(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型半導体層と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成された第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上にエミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域とからなる主絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下主ＩＧＢＴと略す）部と、第一導電型半導体層以下の部分を主ＩＧＢＴ部と共通にし、第一導電型半導体層の表面層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成された第二導電型センスベース領域と、その第二導電型センスベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型センスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセンスゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、センスチャネル領域以外の第二導電型センスベース領域および第一導電型センスエミッタ領域の表面上に共通に接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知のためのセンス絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下センスＩＧＢＴと略す）部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下を利用する電流検知部内蔵型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下電流検知部内蔵型ＩＧＢＴと略す）において、
センスゲート絶縁膜上に部分的に厚い絶縁膜が形成され、保護のため検知すべき電流水準における主ＩＧＢＴのオン電圧以下の範囲で、センスＩＧＢＴ部の電流−電圧特性が線型であることを特徴とする電流検知部内蔵型ＩＧＢＴ。
【請求項２】
第一導電型半導体層と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成された第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上にエミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域とからなる主ＩＧＢＴ部と、第一導電型半導体層以下の部分を主ＩＧＢＴ部と共通にし、第一導電型半導体層の表面層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成された第二導電型センスベース領域と、その第二導電型センスベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型センスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセンスゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、センスチャネル領域以外の第二導電型センスベース領域および第一導電型センスエミッタ領域の表面上に共通に接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知のためのセンスＩＧＢＴ部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下を利用する電流検知部内蔵型ＩＧＢＴにおいて、
第一導電型センスエミッタ領域が断続する短冊状の部分を有し、保護のため検知すべき電流水準における主ＩＧＢＴのオン電圧以下の範囲で、センスＩＧＢＴ部の電流−電圧特性が線型であることを特徴とする電流検知部内蔵型ＩＧＢＴ。
【請求項３】
第一導電型半導体層と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成された第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、第一導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上にエミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域とからなる主ＩＧＢＴ部と、第一導電型半導体層以下の部分を主ＩＧＢＴ部と共通にし、第一導電型半導体層の表面層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成された第二導電型センスベース領域、その第二導電型センスベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型センスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセンスゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、第一導電型センスエミッタ領域の表面上に接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知のためのセンスＩＧＢＴ部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下を利用する電流検知部内蔵型ＩＧＢＴにおいて、
第二導電型センスベース領域の表面上に分離電極が設けられ、主ＩＧＢＴ部のエミッタ電極と接続されることを特徴とする電流検知部内蔵型ＩＧＢＴ。
【請求項４】
