(57)【要約】【課題】  同一の半導体基板にＩＧＢＴ領域とダイオード領域が形成されている半導体装置において、境界近傍の温度上昇を抑制する。【解決手段】  半導体装置１０は、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４を有する半導体基板１１を備える。半導体基板１１は、ｐ型領域とｎ型領域を有する。ｐ型領域及びｎ型領域は、ＩＧＢＴ領域１２からダイオード領域１４に跨って配置されている。ｎ型領域は、ｐ型領域に対して半導体基板１１の裏面側に配置されている。ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４との境界には、ｐ型領域を貫通してｎ型領域にまで延びる分離トレンチ２０が形成されている。分離トレンチ２０内のｐ型領域とｎ型領域との接合面の深さには、空洞が形成されている。【選択図】  図１
2016181551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＧＢＴ領域とダイオード領域を有する半導体基板を備えており、
前記半導体基板が、
前記ＩＧＢＴ領域から前記ダイオード領域に跨って配置されているｐ型領域と、
前記ＩＧＢＴ領域から前記ダイオード領域に跨って配置されており、前記ｐ型領域に対して前記半導体基板の裏面側に配置されているｎ型領域、
を有しており、
前記ＩＧＢＴ領域が、
ｎ型であり、前記半導体基板の表面に臨む範囲に配置されており、前記ｐ型領域に接しているエミッタ領域と、
ｐ型であり、前記半導体基板の裏面に臨む範囲に配置されており、前記ｎ型領域に接しているコレクタ領域、
を備えており、
前記ＩＧＢＴ領域内の前記表面に、前記エミッタ領域と前記ｐ型領域を貫通して前記ｎ型領域にまで延びるゲートトレンチが形成されており、
前記ゲートトレンチ内に、ゲート絶縁膜と、前記エミッタ領域と前記ｎ型領域とを分離している範囲の前記ｐ型領域に前記ゲート絶縁膜を介して対向しているゲート電極が配置されており、
前記ダイオード領域では、前記ｐ型領域が前記表面に臨む範囲に配置されており、前記ｎ型領域が前記裏面に臨む範囲に配置されており、
前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域との境界に、前記ｐ型領域を貫通して前記ｎ型領域にまで延びる分離トレンチが形成されており、
前記分離トレンチ内の前記ｐ型領域と前記ｎ型領域との接合面の深さに、空洞が形成されている、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、半導体装置に関する。特に、同一の半導体基板にＩＧＢＴ領域とダイオード領域が形成されている半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、同一の半導体基板にＩＧＢＴ領域とダイオード領域が形成されている半導体装置が開示されている。ＩＧＢＴ領域にはＩＧＢＴが形成されており、ダイオード領域にはダイオードが形成されている。ＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界には、分離トレンチが形成されている。分離トレンチ内には、分離トレンチの内壁を被覆する分離絶縁層と、分離絶縁層の内側に配置された埋込み電極が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の半導体装置では、ＩＧＢＴがオンしているときにＩＧＢＴ領域で生じた熱が、分離トレンチを介してダイオード領域に伝達される。このため、ＩＧＢＴがオンしているときは、分離トレンチ近傍のダイオード領域の温度も上昇する。ダイオードがオンしているときにダイオード領域で生じた熱は、分離トレンチを介してＩＧＢＴ領域に伝達される。このため、ダイオードがオンしているときは、分離トレンチ近傍のＩＧＢＴ領域の温度も上昇する。
【０００５】
