CN104916673A - 半导体装置以及绝缘栅极型双极晶体管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以精度良好地检测电流量的半导体装置以及绝缘栅极型双极晶体管。根据实施方式，提供一种绝缘栅极型双极晶体管，其特征在于包括：主区域；传感区域；以及半导体层，在所述主区域与所述传感区域之间，与设置在所述主区域以及所述传感区域的集极层接触，杂质浓度低于所述集极层。

Description

半导体装置以及绝缘栅极型双极晶体管

[相关申请] 

本申请享有以日本专利申请2014-50813号(申请日：2014年3月13日)为基础申请的优先权。本申请是通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。 

技术领域

本发明的实施方式涉及一种半导体装置以及绝缘栅极型双极晶体管。 

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅极型双极晶体管)等半导体装置在有大电流流过时有可能会被破坏。因此，为了检测电流值以谋求保护半导体装置免受破坏，理想的是监视流动着的电流。因此，已知有与主电流流动的主区域分开设置传感电流流动的传感区域的构成。在主电流与传感电流成比例的情况下，通过撷取传感电流，可以掌握主电流。 

然而，如果主区域与传感区域的分离不充分，那么主电流不与传感电流成比例。结果，有难以精度良好地检测流动的主电流的问题。 

发明内容

本发明提供一种可以精度良好地检测电流量的半导体装置以及绝缘栅极型双极晶体管。 

根据实施方式，提供一种绝缘栅极型双极晶体管，其特征在于包括：主区域；传感区域；以及半导体层，其在所述主区域与所述传感区域之间，与设置在所述主区域以及所述传感区域的集极层接触，杂质浓度低于所述集极层。 

附图说明

图1是第一实施方式的半导体装置100的等效电路图。 

图2是第一实施方式的半导体装置100的剖视图。 

图3(a)、图3(b)是说明半导体装置100中的电流的流动的概念图。 

图4是表示传感比Im/Is、与主电流Im的关系的计算例的曲线图。 

图5是作为半导体装置100的第一变化例的半导体装置1001的剖视图。 

图6是作为半导体装置100的第二变化例的半导体装置1002的剖视图。 

图7是作为半导体装置100的第三变化例的半导体装置1003的剖视图。 

图8是作为半导体装置100的第四变化例的半导体装置1004的剖视图。 

图9是第二实施方式的半导体装置100的剖视图。 

图10是第三实施方式的半导体装置100的剖视图。 

图11是第四实施方式的半导体装置100的剖视图。 

具体实施方式

以下，针对实施方式，一边参照附图，一边进行具体说明。 

(第一实施方式) 

图1是第一实施方式的半导体装置100的等效电路图。半导体装置100包括形成在主区域的主IGBT、以及形成在传感区域的传感IGBT。而且，在主区域与传感区域之间，设置分离区域(在图1中未图示)。 

主IGBT以及传感IGBT的集电极1相互连接。同样，主IGBT以及传感IGBT的栅极电极8相互连接。另一方面，传感IGBT的发射电极12在半导体装置100内部与主IGBT的发射电极11电分离。而且，主IGBT的发射电极11是被直接供给IGBT整体的发射极电位E，传感IGBT的发射电极12是经由传感电阻Rs被供给IGBT整体的发射极电位E。 

在主区域，流动有主电流Im。在传感区域，流动有与主电流Im相应的传感电流Is。而且，根据传感电阻Rs中的电压下降，可以推定传感电流Is。 

这里，只要主电流Im与传感电流Is成比例，便可以根据传感电流Is准确地检测主电流Im。然而，假如利用分离区域实现的主区域与传感区域的分离不充分，那么电流会从主区域以及传感区域流入分离区域。结果，传感电流Is不与主电流Im成比例。这样的话，将难以准确地检测流动在半导体装置100的主电流Im。 

因此，本实施方式中，谋求抑制电流流动在分离区域以提高主区域与传感区域的分离性。 

图2是第一实施方式的半导体装置100的剖视图。半导体装置100包含主区域(第一区域)100a、传感区域(第二区域)100b以及分离区域(第三区域)100c。主区域100a是与传感区域100b分隔设置。而且，分离区域100c是设置在主区域100a与传感区域100b之间，分离主区域100a与传感区域100b。 

