩＧＢＴ９０は、コレクタショート型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタとも呼称され、民生用、産業用の電力素子として使用される。
【００１１】
ＲＣ−ＩＧＢＴ９０は、半導体基板としてのＮ−ベース層１の第一主面（表面）にＰベース層２が設けられる。Ｐベース層２の第１主面（表面）には、Ｎ−ベース層１よりも不純物濃度の高いＮ＋エミッタ層３が選択的に設けられる。Ｎ＋エミッタ層３及びＰベース層２を貫通し、Ｎ−ベース層１表面に達するようにトレンチ４が形成される。トレンチ４には、ゲート絶縁膜２１及びゲート電極２２が埋設される。ゲート絶縁膜２１及びゲート電極２２は、トレンチゲートを構成する。
【００１２】
Ｐベース層２、ゲート絶縁膜２１、及びゲート電極２２上には絶縁膜５が形成される。絶縁膜５には、図示しない開口部が形成される。開口部及び絶縁膜５上には、Ｐベース層２及びＮ＋エミッタ層３に電気的に接続されるエミッタ電極６が設けられる。
【００１３】
Ｎ−ベース層１の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）にＮ−ベース層１よりも不純物濃度の高いＮ＋バッファ層７が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）の一部と接し、Ｎ−ベース層１よりも不純物濃度の高いＮ＋コレクタ層９が設けられる。
【００１４】
Ｎ＋バッファ層７の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）の一部と接し、Ｎ＋コレクタ層９を取り囲むようにＰベース層２よりも不純物濃度の高いＰ＋コレクタ層８が設けられる。
【００１５】
Ｎ＋バッファ層７の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）の一部と接し、Ｐ＋コレクタ層８を取り囲むようにＰベース層２よりも不純物濃度の低いＰ−コレクタ層１０が設けられる。
【００１６】
Ｐ＋コレクタ層８、Ｎ＋コレクタ層９、及びＰ−コレクタ層１０の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）に電気的に接続されるコレクタ電極１１が設けられる。
【００１７】
ここで、Ｎ＋コレクタ層９と隣接するＮ＋コレクタ層９との間隔は、トレンチゲートと隣接するトレンチゲートとの間隔よりも広く設定される。
【００１８】
本実施形態では、ＲＣ−ＩＧＢＴでコレクタ、エミッタという名称を採用しているが、コレクタをドレイン或いはアノードとも呼称される。エミッタは、ソース或いはカソードとも呼称される。
【００１９】
図２に示すように、コレクタ側から見たＲＣ−ＩＧＢＴ９０では、Ｎ＋コレクタ層９が内側に設けられ、Ｐ＋コレクタ層８が外側に設けられる円形形状を有するＮ＋コレクタ層９及びＰ＋コレクタ層８がＰ−コレクタ層１０中に周期的に形成される。
【００２０】
Ｎ＋コレクタ層９の占有面積Ｓｃｌ１、Ｐ＋コレクタ層８の占有面積Ｓｃｌ２、Ｐ−コレクタ層１０の占有面積Ｓｃｌ３の関係は、
Scl1＜Scl2＜Scl3・・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
に設定される。
【００２１】
図３に示すように、比較例のＲＣ−ＩＧＢＴ１００では、本実施形態のＲＣ−ＩＧＢＴ９０のＰ−コレクタ層１０が設けられていなく、Ｐ−コレクタ層１０の領域にはＰ＋コレクタ層８が設けられている。また、Ｎ＋コレクタ層９の間隔が本実施形態よりも広く設定されている。これ以外は本実施形態のＲＣ−ＩＧＢＴ９０と同様な構造となっている。
【００２２】
本実施形態のＲＣ−ＩＧＢＴ９０ではＰ−コレクタ層１０を設けている。Ｐ−コレクタ層１０を設ける利点としては、
（１）Ｎ＋バッファ層７とＰ−コレクタ層１０で形成されるｐｎダイオードのビルトインポテンシャル（内蔵電位）の低減
（２）ＲＣ−ＩＧＢＴの低電流領域のオン電圧の低減
（３）ＲＣ−ＩＧＢＴのスナップバックの抑制
（４）スナップバックの抑制により、Ｎ＋コレクタ層９の間隔を狭くしてＮ＋コレクタ層９の占有面積を広くでき、順方向電圧（Ｖｆ特性）の改善