ＩＧＢＴをオンからオフに切替えると同時にダイオードをオフからオンに切替えると、分離トレンチ近傍の領域には、ＩＧＢＴがオンしていたときに生じた熱とダイオードがオンしていることで生じている熱の両方が伝わる。即ち、分離トレンチの近傍の領域に、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域の両方から熱が加えられる。その結果、分離トレンチ近傍の領域の温度が極めて高くなる。同様に、ダイオードをオンからオフに切替えると同時にＩＧＢＴをオフからオンに切替えると、分離トレンチ近傍の領域には、ダイオードがオンしていたときに生じた熱とＩＧＢＴがオンしていることで生じている熱の両方が伝わる。その結果、分離トレンチ近傍の領域の温度が極めて高くなる。このように、ＩＧＢＴとダイオードとが同じタイミングでスイッチングするときに、分離トレンチ近傍の領域の温度が過度に上昇するという問題がある。
【０００６】
本明細書では、同一の半導体基板にＩＧＢＴ領域とダイオード領域が形成されている半導体装置において、境界近傍の温度上昇を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する半導体装置は、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域を有する半導体基板を備える。半導体基板は、ｐ型領域とｎ型領域を有する。ｐ型領域は、ＩＧＢＴ領域からダイオード領域に跨って配置されている。ｎ型領域は、ＩＧＢＴ領域からダイオード領域に跨って配置されており、ｐ型領域に対して半導体基板の裏面側に配置されている。ＩＧＢＴ領域は、エミッタ領域とコレクタ領域を備える。エミッタ領域は、ｎ型であり、半導体基板の表面に臨む範囲に配置されており、ｐ型領域に接している。コレクタ領域は、ｐ型であり、半導体基板の裏面に臨む範囲に配置されており、ｎ型領域に接している。ＩＧＢＴ領域内の表面には、エミッタ領域とｐ型領域を貫通してｎ型領域にまで延びるゲートトレンチが形成されている。ゲートトレンチ内には、ゲート絶縁膜とゲート電極が配置されている。ゲート電極は、エミッタ領域とｎ型領域とを分離している範囲のｐ型領域にゲート絶縁膜を介して対向している。ダイオード領域では、ｐ型領域が表面に臨む範囲に配置されており、ｎ型領域が裏面に臨む範囲に配置されている。ＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界には、ｐ型領域を貫通してｎ型領域にまで延びる分離トレンチが形成されている。分離トレンチ内のｐ型領域とｎ型領域との接合面の深さには、空洞が形成されている。
【０００８】
上記の半導体装置では、ＩＧＢＴ領域内に配置されているｐ型領域と、ｎ型領域と、エミッタ領域と、コレクタ領域と、ゲート電極によってＩＧＢＴが形成されており、ダイオード領域内に配置されているｐ型領域とｎ型領域によってダイオードが形成されている。ＩＧＢＴがオンすると、ＩＧＢＴ領域のｐ型領域とｎ型領域との接合面近傍で主に熱が生じる。ダイオードがオンすると、ダイオード領域のｐ型領域とｎ型領域との接合面近傍で主に熱が生じる。上記の半導体装置では、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域との境界には分離トレンチが形成されている。分離トレンチ内のｐ型領域とｎ型領域との接合面（即ち、ＩＧＢＴ又はダイオードがオンしたときに主に熱が発生する部分）の深さには、空洞が形成されている。空洞内の熱伝導率は非常に小さい。このため、ＩＧＢＴがオンしてＩＧＢＴ領域の上記接合面近傍で熱が生じても、分離トレンチ内に形成された空洞によって、熱がダイオード領域に伝わることが抑制される。同様に、ダイオードがオンしてダイオード領域の上記接合面近傍で熱が生じても、分離トレンチ内に形成された空洞によって、熱がＩＧＢＴ領域に伝わることが抑制される。従って、ＩＧＢＴとダイオードとが同じタイミングでスイッチングしても、分離トレンチ近傍の領域に、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域の両方から熱が加えられることを抑制できる。この結果、分離トレンチ近傍の領域の温度が過度に上昇することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の半導体装置の部分縦断面図。
【図２】実施例２の半導体装置の部分縦断面図。
【図３】実施例３の半導体装置の部分縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
