JP2002314082A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2002314082A JP2001119248A JP2001119248A JP2002314082A JP 2002314082 A JP2002314082 A JP 2002314082A JP 2001119248 A JP2001119248 A JP 2001119248A JP 2001119248 A JP2001119248 A JP 2001119248A JP 2002314082 A JP2002314082 A JP 2002314082A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 互いに逆並列接続されたＩＧＢＴとダイオー
ドとの半導体領域を単一の半導体基板の中に作り込むと
同時に、チップサイズを縮減する。 【解決手段】 半導体基板１００のうち、ＩＧＢＴ領域
２０にはＩＧＢＴに属する半導体領域１，２，３，５が
形成され、ダイオード領域２１にはダイオードに属する
半導体領域１，４が形成される。ＩＧＢＴとダイオード
とは、互いに逆並列に接続されている。ＩＧＢＴ領域２
０とダイオード領域２１との間には、絶縁体１６が埋設
されたトレンチ１５が形成されている。絶縁体１６は、
ダイオード領域２１からＩＧＢＴ領域２０へ流れる逆回
復電流を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、インバータ等の
電力変換器への利用に好適な半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、この発明の背景となる従来例
による半導体装置の縦断面図である。この半導体装置１
５１は、縦型でｎチャネル型のＩＧＢＴとして形成され
ている。シリコン基板である半導体基板２００は、ｎ領
域２０１、ｐコレクタ領域２０２、ｐベース領域２０
３、およびｎソース領域２０５を備えている。これらの
半導体領域２０１〜２０３，２０５は、ｎ領域２０１の
元になるｎ型基板の一対の主面に、ｐ型不純物およびｎ
型不純物を選択的に導入することにより形成されてい
る。ｎ型基板のうち、半導体領域２０１〜２０３，２０
５が形成されない領域が、ｎ領域２０１に相当する。
【０００３】ｐコレクタ領域２０２は、半導体基板２０
０の下主面に露出するように、選択的に形成されてい
る。ｐベース領域２０３は、半導体基板２００の上主面
に選択的に露出するように、選択的に形成されている。
ｎソース領域２０５は、半導体基板２００の上主面に選
択的に露出し、ｐベース領域２０３よりも浅くなるよう
に、ｐベース領域２０３の内側に選択的に形成されてい
る。
【０００４】半導体装置１５１は、さらに、ゲート電極
２０６、ゲート絶縁膜２０７、絶縁膜２０８、エミッタ
電極２０９、およびコレクタ電極２１１を備えている。
ゲート電極２０６は、ｐベース領域２０３の露出面のう
ち、ｎ領域２０１とｎソース領域２０５とに挟まれた部
分であるチャネル領域に、ゲート絶縁膜２０７を挟んで
対向するように形成されている。エミッタ電極２０９
は、半導体基板２００の上主面のうち、ｐベース領域２
０３の露出面とｎソース領域２０５の露出面とに接続さ
れている。絶縁膜２０８は、ゲート電極２０６とエミッ
タ電極２０９との間を電気的に絶縁している。コレクタ
電極２１１は、ｐコレクタ領域２０２が露出する半導体
基板２００の下主面に接続されている。
【０００５】ＩＧＢＴとしての半導体装置１５１は、コ
レクタ電極２１１にエミッタ電極２０９を基準として正
のコレクタ電圧を（通常は、負荷を介して）印加した状
態で、ゲート電極６にエミッタ電極２０９を基準とする
ゲート電圧を印加することにより、使用される。しきい
値電圧を超える正のゲート電圧を付与すると、チャネル
領域に反転層が形成されることにより、電子（図１０の
黒丸）がｎ領域２０１へ注入される結果、ｐコレクタ領
域２０２からｎ領域２０１へホール（図１０の白丸）が
注入される。その結果、伝導度変調として知られる現象
