【手続補正書】
【提出日】平成23年5月31日(2011.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図４】図１の線ＩＶ−ＩＶに沿う概略的な部分断面図である。
【図５】図１の線Ｖ−Ｖに沿う概略的な部分断面図である。
【図６】図３の矢印ＶＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図７】図４の矢印ＶＩＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図８】図３の一部拡大図であり、ターンオフ時の正孔電流の挙動を示す図である。
【図９】図４の一部拡大図であり、ターンオフ時の正孔電流の挙動を示す図である。
【図１０】ＩＧＢＴのトレンチの深さと電界の強度プロファイルとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】比較例の電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図１２】図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図１３】図１１の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図１４】図１１の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う概略的な部分断面図である。
【図１５】図１３の一部拡大図であり、ターンオフ時の正孔電流の挙動を示す図である。
【図１６】図１４の一部拡大図であり、ターンオフ時の正孔電流の挙動を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図１８】図１７の線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図１９】図１７の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿う概略的な部分断面図である。
【図２０】図１７の線ＸＸ−ＸＸに沿う概略的な部分断面図である。
【図２１】図１９の矢印ＸＸＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図２２】図２０の矢印ＸＸＩＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図２３】図１９の一部拡大図であり、ターンオフ時の正孔電流の挙動を示す図である。
【図２４】図２０の一部拡大図であり、ターンオフ時の正孔電流の挙動を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態３における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図２６】図２５の線ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図２７】図２５の線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図２８】図２５の線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態４における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図３０】図２９の線ＸＸＸ−ＸＸＸに沿う概略的な部分断面図である。
【図３１】図２９の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図３２】図２９の線ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図３３】図３１の矢印ＸＸＸＩＩＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図３４】図３２の矢印ＸＸＸＩＶに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図３５】本発明の実施の形態５における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図３６】図３５の線ＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図３７】図３５の線ＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図３８】図３５の線ＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図３９】図３７の矢印ＸＸＸＩＸに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図４０】図３８の矢印ＸＬに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図４１】図３７の一部拡大図であり、ターンオフ時の正孔電流の挙動を示す図である。
【図４２】図３８の一部拡大図であり、ターンオフ時の正孔電流の挙動を示す図である。
【図４３】本発明の実施の形態６における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図４４】図４３の線ＸＬＩＶ−ＸＬＩＶに沿う概略的な部分断面図である。
【図４５】図４３の線ＸＬＶ−ＸＬＶに沿う概略的な部分断面図である。
【図４６】図４３の線ＸＬＶＩ−ＸＬＶＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図４７】本発明の実施の形態７における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図４８】図４７の線ＸＬＶＩＩＩ−ＸＬＶＩＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図４９】図４７の線ＸＬＩＸ−ＸＬＩＸに沿う概略的な部分断面図である。
【図５０】図４７の線Ｌ−Ｌに沿う概略的な部分断面図である。
【図５１】図４９の矢印ＬＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図５２】図５０の矢印ＬＩＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図５３】本発明の実施の形態８における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図５４】本発明の実施の形態９における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図５５】図５４の線ＬＶ−ＬＶに沿う概略的な部分断面図である。
【図５６】図５４の線ＬＶＩ−ＬＶＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図５７】図５４の線ＬＶＩＩ−ＬＶＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図５８】図５４の線ＬＶＩＩＩ−ＬＶＩＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図５９】図５７の矢印ＬＩＸに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図６０】図５８の矢印ＬＸに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図６１】本発明の実施の形態１０における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図６２】図６１の線ＬＸＩＩ−ＬＸＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図６３】図６１の線ＬＸＩＩＩ−ＬＸＩＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図６４】図６１の線ＬＸＩＶ−ＬＸＩＶに沿う概略的な部分断面図である。