図１を参照して実施例１の半導体装置１０について説明する。半導体装置１０は、Ｓｉを材料とする半導体基板１１を有している。半導体基板１１は、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４を有する。
【００１１】
ＩＧＢＴ領域１２には、ゲート電極１６、エミッタ領域４０、ベース領域３９、ドリフト領域３２ａ、バッファ領域３０ａ、及びコレクタ領域４２が形成されている。
【００１２】
ＩＧＢＴ領域１２内の半導体基板１１の表面には、複数のゲートトレンチ２４が形成されている。各ゲートトレンチ２４は図１の紙面に直交する方向に延びており、図１の横方向に等間隔に形成されている。各ゲートトレンチ２４内には、ゲートトレンチ２４の内壁を被覆するゲート絶縁膜２６が配置されている。ゲート絶縁膜２６の内側には、ゲート電極１６が配置されている。ゲート電極１６は、ゲート絶縁膜２６によって半導体基板１１から絶縁されている。ゲート電極１６の表面は、キャップ絶縁膜４５によって覆われている。ゲート電極１６は、キャップ絶縁膜４５によって後述する共用電極４６から絶縁されている。
【００１３】
エミッタ領域４０は、半導体基板１１の表面に臨む範囲に複数形成されている。各エミッタ領域４０は、ゲート絶縁膜２６に接している。エミッタ領域４０はｎ型であり、不純物濃度が高い。エミッタ領域４０は共用電極４６に対してオーミック接続されている。
【００１４】
ベース領域３９は、ｐ型である。ベース領域３９は、エミッタ領域４０に接している。ベース領域３９は、ｐ型不純物濃度が高いコンタクト領域３８と、ｐ型不純物濃度が低い低濃度ベース領域３６を備える。コンタクト領域３８は、半導体基板１１の表面に臨む範囲に複数形成されている。各コンタクト領域３８は、２つのエミッタ領域４０の間に形成されている。コンタクト領域３８は、共用電極４６に対してオーミック接続されている。低濃度ベース領域３６は、エミッタ領域４０及びコンタクト領域３８に対して半導体基板１１の裏面側（即ち、図１の下側）に形成されている。低濃度ベース領域３６は、エミッタ領域４０の下側でゲート絶縁膜２６に接している。低濃度ベース領域３６は、ゲート電極１６の下端よりも浅い範囲に形成されている。なお、本明細書では、「浅い」、「深い」とは、それぞれ半導体基板１１の表面から見て浅い（深い）ことを意味する。
【００１５】
ドリフト領域３２ａは、ベース領域３９の下側に形成されている。ドリフト領域３２ａはベース領域３９に接している。ドリフト領域３２ａはｎ型であり、不純物濃度が低い。ゲートトレンチ２４は、エミッタ領域４０及びベース領域３９を貫通して、ドリフト領域３２ａにまで延びている。ドリフト領域３２ａは、ベース領域３９の下側でゲート絶縁膜２６に接している。ドリフト領域３２ａは、低濃度ベース領域３６によってエミッタ領域４０から分離されている。ゲート電極１６は、ドリフト領域３２ａとエミッタ領域４０とを分離している範囲の低濃度ベース領域３６に、ゲート絶縁膜２６を介して対向している。
【００１６】
バッファ領域３０ａは、ドリフト領域３２ａの下側に形成されている。バッファ領域３０ａは、ドリフト領域３２ａに接している。バッファ領域３０ａはｎ型であり、ドリフト領域３２ａよりも不純物濃度が高い。
【００１７】
コレクタ領域４２は、バッファ領域３０ａの下側に形成されている。コレクタ領域４２は、バッファ領域３０ａに接している。コレクタ領域４２は、半導体基板１１の裏面に臨む範囲に形成されている。コレクタ領域４２はｐ型であり、不純物濃度が高い。コレクタ領域４２は、後述する共用電極２８に対してオーミック接続されている。
【００１８】
ゲート電極１６、エミッタ領域４０、ベース領域３９、ドリフト領域３２ａ、バッファ領域３０ａ、及びコレクタ領域４２によってＩＧＢＴが形成されている。
【００１９】
ダイオード領域１４には、アノード領域６０、ドリフト領域３２ｂ、バッファ領域３０ｂ、及びカソード領域４４が形成されている。
【００２０】
ダイオード領域１４内の半導体基板１１の表面には、複数のトレンチ５４が形成されている。各トレンチ５４は図１の紙面に直交する方向に延びており、図１の横方向に等間隔に形成されている。各トレンチ５４内には、トレンチ５４の内壁を被覆する絶縁膜５６が配置されている。絶縁膜５６の内側には、導電体５２が配置されている。導電体５２は、絶縁膜５６によって半導体基板１１から絶縁されている。導電体５２の表面は、キャップ絶縁膜４５によって覆われている。導電体５２は、キャップ絶縁膜４５によって共用電極４６から絶縁されている。導電体５２の電位は、ゲート電極１６の電位から独立している。ダイオード領域１４に導電体５２を形成することにより、ダイオード領域１４における電界集中を緩和できる。