がｎ領域２０１に引き起こされことにより、コレクタ電
極２１１とエミッタ電極２０９との間が、低いオン電圧
を持って導通する。ゲート電圧を、しきい値電圧より低
い値（通常は、ゼロまたは負の値）へ引き下げると、チ
ャネル領域に形成されていた反転層が消失するので、コ
レクタ電極２１１とエミッタ電極２０９との間は遮断さ
れる。
【０００６】以上のように、ＩＧＢＴとしての半導体装
置１５１は、オン電圧が低く、しかも電圧制御が可能で
あるという利点を有するスイッチング素子であるが、Ｍ
ＯＳＦＥＴとは異なり、ダイオードを内蔵しない構造で
あるため、インバータ等の電力変換器へ利用する際に
は、半導体装置１５１の外部にフリーホイールダイオー
ドを設ける必要があった。このため、接続配線のインダ
クタンスにより高速スイッチングが阻害されるという問
題点に加えて、製造工程が複雑になるとともに、電力変
換器等の応用機器の寸法が大きくなるという問題点があ
った。
【０００７】この問題を解決するものとして、特開平５
−１５２５７４号公報（以下、「文献１」と称する）
は、ＩＧＢＴに属する半導体領域とフリーホイールダイ
オードに属する半導体領域とを、単一の半導体基板の異
なる部分に配置した半導体装置を開示している。図１１
に縦断面構造を示す半導体装置１５２、および図１２に
縦断面構造を示す半導体装置１５３は、いずれも文献１
に開示されている装置である。
【０００８】これらの半導体装置１５２および１５３
は、互いに逆並列接続された縦型でｎチャネル型のＩＧ
ＢＴと縦型のダイオードとを備えており、これらＩＧＢ
Ｔとダイオードとに属する複数の半導体領域が、単一の
半導体基板２００の中に作り込まれている。シリコン基
板である半導体基板２００は、一対の主面に沿って互い
に異なる領域に、ＩＧＢＴ領域２２０とダイオード領域
２２１とを選択的に規定している。また、ＩＧＢＴ領域
２２０とダイオード領域２２１との間に、互いの干渉を
抑制するための領域として、非干渉領域２２３が設けら
れている。
【０００９】半導体基板２００は、ＩＧＢＴに属するｎ
領域２０１、ｐコレクタ領域２０２、ｐベース領域２０
３、およびｎソース領域２０５を、ＩＧＢＴ領域２２０
に備えている。半導体基板２００は、また、ダイオード
に属するｎ領域２０１、ｎ+領域２４１、およびアノー
ド領域２０４を、ダイオード領域２２１に備えている。
ｎ領域２０１は、ＩＧＢＴ領域２２０においては、ｎベ
ース領域として機能し、ダイオード領域２２１において
は、カソード領域として機能する。半導体装置１５２で
は、さらにＩＧＢＴ領域２２０および非干渉領域２２３
に、ｐ+領域２４０およびｎ+領域２４１が選択的に形成
されている。また、半導体装置１５３では、非干渉領域
２２３にｐ領域２３０が選択的に形成されている。
【００１０】半導体基板２００の上主面のうち、アノー
ド領域２０４の露出面にはアノード電極２１０が接続さ
れている。半導体基板２００の下主面のうち、ダイオー
ド領域２２１に属する部分には、カソード電極２１２が
接続されている。エミッタ電極２０９とアノード電極２
１０とは互いに接続されており、コレクタ電極２１１と
カソード電極２１２とは互いに一体的に連結している。
【００１１】以上のように、半導体装置１５２および１
５３は、ＩＧＢＴとダイオードとを備えており、しかも
ダイオードはＩＧＢＴへ逆並列に接続されるので、ダイ
オードがＩＧＢＴに付随するフリーホイールダイオード
として機能する。したがって、インバータ等の電力変換
器に半導体装置１５２または１５３を利用すれば、電力
変換器の組み立て工程において、互いに別体の半導体チ
ップとしてのＩＧＢＴとフリーホイールダイオードとを
個別に準備し、互いに配線で接続するという工程を省く
ことができ、かつ電力変換器をコンパクトに仕上げるこ
とができる。また、ＩＧＢＴとフリーホイールダイオー
ドとを配線で接続する必要がないので、配線のインダク
タンスによるスイッチング速度の低下を防止して、高速
スイッチングを実現することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