首先，对半导体装置100的主区域100a进行说明。在主区域100a，设置着由多个单位组件所形成的IGBT元件。主区域100a包括：集电极(第一电极)1、p⁺型(第一导电型)半导体层(第一半导体层)2、n型(第二导电型)半导体层3、n^-型半导体层(第二半导体层)4、p型半导体层(第三半导体层)6、栅极绝缘膜(绝缘膜)7、栅极电极(第二电极)8、n⁺型半导体层(第四半导体层)9、p⁺型半导体层10、以及发射电极(第三电极)11。 

p⁺型半导体层2是设置在铝等的集电极1上的集极层。n型半导体层3是设置在p⁺型半导体层2上的缓冲层，在IGBT的动作上并非不可欠缺，但理想的是设置该n型半导体层3以提高性能。n^-型半导体层4是设置在半导体层3上的基底层。n^-型半导体层4也可以是硅等的半导体基板。p型半导体层6是设置在n^-型半导体层4上的基底层。 

贯通p型半导体层6到达n^-型半导体层4的多个沟槽TR相互隔开间隔而形成。在该沟槽TR的内侧，设置有氧化硅膜等栅极绝缘膜7。也就是说，多个栅极绝缘膜7在n^-型半导体层4上隔开间隔设置。而且，在多个栅极绝缘膜7各自之间，在n^-型半导体层4上设置着p型半导体层6。 

在该栅极绝缘膜7的内侧设置有栅极电极8。换句话说，栅极电极8是隔着绝缘膜7设置在n^-型半导体层4上。因此，栅极电极8的侧面是隔着栅极绝缘膜7与p型半导体层6相向。而且，栅极电极8的底面是隔着栅极绝缘膜7与n^-型半导体层4相向。另外，在栅极电极8上也设置有栅极绝缘膜7。 

n⁺型半导体层9是p型半导体层6上的一部分，且是设置在与栅极绝缘膜7邻接的位置的发射极层。也就是说，n⁺型半导体层9是接触绝缘膜7设置在p型半导体层6。p⁺型半导体层10是p型半导体层6上的一部分，且是设置在n⁺型半导体层9之间的接触层，在IGBT的动作上并非不可欠缺，但理想的是设置该p⁺型半导体层10以降低p型半导体层6与发射电极11间的接触电阻。发射电极11为铝等，且设置在栅极绝缘膜7、n⁺型半导体层9以及p⁺型半导体层10上。换句话说，发射电极11是接触绝缘膜7以及n⁺型半导体层9设置。而且，下述绝缘体层23从分离区域100c延伸到端部的栅极绝缘膜7上，发射电极11的一部分设置在绝缘体层23上。另外，通过栅极绝缘膜7，栅极电极8与发射电极11绝缘。 

接着，对半导体装置100的传感区域100b进行说明。传感区域100b设置在与主区 域100a隔开的位置。在传感区域100b也设置有由多个单位组件所形成的IGBT元件。然而，传感区域100b的面积小于主区域100a的面积。而且，设置在传感区域100b的IGBT元件的数量少于设置在主区域100a的IGBT元件的数量。因此，传感电流Is小于主电流Im。 

传感区域100b的器件构造与主区域100a大致相同。但是，传感区域100b中的发射电极(第四电极)12未与主区域100a中的发射电极11连接。因此，发射电极12并非成为与发射电极11相同的电位，动作时可能会像下文所叙述的那样，成为互不相同的电位。 

接下来，对半导体装置100的分离区域100c进行说明。分离区域100c包括：集电极1、p型半导体层2′、n型半导体层3、n^-型半导体层4、p型半导体层22、以及绝缘体层23。 

集电极1、n型半导体层3以及n^-型半导体层4与主区域100a以及传感区域100b共通。p型半导体层22是设置在n^-型半导体层4上且与主区域100a邻接的位置以及与传感区域100b邻接的位置。而且，p型半导体层22覆盖位于主区域100a以及传感区域100b的最靠分离区域100c侧的沟槽TR的底部(换句话说，是绝缘膜7的底部)的角部。通过设置这种p型半导体层22，可以提高发射电极11以及发射电极12与集电极1间的耐压。其原因在于，如果没有p型半导体层22，那么电场会集中在主区域100a以及传感区域100b的IGBT的分离区域100c侧的沟槽的角部，而使耐压劣化。另外，本实施方式的实现耐压的构造是一个示例，当然也可以使用其他方法来实现耐压。 