第一導電型半導体層と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成された第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、第一導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上にエミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域とからなる主ＩＧＢＴ部と、第一導電型半導体層以下の部分を主ＩＧＢＴ部と共通にし、第一導電型半導体層の表面層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成された第二導電型センスベース領域、その第二導電型センスベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型センスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセンスゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、センスチャネル領域以外の第二導電型センスベース領域および第一導電型センスエミッタ領域の表面上に共通に接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知のためのセンスＩＧＢＴ部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下を利用する電流検知部内蔵型ＩＧＢＴにおいて、
エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間にダイオードを接続することを特徴とする電流検知部内蔵型ＩＧＢＴ。
【請求項５】
第一導電型半導体層と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成された第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上にエミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域とからなる主ＩＧＢＴ部と、第一導電型半導体層以下の部分を主ＩＧＢＴ部と共通にし、第一導電型半導体層の表面層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成された第二導電型センスベース領域、その第二導電型センスベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型センスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセンスゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、センスチャネル領域以外の第二導電型センスベース領域および第一導電型センスエミッタ領域の表面上に共通に接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知のためのセンスＩＧＢＴ部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下を利用する電流検知部内蔵型ＩＧＢＴにおいて、
ダイオードがチップ上に形成され、ダイオードの第二導電型アノード領域がセンスエミッタ電極と接続されていることを特徴とする電流検知部内蔵型ＩＧＢＴ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ装置等に使用する温度検知部を備えた少数キャリア注入型半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少数キャリア注入型のいわゆるバイポーラ半導体素子（ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等）はインバータ等に使用され、最近では、ＩＧＢＴがバイポーラトランジスタに置き変わって市場を拡大してきている。ＩＧＢＴは主に総合損失と安全動作領域の特性向上を重点に開発されてきたが、近年は高機能化および取扱の容易さに関しての要求が強まってきている。これらの多彩な要求に応えるにはＩＧＢＴ単体では限界が出てきており、ＩＧＢＴ等のパワーデバイスのインテリジェント化によって対応しようとしている。インテリジェント化とは、パワーデバイスとそれらの周辺回路を一体化することによってそれぞれの弱点を補いつつ高機能化を図るものであり、例えば、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）はその初めの一つとして登場したデバイスである。
【０００３】
このＩＰＭの登場により、従来のサイリスタやバイポーラトランジスタを用いていた応用分野にＩＧＢＴが急速に浸透するようになった。ＩＧＢＴをインバータ等で使用した場合には負荷短絡といった過電圧、過電流を印加されるモードがあり、これらをパワーデバイス単体での保護の他に、ＩＰＭの技術として外部回路を通して過熱、過電流、過電圧を検出し、保護を可能としている例がある。
【０００４】
図１３に、電流検知部を内蔵型したＩＰＭを使用した回路を示す。過電流検知のためには、例えばＩＰＭモジュール内に負荷２１への電流制御のための主ＩＧＢＴ部１３と、電流検知用に分割された補助ＩＧＢＴ部（以下センスＩＧＢＴ部と称する）１４が内蔵されている。このセンスＩＧＢＴ部１４のエミッタ電極と主ＩＧＢＴ部１３のそれとの間にセンス抵抗３２が接続され、センスＩＧＢＴ部１４に流れた電流によるセンス抵抗３２での電圧降下（センス電圧）を検知し、外部保護回路２０を通じて主ＩＧＢＴ部１３およびセンスＩＧＢＴ部１４のゲート電圧を低下させるものである。２２は電源である。
【０００５】
図１６に、電流検知部内蔵型ＩＧＢＴを含むＩＰＭの過電流動作時の信号等のタイミングチャートを示している。横軸は時間である。（２）の保護回路が動作していないときは、（１）の制御信号に従ってＩＧＢＴに（３）のゲート信号が与えられ、（４）の出力電流が流れている。時刻ｔ１に外部状態または素子自身の事故等によって所定の出力電流以上の過電流が流れると、（２）の保護回路が動作し、ＩＧＢＴのゲート信号（３）が停止され、（４）の出力電流が遮断されて過電流に対する保護動作が行われたことになる。
【０００６】
時刻ｔ２に（２）の保護回路がリセットされれば、再び（１）の制御信号に従ってＩＧＢＴに（３）のゲート信号が入力され、時刻ｔ３から（４）の出力電流が流れ始める。（５）は、（２）の保護回路に同調して働く、例えばアラーム信号の出力である。
図１７は、電流検知部内蔵型ＩＧＢＴを含むＩＰＭの負荷短絡時のタイミングチャートを示している。横軸は時間である。（２）の保護回路が動作していないときは、（１）の制御信号に従ってＩＧＢＴに（３）のゲート信号が与えられ、（４）の出力電流が流れている。時刻ｔ１に負荷短絡によって過大な電流が流れると、（２）の保護回路が動作する。このときは、ＩＧＢＴのゲート信号（３）を次第に低下させて、（４）の出力電流を遮断させる。