装置１５２または１５３では、ＩＧＢＴとダイオードと
の間の干渉を防止するために、非干渉領域２２３を設け
る必要があるという問題点があった。ＩＧＢＴとダイオ
ードとの間の干渉とは、ダイオードが逆回復動作を行う
ときに発生する逆回復電流が、ダイオード領域２２１か
らＩＧＢＴ領域２２０へ流れ込むことにより、ＩＧＢＴ
に寄生的に存在するサイリスタが導通する現象を意味す
る。干渉を防止するためには、非干渉領域２２３の幅Ｌ
を十分に大きく確保する必要がある。このため、半導体
装置１５２または１５３では、半導体基板１００の面
積、すなわちチップサイズが大きくなるという問題点が
あった。
【００１３】この発明は、従来の技術における上記した
問題点を解消するためになされたもので、ＩＧＢＴとダ
イオードとに属する複数の半導体領域を単一の半導体基
板の中に作り込むと同時に、チップサイズを縮減するこ
とを可能にした半導体装置を提供することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】第１の発明の装置は、互
いに逆並列接続された縦型のＩＧＢＴと縦型のダイオー
ドとを備え、これらＩＧＢＴとダイオードとに属する複
数の半導体領域が、単一の半導体基板の中に作り込まれ
ている半導体装置であって、前記半導体基板が、一対の
主面を有し、当該一対の主面に沿って選択的に規定され
るＩＧＢＴ領域に、前記複数の半導体領域のうち前記Ｉ
ＧＢＴに属するものを備え、前記一対の主面に沿って前
記ＩＧＢＴ領域とは異なる領域に選択的に規定されるダ
イオード領域に、前記複数の半導体領域のうち前記ダイ
オードに属するものを備えるとともに、前記ＩＧＢＴ領
域と前記ダイオード領域との間に選択的に形成されるこ
とにより前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域との一
方から他方へ流れる電流を制限する電気絶縁性の仕切り
部材を備える。
【００１５】第２の発明の装置では、第１の発明の半導
体装置において、前記半導体基板のうちの前記ＩＧＢＴ
領域と前記ダイオード領域との間の部位に、前記一対の
主面のうちの一方主面へ開口するトレンチが形成されて
おり、前記仕切部材が、前記トレンチに埋設された絶縁
体を有する。
【００１６】第３の発明の装置では、第２の発明の半導
体装置において、前記一方主面が、前記一対の主面のう
ち、前記複数の半導体領域に属する前記ＩＧＢＴのコレ
クタ領域が露出する他方主面とは反対側の主面である。
【００１７】第４の発明の装置では、第３の発明の半導
体装置において、前記コレクタ領域が、前記部位を跨ぐ
ように前記ＩＧＢＴ領域から前記ダイオード領域へ向か
って延在している。
【００１８】第５の発明の装置では、第４の発明の半導
体装置において、前記トレンチの底部が、前記コレクタ
領域に達している。
【００１９】第６の発明の装置では、第４の発明の半導
体装置において、前記半導体基板のうちの前記部位に、
前記他方主面へ開口し、底部が前記コレクタ領域から突
出する別のトレンチがさらに形成されており、前記仕切
部材が、前記別のトレンチに埋設された別の絶縁体をさ
らに有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】実施の形態１． （装置の概略）図１は、実施の形態１による半導体装置
の縦断面図である。この半導体装置１０１は、互いに逆
並列接続された縦型でｎチャネル型のＩＧＢＴと縦型の
ダイオードとを備えており、これらＩＧＢＴとダイオー
ドとに属する複数の半導体領域１〜５が、単一の半導体
基板１００の中に作り込まれている。「縦型」とは、一
対の主電極（ＩＧＢＴではエミッタ電極とコレクタ電極
であり、ダイオードではアノード電極とカソード電極で
ある）が、半導体基板１００の一対の主面の一方と他方
とにそれぞれ配置されているタイプの半導体装置を意味
する。また、「逆並列」とは、順電流が流れる方向が逆
方向となるような並列接続を意味している。したがっ
て、ダイオードとｎチャネル型のＩＧＢＴとの逆並列接
続とは、図１が示すように、ダイオードのアノード電極