【００２１】
アノード領域６０はｐ型である。アノード領域６０は、ｐ型不純物濃度が高いコンタクト領域６２と、ｐ型不純物濃度が低い低濃度アノード領域６４を備える。コンタクト領域６２は、コンタクト領域３８と略同一のｐ型不純物濃度を有する。コンタクト領域６２は、半導体基板１１の表面に臨む範囲に形成されている。コンタクト領域６２は、共用電極４６に対してオーミック接続されている。低濃度アノード領域６４は、コンタクト領域６２の下側に形成されている。低濃度アノード領域６４は、低濃度ベース領域３６と略同一のｐ型不純物濃度を有する。低濃度アノード領域６４は、低濃度ベース領域３６と略同一の深さまで形成されている。低濃度アノード領域６４は、導電体５２の下端よりも浅い範囲に形成されている。ＩＧＢＴ領域１２に形成されているベース領域３９と、ダイオード領域１４に形成されているアノード領域６０を、ＩＧＢＴ領域１２からダイオード領域１４に跨って延びるｐ型領域と見ることができる。
【００２２】
ドリフト領域３２ｂは、アノード領域６０の下側に形成されている。ドリフト領域３２ｂはアノード領域６０に接している。ドリフト領域３２ｂはｎ型であり、不純物濃度が低い。ドリフト領域３２ｂは、ドリフト領域３２ａと略同一の不純物濃度を有する。ドリフト領域３２ｂは、ドリフト領域３２ａと略同一の深さまで形成されている。トレンチ５４は、アノード領域６０を貫通して、ドリフト領域３２ｂにまで延びている。
【００２３】
バッファ領域３０ｂは、ドリフト領域３２ｂの下側に形成されている。バッファ領域３０ｂは、ドリフト領域３２ｂに接している。バッファ領域３０ｂはｎ型であり、ドリフト領域３２ｂよりも不純物濃度が高い。バッファ領域３０ｂは、バッファ領域３０ａと略同一の不純物濃度を有する。バッファ領域３０ｂは、バッファ領域３０ａと略同一の深さまで形成されている。
【００２４】
カソード領域４４は、バッファ領域３０ｂの下側に形成されている。カソード領域４４は、バッファ領域３０ｂに接している。カソード領域４４は、半導体基板１１の裏面に臨む範囲に形成されている。カソード領域４４はｎ型であり、バッファ領域３０ｂよりも不純物濃度が高い。カソード領域４４は、共用電極２８に対してオーミック接続されている。カソード領域４４は、コレクタ領域４２に隣接している。ＩＧＢＴ領域１２に形成されているドリフト領域３２ａ及びバッファ領域３０ａと、ダイオード領域１４に形成されているドリフト領域３２ｂ、バッファ領域３０ｂ及びカソード領域４４を、ＩＧＢＴ領域１２からダイオード領域１４に跨って延びるｎ型領域と見ることができる。
【００２５】
アノード領域６０、ドリフト領域３２ｂ、バッファ領域３０ｂ及びカソード領域４４によってダイオードが形成されている。
【００２６】
半導体基板１１の表面には、分離トレンチ２０が形成されている。分離トレンチ２０は、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４の境界に形成されている。分離トレンチ２０は、ゲートトレンチ２４及びトレンチ５４よりも深い位置まで形成されている。具体的には、各分離トレンチ２０は、ベース領域３９とアノード領域６０によって構成されるｐ型領域を貫通して、コレクタ領域４２及びカソード領域４４にまで延びている。即ち、分離トレンチ２０は、ドリフト領域３２ａ、バッファ領域３０ａ、ドリフト領域３２ｂ、バッファ領域３０ｂ及びカソード領域４４によって構成されるｎ型領域にまで延びている。このため、ベース領域３９の端面とドリフト領域３２ａの端面は、分離トレンチ２０のＩＧＢＴ領域１２側の側壁を構成しており、アノード領域６０の端面とドリフト領域３２ｂの端面は、分離トレンチ２０のダイオード領域１４側の側壁を構成している。
【００２７】