【０００７】
時刻ｔ２に（２）の保護回路がリセットされれば、再び（１）の制御信号に従ってＩＧＢＴに（３）のゲート信号が入力され、時刻ｔ３から（４）の出力電流が流れ始める。
図１４（ａ）に、電流検知部が半導体素子の一部に内蔵されたＩＰＭの例として、電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部近傍のゲート電極中央における水平断面を示す。数ｍｍ角の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのチップの主ＩＧＢＴ部１３のストライプ状のエミッタ電極８、ゲート電極７の中に、１００分の１ないし１００００分の１の面積のセンスＩＧＢＴ部１４が設けられている。センスＩＧＢＴ部１４としては、酸化膜１８の中に八角形の多結晶シリコンのセンスゲート電極２７があり、その中に長い四本のストライプ状のセンスエミッタ電極２８と短い二本のセンスエミッタ電極２８とが見られる。センスエミッタ電極２８とセンスゲート電極２７とは図示されない絶縁膜で絶縁されている。図１４（ｂ）は一本のセンスエミッタ電極２８の下のシリコン基板表面の各拡散領域の拡大平面図である。長環状のｎセンスエミッタ領域２５の中にｐセンスウェル領域３０があり、外側にはｐセンスベース領域２４がある。その外側はｎベース層３である。点線は、センスエミッタ電極２８の接触範囲を示している。図１４のストライプ状のセンスエミッタ電極２８の下には全て同様の拡散領域が形成されている。長環状のｎセンスエミッタ領域２５、ｐセンスベース領域２４、ｐセンスウェル領域３０をセンスエミッタストライプと呼ぶことにする。
【０００８】
図１５は、図１４のＣ−Ｃ'線に沿った部分断面図である。図１５の右側部分は、主電
流の導通、遮断のスイッチング作用を行う主ＩＧＢＴ部１３の活性領域である。図に示したような一つの制御電極を含む単位の部分（以後セルと呼ぶ）が反転、繰り返しされ、極めて多数のセルから活性領域は構成されている。また、ＩＧＢＴの周縁部分には、ガードリング構造やフィールドプレート構造のような耐圧構造が設けられているが、図には示していない。
【０００９】
主ＩＧＢＴ部１３は、ｐコレクタ層１の上にｎ+ バッファ層２を介して積層されたｎベース層３の表面層に選択的にｐベース領域４が形成され、そのｐベース領域４の一部に拡散深さの深いｐウェル領域１０が形成されている。ｐベース領域４の表面層にはまた選択的にｎエミッタ領域５が形成されている。ｎベース層３とｎエミッタ領域５に挟まれたｐベース領域４の表面上に、ゲート酸化膜６を介して、多結晶シリコンからなりＧ端子に接続されるゲート電極７が設けられている。また、ｐコレクタ層１の裏面にはＣ端子に接続されるコレクタ電極９が、ｎエミッタ領域５の上にはｎエミッタ領域５とｐベース領域４に共通に接触しＥ端子に接続されるエミッタ電極８がそれぞれ設けられている。このＩＧＢＴは、
ゲート酸化膜６、ゲート電極７、ｐベース領域４、ｎエミッタ領域５、ｎベース層３、ｎ+ バッファ層２で構成されるＭＯＳＦＥＴとｐコレクタ層１、ｎ+ バッファ層２、ｎベース層３、ｐベース領域４、で構成されているｐｎｐトランジスタとからなるものとみることもできる。
【００１０】
図１５の左側部に、電流検知部として、センスＩＧＢＴ部１４が設けられている。センスＩＧＢＴ部１４は上記説明の主ＩＧＢＴと同時に形成されている。すなわち、ｐコレクタ層１、ｎ+ バッファ層２とｎベース層３は共通であり、そのｎベース層３の表面層に選択的にｐセンスベース領域２４が形成されている。ｐセンスベース領域２４の周囲には広いｐ分離領域１６が形成されている。ｐセンスベース領域２４の表面層に選択的にｎセンスエミッタ領域２５が形成され、ｎベース層３とｎセンスエミッタ領域２５に挟まれたｐセンスベース領域２４の表面上にセンスゲート酸化膜２６を介して多結晶シリコンからなるセンスゲート電極２７が設けられている。また、ｎセンスエミッタ領域２５とｐセンスベース領域２４に共通に接触し、ＳＥ端子に接続されるセンスエミッタ電極２８がそれぞれ設けられている。図１４ではセンスエミッタ電極２８がストライプ状であったが、断面図に見られるように、絶縁膜１５を挟んでセンスゲート電極２７上で接続しているのである。ｎベース層３以下、ｐコレクタ層１の裏面のＣ端子に接続されるコレクタ電極１１までは主ＩＧＢＴ部１３と共通である。センスゲート電極２７は図示されない断面で主ＩＧＢＴ部１３のゲート電極７と接続されている。センスエミッタ電極２８はセンス抵抗３２を介してエミッタ電極８に接続される。図ではセンス抵抗３２は外付けの抵抗としたが、半導体チップ内部に構成することもできる。
【００１１】
図１５の中央部には、ｎベース層３の表面層にｐベース領域４と一部が重複するようにｐ引き抜き領域１９が形成されている。このｐ引き抜き領域１９は、表面上にエミッタ電極８が接触しており、オフ動作時に主ＩＧＢＴ部１３とセンスＩＧＢＴ部１４の境界部分のｎベース層３内の正孔を引き抜くためのものである。
【００１２】
このＩＧＢＴのスイッチング動作は次のように行う。Ｃ端子に、Ｅ端子に対して正の電圧を印加した状態で、ゲート電極７にしきい値以上の電圧を印加することによって、ゲート電極７の直下のｐベース領域４の表面層（チャネル領域１１）に反転層が形成され、前記ＭＯＳＦＥＴが導通する。その反転層を通ってｎエミッタ領域５から電子がｎベース層３、ｎ+ バッファ層２に注入される。ｐコレクタ層１とｎ+ バッファ層２との間の接合は順バイアスされているので、電子がこの接合を通ってｐコレクタ層１に流入する。すると、ｐコレクタ層１、ｎ+ バッファ層２とｎベース層３、ｐベース領域４をそれぞれエミッタ、ベース、コレクタとするｐｎｐトランジスタが動作し、伝導度変調を発生して主ＩＧＢＴ部１３がオンする。図２７に、定格電流１５０Ａ、電圧６００ＶのＩＧＢＴの電流−電圧特性を示した。横軸はコレクタ−エミッタ間電圧ＶCE、たて軸はコレクタ電流ＩC である。伝導度変調を利用しているので、オン電圧が小さいことがわかる。
【００１３】