がＩＧＢＴのエミッタに接続され、カソード電極がコレ
クタ電極に接続された形態を意味する。
【００２１】半導体基板１００は、例えばシリコン基板
であり、一対の主面を有しており、これら一対の主面に
沿って互いに異なる領域に、ＩＧＢＴ領域２０とダイオ
ード領域２１とを選択的に規定している。本明細書では
便宜上、図中の上側に描かれる主面を「上主面」、下側
に描かれる主面を「下主面」と称する。半導体基板１０
０は、ＩＧＢＴ領域２０に、複数の半導体領域１〜５の
うちＩＧＢＴに属する、ｎ領域１、ｐコレクタ領域２、
ｐベース領域３、およびｎソース領域５を備えている。
半導体基板１００は、また、ダイオード領域２１に、複
数の半導体領域１〜５のうちダイオードに属する、ｎ領
域１およびｐウェルとしてのアノード領域４を備えてい
る。ｎ領域１は、ＩＧＢＴ領域２０においては、ｎベー
ス領域として機能し、ダイオード領域２１においては、
カソード領域として機能する。
【００２２】ｎ領域１の元になるｎ型基板の一対の主面
に、ｐ型不純物およびｎ型不純物を選択的に導入するこ
とにより、ｐコレクタ領域２、ｐベース領域３、アノー
ド領域４、およびｎソース領域５が、半導体基板１００
の一対の主面に選択的に形成されている。ｎ型基板のう
ち、これらの半導体領域２〜５が形成されない領域が、
ｎ領域１に相当する。
【００２３】ｐコレクタ領域２は、半導体基板１００の
下主面のうち、少なくともＩＧＢＴ領域２０に属する部
分に露出するように、選択的に形成されている。ｐベー
ス領域３は、半導体基板１００の上主面のうち、ＩＧＢ
Ｔ領域２０に属する部分に選択的に露出するように、選
択的に形成されている。ｎソース領域５は、半導体基板
１００の上主面に選択的に露出し、ｐベース領域３より
も浅くなるように、ｐベース領域３の内側に選択的に形
成されている。アノード領域４は、半導体基板１００の
上主面のうち、ダイオード領域２１に属する部分に露出
するように、選択的に形成されている。
【００２４】半導体装置１０１は、さらに、ゲート電極
６、ゲート絶縁膜７、絶縁膜８、エミッタ電極９、アノ
ード電極１０、コレクタ電極１１、およびカソード電極
１２を備えている。ゲート電極６は、ｐベース領域３の
露出面のうち、ｎ領域１とｎソース領域５とに挟まれた
部分であるチャネル領域に、ゲート絶縁膜７を挟んで対
向するように形成されている。エミッタ電極９は、半導
体基板１００の上主面のうち、ｐベース領域３の露出面
とｎソース領域５の露出面とに接続されている。絶縁膜
８は、ゲート電極６とエミッタ電極９との間を電気的に
絶縁している。コレクタ電極１１は、半導体基板１００
の下主面のうち、ｐコレクタ領域２の露出面に接続され
ている。アノード電極１０は、半導体基板１００の上主
面のうち、アノード領域４の露出面に接続されている。
カソード電極１２は、半導体基板１００の下主面のう
ち、ダイオード領域２１に属する部分であってｎ領域１
の露出面に接続されている。
【００２５】エミッタ電極９とアノード電極１０とは、
配線を通じて互いに接続されている。エミッタ電極９と
アノード電極１０とは、単一の配線パターンの一部とし
て、それぞれ形成されることにより、互いに一体的に連
結していてもよい。コレクタ電極１１とカソード電極１
２とは、半導体基板１００の下主面に接続された単一の
電極の一部として、それぞれ形成されており、互いに一
体的に連結している。
【００２６】（仕切り部材）半導体装置１０１では、さ
らに、半導体基板１００のＩＧＢＴ領域２０とダイオー
ド領域２１との間に、ＩＧＢＴ領域２０とダイオード領
域２１との一方から他方へ流れる電流（「干渉電流」と
仮称する）を制限する電気絶縁性の仕切り部材が選択的
に設けられている。より特定的には、半導体基板１００
のうちのＩＧＢＴ領域２０とダイオード領域２１との間
の部位において、上主面へ開口するトレンチ１５が形成
されており、このトレンチ１５には、仕切り部材として
機能する絶縁体１６が埋設されている。絶縁体１６の材
料は、例えばシリコン酸化物である。
【００２７】図２は、仕切り部材の効果を説明するため
に、仕切り部材のない仮想的な半導体装置の断面構造と