分離トレンチ２０内には、分離トレンチ２０の内壁を被覆する絶縁膜１８が配置されている。絶縁膜１８の内側には、導電体１９が配置されている。導電体１９は、絶縁膜１８によって半導体基板１１から絶縁されている。導電体１９の表面は、キャップ絶縁膜１７によって覆われている。導電体１９は、キャップ絶縁膜１７によって共用電極４６から絶縁されている。導電体１９の内部には、空洞２１が形成されている。空洞２１は、ベース領域３９とアノード領域６０の深さから、ドリフト領域３２ａ、３２ｂの下端近傍の深さまで延びている。即ち、空洞２１は、ベース領域３９とアノード領域６０を構成するｐ型領域と、ドリフト領域３２ａ、３２ｂを構成するｎ型領域の界面のｐｎ接合面２３を貫通するように配置されている。
【００２８】
半導体基板１１の表面には共用電極４６が形成されている。共用電極４６は、ＩＧＢＴ領域１２内及びダイオード領域１４内の半導体基板１１の表面全体に形成されている。共用電極４６は、エミッタ領域４０、コンタクト領域３８、及びコンタクト領域６２に接続されている。半導体基板１１の裏面には共用電極２８が形成されている。共用電極２８は、半導体基板１１の裏面全体に形成されている。共用電極２８は、コレクタ領域４２及びカソード領域４４に接続されている。共用電極４６、２８は、アルミニウムによって形成されている。
【００２９】
次に、ＩＧＢＴが動作する場合の半導体装置１０の動作について説明する。まず、ＩＧＢＴが動作する場合には、共用電極２８の電位が、共用電極４６の電位よりも高くなる。この場合、ＩＧＢＴ領域１２に順電圧が印加され、ダイオード領域１４に逆電圧が印加される。ゲート電極１６に印加される電位が閾値電位（即ち、チャネルが形成されるために必要な電位）以上となると、ＩＧＢＴがオンする。このとき、絶縁膜２６に接している範囲の低濃度ベース領域３６にチャネルが形成される。これによって、電子が、共用電極４６からエミッタ領域４０、低濃度ベース領域３６のチャネル、ドリフト領域３２ａ、バッファ領域３０ａ、及びコレクタ領域４２を通って共用電極２８に流れる。また、ホールが、共用電極２８から、コレクタ領域４２、バッファ領域３０ａ、ドリフト領域３２ａ、低濃度ベース領域３６及びコンタクト領域３８を通って共用電極４６に流れる。即ち、ＩＧＢＴ領域１２内の共用電極２８から、ＩＧＢＴ領域１２内の共用電極４６に電流が流れる。これにより、ＩＧＢＴ領域１２が発熱する。特に、ベース領域３９とドリフト領域３２ａとのｐｎ接合面２３近傍で熱が発生する。その後、ゲート電極１６に印加される電位が閾値電位未満となると、ＩＧＢＴがオフする。このとき、チャネルは消失するものの、ドリフト領域３２ａに残留しているキャリアによって、短時間の間はＩＧＢＴに電流（いわゆるテール電流）が流れる。テール電流は短時間で減衰し、その後はＩＧＢＴに流れる電流は略ゼロとなる。
【００３０】
続いて、ダイオードが動作する場合の半導体装置１０の動作について説明する。共用電極４６の電位が、共用電極２８の電位よりも高くなると、ダイオード領域１４に順電圧が印加される。このため、ダイオードがオンする。即ち、ダイオード領域１４内の共用電極２８からカソード領域４４、バッファ領域３０ｂ、ドリフト領域３２ｂ、及びアノード領域６０を通って、ダイオード領域１４内の共用電極４６に電子が流れる。また、電子と逆向きにホールが流れる。このため、共用電極４６から共用電極２８に電流が流れる。これにより、ダイオード領域１４が発熱する。特に、アノード領域６０とドリフト領域３２ｂとのｐｎ接合面２３近傍で熱が発生する。その後、ダイオードに印加する電圧を順電圧から逆電圧に切替えると、ダイオードが逆回復動作を行う。即ち、順電圧印加時にドリフト領域３２ｂに存在していたホールがダイオード領域１４内の共用電極４６に排出される。これにより、ダイオードに逆電流が流れる。逆電流は短時間で減衰し、その後はダイオードに流れる電流は略ゼロとなる。
【００３１】
共用電極２８の電位が共用電極４６の電位よりも高く、かつ、ＩＧＢＴがオフしていると、ｐｎ接合面２３からドリフト領域３２ａ、３２ｂ内に空乏層が拡がる。図１の破線９０は、ｐｎ接合面２３から延びる空乏層の下端の位置を示している。本実施例では、半導体装置１０をオフしたときの空乏層の下端９０が、空洞２１の下端よりも上側（表面側）に位置するように設計されている。
【００３２】