センスＩＧＢＴ部１４は主ＩＧＢＴ部１３と並列に形成されているので、センスゲート電極２７にしきい値以上の電圧を印加することによって、同様にセンスゲート電極２７の直下のｐセンスベース領域２４の表面層（センスチャネル領域３１）に反転層が形成され、その反転層を通ってｎセンスエミッタ領域２５から電子がｎベース層３、ｎ+ バッファ層２に注入される。ｐコレクタ層１とｎ+ バッファ層２との間の接合は順バイアスされているので、電子がこの接合を通ってｐコレクタ層１に流入する。すると、ｐコレクタ層１、ｎ+ バッファ層２とｎベース層３、ｐセンスベース領域２４をそれぞれエミッタ、ベース、コレクタとするｐｎｐトランジスタが動作し、伝導度変調を発生してセンスＩＧＢＴ部１４がオンする。そのセンスＩＧＢＴ部１４に分流する電流によって、センス抵抗３２に電圧降下を生じる。過電流が流れたときは、そのセンス抵抗３２における電圧降下が増大するので、そのセンス電圧を図示されない保護回路で処理し、主ＩＧＢＴ部１３およびセンスＩＧＢＴ部１４のゲート電圧を低下させ、半導体素子、および回路を保護するものである。
【００１４】
このＩＧＢＴをオフする場合は、ゲート電極７およびセンスゲート電極２７の電圧を除くことによって、ゲート電極７およびセンスゲート電極２７直下のｐベース領域４、ｐセンスベース領域２４の表面層に形成されていた反転層が消滅し、ｎエミッタ領域５およびｎセンスエミッタ領域２５からの電子の注入が止まりオフする。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図１８は、他の保護回路の例である。この例では、センス抵抗が、過電流用センス抵抗３２ａと負荷短絡用センス抵抗３２ｂに分けられていて、それぞれ保護回路２０の端子に接続されている。このようにすれば、過電流時と負荷短絡時の対応を変えることができ、例えば負荷短絡時に保護回路２０に入力されるセンス電圧が過大になるのが避けられる。
【００１６】
図１９（ａ）、（ｂ）に、従来の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの負荷短絡時の電流、電圧波形を示す。図１９（ｂ）は、図１８のように過電流用センス抵抗３２ａと負荷短絡用センス抵抗３２ｂに分けたとき、同図（ａ）は分けなかったときの波形である。同図（ｂ）では負荷短絡用センス抵抗３２ｂとして小さい抵抗を用いているので、コレクタ電流は低い値に抑えられている。しかしいずれの場合も負荷短絡時の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの動作は、図１９に示したように安定していることがわかる。この理由は、図１４に示したように、主ＩＧＢＴ部からセンスＩＧＢＴ部が十分隔離されているからである。負荷短絡時には図１９に示す電流、電圧が主ＩＧＢＴ部、センスＩＧＢＴ部に印加されるが、このとき、センスＩＧＢＴ部においては、主ＩＧＢＴ部がオンしている際に発生する正孔の回り込みを、主ＩＧＢＴ部からセンスＩＧＢＴ部を十分隔離することによって抑制し、短絡時の制限電流値を安定させているのである。
【００１７】
しかし、過電流時の保護動作、特に高温での動作が不安定であることがわかった。図２０に、２５℃、１２５℃でのセンス電圧のセンス抵抗依存性を示す。横軸はセンス抵抗（ＲS ）、縦軸はセンス電圧（ＶS ）である。このセンス電圧は定格電流の２倍の電流を流したときのセンス抵抗での電圧降下である。高温でのセンス電圧の曲線には折れ曲がりが見られ、低いセンス抵抗範囲での温度依存性が、高いセンス抵抗範囲での温度依存性よりかなり大きい。このことは、特に低いセンス抵抗範囲で、保護回路が動作する電圧降下（センス電圧ＶS ）を決めるとき問題になる。例えば、２５℃で保護回路が動作する電流を設定したとき、１２５℃では遙かに少ない電流で保護回路が動作してしまうことになるからである。
【００１８】
この温度依存性の不連続になる原因究明のため、センスＩＧＢＴの特性を調べた。図２１に、センスＩＧＢＴの電流−電圧特性を示す。横軸は電圧（ＶCE）、縦軸は電流（Ｉc ）である。２５℃、１２５℃共に負性抵抗領域があること、また、負性抵抗領域が始まる電圧が、２５℃と１２５℃とでずれていることがわかる。すなわち、センスＩＧＢＴの動作抵抗（Ｒｏｎ）が２５℃と１２５℃でずれることによって、過電流時のセンス電圧の温度依存性が悪化することが明らかになった。
【００１９】
以上の問題に鑑み、本発明の目的は過電流検知精度の高い電流検知部を内蔵する絶縁ゲートバイポーラトランジスタを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため本発明は、第一導電型半導体層と、その第一導電型半導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成された第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、第一導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上にエミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域とからなる主ＩＧＢＴ部と、第一導電型半導体層以下の部分を主ＩＧＢＴ部と共通にし、第一導電型半導体層の表面層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成された第二導電型センスベース領域、その第二導電型センスベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型センスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセンスゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、センスチャネル領域以外の第二導電型センスベース領域および第一導電型センスエミッタ領域の表面上に共通に接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知のためのセンスＩＧＢＴ部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間に接続されたセンス抵抗での電圧降下を利用する電流検知部内蔵型絶縁ゲートバイポーラトランジスタにおいて、
センスゲート絶縁膜上に部分的に厚い絶縁膜を形成する、又は、第一導電型センスエミッタ領域を選択的に形成し、保護のため検知すべき電流水準における主ＩＧＢＴ部のオン電圧以下の範囲で、センスＩＧＢＴ部の電流−電圧特性が線型であるものとする。
【００２１】
センスＩＧＢＴ部の電流−電圧特性が線型であれば、センス抵抗での電圧降下に不連続点を生じない。そして、センス電圧の温度依存性が安定する。
