(57)【要約】【課題】トレンチゲート電極を利用するＩＧＢＴの場合、複数のセル区画に分割する格子状トレンチを採用すると正孔の蓄積効果が増大してオン電圧が低下する反面、破壊耐量が低下しやすい。【解決手段】セル外区画１８にもエミッタ領域１４を形成する。セル外区画１８にエミッタ領域１４がない場合、セル外区画１８内の正孔がセル区画６に移動してセル区画６からエミッタ電極に排出される。その際に正孔の集中現象が生じて破壊耐量が低下する。セル外区画１８にもエミッタ領域１４を形成すると、正孔がセル外区画１８からセル区画６に移動する現象が抑制され、破壊耐量の低下を防止することができる。【選択図】図１
2017037921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、その半導体基板の表面に形成されているエミッタ電極と、その半導体基板の裏面に形成されているコレクタ電極を備えており、
前記半導体基板内に、前記エミッタ電極に導通する第１導電型のエミッタ領域と、前記コレクタ電極に導通する第２導電型のコレクタ領域と、前記コレクタ領域によって前記コレクタ電極から分離されている第１導電型のドリフト領域と、前記エミッタ領域と前記ドリフト領域を分離する第２導電型のボディ領域が形成されており、
前記半導体基板の表面から前記ドリフト領域に達するトレンチが形成されており、
前記半導体基板を平面視したときに、前記トレンチが前記半導体基板の表面を複数の区画に分割しており、
前記トレンチによって所定面積以下に分割されている区画をセル区画とし、それ以外の領域をセル外区画としたときに、前記セル区画と前記セル外区画の双方に、前記コレクタ領域と前記ドリフト領域と前記ボディ領域と前記エミッタ領域が形成されており、
前記半導体基板を平面視したときに、前記セル区画内のエミッタ領域の合計面積が前記セル外区画内のエミッタ領域の合計面積よりも大きいことを特徴とするＩＧＢＴ。
【請求項２】
前記半導体基板を平面視したときに、前記セル区画の合計面積が前記セル外区画の合計面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のＩＧＢＴ。
【請求項３】
前記半導体基板を平面視したときに、各区画中に占める前記エミッタ領域の面積比が、前記セル区画で高くて前記セル外区画で低いことを特徴とする請求項１または２に記載のＩＧＢＴ。
【請求項４】
前記半導体基板を平面視したときに直交する２方向をｘ・ｙ方向としたときに、
ｙ方向に所定の間隔（ｙ間隔）を隔てて、ｘ方向に延びる複数本のｘトレンチと、
ｘ方向に所定の間隔（ｘ間隔）を隔てて、隣接するｘトレンチの間をｙ方向に延びる複数本のｙトレンチが形成されており、
ｙ方向において隣接するｙトレンチのｘ方向位置が前記ｘ間隔の１／２ずれており、
前記セル区画の前記エミッタ領域が、前記ｙトレンチに沿う位置に形成されており、
前記セル外区画の前記エミッタ領域が、最外周の前記ｘトレンチに沿う位置に形成されている請求項１〜３のいずれかの１項に記載のＩＧＢＴ。
【請求項５】
前記セル外区画の前記エミッタ領域が、ｘ方向において隣接する２本のｙトレンチの中間位置に形成されている請求項４のＩＧＢＴ。
【請求項６】
前記半導体基板を平面視したときに直交する２方向をｘ・ｙ方向としたときに、
ｙ方向に所定の間隔（ｙ間隔）を隔ててｘ方向に延びる複数本のｘトレンチが形成されており、
そのｘトレンチに沿って複数個の前記セル区画が繰り返して配置されており、
各セル区画に対応する位置に前記セル外区画の前記エミッタ領域が形成されている請求項１〜３のいずれかの１項に記載のＩＧＢＴ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を開示する。
【背景技術】
【０００２】
トレンチゲート電極を利用する縦型ＩＧＢＴが知られている。縦型ＩＧＢＴは、半導体基板の表面にエミッタ電極を形成し（エミッタ電極が形成されている側を表面という）、半導体基板の裏面にコレクタ電極を形成し（コレクタ電極が形成されている側を裏面という）、半導体基板の表面から裏面に向けて延びるトレンチを形成し、そのトレンチ内にゲート電極を収容する。
【０００３】
半導体基板を平面視したときにトレンチが縦横に延びて格子状をなし、その格子状トレンチによって半導体基板の表面を複数の区画に分割する技術が知られている。この技術では、格子状トレンチによって囲繞されるセル区画ごとに、エミッタ領域とボディコンタクト領域を形成する。セル区画を囲繞する格子状トレンチを用いると、セル区画におけるキャリアの蓄積効果が高まり、オン電圧が低下する。この技術の一例が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５００００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