その等価回路とを同時に示す説明図である。ＩＧＢＴ領
域２０には、ｐｎｐトランジスタ３１、ｎｐｎトランジ
スタ３２、ＭＯＳＦＥＴ３３、および抵抗３４が等価的
に形成されている。ｐｎｐトランジスタ３１は、ｐコレ
クタ領域２、ｎ領域１、およびｐベース領域３を有し、
ｎｐｎトランジスタ３２は、ｎ領域１、ｐベース領域
３、およびｎソース領域５を有している。ＭＯＳＦＥＴ
３３は、ｎ領域１とｎソース領域５とをソース・ドレイ
ン領域とし、ｐベース領域３の露出面をチャネル領域と
し、ゲート電極６をゲート電極としている。抵抗３４
は、ｐベース領域３が有する抵抗成分である。
【００２８】ダイオードが逆回復動作を行うときに、逆
回復電流Ｉｒが、ｎ領域１のうちのダイオード領域２１
に属する部分からＩＧＢＴ領域２０に属する部分へ流れ
る。この逆回復電流Ｉｒが、上記した干渉電流として機
能する。逆回復電流Ｉｒは、ｐベース領域３を通過し、
エミッタ電極９（Ｅ）へと流れる。このとき、ｐベース
領域３の抵抗３４に電圧降下が生じるため、ｎｐｎトラ
ンジスタ３２が導通する。ｎｐｎトランジスタ３２を流
れる電子電流Ｉｅは、ｐｎｐトランジスタ３１のベース
電流として機能する。その結果、ｐｎｐトランジスタ３
１が導通するので、ｐｎｐトランジスタ３１を流れるホ
ール電流Ｉｈが、抵抗３４の電圧降下に寄与する。この
ようにして、ＭＯＳＦＥＴ３３がオンしないにも拘わら
ず、コレクタ電極１１（Ｃ）とエミッタ電極９（Ｅ）と
の間が導通し続ける。すなわち、図２に描かれる装置で
は、逆回復電流Ｉｒによって、ＩＧＢＴに寄生的に存在
するサイリスタが導通するというラッチアップを生じる
場合がある。ラッチアップは、ゲート電極６（Ｇ）に印
加する電圧によって制御することはできない。
【００２９】これに対して、半導体装置１０１では、仕
切り部材として機能する絶縁体１６が設けられるので、
ダイオード領域２１からＩＧＢＴ領域２０へ流れ込む干
渉電流としての逆回復電流Ｉｒが制限される。それによ
り、ラッチアップの発生が抑制される。トレンチ１５
は、絶縁体１６が仕切り部材として有効に機能するよう
に、アノード領域４よりも深く形成されている。さら
に、仕切り部材としての機能をさらに高めるために、ト
レンチ１５は、ｐコレクタ領域２の真上に形成されてい
る。言い換えると、コレクタ領域２は、トレンチ１５の
直下に位置する部分を跨ぐように、ＩＧＢＴ領域２０か
らダイオード領域２１へ向かって延在している。
【００３０】（装置の利点）半導体装置１０１は、以上
のように構成されるので、以下のような利点を有する。
まず、半導体装置１０１は、ＩＧＢＴとダイオードとを
備えており、しかもダイオードはＩＧＢＴへ逆並列に接
続されるので、ダイオードがＩＧＢＴに付随するフリー
ホイールダイオードとして機能する。したがって、イン
バータ等の電力変換器に半導体装置１０１を利用すれ
ば、電力変換器の組み立て工程において、互いに別体の
半導体チップとしてのＩＧＢＴとフリーホイールダイオ
ードとを個別に準備し、互いに配線で接続するという工
程を省くことができ、かつ電力変換器をコンパクトに仕
上げることができる。また、ＩＧＢＴとフリーホイール
ダイオードとを配線で接続する必要がないので、配線の
インダクタンスによるスイッチング速度の低下を防止し
て、高速スイッチングを実現することができる。
【００３１】半導体装置１０１では、さらに電気絶縁性
の仕切り部材が設けられるので、ＩＧＢＴとダイオード
との間の干渉を効果的に低減しつつ、両者の間の無効領
域の幅（従来装置１５２，１５３における幅Ｌ）を狭く
して装置の縮小化を図ることができる。すなわち、電力
変換器のさらなる縮小化を図ることができる。半導体装
置１０１では、さらに、半導体基板１００に形成された
トレンチ１５に絶縁体１６を埋設するという簡単な工程
で、仕切り部材が形成される。しかも、仕切り部材を狭
い幅で形成することができるので、縮小化がより効果的
に達成される。
【００３２】また、トレンチ１５が、ｎソース領域５等
が形成される半導体基板１００の上主面、すなわち半導
体プロセスにおける半導体基板１００の被処理面に、開