【００２２】
【００２３】
センスゲート絶縁膜上に部分的に厚い絶縁膜を形成すれば、その下のチャネル領域が薄くなり、第一導電型センスエミッタ領域を選択的に形成すれば、第一導電型センスエミッタ領域の面積が減少して、いずれも第一導電型センスエミッタ領域からの第一導電型キャリアの注入量を低下させる。
【００２４】
更に、第二導電型センスベース領域上に分離電極を形成し、主ＩＧＢＴ部のエミッタ電極と接続することもよい。
そのようにすれば、第一導電型センスエミッタ領域からセンス抵抗に流れる電流は第一導電型キャリアの電流のみとなり、センスＩＧＢＴはＭＯＳＦＥＴに近い動作をするようになる。
【００２５】
電流検知のためのセンスＩＧＢＴを有する電流検知部内蔵型ＩＧＢＴにおいて、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間にダイオードを接続することもよい。
そのようにすれば、センスＩＧＢＴのゲートにかかる実効的なゲート電圧がダイオードの順電圧分だけ低下する。従って、チャネル領域の抵抗が増して第一導電型センスエミッタ領域から注入される第一導電型キャリア量が少なくなり、やはり伝導度変調が起きにくくなる。
【００２６】
ダイオードがチップ上に形成され、そのダイオードの第二導電型アノード領域をセンスエミッタ電極と接続したものとすることもできる。
そのようにすれば、ダイオードを外付けする必要がなく、また小型化できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下でｐ、ｎを冠した層、領域等はそれぞれ正孔、電子が多数キャリアである層、領域等を意味する。
〔参考例１〕
図１は、本発明参考例１の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４近傍のゲート電極中央における水平断面図である。主ＩＧＢＴ部１３のストライプ状のエミッタ電極８、ゲート電極７に取り囲まれて、広いｐ分離領域上の酸化膜１８があり、その中央部に八角形のゲート電極２７が見られる。図１４の従来例との違いは、センスＩＧＢＴ部１４が一本のセンスエミッタストライプを有することである。従って、この断面図では一本のストライプ状のセンスエミッタ電極２８が見られるだけである。センスエミッタ電極２８とセンスゲート電極２７とは図示されない絶縁膜で絶縁されている。八角形のセンスゲート電極２７から図の下方に延びている帯はセンスゲート電極２７と主ＩＧＢＴ部１３のゲート電極７とを結ぶ連結部である。なお、この連結部の下にも後出のｐ分離領域が形成されている。
【００２８】
図３に、図１のＡ−Ａ'線に沿った部分断面を示す。図の右側部分は、電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの主電流の導通、遮断のスイッチング作用を行う主ＩＧＢＴ部１３の活性領域である。図１４の従来例と同じく、ｐコレクタ層１の上にｎ+ バッファ層２を介して積層されたｎベース層３の表面層に選択的にｐベース領域４および一部に拡散深さの深いｐウェル領域１０が形成されている。そのｐベース領域４の表面層に選択的にｎエミッタ領域５が形成され、ｎベース層３とｎエミッタ領域５に挟まれたｐベース領域４の表面上に、ゲート酸化膜６を介して、多結晶シリコンからなりＧ端子に接続されるゲート電極７が設けられている。また、ｐコレクタ層１の裏面にはＣ端子に接続されるコレクタ電極９が、ｎエミッタ領域５の上にはｎエミッタ領域５とｐウェル領域１０の表面に共通に接触しＥ端子に接続されるエミッタ電極８がそれぞれ設けられている。
【００２９】
このようなＩＧＢＴのｎベース層３は、例えば、ｐコレクタ層１とその上に積層されたｎ+ バッファ層２とからなるサブストレート上にエピタキシャル成長により形成される。またｐベース領域４は、まず先に形成したゲート電極７をマスクとした不純物の導入により形成され、ｎエミッタ領域５は、図示されていないフォトレジストをマスクとしての不純物の導入により形成される。図のようにゲート電極７の上に、絶縁膜１５を介してエミッタ電極８を延長してもよい。
【００３０】
図３の左側部には、電流検知部として、センスＩＧＢＴ部１４が設けられている。センスＩＧＢＴ部１４は上記説明の主ＩＧＢＴ部１３と同時に形成される。すなわち、ｐコレクタ層１、ｎ+ バッファ層２とｎベース層３は主ＩＧＢＴ部１３と共通であり、そのｎベース層３の表面層に選択的にｐセンスベース領域２４および一部に拡散深さの深いｐセンスウェル領域３０が形成されている。そのｐセンスベース領域２４の表面層に選択的にｎセンスエミッタ領域２５が形成され、ｎベース層３とｎセンスエミッタ領域２５に挟まれたｐセンスベース領域２４の表面上にセンスゲート酸化膜２６を介して多結晶シリコンからなるセンスゲート電極２７が設けられている。また、ｎセンスエミッタ領域２５とｐセンスウェル領域３０に共通に接触し、ＳＥ端子に接続されるセンスエミッタ電極２８が設けられている。ｐセンスベース領域２４の外側には、広いｐ分離領域１６があり、その上は酸化膜１８で覆われている。センスゲート電極２７と主ＩＧＢＴ部１３のゲート電極７とは図示されない部分で接続されている。
【００３１】
センスエミッタ電極２８はセンス抵抗３２を通じて主エミッタ電極８に接続される。図ではセンス抵抗３２は外付けの抵抗としたが、半導体素子内部に構成することもできる。
図３の中央部には、ｎベース層の表面層にｐベース領域４と一部が重複するようにｐ引き抜き領域１９が形成されている。このｐ引き抜き領域１９は、表面上にエミッタ電極８が接触しており、オフ動作時に主ＩＧＢＴ部１３とセンスＩＧＢＴ部１４の境界部分のｎベース層３内の正孔を引き抜くためのものである。
【００３２】
センスエミッタストライプは一本で、長環状のｎセンスエミッタ領域２５が断面では二本になっていることがわかる。このため図１に点線で示したセンス電流の流れる活性領域１７の面積は従来例に比べて、約１／３になり、ゲート電圧印加時にｎセンスエミッタ領域２５からセンスチャネル領域を通してｎベース層３に注入される電子の量は大幅に減少する。また、センスエミッタストライプが一本だけで孤立しているため、注入された電子電流がｐｎｐトランジスタのベース電流として働き難く、センスＩＧＢＴ部１４の伝導度変調が起きにくくなっていると考えられる。
【００３３】