上記の半導体装置１０では、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４との境界には分離トレンチ２０が形成されている。分離トレンチ２０内のｐｎ接合面２３の深さには空洞２１が形成されている。空洞２１の熱伝導率は非常に小さい。上述したように、ＩＧＢＴの動作時にＩＧＢＴ領域１２が発熱する。特に、ＩＧＢＴ領域１２内のｐｎ接合面２３で発熱が大きくなる。この場合、空洞２１によって、ＩＧＢＴ領域１２内のｐｎ接合面２３で生じた熱がダイオード領域１４に伝わることが抑制される。また、ダイオードの動作時にダイオード領域１４が発熱する。特に、ダイオード領域１４内のｐｎ接合面２３で発熱が大きくなる。この場合、空洞２１によって、ダイオード領域１４内のｐｎ接合面２３で生じた熱がＩＧＢＴ領域１２に伝わることが抑制される。即ち、空洞２１によって、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４が熱的に分離される。従って、ＩＧＢＴがターンオフするとともにダイオードがターンオンするタイミングや、ＩＧＢＴがターンオンするとともにダイオードがターンオフするタイミングにおいて、分離トレンチ２０の近傍の半導体領域が、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４の両方から熱が加えられることを抑制できる。この結果、分離トレンチ２０近傍の領域の温度が過度に上昇することを抑制することができる。
【００３３】
また、本実施例では、空洞２１が、半導体基板１１の表面近傍から、ドリフト領域３２ａ、３２ｂの下端近傍にまで延びている。このため、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４の間で熱が伝わることをより確実に抑制できる。また、耐圧の低下を抑制できる。
【実施例２】
【００３４】
次に、図２を参照して実施例２の半導体装置１１０について説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。その他の実施例でも同様である。
【００３５】
実施例２の半導体装置１１０では、半導体基板１１の表面に配置されている電極の構成が、実施例１の半導体装置１０と異なっている。実施例１では、半導体基板１１の表面に、ＩＧＢＴのエミッタ電極として機能するとともにダイオードのアノード電極としても機能する共用電極４６が形成されていた。これに対し、実施例２の半導体装置１１０では、エミッタ電極１４６ａとアノード電極１４６ｂが互いから分離されている。即ち、ＩＧＢＴ領域１２内の半導体基板１１の表面にエミッタ電極１４６ａが配置されており、ダイオード領域１４内の半導体基板１１の表面にアノード電極１４６ｂが配置されている。ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４との境界において、エミッタ電極１４６ａとアノード電極１４６ｂが分離されている。半導体装置１０を平面視すると、エミッタ電極１４６ａの端面は、分離トレンチ２０のＩＧＢＴ領域１２側の側壁と略同じ位置に位置している一方で、アノード電極１４６ｂの端面は、分離トレンチ２０のダイオード領域１４側の側壁よりもダイオード領域１４側に位置している。このため、空間２２の幅は、分離トレンチ２０の幅よりも大きい。また、空間２２の幅方向における中央は、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４との境界よりも、ダイオード領域１４側に位置している。
【００３６】
実施例２の半導体装置１１０によっても、実施例１の半導体装置１０と同様の作用効果を奏することができる。また、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４における発熱量は、半導体基板１１の表面側のほうが裏面側よりも多い。本実施例では、半導体基板１１の表面に配置される電極を、エミッタ電極１４６ａとアノード電極１４６ｂに分離している。このため、ＩＧＢＴがオンしているときにＩＧＢＴ領域１２で生じた熱が、エミッタ電極１４６ａからアノード電極１４６ｂに伝わることが抑制される。また、ダイオードがオンしているときにダイオード領域１４で生じた熱が、アノード電極１４６ｂからエミッタ電極１４６ａに伝わることが抑制される。従って、ＩＧＢＴとダイオードとが同じタイミングでスイッチングしたときに、分離トレンチ２０近傍の領域の温度が上昇することを、さらに抑制することができる。
【実施例３】
【００３７】