を図れることが可能となる。
【００２３】
次に、Ｐ−コレクタ層１０を設ける利点について、ＲＣ−ＩＧＢＴの具体的動作をもとにして、図４乃至６を参照して説明する。図４（ａ）は本実施形態のＲＣ−ＩＧＢＴの動作を示す模式図、図４（ｂ）は比較例のＲＣ−ＩＧＢＴの動作を示す模式図である。
【００２４】
図４（ｂ）に示すように、比較例のＲＣ−ＩＧＢＴ１００では、Ｎ＋バッファ層７とＰ＋コレクタ層８で形成されるｐｎダイオードのビルトインポテンシャル（内蔵電位）Ｖｂｉ１１は、Ｎ＋バッファ層７及びＰ＋コレクタ層８が高不純物濃度なので比較的大きな値を有する。スナップバックは、ビルトインポテンシャルＶｂｉ１１よりも高くなると発生する。
【００２５】
ここで、Ｎ＋コレクタ層９上のトレンチゲート（１）とＰ＋コレクタ層８上のトレンチゲート（２）を考えると、まず、Ｎ＋コレクタ層９上のトレンチゲート（１）部がオンしてＲＣ−ＩＧＢＴ１００のコレクタ電流を流す。トレンチゲート（２）部は、Ｎ＋バッファ層７の電位がｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１１を超えたときにダイオードが動作してＩＢＧＴとして機能し、ＲＣ−ＩＧＢＴ１００のコレクタ電流を流す。トレンチゲート（２）は、Ｎ＋コレクタ層９のまでの距離がトレンチゲート（１）に対して長いのでＮ＋バッファ層７の負性抵抗成分が付加される。
【００２６】
このため、トレンチゲート（２）部は、スナップバックの発生源（負性抵抗成分の付加）となる。
【００２７】
一方、図４（ａ）に示すように、本実施形態のＲＣ−ＩＧＢＴ９０では、Ｎ＋バッファ層７とＰ−コレクタ層１０で形成されるｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１とＮ＋バッファ層７とＰ＋コレクタ層８で形成されるｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１１がある。
【００２８】
Ｎ＋バッファ層７とＰ−コレクタ層１０で形成されるビルトインポテンシャルＶｂｉ１の領域は、Ｎ＋バッファ層７とＰ＋コレクタ層８で形成されるビルトインポテンシャルＶｂｉ１１の領域よりも大きく設定され、且つビルトインポテンシャルＶｂｉ１とビルトインポテンシャルＶｂｉ１１の関係は、
Vbi1＜Vbi11・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
に設定される。
【００２９】
ここで、Ｎ＋コレクタ層９上のトレンチゲート（１）、Ｐ＋コレクタ層８上のトレンチゲート（３）、Ｐ−コレクタ層１０上のトレンチゲート（２）を考えると、まず、Ｎ＋コレクタ層９上のトレンチゲート（１）がオンしてＲＣ−ＩＧＢＴ９０のコレクタ電流を流す。次に、トレンチゲート（２）直下部のｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１は、トレンチゲート（３）直下部のｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１１よりも低いので、トレンチゲート（２）部は、Ｎ＋バッファ層７の電位がｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１を超えたときにダイオードが動作してＩＢＧＴとして機能し、ＲＣ−ＩＧＢＴ１００のコレクタ電流を流す。続いて、トレンチゲート（３）部は、Ｎ＋バッファ層７の電位がｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１１を超えたときにダイオードが動作してＩＢＧＴとして機能し、ＲＣ−ＩＧＢＴ１００のコレクタ電流を流す。
【００３０】
このため、ＲＣ−ＩＧＢＴ９０では、負性抵抗成分を大幅に減少することができる。
【００３１】