而且，在p型半导体层22以及n^-型半导体层4上，设置有氧化硅层等绝缘层23。绝缘层23是延伸到位于主区域100a以及传感区域100b的分离区域100c侧的绝缘膜7上。 

这里，p型半导体层2′是与主区域100a以及传感区域100b中的p⁺型半导体层2同样设置在集电极1与n型半导体层3之间。然而，作为本实施方式的特征之一，分离区域100c中的p型半导体层2′的杂质浓度低于主区域100a以及传感区域100b中的p⁺型半导体层2的杂质浓度。作为具体例，分离区域100c中的p型半导体层2′的杂质浓度的最大值为10¹⁶/cm³左右。相对于此，主区域100a以及传感区域100b中的p⁺型半导体层2的杂质浓度的最大值为10¹⁸/cm³左右。另外，主区域100a中的p⁺型半导体层2的杂质浓度也可以与传感区域100b中的p⁺型半导体层2的杂质浓度不同。 

接下来，说明半导体层100的动作。 

在主区域100a以及传感区域100b，如果对栅极电极8施加正电压，那么在p型半 导体层6的与栅极绝缘膜7的界面形成n型信道。在此状态下，如果集电极1的电位高于发射电极11的电位，那么从发射电极11经由n⁺型半导体层9以及n型信道而将电子注入到n^-型半导体层4。该电子是通过n型半导体层3以及p⁺型半导体层2到达集电极1。而且，从p⁺型半导体层2经由n型半导体层3而将空穴注入到n^-型半导体层4。该空穴是通过p型半导体层6以及p⁺型半导体层10到达发射电极11。 

像这样，在主区域100a以及传感区域100b中，电子从发射电极11以及12移动到集电极1，且空穴从集电极1移动到发射电极11以及12，由此，使主电流Im以及传感电流Is分别从集电极1向发射电极11以及12流动。 

另一方面，在分离区域100c设置有绝缘体层23，因此电流几乎不流动。 

接着，对通过在分离区域设置p型半导体层2′所取得的效果进行说明。 

图3是说明半导体装置100中的电流的流动的概念图。该图3(a)是表示从半导体装置100中省略p型半导体层2′并替换为p⁺型半导体层2的半导体装置200中的电流的流动，以此作为参考。而且，该图3(b)表示半导体装置100中的电流的流动。另外，该图3中是简化半导体装置100、200而绘示。 

而且，图4是表示传感比Im/Is、与主电流Im的关系的计算例的曲线图。横轴为主电流Im，纵轴为传感比Im/Is。这里，主电流Im以及传感电流Is是在图1所示的主IGBT以及传感IGBT中分别流动的电流。另外，流动在传感IGBT的传感电流Is是基于图1所示的传感电阻Rs的两端的电位差来测定。该图4的实线表示半导体装置100的特性，虚线表示半导体装置200的特性。 

如图3(a)所示，当为半导体装置200时，p⁺型半导体层2也存在于分离区域100c。因此，从分离区域100c的p⁺型半导体层2注入的空穴可以到达主区域100a的发射电极11以及传感区域100b的发射电极12。也就是说，来自靠近主区域100a的分离区域100c的p⁺型半导体层2的空穴有时也会到达传感区域100b的发射电极12。同样，来自靠近传感区域100b的分离区域100c的p⁺型半导体层2的空穴有时也会到达主区域100a的发射电极11。 

结果，电流流动在图3(a)的标注点的区域，无法分离流动在主区域100a的电流与流动在传感区域100b的电流。因此，如图4的虚线所示，传感比不固定。因此，有产生如下等问题的担忧：无法侦测准确的电流值而未能充分地给予过电流保护，而导致误动作，且必须较大程度地留出裕度。 