口するように形成されるので、半導体プロセスの中で、
トレンチ１５を容易に形成することが可能である。すな
わち、生産性を阻害することなく、仕切り部材を形成す
ることができる。さらに、ｐコレクタ領域２が、トレン
チ１５が形成される部位を跨ぐように、ＩＧＢＴ領域２
０からダイオード領域２１へ向かって延在しているの
で、干渉電流が、仕切り部材としての絶縁体１６とｐコ
レクタ領域２とによって効果的に抑制される。すなわ
ち、ＩＧＢＴとダイオードとの間の干渉が、より効果的
に抑制される。
【００３３】実施の形態２．本実施の形態では、ＩＧＢ
Ｔとダイオードとの間の干渉を抑制する効果を、さらに
高めるように構成された半導体装置について説明する。
図３に縦断面構造を示す半導体装置１０２では、トレン
チ１５の底部が、ｐコレクタ領域２に達している。この
ため、ＩＧＢＴ領域２０とダイオード領域２１との間を
流れる干渉電流が、さらに効果的に抑制される。
【００３４】図４に縦断面構造を示す半導体装置１０３
では、トレンチ１５の開口部の幅が半導体装置１０２に
比べて広くなるように、トレンチ１５が形成されてい
る。そして、トレンチ１５の内壁を覆うように、絶縁膜
としての絶縁体４０が埋設され、さらに絶縁体４０の上
にポリシリコン４１が埋設されている。本明細書では、
トレンチ１５に「埋設される」絶縁体は、トレンチ１５
の内壁を膜状に覆う絶縁体４０をも包含する。トレンチ
１５が深くなる場合には、開口部は広く形成する方が、
製造工程が簡単である。すなわち、半導体装置１０３
は、半導体装置１０２よりも、製造が容易であるという
利点を有する。トレンチ１５が半導体装置１０２の形態
ほどには深くない場合、例えば半導体装置１０１の形態
に該当する場合であっても、半導体装置１０３の形態と
同様に、絶縁膜としての絶縁体４０とポリシリコン４１
とが埋設された形態を実施することも可能である。
【００３５】図５に縦断面構造を示す半導体装置１０４
では、半導体基板１００のうちのＩＧＢＴ領域２０とダ
イオード領域２１との間の部位において、下主面へ開口
する別のトレンチ５０が形成されており、このトレンチ
５０にも、仕切り部材として機能する絶縁体５１が埋設
されている。絶縁体５１の材料として、例えば絶縁体１
６の材料と同一のものが用いられる。トレンチ５０は、
トレンチ１５に対向する位置に形成され、さらにその底
部（図５において上端部）がｐコレクタ領域２から上方
へ突出している。
【００３６】半導体装置１０４では、双方のトレンチ１
５，５０に埋設された絶縁体１６，５１によって、ＩＧ
ＢＴ領域２０とダイオード領域２１との間を流れる干渉
電流が、さらに効果的に抑制される。すなわち、ＩＧＢ
Ｔとダイオードとの間の干渉が、なお一層効果的に抑制
される。なお、トレンチ５０を、半導体装置１０３（図
４）のトレンチ１５のように、広い開口部を有するよう
に形成し、絶縁体５１に代えて、絶縁膜としての絶縁体
４０とポリシリコン４１とをトレンチ５０に埋設しても
よい。
【００３７】変形例． (1) 上記各実施の形態では、ＩＧＢＴとしてノンパンチ
スルー型のものを例示したが、図６に半導体装置１０５
として例示するように、パンチスルー型のＩＧＢＴを形
成してもよい。半導体装置１０５は、ｐコレクタ領域２
に接する部分に、不純物濃度の高いｎ+領域４５をｎ領
域１が含んでいる点において、半導体装置１０１とは特
徴的に異なっている。
【００３８】(2) 上記各実施の形態では、仕切り部材が
トレンチに埋設された絶縁体である例を示したが、それ
以外の形態を仕切り部材として実施することも可能であ
る。図７に例示する半導体装置１０６および図８に例示
する半導体装置１０７は、その一例である。半導体装置
１０６および１０７はいずれも、周知の誘電体分離を用
いることにより、半導体基板１００の上主面のある範囲
を、一部分６２を除去した絶縁体６１によって島状に包
囲した構造を有している。絶縁体６１の材料は、例えば
シリコン酸化物である。半導体装置１０６および１０７
のいずれにおいても、絶縁体６１は、仕切り部材として
機能する。
【００３９】(3) 上記各実施の形態では、ＩＧＢＴとし