【図６５】図６１の線ＬＸＶ−ＬＸＶに沿う概略的な部分断面図である。
【図６６】図６４の矢印ＬＸＶＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図６７】図６５の矢印ＬＸＶＩＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図６８】本発明の実施の形態１１における電力用半導体装置の構成を概略的に示す部分平面図である。
【図６９】図６８の線ＬＸＩＸ−ＬＸＩＸに沿う概略的な部分断面図である。
【図７０】図６８の線ＬＸＸ−ＬＸＸに沿う概略的な部分断面図である。
【図７１】図６８の線ＬＸＸＩ−ＬＸＸＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図７２】図６８の線ＬＸＸＩＩ−ＬＸＸＩＩに沿う概略的な部分断面図である。
【図７３】図７１の矢印ＬＸＸＩＩＩに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【図７４】図７２の矢印ＬＸＸＩＶに沿う不純物濃度プロファイルを概略的に示す図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図３および図６を参照して、矢印ＶＩ（図３）に沿う不純物濃度プロファイルにおけるピーク濃度を単位体積当たりのイオン個数として例示すると、ｎ+ソース領域２のピーク濃度は１×１０19／ｃｍ3、ｐベース層１４のピーク濃度は５×１０17／ｃｍ3、ｎ-ドリフト層８のピーク濃度は１．５×１０14／ｃｍ3、ｎ+バッファ層７のピーク濃度は１×１０16／ｃｍ3、ｐ+コレクタ層６のピーク濃度は１×１０19ｃｍ3である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図４および図７を参照して、矢印ＶＩＩ（図４）に沿う不純物濃度プロファイルにおけるピーク濃度を単位体積当たりのイオン個数として例示すると、ｐ+コンタクト領域３のピーク濃度は１×１０19／ｃｍ3、ｐベース層１４のピーク濃度は５×１０17／ｃｍ3、ｎ-ドリフト層８のピーク濃度は１．５×１０14／ｃｍ3、ｎ+バッファ層７のピーク濃度は１×１０16／ｃｍ3、ｐ+コレクタ層６のピーク濃度は１×１０19／ｃｍ3である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
さらに図１２〜図１４を参照して、ゲート電極ＥＳはゲート絶縁膜９を介してトレンチ５Ｓ（図１１）に埋め込まれている。ゲート電極ＥＳの全体は厚さＤ１（図１２）を有する。すなわちゲート電極ＥＳは均一な厚さを有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
またゲート電極ＥＳの第１の部分（図１９で示されている部分）は、ゲート絶縁膜９を介し、かつ高濃度領域８ｐを介さずに、ドリフト層８Ｖの低濃度領域８ｍに覆われている。またゲート電極ＥＳの第２の部分（図２０で示されている部分）は、ゲート絶縁膜９を介して、ドリフト層８Ｖの高濃度領域８ｐに覆われている。なおこの高濃度領域８ｐは低濃度領域８ｍに覆われている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
図１９および図２１を参照して、矢印ＸＸＩ（図１９）に沿う不純物濃度プロファイルにおけるピーク濃度を単位体積当たりのイオン個数として例示すると、ｎ+ソース領域２のピーク濃度は１×１０19／ｃｍ3、ｐベース層１４のピーク濃度は５×１０17／ｃｍ3、ドリフト層８Ｖの低濃度領域８ｍのピーク濃度は１．５×１０14／ｃｍ3、ｎ+バッファ層７のピーク濃度は１×１０16／ｃｍ3、ｐ+コレクタ層６のピーク濃度は１×１０19／ｃｍ3である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
ゲート電極ＥＶの第１の部分１（図２７で示されている部分）は、ゲート絶縁膜９を介し、かつ高濃度領域８ｐを介さずに、ドリフト層８Ｖの低濃度領域８ｍに覆われている。ゲート電極ＥＶの第２の部分１３（図２８で示されている部分）は、ゲート絶縁膜９を介して、ドリフト層８Ｖの高濃度領域８ｐ（第１の高濃度領域）に覆われている。高濃度領域８ｐは低濃度領域８ｍ（第１の低濃度領域）に覆われている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
本実施の形態によれば、実施の形態１および２と同様の効果が得られる。
（実施の形態４）
図２９〜図３４を参照して、本実施の形態の電力用半導体装置としてのＩＧＢＴ１０４の構成について説明する。なお図２９はＩＧＢＴ１０４のトランジスタセルをエミッタ側から示す図であり、また図２９においては図を見やすくするために、エミッタ電極１１、層間絶縁膜１０、およびゲート絶縁膜９が図示されていない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
ｐベース層１４Ｗは、ドリフト層８上に設けられており、ベース領域１４ｂおよびレトログレード領域１４ｑを有する。レトログレード領域１４ｑは、平面視（図４７）においてｐ+コンタクト領域３が位置する領域に設けられている。またレトログレード領域１４ｑは、半導体層のエミッタ電極１１側（図４８における上側）からベース領域１４ｂ中にレトログレード構造で形成されている。なおレトログレード構造の詳細については後述する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
図５０および図５２を参照して、矢印ＬＩＩ（図５０）に沿う不純物濃度プロファイルにおけるピーク濃度を単位体積当たりのイオン個数として例示すると、ｐ+コンタクト領域３のピーク濃度は１×１０19／ｃｍ3、ｐベース層１４Ｗのベース領域１４ｂのピーク濃度は５×１０17／ｃｍ3、ｐベース層１４Ｗのレトログレード領域１４ｑのピーク濃度は１×１０18／ｃｍ3、ドリフト層８のピーク濃度は１．５×１０14／ｃｍ3、ｎ+バッファ層７のピーク濃度は１×１０16／ｃｍ3、ｐ+コレクタ層６のピーク濃度は１×１０19／ｃｍ3である。ｐベース層１４Ｗは、図５２の矢印に示すように、Ｚが大きくなるにつれて、すなわち深さが大きくなるにつれて、不純物濃度が増加するような不純物濃度プロファイル、すなわちレトログレードプロファイルを有する。言い換えれば、ｐベース層１４はレトログレード構造を有する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記第２の層は、
ベース領域と、
平面視において前記第２の領域が位置する領域に設けられ、かつ前記半導体層の前記第２の電極側から前記ベース領域中にレトログレード構造で形成されたレトログレード領域とを含む、請求項４または５に記載の電力用半導体装置。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた半導体層とを備え、
前記半導体層の前記第１の電極に面する面と反対の面上にトレンチが形成されており、
前記半導体層は、
前記第１の電極上に設けられた第１導電型の第１の層と、
前記第１の層上に設けられた第２導電型の第２の層と、
前記第２の層上に設けられ、かつ前記第１導電型の第１の領域および前記第２導電型の第２の領域を有する第３の層とを含み、さらに
前記第１および第２の領域の各々と接触する第２の電極と、
前記トレンチの内壁を被覆するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記トレンチに埋め込まれたゲート電極とを備え、
前記ゲート電極は、前記第１の領域および前記第２の層を貫通して前記第１の層に侵入する第１の部分と、前記第２の領域および前記第２の層を貫通して前記第１の層に侵入する第２の部分とを含み、
前記第２の層は、
ベース領域と、
平面視において前記第２の領域が位置する領域に設けられ、かつ前記半導体層の前記第２の電極側から前記ベース領域中にレトログレード構造で形成されたレトログレード領域とを含む、電力用半導体装置。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５５】
2010283128.tif 000001