次に、図３を参照して実施例３の半導体装置２１０について説明する。実施例３の半導体装置２１０では、分離トレンチ２２０が、ゲートトレンチ２４及びトレンチ５４と同じ深さまで形成されている点で実施例１の半導体装置１０と異なっている。上述したように、各領域１２、１４における発熱量は、半導体基板１１の表面側のほうが裏面側よりも多い。分離トレンチ２２０は、半導体基板１１の表面側におけるＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４との境界を分離している。このため、本実施例の半導体装置２１０においても、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４の間で熱が伝わることを抑制することができる。また、分離トレンチ２２０を、ゲートトレンチ２４及びトレンチ５４と同じ深さとすることにより、半導体装置２１０の製造工程において、各トレンチ２２０、２４、５４を、同一工程で一度に形成することができる。このため、分離トレンチ２２０を形成するために工程数が増えることを回避できる。
【００３８】
以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、本明細書が開示する半導体装置及びその製造方法は、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３９】
例えば、上記の実施例では、分離トレンチ２０の内部に絶縁膜１８及び導電体１９が配置されたが、このような構成に限られない。例えば、分離トレンチ２０の内部全体が空洞であってもよい。あるいは、分離トレンチ２０の内部に熱伝導率の小さい材料が充填されていてもよい。
【００４０】
また、ベース領域３９とアノード領域６０の深さは異なっていてもよい。即ち、ｐｎ接合面２３の深さは、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４において異なっていてもよい。
【００４１】
また、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４はどのようにレイアウトされていてもよい。例えば、ＩＧＢＴ領域１２がダイオード領域１４の周囲を取り囲むレイアウトであってもよい。また、複数のＩＧＢＴ領域１２と複数のダイオード領域１４が所定の方向に交互に配置されているレイアウトであってもよい。
【００４２】
また、分離トレンチ２０は、半導体基板１１を平面視したときに、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４との全ての境界に形成されていなくてもよい。また、分離トレンチ２０は、ＩＧＢＴ領域１２とダイオード領域１４との境界を跨ぐように形成されていれば、分離トレンチ２０の幅方向の中央が、当該境界からずれた位置に位置していてもよい。また、分離トレンチが空乏層の下端９０よりも深い位置まで形成されていれば、分離トレンチの深さが実施例１の分離トレンチ２０より浅くても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００４３】
また、半導体基板１１はＳｉＣを材料としていてもよい。また、ダイオード領域１４のトレンチ５４には導電体５２を配置しなくてもよい。また、ダイオード領域１４にはトレンチ５４を形成しなくてもよい。
【００４４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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するものであり、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】
【００４５】
１０：半導体装置
１１：半導体基板
１２：ＩＧＢＴ領域
１４：ダイオード領域
１６：ゲート電極
２０：分離トレンチ
２４：ゲートトレンチ
２６：絶縁膜
３０ａ、３０ｂ：バッファ領域
３２ａ、３２ｂ：ドリフト領域
３６：低濃度ベース領域
３８：コンタクト領域
３９：ベース領域
４０：エミッタ領域
４２：コレクタ領域
４４：カソード領域
６０：アノード領域
【図１】
2016181551.tif 000003
【図２】
2016181551.tif 000004
【図３】
2016181551.tif 000005