図５はコレクタ・エミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を示す図であり、図中実線（ａ）は本実施形態、図中破線（ｂ）は比較例である。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、比較例のＲＣ−ＩＧＢＴ１００では、コレクタ・エミッタ間及びゲートに電圧が印加されると、まず、Ｎ＋コレクタ層９上のＭＯＳＦＥＴとしてのトレンチゲート（１）がオンしてＲＣ−ＩＧＢＴ１００のコレクタ電流を流す。ＲＣ−ＩＧＢＴ１００全体では、トレンチゲート（１）の領域面積が少ないのでこのコレクタ電流の電流レベルは小さい。
【００３３】
次に、Ｎ＋コレクタ層９から離間され、ＲＣ−ＩＧＢＴ１００の大半の領域を占めるトレンチゲートのコレクタ電流がＲＣ−ＩＧＢＴ１００のコレクタ電流として寄与することとなる。このとき、Ｎ＋バッファ層７の負性抵抗成分が付加されるので、スナップバックが発生する。負性抵抗成分の効果が減少し、ＲＣ−ＩＧＢＴ１００の全てのトレンチゲートがＩＧＢＴとして動作する（オン電圧Ｖｏｎ２以降）。
【００３４】
一方、図５（ａ）に示すように、本実施形態のＲＣ−ＩＧＢＴ９０では、コレクタ・エミッタ間及びゲートに電圧が印加されると、まず、Ｎ＋コレクタ層９上のＭＯＳＦＥＴとしてのトレンチゲート（１）がオンしてＲＣ−ＩＧＢＴ９０のコレクタ電流を流す。次に、ビルトインポテンシャルＶｂｉ１がビルトインポテンシャルＶｂｉ１１よりも低いので、Ｎ＋コレクタ層９から離間され、Ｐ−コレクタ層１０上のトレンチゲートのコレクタ電流がＲＣ−ＩＧＢＴ９０のコレクタ電流として寄与する。続いて、Ｐ＋コレクタ層８上のトレンチゲートのコレクタ電流がＲＣ−ＩＧＢＴ９０のコレクタ電流として寄与することとなる。
【００３５】
このため、ＲＣ−ＩＧＢＴ９０では、負性抵抗成分を大幅に減少することができ、スナップバックの抑制することができる。また、低電流領域のオン電圧を低減することができる（オン電圧Ｖｏｎ２⇒オン電圧Ｖｏｎ１）。
【００３６】
図６は順方向電圧と順方向電流の関係を示す図であり、図中実線（ａ）は本実施形態、図中破線（ｂ）は比較例である。
【００３７】
図６に示すように、比較例のＲＣ−ＩＧＢＴ１００では、順方向電圧Ｖｆ２を比較的大きな値に設定する必要がある、その理由は、スナップバックを抑制するためにＮ＋コレクタ層９の間隔を狭くし、占有面積を広くすることができないからである。
【００３８】
一方、本実施形態のＲＣ−ＩＧＢＴ９０では、順方向電圧Ｖｆ１を比較例のＲＣ−ＩＧＢＴ１００よりも小さくすることができる。その理由は、スナップバックが抑制されるのでＮ＋コレクタ層９の間隔を狭くし、占有面積を広くすることができるからである。
【００３９】
上述したように、本実施形態の逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタでは、Ｎ−ベース層１の裏面にＮ＋バッファ層７が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の裏面の一部と接するＮ＋コレクタ層９が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の裏面の一部と接し、Ｎ＋コレクタ層９を取り囲むようにＰ＋コレクタ層８が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の裏面の一部と接し、Ｐ＋コレクタ層８を取り囲むようにＰ−コレクタ層１０が設けられる。Ｐ＋コレクタ層８、Ｎ＋コレクタ層９、及びＰ−コレクタ層１０の裏面に電気的に接続されるコレクタ電極１１が設けられる。
【００４０】
このため、低電流領域のオン電圧を低減することができる。また、負性抵抗成分を低減し、スナップバックを抑制することができる。また、Ｎ＋コレクタ層９の面積を増加させることができ、Ｖｆ特性を改善することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、Ｐ＋コレクタ層８及びＮ＋コレクタ層９を円形形状にしているが必ずしもこれに限定されるものではない。ｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数）であってもよい。例えば図７のＲＣ−ＩＧＢＴ９１に示すようにＰ＋コレクタ層８及びＮ＋コレクタ層９を矩形形状にしてもよい。