格子状トレンチによって複数のセル区画に分割する技術によってオン電圧が改善されるが、破壊耐量が低下する場合がある。その原因を検討した結果、下記が判明した。
図４は、平面視したときに格子状に延びているトレンチ４によって囲繞されるセル区画６と、トレンチ４によって囲繞されないセル外区画１８の境界部での断面を示す。参照番号８はセル区画６内のエミッタ領域、１０はセル区画６内のボディコンタクト領域、２０はエミッタ電極、２２はボディ領域、２４はキャリア蓄積層、２６はドリフト領域、２８はバッファ領域、３０はコレクタ領域、３２はコレクタ電極、３４は層間絶縁膜、３６はゲート絶縁膜、３８はゲート電極である。図４の左側のトレンチ４の左方は、トレンチ４によって囲繞されていないセル外区画１８であり、エミッタ領域もボディコンタクト領域も形成されていない。ただし、ボディ領域２２とドリフト領域２６とコレクタ領域３０等は、セル区画６とセル外区画１８に亘って一様に延びている。
【０００６】
図４のＩＧＢＴがオンすると、セル区画６内のエミッタ領域８からトレンチ４に沿って形成された反転層を経てドリフト領域２６に電子が注入される一方、コレクタ領域３０からドリフト領域２６に正孔が注入される。電子と正孔とによって電導度変調現象が得られる。ドリフト領域２６に注入された正孔は、ボディコンタクト領域１０を経てエミッタ電極２０に排出される。
【０００７】
図４に示すように、セル外区画１８でもコレクタ領域３０からドリフト領域２６に正孔が注入される。この結果、正孔はセル外区画１８からセル区画６に移動し、セル区画６内のボディコンタクト領域１０からエミッタ電極２０に排出される。セル区画６とセル外区画１８の境界部では、正孔がセル外区画１８からセル区画６に移動する現象が生じ、ボディコンタクト領域１０の下方の位置に正孔が集中する現象が生じることが判明した。正孔が集中するために局所的な発熱が生じ、破壊耐量が低下することが分かった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書では、上記の正孔集中現象の発生を抑制できるＩＧＢＴを開示する。なお本明細書でいうＩＧＢＴは、一枚の半導体基板内にＩＧＢＴのみが形成されている半導体装置に限定されず、一枚の半導体基板内にＩＧＢＴとダイオードが形成されている半導体装置（ＲＣＩＧＢＴ）の場合もある。
【０００９】
本明細書で開示するＩＧＢＴは、半導体基板と、その半導体基板の表面に形成されているエミッタ電極と、その半導体基板の裏面に形成されているコレクタ電極を備えている。半導体基板内に、エミッタ電極に導通する第１導電型のエミッタ領域と、コレクタ電極に導通する第２導電型のコレクタ領域と、コレクタ領域によってコレクタ電極から分離されている第１導電型のドリフト領域と、エミッタ領域とドリフト領域を分離する第２導電型のボディ領域が形成されている。また、半導体基板の表面からドリフト領域に達するトレンチが形成されている。半導体基板を平面視したときに、トレンチは縦横に延びて格子状をなし、そのトレンチが半導体基板の表面を複数の区画に分割している。
本明細書では、トレンチによって所定面積以下に分割されている区画をセル区画とし、それ以外の領域、すなわちトレンチによって囲繞されていない領域と、トレンチによって囲繞されていてもその面積が前記所定面積以上の領域をセル外区画とする。ここでいう所定面積は、区画面積がそれ以下であるとキャリアの蓄積効果が得られ、区画面積がそれ以上であるとキャリアの蓄積効果が得られない面積に設定されている。
本明細書で開示するＩＧＢＴでは、セル区画とセル外区画の双方に、コレクタ領域とドリフト領域とボディ領域とエミッタ領域が形成されている。そのうえ、半導体基板を平面視したときに、セル区画内のエミッタ領域の合計面積がセル外区画内のエミッタ領域の合計面積よりも大きい関係に設定されている。
【００１０】
本明細書で開示するＩＧＢＴでは、セル外区画にもエミッタ領域が形成されており、セル外区画でもエミッタ領域からドリフト領域に電子が注入される。セル外区画のコレクタ領域からセル外区画のドリフト領域に注入された正孔は、前記電子の影響を受けてセル外区画に留まり、セル区画に移動しづらくなる。正孔がセル外区画からセル区画に移動する現象が抑制され、正孔がセル区画に過度に集中する現象が抑制される。