図２２にこの参考例１のＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４の電流−電圧特性を示す。横軸は電圧（ＶCE）、縦軸は電流（ＩC ）である。比較のため、従来の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの電流−電圧特性を点線で示した。参考例１のセンスＩＧＢＴ部の曲線にはこの電圧範囲では、従来の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部で見られた電流−電圧特性の負性抵抗領域が発生していない。このため、センス電圧−コレクタ電流特性に不連続領域が発生せず、センス電圧の温度依存性が安定する。図２３に、常温、高温でのセンス電圧のセンス抵抗依存性を示す。横軸はセンス抵抗ＲS 、縦軸はセンス電圧ＶS である。センス電圧ＶS は定格電流の二倍の電流を流したときのセンス抵抗での電圧降下とした。比較のため、従来の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのそれも示した。２５℃、１２５℃の曲線ともに、折れ曲がりが見られず、ほぼ線型で同じような傾向を示す。また、２５℃、１２５℃の曲線が接近していて、温度依存性が小さい。このことは、制限電流の設定が精密にできることを意味している。
〔参考例２〕
図２に、本発明参考例２の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４近傍のゲート電極中央における水平断面を示す。主ＩＧＢＴ部１３のストライプ状のエミッタ電極８、ゲート電極７に取り囲まれて、ｐ分離領域上の酸化膜１８があり、その中央部に八角形のセンスゲート電極２７が見られる。センスエミッタ電極２８は長いものが四本、短いものが二本で図１４の従来例と同じであるが、隣り合ったセンスエミッタ電極２８間のゲート電極２７の幅が狭くなっている点が異なっている。従って、ストライプ状のセンスエミッタ電極２８の下方には四本の長いセンスエミッタストライプと二本の短いセンスエミッタストライプがあることになる。
【００３４】
図４に、図２のＢ−Ｂ'線に沿った部分断面を示す。主ＩＧＢＴ部１３のゲート電極７の幅は、３６μｍであるが、センスＩＧＢＴ部１４のセンスゲート電極２７の幅は、１３μｍである。
図２４にこの参考例２のＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４の電流−電圧特性を示す。横軸はコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）、縦軸は電流（ＩC ）である。比較のため、従来例のセンスＩＧＢＴの電流−電圧特性も示した。本参考例２のセンスＩＧＢＴ部の特性にはこの電圧範囲では、従来の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴで見られた負性抵抗領域が発生していない。本参考例２のセンスＩＧＢＴ部の特性は、従来例のセンスＩＧＢＴの電流−電圧特性に対して、電流が流れ難く、大きな抵抗性を示していることがわかる。この原因は、センスエミッタ電極２８の間のセンスＩＧＢＴ部１４のセンスゲート電極２７の幅を小さくすることによって、二つのｐセンスベース領域２４間のｎベース層３の抵抗分が増す、いわゆる接合型ＦＥＴ効果によってセンスＩＧＢＴ部のベース電流が減少し、ＩＧＢＴとしての動作よりはＭＯＳＦＥＴに似た動作となるためである。電流−電圧特性が線型性を示していることからもこのことが裏付けられる。
【００３５】
図２３に、この参考例２の常温、高温でのセンス電圧のセンス抵抗依存性も示した。２５℃、１２５℃の曲線ともに、折れ曲がりが見られず、同じような傾向を示す。また、２５℃、１２５℃の曲線が接近していて、温度依存性が小さい。このことは、制限電流の設定が精密にできることを意味している。
〔参考例３〕
図５に、本発明参考例３の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４近傍の部分断面を示す。
【００３６】
この図は、図１５の従来例とほぼ同じに見えるが、不純物濃度が異なっているのである。すなわち、主ＩＧＢＴ部１３のｐベース領域４とセンスＩＧＢＴ部１４のｐセンスベース領域２４の表面濃度が異なり、ｐセンスベース領域２４の表面濃度が約１．２倍高くなっている。従って、これまでの実施例とは違って、主ＩＧＢＴ部１３とセンスＩＧＢＴ部１４とを全く同時には形成できない。製造方法としては、主ＩＧＢＴ部１３のｐベース領域４とセンスＩＧＢＴ部１４のホウ素のイオン注入量を変えて行う。
【００３７】
このため、センスＩＧＢＴ部１４のしきい値は主ＩＧＢＴ部１３のそれより高くなる。このようにセンスＩＧＢＴ部１４のしきい値を増大させると、センスゲート電極２７にかかる実効的なゲート電圧が低下したと同じである。すなわち、センスＩＧＢＴ部の動作としては、ゲート電圧が低い分だけ、センスチャネル領域３１にできる反転層が低減され、ｎセンスエミッタ領域２５からｎベース層３に注入される電子電流が減少する。これにより、ｐコレクタ層１からの正孔の注入が抑制されて、センスＩＧＢＴ部１４の動作が、ＭＯＳＦＥＴに似た動作になり、上記の例と同様にセンスＩＧＢＴ部１４の電流−電圧特性は線型に近い特性を示すことになる。
【００３８】
その結果、センスＩＧＢＴ部１４の動作は主ＩＧＢＴ部１３のそれからずれたものとなり、センス電圧の温度依存性を小さくすることができる。
〔参考例４〕
図６に、本発明参考例４の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４近傍の部分断面を示す。この参考例４が従来例と異なっているのは、主ＩＧＢＴ部１３のチャネル領域１１のチャネル長よりもセンスＩＧＢＴ部１４のセンスチャネル領域３１のそれが長く形成されている点である。
【００３９】
図２５にセンスＩＧＢＴ部１４のチャネル長が長い場合と短い場合との電流−電圧特性の比較を示す。チャネル長が長くなると、チャネル抵抗が増し、ＭＯＳＦＥＴの電圧降下が大きくなるが、電流−電圧特性曲線に不連続領域が発生していない。逆にチャネル長が短い従来例では（点線）、ＩＧＢＴとしての動作が大きくなり、電流−電圧特性曲線に不連続領域が発生して、センス電圧の温度依存性が悪化する。従って、センスチャネル領域３１のチャネル長を長くすることにより、ＭＯＳＦＥＴに似た特性となり、その結果センス電圧の温度依存性は向上する。
【００４０】