【００４２】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタについて、図面を参照して説明する。図８はＲＣ−ＩＧＢＴを示す断面図である。本実施例では、Ｐ−コレクタ層上にＮ−コレクタ層を設けてＲＣ−ＩＧＢＴのオン電圧を低減している。
【００４３】
以下、第一の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４４】
図８に示すように、ＲＣ−ＩＧＢＴ９２は、ゲートが半導体基板表面に埋設されるトレンチゲート構造の逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタである。ＲＣ−ＩＧＢＴ９２は、民生用、産業用の電力素子として使用される。
【００４５】
ＲＣ−ＩＧＢＴ９２は、Ｎ−ベース層１の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）にＮ−ベース層１よりも不純物濃度の高いＮ＋バッファ層７が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）側には、Ｎ−コレクタ層１２が設けられる。Ｎ−コレクタ層１２は、Ｎ＋バッファ層７よりも不純物濃度が低い。Ｎ＋バッファ層７の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）の一部と接し、Ｎ−ベース層１よりも不純物濃度の高いＮ＋コレクタ層９が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）の一部と接し、Ｎ＋コレクタ層９を取り囲むようにＰベース層２よりも不純物濃度の高いＰ＋コレクタ層８が設けられる。
【００４６】
Ｎ−コレクタ層１２の第一主面（表面）と相対向する第二主面（裏面）の一部と接し、Ｐ＋コレクタ層８を取り囲むようにＰベース層２よりも不純物濃度の低いＰ−コレクタ層１０が設けられる。
【００４７】
次に、ＲＣ−ＩＧＢＴの動作について、図９を参照して説明する。図９はＲＣ−ＩＧＢＴの動作を示す模式図である。
【００４８】
図９に示すように、本実施形態のＲＣ−ＩＧＢＴ９２では、Ｎ−コレクタ層１２とＰ−コレクタ層１０で形成されるｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ２とＮ＋バッファ層７とＰ＋コレクタ層８で形成されるｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１１がある。
【００４９】
Ｎ−コレクタ層１２とＰ−コレクタ層１０で形成されるビルトインポテンシャルＶｂｉ２の領域は、Ｎ＋バッファ層７とＰ＋コレクタ層８で形成されるビルトインポテンシャルＶｂｉ１１の領域よりも大きく設定され、且つビルトインポテンシャルＶｂｉ２、ビルトインポテンシャルＶｂｉ１１、ビルトインポテンシャルＶｂｉ１の関係は、
Vbi2＜Vbi1＜Vbi11・・・・・・・・・・・・・・式（３）
に設定される。
【００５０】
ここで、Ｎ＋コレクタ層９上のトレンチゲート（１）、Ｐ＋コレクタ層８上のトレンチゲート（２）、Ｐ−コレクタ層１０上のトレンチゲート（３）の関係を考える。コレクタ・エミッタ間及びゲートに電圧が印加されると、まず、Ｎ＋コレクタ層９上のトレンチゲート（１）がオンしてＲＣ−ＩＧＢＴ９２のコレクタ電流を流す。次に、トレンチゲート（２）直下部のｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ２は、トレンチゲート（３）直下部のｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１１よりも低いので、トレンチゲート（２）部は、Ｎ−コレクタ層１２の電位がｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ２を超えたときにダイオードが動作してＩＢＧＴとして機能し、ＲＣ−ＩＧＢＴ９２のコレクタ電流を流す。続いて、トレンチゲート（３）部は、Ｎ＋バッファ層７の電位がｐｎダイオードのビルトインポテンシャルＶｂｉ１１を超えたときにダイオードが動作してＩＢＧＴとして機能し、ＲＣ−ＩＧＢＴ９２のコレクタ電流を流す。