また、セル区画内のエミッタ領域の合計面積がセル外区画内のエミッタ領域の合計面積よりも大きい関係にあることから、キャリアは主としてセル区画を流れる。セル区画ではキャリアの蓄積効果によってオン電圧を低下させることができる。
【００１１】
本明細書で開示するＩＧＢＴでは、前記した：
（１）セル区画内のエミッタ領域の合計面積がセル外区画内のエミッタ領域の合計面積よりも大きいという関係に加えて、
（２）セル区画の合計面積がセル外区画の合計面積よりも大きいという関係であることが好ましい。この関係にあると、キャリアが主としてセル区画を流れるという現象が確実に得られる。
あるいは、
（３）各区画中に占めるエミッタ領域の面積比が、セル区画で高くてセル外区画で低いという関係におくことも有効である。この関係にあると、セル区画ではキャリアが蓄積する現象が確実に得られ、オン電圧を低下させることができる。
前記（２）と（３）の関係は、両者を同時に満たすことが好ましいが、いずれか一方のみを満たすこともある。半導体装置に必要とされる特性に応じて、取捨選択することができる。
本明細書で開示するＩＧＢＴによると、格子状トレンチを利用することでオン電圧を下げることができ、セル外区画からセル区画に正孔が移動しづらくすることで正孔の過度な集中を抑制する。オン電圧が低くて破壊耐量が高いＩＧＢＴを得ることができる。
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１のＩＧＢＴの平面図である。
【図２】図１の一部の拡大図である。
【図３】図２のIII―III線断面図である。
【図４】従来装置の図３に対応する断面図である。
【図５】実施例２のＩＧＢＴの平面図である。
【図６】実施例３のＩＧＢＴの平面図である。
【図７】実施例４のＩＧＢＴの平面図である。
【図８】実施例５のＩＧＢＴの平面図である。
【図９】実施例６のＩＧＢＴの平面図である。
【図１０】実施例７のＩＧＢＴの平面図である。
【図１１】実施例８のＩＧＢＴの平面図である。
【図１２】実施例９のＩＧＢＴの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
下記に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。
（特徴１）複数個の矩形状セル区画が連続して配置されている範囲を定める輪郭の外側がセル外区画であり、セル外区画の少なくとも一部に、エミッタ領域とボディコンタクト領域が形成されている。
（特徴２）前記輪郭は矩形状であり、各辺あたり、少なくとも一個のセル外区画のエミッタ領域とボディコンタクト領域が形成されている。
（特徴３）前記辺に沿って複数個のセル区画が連続して配置されており、各セル区画に対応してセル外区画のエミッタ領域とボディコンタクト領域が形成されている。
（特徴４）複数個の矩形状セル区画がｘ方向とｙ方向に連続して配置されている。
（特徴５）複数個の矩形状セル区画がｘ方向に連続して配置されており、ｙ方向には離間して繰り返されている。
（特徴６）セル外区画の少なくとも一部にエミッタ領域が形成されている。ボディコンタクト領域は省略されている。
【実施例】
【００１４】
（実施例１）
図１は、実施例１のＩＧＢＴの平面図を示している。参照番号２は半導体基板、４はトレンチ、６はセル区画、８はセル区画内のエミッタ領域、１０はセル区画内のボディコンタクト領域、１２はセル区画６が連続して配置されている範囲を定める輪郭、１４はセル外区画（輪郭１２の外側の領域）に形成されているエミッタ領域、１６はセル外区画に形成されているボディコンタクト領域、１８はセル外区画を示している。
【００１５】
本明細書では、半導体基板２を平面視したときに直交する２方向をｘ・ｙ方向とする。トレンチ４は、ｙ方向に所定の間隔（ｙ間隔）を隔てて、ｘ方向に延びる複数本のｘトレンチ４ｂと、ｘ方向に所定の間隔（ｘ間隔）を隔てて、隣接するｘトレンチの間をｙ方向に延びる複数本のｙトレンチ４ｃ，４ｄで構成されている。ｙ方向において隣接するｙトレンチ４ｃ，４ｄのｘ方向位置は、ｘ間隔の１／２だけずれている。セル区画６は、ｘトレンチとｙトレンチで囲繞される矩形状をしている。輪郭１２内に複数個のセル区画６が連続して配置されている。輪郭１２は、複数個のセル区画６がｘ方向とｙ方向に連続的に配置されている範囲を定めている。
図では、ｘトレンチ、ｙトレンチ、セル区画、セル区画内エミッタ領域、セル区画内ボディコンタクト領域、セル外区画のエミッタ領域、セル外区画のボディコンタクト領域の一部にのみ参照符号をつけているが、これらは半導体基板２の表面に規則的パターンに従って配置されている。