一般に、ＩＧＢＴのチャネル長を長くすると、ＩＧＢＴのオン電圧とスイッチング損失とのトレードオフ特性が悪化する（図２６）。チャネル長が長くなると、チャネル抵抗が増し、ＭＯＳＦＥＴの電圧降下が大きくなり、オン電圧が増大するためである。ＩＧＢＴのオン電圧全体にしめるＭＯＳＦＥＴの電圧降下の割合が大きいので、オン電圧全体の低下を図るために、電子線照射後のキャリアライフタイムの回復を大きくすると、スイッチング損失の悪化を招くことになる。
【００４１】
そこで、主ＩＧＢＴ部１３のチャネル長は短いままとし、センスＩＧＢＴ部１４のチャネル領域３１だけのチャネル長を長くすることが必要となる。
〔実施例１〕
図７に、本発明第１の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４近傍の部分断面を示す。この実施例１が従来例と異なっているのは、センスＩＧＢＴ部１４のゲート酸化膜２６上のセンスチャネル領域３１上以外の部分に厚い酸化膜１８が形成されその上にセンスゲート電極２７が形成されている点である。主ＩＧＢＴ部１３のゲート酸化膜６は薄いままとする。
【００４２】
このように、テラス状のゲート酸化膜を形成すると、センスＩＧＢＴ部１４のオン電圧が増大する。その理由は、センスチャネル領域３１上部以外のｎベース層３上のセンスゲート酸化膜２６上に厚い酸化膜１８を形成すると、ゲート電圧を印加した時、ｎベース層３の表面層に生じる蓄積層２３のキャリア濃度が低く、その伝導度が低下するためである。
【００４３】
センスＩＧＢＴ部１４のセンスゲート酸化膜２６上に厚い酸化膜１８を形成することによって、センスＩＧＢＴ部１４はオンしにくくなり、主ＩＧＢＴ部に比較してＭＯＳＦＥＴ類似の動作を示すことになる。
その結果、主ＩＧＢＴ部とセンスＩＧＢＴ部の動作特性がずらされ、センス電圧の温度依存性を改善することができる。
〔実施例２〕
図８は、本発明第２の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４のエミッタストライプ近傍の部分斜視図である。この実施例２が従来例と異なっているのは、ｐセンスベース領域２４の表面層にｎセンスエミッタ領域２５が断続する短冊状に形成されている点である。
【００４４】
このようにｎセンスエミッタ領域２５を部分的に形成すれば、ゲートオン時にｎセンスエミッタ領域２５からｎベース層３に注入される電子電流が減少することになる。そして、下方のｐコレクタ層から注入される正孔が抑制され、ＭＯＳＦＥＴ類似の動作をすることになる。その結果、センス電圧の温度依存性を改善することができる。
〔実施例３〕
図９に、本発明第３の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４近傍の部分断面を示す。この実施例３が従来例と異なっているのは、センスエミッタ電極２８がｎセンスエミッタ領域２５にのみ接触しており、ｐセンスウェル領域３０には別の分離電極４１が接触している点である。ｎセンスエミッタ領域２５とｐセンスウェル領域３０との境界の表面上は絶縁膜で覆われている。
【００４５】
このような構造にすることによって、ＩＧＢＴのディメンションをもちながら完全なＭＯＳＦＥＴとしての動作をすることができる。以下、センスＩＧＢＴ部１４の動作を図９に沿って説明する。
Ｃ端子にＳＥ端子に対して正の電圧を印加した状態で、センスゲート電極２７、にしきい値以上の電圧を印加することによって、センスゲート電極２７の直下のｐセンスベース領域２４の表面層に反転層が形成され、その反転層を通ってｎセンスエミッタ領域２５から電子がｎベース層３、ｎ+ バッファ層２に注入される。（すなわち、ｎセンスエミッタ領域２５、ｐセンスベース領域２４とｎベース層３とからなるＭＯＳＦＥＴが導通する。）ｐコレクタ層１とｎ+ バッファ層２との間の接合は順バイアスされているので、この接合から電子が注入される。この電子電流は、ｐコレクタ層１、ｎ+ バッファ層２とｎベース層３、ｐセンスベース領域２４をそれぞれエミッタ、ベース、コレクタとするｐｎｐトランジスタのベース電流となるので、このトランジスタが動作し、ｐコレクタ層１から多量の正孔が注入されて伝導度変調を発生してＩＧＢＴがオンする。このとき、ｐセンスベース領域２４上には分離電極４１が設けられているので、正孔電流は分離電極４１へ流入し、センスエミッタ電極２８には流れない。従ってセンスエミッタ電極２８には電子電流しか流れないことになる。このセンスエミッタ電極２８からセンス抵抗３２を介してエミッタ電極８に接続することによって、ＩＧＢＴの構造をもちながらＭＯＳＦＥＴとしての動作をさせることができる。
【００４６】
このように、センスＩＧＢＴ部１４をＭＯＳＦＥＴとして動作させるために、その電流−電圧特性はＭＯＳＦＥＴとしての特性を示すことになり、センス電圧の温度依存性を改善することができる。
〔実施例４〕
図１０に、本発明第４の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４近傍の部分断面を示す。この実施例４が従来例と異なっているのは、主ＩＧＢＴ部１３のエミッタ電極８とセンスＩＧＢＴ部１４のセンスエミッタ電極２８との間にセンス抵抗３２と直列にダイオード３３が挿入されている点である。
【００４７】
図１２にこの実施例４の等価回路を示す。このような構造にすることにより、センスＩＧＢＴ部１４のセンスエミッタ電極２８にかかる電圧は、主ＩＧＢＴ部１３のエミッタ電極８の電圧より、ダイオード３３の順電圧分だけ低下することになる。その結果センスＩＧＢＴ部１４の電流−電圧特性曲線の負性抵抗領域にはかからなくなる。そして、センス電圧の温度依存性を低減することが可能となる。
〔実施例５〕
図１１に、本発明第５の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部１４近傍の部分断面を示す。この例は上記実施例４の変形例であり、ダイオード３３が、ＩＧＢＴチップ上に形成されているものである。すなわち、センスＩＧＢＴ部１４のｐ分離領域１６を覆う酸化膜１８上に多結晶シリコンのｐアノード領域３４とｎカソード領域３５からなるダイオード３３が形成されている。ｐアノード領域３４には、センスエミッタ電極２８が接触し、ｎカソード領域３５に接触するカソード電極は、センス抵抗３２を介してエミッタ電極８に接続される。
【００４８】