另一方面，如图3(b)所示，当为半导体装置100时，在分离区域100c，设置有杂质浓度低的p型半导体层2′。未从该p型半导体层2′注入空穴。 

结果，电流仅流动在图3(b)的标注点的区域，可以分离流动在主区域100a的电流与流动在传感区域100b的电流。因此，如图4的实线所示，可以使传感比Im/Is接近于固定。该传感比大致等于主区域100a与传感区域100b的面积比，换句话说，大致等于主区域100a中的IGBT元件的数量与传感区域100b中的IGBT元件的数量的比。 

像这样，通过分离载子的流动，可以大幅度降低传感比Im/Is的电流依存性。其原因在于，因为是像上文所叙述的那样通过测定传感电阻Rs的两端的电位差来计测电流值的原理，所以必须使传感区域100b中的发射电极12的电位相对于主区域100a中的发射电极11的电位独立。 

接着，说明图2的半导体装置100的制造方法的一个示例。在作为半导体基板的n^-型半导体层4的上侧，使用众所周知的技术，在主区域100a以及传感区域100b形成IGBT元件，并且在分离区域100c形成p型半导体层22以及绝缘体层23。 

另一方面，在n^-型半导体层4的下侧，以如下方式形成n型半导体层3以及p型半导体层2、2′。 

首先，从n^-型半导体层4的下侧注入磷或砷等n型杂质离子。然后，使所注入的n型杂质离子通过热扩散而活化。由此，形成n型半导体层3。 

其次，在分离区域100c上设置抗蚀剂，以遮蔽分离区域100c。在此状态下，从n^-型半导体层4的下侧注入硼或铝等p型杂质离子(将其称为第一次p型杂质离子注入)。结果，仅对主区域100a以及传感区域100b选择性地注入p型杂质离子。然后，去除抗蚀剂。 

然后，在除分离区域100c以外的主区域100a以及传感区域100b上设置抗蚀剂，以遮蔽主区域100a以及传感区域100b。在此状态下，从n^-型半导体层4的下侧注入p型杂质离子(将其称为第二次p型杂质离子注入)。结果，仅对分离区域100c选择性地注入p型杂质离子。 

这里，以比所述第一次p型杂质离子注入时低的剂量进行第二次p型杂质离子注入。由此，可以使分离区域100c中的p型杂质的浓度低于主区域100a以及传感区域100b中的p型杂质的浓度。 

然后，使所注入的p型杂质离子通过热扩散而活化。由此，形成p型半导体层2′。 

另外，也可以使p型半导体层2′中的杂质浓度低的区域比分离区域100c宽一些。也就是说，即使在主区域100a以及传感区域100b的与分离区域100c邻接的部分，也可以使p⁺型半导体层2的杂质浓度低。由此，可以进一步提高主区域100a与传感区域100b的分离性。 

像这样，第一实施方式中，可以使分离区域100c中的p型半导体层2′的杂质浓度低于主区域100a以及传感区域100b中的p⁺型半导体层2的杂质浓度。因此，电流不易在分离区域100c流动，可以抑制电流从主区域100a以及传感区域100b流入分离区域100c。结果，可以使传感比Im/Is接近于固定，从而可以精度良好地检测流动在半导体装置100的主电流Im。 

以下，说明几个变化例。 

图5是作为半导体装置100的第一变化例的半导体装置1001的剖视图。如图所示，也可以在整个分离区域100c上设置p型半导体层22。如上所述，为实现耐压而设置p型半导体层22的情况较多，本第一变化例中是将主区域100a侧的p型半导体层22与传感区域100b侧的p型半导体层22连接。根据该构成，在p型半导体层22不存在角部，而没有电场集中区域。因此，能以更短的分离区域100c的间隔来确实地抑制耐压降低。 

图6是作为半导体装置100的第二变化例的半导体装置1002的剖视图。如图所示，也可以在n^-型半导体层4与p型半导体层6之间，设置n型半导体层5作为障壁层。本第二变化例中，p型半导体层22被分割为主区域100a侧以及主区域100b侧。由此，可以降低IGBT的导通电压。另外，在传感区域100b的IGBT中，也可以不设置作为障壁层的n型半导体层5。其原因在于，导通电压的降低并不重要。 