【００１６】
輪郭１２に沿って観測すると、複数個のセル区画６がｘ方向とｙ方向に繰り返して配置されている。実施例１では、ｙ方向における最外周のxトレンチに沿うとともに各セル区画６に対応する位置のセル外区画１８に、エミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６が形成されている。同様に、ｘ方向における最外周のｙトレンチに沿うとともに各セル区画６に対応する位置のセル外区画１８に、エミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６が形成されている。
【００１７】
図２は、図１の左上部の拡大図を示し、図３は、図２のIII−III線断面を示す。図３に示すように、半導体基板２の表面にエミッタ電極２０が形成され、半導体基板２の裏面にコレクタ電極３２が形成されている。実施例１では、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型である。
半導体基板２の裏面に露出する範囲に、ｐ型のコレクタ領域３０が形成されている。コレクタ領域３０はコレクタ電極３２に導通している。コレクタ領域３０の表面側にｎ型のバッファ領域２８が形成されており、バッファ領域２８の表面側にｎ型のドリフト領域２６が形成されている。バッファ領域２８とドリフト領域２６は、コレクタ領域３０によってコレクタ電極３２から分離されている。バッファ領域２８は省略可能であり、あるいはドリフト領域２６の一部といってもよい。
【００１８】
トレンチ４は、半導体基板２の表面からドリフト領域２６に達している。図１と図２に示したように、セル区画６はトレンチ４によって囲繞されている。セル区画６を囲繞するトレンチ４は、縦横に延びることでセル区画６を囲繞する格子を形成している。
セル区画６内を断面視すると、トレンチ４に隣接するとともに表面に露出する位置にｎ型のエミッタ領域８が形成されている。エミッタ領域８はエミッタ電極２０に導通している。エミッタ領域６とエミッタ領域６の中間において表面の露出する位置にｐ型のボディコンタクト領域１０が形成されている。ボディコンタクト領域１０もエミッタ電極２０に導通している。エミッタ領域６とボディコンタクト領域１０の下方に、ｐ型のボディ領域２２が形成されている。ボディ領域２２は、エミッタ領域８とドリフト領域２６を分離しており、ボディコンタクト領域１０に導通している。ボディ領域２２は、トレンチ４に面している。実施例１では、ボディ領域２２とドリフト領域２６の間にｎ型のキャリア蓄積領域２４が形成されている。キャリア蓄積領域２４は、ＩＧＢＴがオンしている間のドリフト領域２６内の正孔密度を高め、オン電圧を低下させる。キャリア蓄積領域２４は、省略可能である。トレンチ４の側面と底面は、ゲート絶縁膜３６で覆われており、その内側にゲート電極３８が充填されている。ゲート電極３８の上面は層間絶縁膜３４で覆われている。
【００１９】
ボディ領域２２が含んでいるｐ型不純物濃度は低く、ゲート電極３８に正電圧を印加すると、ゲート絶縁膜３６を隔ててゲート電極３８に対向する位置のボディ領域２２はｎ型に反転してチャネルが形成され、エミッタ領域８とドリフト領域２６が導通する。電子がエミッタ電極２０からエミッタ領域８とチャネルを経てドリフト領域２６に注入される。その一方において、コレクタ電極３２からコレクタ領域３０を経てドリフト領域２６に正孔が注入される。ドリフト領域２６では電導度変調現象が生じ、エミッタ電極２０とコレクタ電極３２の間の電圧差（オン電圧）が低下する。
【００２０】
セル外区画１８にもコレクタ電極３２とコレクタ領域３０とドリフト領域２６等が形成されており、エミッタ電極２０とコレクタ電極３２の間に電流が流れる状態では、セル外区画１８のドリフト領域２６にも正孔が注入される。本実施例では、セル外区画１８にも、エミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６が形成されている。エミッタ領域１４からセル外区画１８のドリフト領域２６に電子が注入される。セル外区画１８のドリフト領域２６に注入される電子の影響を受け、セル外区画１８のドリフト領域２６に注入された正孔はセル外区画１８に留まる。セル外区画１８に留まった正孔は、セル外区画１８のボディ領域２２とボディコンタクト領域１６を経てエミッタ電極２０に排出される。正孔がセル外区画１８からセル区画６に移動する現象が抑制され、図４に示した正孔の集中現象の発生が抑制される。正孔が局所的に集中する現象が抑制され、破壊耐量の低下を防止できる。