この実施例５の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの動作は実施例４と同様であり、センス電圧の温度依存性を低減することが可能となる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、主ＩＧＢＴ部とセンスＩＧＢＴ部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下を利用する電流検知部内蔵型ＩＧＢＴにおいて、センスゲート絶縁膜上に部分的に厚い絶縁膜を形成する、又は、第一導電型センスエミッタ領域を選択的に形成し、保護のため検知すべき電流水準における主ＩＧＢＴのオン電圧以下の範囲で、センスＩＧＢＴの電流−電圧特性をほぼ線型にすることによって、センス電圧の不連続点をなくし、センス電圧の温度依存性を改善することができる。その結果、電流の検知精度が大幅に高められ、確実に半導体素子および回路が保護されるようになる。
【００５０】
また、第二導電型センスベース領域上に分離電極を形成し、主ＩＧＢＴ部のエミッタ電極と接続する、又は、エミッタ電極とセンスエミッタ電極との間にダイオードを挿入することにより、同様の効果が得られることを示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明参考例１の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのゲート電極中央における水平断面図
【図２】  本発明参考例２の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのゲート電極中央における水平断面図
【図３】  図１の参考例１のＡ−Ａ'線に沿った部分断面図
【図４】  図３の参考例１のＢ−Ｂ'線に沿った部分断面図
【図５】  本発明参考例３の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの部分断面図
【図６】  本発明参考例４の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの部分断面図
【図７】  本発明第１の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの部分断面図
【図８】  本発明第２の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの部分断面図
【図９】  本発明第３の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの部分斜視図
【図１０】  本発明第４の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの部分断面図
【図１１】  本発明第５の実施例の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴの部分断面図
【図１２】  本発明第４の実施例の等価回路図
【図１３】  電流検知部内蔵型ＩＧＢＴを使用した回路の図
【図１４】  従来の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのゲート電極中央における水平断面図
【図１５】  図１４の従来例のＣ−Ｃ'線に沿った部分断面図
【図１６】  過電流時のタイミングチャート
【図１７】  負荷短絡時のタイミングチャート
【図１８】  ＩＰＭの保護回路の図
【図１９】  （ａ）、（ｂ）は負荷短絡時の電流、電圧波形図
【図２０】  従来の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンス電圧の温度依存性を示す図
【図２１】  従来の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部の電流−電圧特性図
【図２２】  本発明参考例１の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部の電流−電圧特性図
【図２３】  本発明参考例１，２の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンス電圧の温度依存性を示す図
【図２４】  本発明参考例２の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部の電流−電圧特性図
【図２５】  本発明参考例４の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのセンスＩＧＢＴ部の電流−電圧特性の温度依存性を示す図
【図２６】  本発明参考例４の電流検知部内蔵型ＩＧＢＴのオン電圧−スイッチング損失のトレードオフ特性図
【図２７】  主ＩＧＢＴ部の電流−電圧特性図
【符号の説明】
１            ｐコレクタ層
２            ｎ+ バッファ層
３            ｎベース層
４            ｐベース領域
５            ｎエミッタ領域
６            ゲート酸化膜
７            ゲート電極
８            エミッタ電極
９            コレクタ電極
１０            ｐウェル領域
１１            チャネル領域
１３            主ＩＧＢＴ部
１４            センスＩＧＢＴ部
１５            絶縁膜
１６            ｐ分離領域
１７            活性領域
１８            酸化膜
１９            ｐ引き抜き領域
２０            保護回路
２１            負荷
２２            電源
２３            蓄積層
２４            ｐセンスベース領域
２５            ｎセンスエミッタ領域
２６            センスゲート酸化膜
２７            センスゲート電極
２８            センスエミッタ電極
３０            ｐセンスウェル領域
３１            センスチャネル領域
３２、３２ａ、３２ｂ  センス抵抗
３３            センスダイオード
３４            ｐセンスアノード領域
３５            ｎセンスカソード領域
４１            分離電極
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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