图7是作为半导体装置100的第三变化例的半导体装置1003的剖视图。半导体装置1003是组合图5的半导体装置1001、与图6的半导体装置1002而成的装置。也就是说，在整个分离区域100c上设置p型半导体层22。进而，在n^-型半导体层4与p型半导体层6之间，设置n型半导体层5作为障壁层。由此，能以较短的分离区域100c的间隔来确实地抑制耐压降低，且实现导通电压低的IGBT。 

图8是作为半导体装置100的第四变化例的半导体装置1004的剖视图。半导体装置1004中，图2的半导体装置100中的p型半导体层22未设置在分离区域100c。取而代之的是，分离区域100c包含：与主区域100a以及传感区域100b共通的p型半导体层6、设置在多个沟槽TR内的绝缘膜24、以及设置在绝缘膜24内的发射电极25。发射电极25也可以利用与栅极电极8相同的材料且同一工艺形成。发射电极25是利用未图示的配线而与主区域100a的发射电极11电连接。 

通过如图所示的那样将沟槽TR设置在分离区域100c，仍然可以提高栅极电极8与集电极1间的耐压。而且，不同于图2的半导体装置100，因为无需厚的p型半导体层22，所以制造工艺得以简化。 

另外，也可以将如图8所示的沟槽TR以及发射电极25的构造与图6的半导体装置1002组合。 

(第二实施方式) 

图9是第二实施方式的半导体装置101的剖视图。对与图2共通的构成部分标注相同符号，以下，以与图2的不同点为中心进行说明。 

在集电极1上设置作为集极层的半导体层2、2″。而且，本实施方式中，主区域100a以及传感区域100b中的半导体层2的导电型为p⁺型。另一方面，分离区域100c中的半导体层2″的导电型为n型。 

因此，未从分离区域100c中的半导体层2″注入空穴。结果，与第一实施方式同样，可以进一步减小从主区域100a或传感区域100b向分离区域100c流入的电流。 

这种半导体装置101中的半导体层2、2″是作为一个示例以如下方式形成。 

在分离区域100c上设置抗蚀剂，以遮蔽分离区域100c。在此状态下，从n^-型半导体层4的下侧注入p型杂质离子。结果，仅对主区域100a以及传感区域100b选择性地注入p型杂质离子。然后，去除抗蚀剂。 

然后，在除分离区域100c以外的主区域100a以及传感区域100b上设置抗蚀剂，以遮蔽主区域100a以及传感区域100b。在此状态下，从n^-型半导体层4的下侧注入n型杂质离子。结果，仅对分离区域100c选择性地注入n型杂质离子。 

然后，使所注入的n型以及p型杂质离子通过热扩散而活化。由此，形成半导体层2、2″。 

另外，也可以不将n型杂质进行离子注入，使用n^-型半导体层4作为半导体层2″。 

像这样，第二实施方式中，将分离区域100c中的半导体层2′的导电型设为n型。因此，与第一实施方式相比，电流更不易在分离区域100c流动，可以抑制电流从主区域100a以及传感区域100b流入分离区域100c。因此，与第一实施方式相比，可以进一步精度良好地检测流动在半导体装置101的主电流Im。 

(第三实施方式) 

图10是第三实施方式的半导体装置102的剖视图。对与图2共通的构成部分标注相同符号，以下，以与图2的不同点为中心进行说明。另外，在半导体装置102中，p⁺型半导体层2的杂质浓度也可以在主区域100a、传感区域100b以及分离区域100c中相同。 

本实施方式中，在主区域100a以及传感区域100b中，在p⁺型半导体层2与n^-型半导体层4之间设置n型半导体层(第六半导体层)3。另一方面，在分离区域100c中，在 p⁺型半导体层2与n^-型半导体层4之间，设置n⁺型半导体层(第六半导体层)3′。 

分离区域100c中的n⁺型半导体层3′的杂质浓度高于主区域100a以及传感区域100b中的n型半导体层3的杂质浓度。作为具体例，分离区域100c中的n⁺型半导体层3′的杂质浓度的最大值为10¹⁸/cm³左右。相对于此，主区域100a以及传感区域100b中的n型半导体层3的杂质浓度的最大值为小于等于10¹⁷/cm³左右。另外，主区域100a中的n型半导体层3的杂质浓度也可以与传感区域100b中的n型半导体层3的杂质浓度不同。 