【００２１】
セル外区画１８からセル区画６に正孔が移動するのを防止するためには、セル外区画１８にエミッタ領域１４が形成されていればよく、セル外区画のボディコンタクト領域１６は不可欠でない。ボディ領域２２とエミッタ電極２０間の障壁が低ければ、ボディコンタクト領域なくても正孔がエミッタ電極に排出される。ボディ領域２２とエミッタ電極２０間の障壁が高い場合でも、ボディコンタクト領域１６の形成を省略することができる。この場合も、セル外区画１８のエミッタ領域１４からセル外区画１８のドリフト領域２６に注入される電子の影響を受け、セル外区画１８のドリフト領域２６に注入された正孔はセル外区画１８に留まる。セル外区画１８のドリフト領域２６に注入された正孔がエミッタ電極２０にスムースに排出されなくても、セル区画６に移動して正孔が集中することはない。セル外区画１８のドリフト領域２６から正孔が排出されず、セル外区画１８のドリフト領域２６に正孔が蓄積されると、コレクタ領域３０からセル外区画１８のドリフト領域２６に正孔が注入されにくくなるので、特段の問題は生じない。もっとも、ボディ領域２２とエミッタ電極２０間の障壁が高い場合には、ボディコンタクト領域１６を形成することが有利である。セル外区画１８でも、エミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６が並置されていることが好ましい。エミッタ領域１４から注入される電子によって正孔が吸引され、ボディコンタクト領域１６から正孔が効率的に排出されるからである。セル区画６内のエミッタ領域８とボディコンタクト領域１０の配置関係と、セル外区画１８内のエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６の配置関係が同じであることも好ましい。この場合、キャリアの分布が、セル区画６内とセル外区画１８内で均質化され、正孔の集中現象が顕著に抑制される。
【００２２】
実施例１のＩＧＢＴでは、図２によく示されているように、セル区画６内のエミッタ領域８はｙトレンチに沿う位置に形成されている。それに対して、セル外区画内のエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６の一部は、y方向において最外周に位置しているｘトレンチに沿う位置に形成されている。上記の関係にあると、ｙ方向において最外周側に位置するセル区画６内のキャリア分布と、セル外区画１８内のキャリア分布が均質化され、正孔の集中現象が顕著に抑制される。
【００２３】
しかも、最外周のｘトレンチに沿う位置に形成されているセル外区画１８のエミッタ領域１４は、ｘ方向において隣接する２本のｙトレンチの中間位置に形成されている。この関係であるとｙ方向において最外周側に位置するセル区画６内のキャリア分布と、セル外区画１８内のキャリア分布がよく均質化され、正孔の集中現象がさらに顕著に抑制される。
【００２４】
図２に示すように、実施例１のＩＧＢＴでは、ｘ方向において最外周側に位置するｙトレンチの外側にも、セル外区画１８内のエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６が形成されている。この場合、正孔がセル外区画１８からｘ方向に移動してセル区画６内に移動することも防止でき、破壊耐量が向上する。条件によっては、正孔のｘ方向への移動が問題とならない場合がある。この場合は、最外周のｙトレンチの外側にエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６を形成することを省略することができる。
【００２５】
図２に示す様に、各セル区画６の面積は等しい。各セル区画６は、セル区画内においてキャリアの蓄積効果が得られてオン抵抗が低くなる面積以下に設定されている。
各セル区画６では、半導体基板２の表面に、エミッタ領域８とボディコンタクト領域１０とボディ領域２２が露出している。各セル区画６におけるエミッタ領域８の面積比、すなわち、エミッタ領域８の露出面積／（エミッタ領域８の露出面積＋ボディコンタクト領域１０の露出面積＋ボディ領域２２の露出面積）の値は等しい。
セル外区画１８におけるエミッタ領域１４の面積比、すなわち、（エミッタ領域１４の合計露出面積／セル外区画１８の面積）の値も計算することができる。