【００５１】
このため、ＲＣ−ＩＧＢＴ９２では、負性抵抗成分を大幅に減少することができ、スナップバックを抑制することができる。また、オン電圧を低減することができる。また、スナップバックが抑制されるのでＮ＋コレクタ層９層の間隔を狭くしＮ＋コレクタ層９の占有面積を大きく出来るのでＶｆ特性改善も可能となる。
【００５２】
上述したように、本実施形態の逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタでは、Ｎ−ベース層１の裏面にＮ＋バッファ層７が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の裏面側には、Ｎ−コレクタ層１２が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の裏面の一部と接するＮ＋コレクタ層９が設けられる。Ｎ＋バッファ層７の裏面の一部と接し、Ｎ＋コレクタ層９を取り囲むようにＰ＋コレクタ層８が設けられる。Ｎ−コレクタ層１２の裏面の一部と接し、Ｐ＋コレクタ層８を取り囲むようにＰ−コレクタ層１０が設けられる。
【００５３】
このため、低電流領域のオン電圧を低減することができる。また、負性抵抗成分を低減し、スナップバックを抑制することができる。また、Ｎ＋コレクタ層９の面積を増加させることができ、Ｖｆ特性を改善することができる。
【００５４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
【００５５】
第一の実施形態では、Ｐ＋コレクタ層８の側面部にＰ−コレクタ層１０を設けているが必ずしもこれに限定されるものではない。更に、Ｐ−コレクタ層１０のＰ＋コレクタ層８と対向する側面部にＰ−−コレクタ層を設けてもよい。また、第二の実施形態では、Ｐ−コレクタ層１０上にＮ−コレクタ層１２を設けているが必ずしもこれに限定されるものではない。更に、Ｎ−コレクタ層１２のＮ＋バッファ層７と対向する側面部にＮ−−コレクタ層を設けてもよい。また、実施形態では、トレンチゲート構造のＲＣ−ＩＧＢＴに適用したが、プレーナ型ＲＣ−ＩＧＢＴに適用することができる。
【００５６】
以上、幾つかの実施形態について述べたが、これらの実施形態は単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、種々の他の形態に具体化されても良いし、更に、本発明の主旨或いはスピリットから逸脱することなく、ここにおいて述べた逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの形態における種々の省略、置き換え及び変更を行ってもよい。付随する請求項及びそれらの均等物は、本発明の範囲及び主旨或いはスピリットに入るようにそのような形態或いは変形を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００５７】
１  Ｎ−ベース層
２  Ｐベース層
３  Ｎ＋エミッタ層
４  トレンチ
５  絶縁膜
６  エミッタ電極
７  Ｎ＋バッファ層
８  Ｐ＋コレクタ層
９  Ｎ＋コレクタ層
１０  Ｐ−コレクタ層
１１  コレクタ電極
１２  Ｎ−コレクタ層
２１  ゲート絶縁膜
２２  ゲート電極
９０〜９２、１００  ＲＣ−ＩＧＢＴ
Ｖｂｉ１、Ｖｂｉ２、Ｖｂｉ１１  ビルトインポテンシャル
Ｖｆ１、Ｖｆ２  順方向電圧
Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２  オン電圧
【図１】
2012069579.tif 000003
【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】
2012069579.tif 000008
【図７】
2012069579.tif 000009
【図８】
2012069579.tif 000010
【図９】
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