因为分离区域100c中的n⁺型半导体层3′的杂质浓度高，所以从分离区域100c中的p⁺型半导体层2向n^-型半导体层4的空穴注入量得到抑制。结果，可以减小从主区域100a或传感区域100b向分离区域100c流入的电流。 

这种半导体装置102中的n⁺型半导体层3′是作为一个示例以如下方式形成。 

在分离区域100c上设置抗蚀剂，以遮蔽分离区域100c。在此状态下，从n^-型半导体层4的下侧注入n型杂质离子(将其称为第一次n型杂质离子注入)。结果，仅对主区域100a以及传感区域100b选择性地注入n型杂质离子。然后，去除抗蚀剂。 

然后，在除分离区域100c以外的主区域100a以及传感区域100b上设置抗蚀剂，以遮蔽主区域100a以及传感区域100b。在此状态下，从n^-型半导体层4的下侧注入n型杂质离子(将其称为第二次n型杂质离子注入)。结果，仅对分离区域100c选择性地注入n型杂质离子。 

这里，以比所述第一次n型杂质离子注入时高的剂量进行第二次n型杂质离子注入。由此，可以使分离区域100c中的n型杂质的浓度高于主区域100a以及传感区域100b中的n型杂质的浓度。 

然后，使所注入的n型杂质离子通过热扩散而活化。由此，形成n型半导体层3、3′。 

像这样，第三实施方式中，使分离区域100c中的n⁺型半导体层3′的杂质浓度高于主区域100a以及传感区域100b中的n型半导体层3的杂质浓度。因此，电流不易在分离区域100c流动，可以抑制电流从主区域100a以及传感区域100b流入分离区域100c。因此，与第一实施方式同样，可以精度良好地检测流动在半导体装置101的主电流Im。 

(第四实施方式) 

图11是第四实施方式的半导体装置103的剖视图。对与图5共通的构成部分标注相同符号，以下，以与图5的不同点为中心进行说明。另外，在半导体装置103中，n型半导体层3的杂质浓度也可以在主区域100a、传感区域100b以及分离区域100c中相同。 

本实施方式中，分离区域100c中的n型半导体层3的厚度厚于主区域100a以及传感区域100b中的n型半导体层3的厚度。作为具体例，分离区域100c中的n型半导体层3的厚度为5μm左右。相对于此，主区域100a以及传感区域100b中的n型半导体层3的厚度为1μm左右。另外，主区域100a中的n型半导体层3的厚度也可以与传感区域100b中的n型半导体层3的厚度不同。 

因为分离区域100c中的n型半导体层3厚，所以从分离区域100c中的p⁺型半导体层2向n^-型半导体层4的空穴注入量得到抑制。结果，可以减小从主区域100a或传感区域100b向分离区域100c流入的电流。 

这种半导体装置103中的n型半导体层3是作为一个示例以如下方式形成。 

首先，从n^-型半导体层4的下侧对整个面注入n型杂质离子(将其称为第一次n型杂质离子注入)。 

然后，在除分离区域100c以外的主区域100a以及传感区域100b上设置抗蚀剂，以遮蔽主区域100a以及传感区域100b。在此状态下，从n^-型半导体层4的下侧注入n型杂质离子(称为第二次n型杂质离子注入)。结果，仅对分离区域100c选择性地注入n型杂质离子。 

这里，以比所述第一次n型杂质离子注入时高的能量进行第二次n型杂质离子注入。由此，可以对较深的区域注入n型杂质离子。 

然后，使所注入的n型杂质离子通过热扩散而活化。由此，形成n型半导体层3。 

像这样，第四实施方式中，使分离区域100c中的n型半导体层3较厚。因此，电流不易在分离区域100c流动，可以抑制电流从主区域100a以及传感区域100b流入分离区域100c。因此，与第三实施方式同样，可以精度良好地检测流动在半导体装置101的主电流Im。 