本実施例では、前者の面積比＞後者の面積比の関係におかれている。すなわちセル区画６では、多量の電子と多量の正孔を注入して電導度変調を活発化してオン抵抗を下げる。セル外区画１８が、セル区画６におけるキャリアの蓄積効果を低下させることがない。しかしながら、セル外区画１８にエミッタ領域１４が形成されていないと、過度な正孔集中によってＩＧＢＴが損傷する場合がある。前記の面積比は、両者のバランスから決定されており、セル外区画１８がセル区画６におけるキャリアの蓄積効果を低下させることがなく、セル区画６ではキャリアの蓄積効果を利用してオン抵抗を下げ、しかも正孔がセル区画６に過度に集中することがない結果を得るに成功している。セル外区画１８におけるエミッタ領域１４の面積比は、下記の説明するように、種々に調整することができる。
本実施例では、セル区画６内のエミッタ領域８の合計面積が、セル外区画１８内のエミッタ領域１４の合計面積よりも大きいという関係を満たしている。さらに、セル区画６の合計面積がセル外区画１８の合計面積よりも大きいという関係を満たしている。キャリアは主としてセル区画６を流れる。
【００２６】
（実施例２）
セル区画６を囲繞する格子状トレンチ４の形状は、様々である。図５はその一例を示すものであり、ｙトレンチが同一直線上を延びている。
またセル外区画１８に形成するエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６の個数ないし配置密度は必要に応じて様々に調整できる。図５は、一個置きのセル区画６に対応してセル外区画１８のエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６を形成する例を示している。必要に応じてｘトレンチに沿った位置に形成するセル外区画１８のエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６の配置密度と、ｙトレンチに沿った位置に形成するセル外区画１８のエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６の配置密度を変えることができる。必要な耐圧強度が得られるように、セル外区画１８に形成するエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６の配置密度を変えることができる。
セル区画６内のエミッタ領域８とボディコンタクト領域１０の配置関係も様々であり得る。図５の実施例では、エミッタ領域８がｙトレンチに沿う位置のみならず、ｘトレンチに沿う位置にも形成されている。
【００２７】
（実施例３）
図６は、ｙ方向における最外周側のｘトレンチの外側に一本のｘトレンチ４ａが形成されている例を示す。この場合、ｙ方向における最外周側のｘトレンチと、その外側のｘトレンチ４ａの間がセル外区画１８となる。本実施例では、そのセル外区画１８にエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６が形成されている。エミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６の配置関係は様々であり、図６に示す例では、エミッタ領域１４とボディコンタクト領１６がｘ方向において隣接している。また、エミッタ領域１４とボディコンタクト領１６は、ｙ方向における最外周側のトレンチ４とその外側に配置されているｘトレンチ４ａの間を連続している。エミッタ領域１４とボディコンタクト領１６がｘトレンチ４ａにまで延びるか否かは任意であり、ｘトレンチ４ａにまでは到達しないものであってもよい。
【００２８】
（実施例４）
図７は、セル区画６がｘ方向に連続して配置されている格子トレンチがｙ方向に間隔をおいて繰り返し形成されており、各間隔に一本のｘトレンチ４ａが延びている例を示す。本実施例では、格子トレンチとｘトレンチ４ａの間隔がセル外区画１８となり、そのセル外区画１８に、エミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６が形成されている。
セル外区画１８に形成するエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６の配置密度は様々であり、図７ではセル区画ごとにエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６が形成されているが、その配置密度はもっと疎であってもよい。セル区画６内のエミッタ領域８の合計面積がセル外区画１８内のエミッタ領域１４の合計面積よりも大きく、セル区画６の合計面積がセル外区画１８の合計面積よりも大きく、セル区画６におけるエミッタ領域８の面積比がセル外区画１８におけるエミッタ領域１４の面積比より大きい関係にあると、オン電圧が低くて破壊耐量が高いＩＧＢＴを得ることができる。