另外，在所述半导体装置101～103中，也可以考虑与图5～图8相同的变化例。而且，也可以任意地组合所述第一～第四实施方式的两种以上实施方式。进而，第一～第四实施方式中，示出了将第一导电型设为p型且将第二导电型设为n型的示例，相反，也可以将第一导电型设为n型，将第二导电型设为p型。而且，各半导体层既可以是对半导体基板进行离子注入而形成的层，也可以是堆积半导体膜而形成的层。 

这里，在所谓的RC(Reverse Conducting，逆导)-IGBT中，已知有使二极管动作时分离IGBT区域与二极管区域的技术。 

然而，这种RC-IGBT是与第一～第四实施方式中所说明的半导体装置100～103完全不同。半导体装置100～103具有在使主区域100a以及传感区域100b同时动作的情 况下用来避免主电流与传感电流相互干涉的构造。 

更具体来说，第一实施方式中的半导体装置100中，使分离区域100c中的p型半导体层2′的杂质浓度低。第二实施方式中的半导体装置101中，将分离区域100c中的半导体层2′的导电型设为n型而不是p型。第三实施方式中的半导体装置102中，使分离区域100c中的n⁺半导体层3′的杂质浓度高。第四实施方式中的半导体装置103中，使分离区域100c中的n型半导体层3较厚。 

进而，各实施方式中所说明的半导体装置100～103中，主区域100a中的发射电极11与传感区域100b中的发射电极12分离。因此，发射电极11与发射电极12可能会成为不同电位。相对于此，RC-IGBT中，IGBT区域的发射电极与二极管区域的阳极电极成为相同电位。假如使本实施方式的传感IGBT的发射电极12成为与主IGBT的发射电极11相同的电位，那么，像根据图1所示的等效电路而明确的那样，传感电阻Rs的两端的电位差消失，无法检测电流值。进而，还存在IGBT区域与FWD(freewheeling diode，续流二极管)区域本身分离电流的流动而使各自的特性提高的情况，但不存在电流同时流动在IGBT区域与FWD区域的情况。而且，不同于RC-IGBT，主区域100a与传感区域100b的面积比Sm/Ss与传感比Im/Is大致同等，一般来说，传感区域100b的面积Sm足够小，小于等于主区域100a的面积Ss的1/100。 

像这样，分离IGBT区域与二极管区域的RC-IGBT、与各实施方式中所说明的半导体装置100～102的构造或目的均不相同。因此，难以将RC-IGBT中的分离IGBT区域与二极管区域的技术应用于分离主区域100a与传感区域100b。 

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为示例而提出，并未意图限定发明的范围。这些实施方式能以其他各种方式实施，可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变化包含在发明的范围或主旨中，同样也包含在权利要求书中所记载的发明以及其均等的范围内。 

[符号的说明] 

100～103、1001～1004  半导体装置 

100a                  主区域 

100b                  传感区域 

100c                  分离区域 

1                     集电极 

2、6、10、22          p型半导体层 

3、4、5、9            n型半导体层 

7                     栅极绝缘膜 

8                     栅极电极 

11、12、25            发射电极 

23           绝缘体层。 

Claims (9)

1.一种绝缘栅极型双极晶体管，其特征在于包括：

主区域；

传感区域；以及

半导体层，其在所述主区域与所述传感区域之间，与设置在所述主区域以及所述传感区域的集极层接触，杂质浓度低于所述集极层。

2.一种半导体装置，其特征在于包含第一区域、与所述第一区域分隔的第二区域、以及位于所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域，其中：

所述第一区域包含：

第一电极；

第一导电型的第一半导体层，其设置在所述第一电极上；

第二导电型的第二半导体层，其设置在所述第一半导体层上；

第二电极，其隔着绝缘膜设置在所述第二半导体层上；

第一导电型的第三半导体层，其设置在所述第二半导体层上；

第二导电型的第四半导体层，其设置在所述第三半导体层上，接触所述绝缘膜设置；以及

第三电极，其接触所述第四半导体层设置；

所述第二区域包含：

所述第一电极；

所述第一半导体层；

所述第二半导体层；

所述第二电极；

所述第三半导体层；

所述第四半导体层；以及

第四电极，其接触所述第四半导体层设置，与所述第三电极电分离；且

所述第三区域包含：

所述第一电极；

所述第一半导体层，其杂质浓度低于所述第一区域以及所述第二区域中的

杂质浓度；

所述第二半导体层；以及

绝缘体层，其设置在所述第二半导体层上。

3.一种半导体装置，其特征在于包含第一区域、与所述第一区域分隔的第二区域、以及位于所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域，其中：