【００２９】
（実施例５）
図８では、格子トレンチのｙ間隔をｘ方向に延びる直線状トレンチ４ａの形成が省略されている。この場合も、セル外区画１８にエミッタ領域１４とボディコンタクト領域１６を形成することが有利であり、正孔の集中現象が抑制される。
図９に示すように、ボディコンタクト領域１６は複数個のセル区画６に共通するようにｘ方向に長く延びていてもよい。
【００３０】
図７と図８の場合、格子状のトレンチが、ｙ方向に所定の間隔（ｙ間隔）を隔てて、ｘ方向に延びる２本のｘトレンチと、ｘ方向に所定の間隔（ｘ間隔）を隔てて、前記２本のｘトレンチの間をｙ方向に延びる複数本のｙトレンチで形成されている。この格子トレンチによって、ｘトレンチに沿って複数個のセル区画６が繰り返して配置される関係となっている。図７と図８の場合は、各セル区画６に対応する位置にセル外区画１８のエミッタ領域１４が形成されている。同様に、各セル区画６に対応する位置にセル外区画１８のボディコンタクト領域１６が形成されている。以上によって、セル区画６とセル外区画１８におけるキャリア密度が均質化され、破壊耐量が向上する。
【００３１】
図１０から図１２は、セル区画６と、セル区画６が連続している範囲を定める輪郭１２の関係を例示している。図１０は、輪郭１２の中に、４×４個のセル区画６が連続して配置されている例を示す。図１１は、３×３個のセル区画を含む輪郭１２が、同一の半導体基板内に２個配置されている場合を例示している。図１２は、同じ半導体基板内に複数個のセル区画６が形成されているものの、セル区画６同志が連続して配置されておらず、離間している場合を示す。この場合は、輪郭１２内に一個のセル区画６が存在する関係となる。ここでいうセル外区画は、個々のセル区画６を定める格子状のトレンチの外側でなく、セル区画６が連続して配置されている範囲を定める輪郭１２の外側の領域をいう。
【００３２】
輪郭１２内に含まれるセル区画６の個数等によって、セル外区画１８に形成する必要があるエミッタ領域１４とボディコレクタ領域１６の配置密度は異なってくる。図１０では、ｘ方向において輪郭１２内に４個のセル区画が含まれ、各セル区画６に対応する位置のセル外区画１８にエミッタ領域１４とボディコレクタ領域１６が形成されている。ｙ方向においても同様である。
図１１の例では、ｘ方向において輪郭１２内に３個のセル区画が含まれ、中央のセル区画６に対応する位置にセル外区画１８のエミッタ領域１４とボディコレクタ領域１６を形成した場合を示している。この場合、中央のセル区画６に対応してセル外区画１８のエミッタ領域１４とボディコレクタ領域１６を形成することで、必要な破壊耐量が確保できる場合を例示している。
図１２の例では、輪郭１２内に１個のセル区画６が含まれ、輪郭１２の１個あたり１個のセル外区画１８のエミッタ領域１４とボディコレクタ領域１６を形成した場合を示している。この場合は、輪郭１２の１個あたりに１個のセル外区画１８のエミッタ領域１４とボディコレクタ領域１６を形成することで必要な破壊耐量が確保できる場合を例示している。
図１２の場合も、エミッタ領域８の周囲に存在するセル区画６の面積＜エミッタ領域１４の周囲に存在するセル外区画２８の面積の関係にあることから、各区画中に占めるエミッタ領域の面積比は、セル区画６で高く、セル外区画１８で低い。全部の実施例が、この関係を満たしている。
【００３３】
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。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】
【００３４】
２：半導体基板
４：トレンチ
６：セル区画
８：セル区画のエミッタ領域
１０：セル区画のボディコンタクト領域
１２：セル区画が連続して配置されている範囲を定める輪郭
１４：セル外区画のエミッタ領域
１６：セル外区画のボディコンタクト領域
１８：セル外区画
２０：エミッタ電極
２２：ボディ領域
２４：キャリア蓄積層
２６：ドリフト領域
２８：バッファ領域
３０：コレクタ領域
３２：コレクタ電極
３４：層間絶縁膜
３６：ゲート絶縁膜
３８：ゲート電極
【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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