所述第一区域包含：

第一电极；

第一导电型的第一半导体层，其设置在所述第一电极上；

第二导电型的第二半导体层，其设置在所述第一半导体层上；

第二电极，其隔着绝缘膜设置在所述第二半导体层上；

第一导电型的第三半导体层，其设置在所述第二半导体层上；

第二导电型的第四半导体层，其设置在所述第三半导体层上，接触所述绝缘膜设置；以及

第三电极，其接触所述第四半导体层设置；

所述第二区域包含：

所述第一电极；

所述第一半导体层；

所述第二半导体层；

所述第二电极；

所述第三半导体层；

所述第四半导体层；以及

第四电极，其接触所述第四半导体层设置，与所述第三电极电分离；且所

述第三区域包含：

所述第一电极；

第二导电型之第五半导体层，其设置在所述第一电极上；

所述第二半导体层；以及

绝缘体层，其设置在所述第二半导体层上。

4.一种半导体装置，其特征在于包含第一区域、与所述第一区域分隔的第二区域、以及位于所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域，其中：

所述第一区域包含：

第一电极；

第一导电型的第一半导体层，其设置在所述第一电极上；

第二导电型的第二半导体层，其设置在所述第一半导体层上；

第二电极，其隔着绝缘膜设置在所述第二半导体层上；

第一导电型的第三半导体层，其设置在所述第二半导体层上；

第二导电型的第四半导体层，其设置在所述第三半导体层上，接触所述绝缘膜设置；以及

第三电极，其接触所述第四半导体层设置；

所述第二区域包含：

所述第一电极；

所述第一半导体层；

所述第二半导体层；

所述第二电极；

所述第三半导体层；

所述第四半导体层；以及

第四电极，其接触所述第四半导体层设置，与所述第三电极电分离；且

所述第三区域包含：

所述第一电极；

所述第一半导体层；

所述第二半导体层，其杂质浓度高于所述第一区域以及所述第二区域中的

杂质浓度；以及

绝缘体层，其设置在所述第二半导体层上。

5.一种半导体装置，其特征在于包含第一区域、与所述第一区域分隔的第二区域、以及位于所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域，其中：

所述第一区域包含：

第一电极；

第一导电型的第一半导体层，其设置在所述第一电极上；

第二导电型的第二半导体层，其设置在所述第一半导体层上；

第二电极，其隔着绝缘膜设置在所述第二半导体层上；

第一导电型的第三半导体层，其设置在所述第二半导体层上；

第二导电型的第四半导体层，其设置在所述第三半导体层上，接触所述绝缘膜设置；以及

第三电极，其接触所述第四半导体层设置；

所述第二区域包含：

所述第一电极；

所述第一半导体层；

所述第二半导体层；

所述第二电极；

所述第三半导体层；

所述第四半导体层；以及

第四电极，其接触所述第四半导体层设置，与所述第三电极电分离；且

所述第三区域包含：

所述第一电极；

所述第一半导体层；

所述第二半导体层，其厚度厚于所述第一区域以及所述第二区域中的厚度；以及

绝缘体层，其在所述第三区域中，设置在所述第二半导体层上。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，当电流流动在所述第一区域以及所述第二区域时，所述第三电极的电位与所述第四电极的电位不同。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第二区域的面积小于所述第一区域的面积。

8.根据权利要求2至5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第一区域是主电流流动的主区域，

所述第二区域是与所述主电流相应的传感电流流动的传感区域，

所述第三区域是分离所述主区域与所述传感区域的分离区域。

9.根据权利要求2至5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，流动在所述第一区域的电流与流动在所述第二区域的电流的比大致等于所述第一区域的面积与所述第二区域的面积的比。