て平面型のもの、すなわちゲート電極６が、半導体基板
１００の上主面に対向するタイプのものを例示したが、
図９に半導体装置１０８として例示するように、トレン
チ型のＩＧＢＴを形成することも可能である。半導体装
置１０８では、半導体基板１００の上主面に選択的に開
口し、ｎソース領域５とｐベース領域３とを貫通するト
レンチ７０が、半導体基板１００に選択的に形成されて
いる。トレンチ７０の内壁を覆うように、ゲート絶縁膜
７がトレンチ７０に埋設され、さらにゲート絶縁膜７の
上にはゲート電極６が埋設されている。この構造におい
ても、ｐベース領域３の露出面（この場合、半導体基板
１００の表面の一部であるトレンチ７への露出面）であ
って、ｎソース領域５とｎ領域１とに挟まれた部分であ
るチャネル領域に、ゲート絶縁膜７を挟んでゲート電極
６が対向している。
【００４０】(4) 上記各実施の形態では、図１１または
図１２に描かれるｎ+領域２４１がダイオード領域２１
に形成されない例を示したが、図１１または図１２と同
様に、半導体基板１００の下主面のうち、ダイオード領
域２１に属する部分に、ｎ+領域２４１を形成すること
も可能である。
【００４１】
【発明の効果】第１の発明の装置では、電気絶縁性の仕
切り部材が設けられるので、ＩＧＢＴとダイオードとの
間の干渉を効果的に低減しつつ、両者の間の無効領域の
幅を狭くして装置の縮小化を図ることができる。
【００４２】第２の発明の装置では、半導体基板に形成
されたトレンチに絶縁体を埋設するという簡単な工程
で、仕切り部材を形成することができる。しかも、仕切
り部材を狭い幅で形成することができるので、装置の縮
小化がより効果的に達成される。
【００４３】第３の発明の装置では、トレンチが、コレ
クタ領域の露出面とは反対側の主面に開口するように形
成されるので、ＩＧＢＴのソース領域などの半導体領域
を形成する製造工程の中で、トレンチを同時に形成する
ことができる。すなわち、生産性の高い装置が得られ
る。
【００４４】第４の発明の装置では、コレクタ領域が、
トレンチが形成される部位を跨ぐように、ＩＧＢＴ領域
からダイオード領域へ向かって延在しているので、ＩＧ
ＢＴ領域とダイオード領域との一方から他方へ流れる電
流が、仕切り部材とコレクタ領域とによって効果的に抑
制される。すなわち、ＩＧＢＴとダイオードとの間の干
渉が、より効果的に抑制される。
【００４５】第５の発明の装置では、トレンチの底部が
コレクタ領域に達しているので、ＩＧＢＴ領域とダイオ
ード領域との一方から他方へ流れる電流が、さらに効果
的に抑制される。すなわち、ＩＧＢＴとダイオードとの
間の干渉が、なお一層効果的に抑制される。
【００４６】第６の発明の装置では、前記半導体基板の
他方主面へ開口し、底部がコレクタ領域から突出する別
のトレンチが、さらに形成されているので、双方のトレ
ンチに埋設された絶縁体によって、ＩＧＢＴ領域とダイ
オード領域との一方から他方へ流れる電流が、さらに効
果的に抑制される。すなわち、ＩＧＢＴとダイオードと
の間の干渉が、なお一層効果的に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１による半導体装置の縦断面図で
ある。
【図２】 図１の装置に対比される半導体装置の動作説
明図である。
【図３】 実施の形態２の第１の例による半導体装置の
縦断面図である。
【図４】 実施の形態２の第２の例による半導体装置の
縦断面図である。
【図５】 実施の形態２の第３の例による半導体装置の
縦断面図である。
【図６】 第１の変形例による半導体装置の縦断面図で
ある。
【図７】 第２の変形例による半導体装置の縦断面図で
ある。
【図８】 第３の変形例による半導体装置の縦断面図で
ある。
【図９】 第４の変形例による半導体装置の縦断面図で
ある。
【図１０】 第１の従来例による半導体装置の縦断面図
である。
【図１１】 第２の従来例による半導体装置の縦断面図
である。
【図１２】 第３の従来例による半導体装置の縦断面図
である。
【符号の説明】
１ ｎ領域（半導体領域）、２ ｐコレクタ領域（半導
体領域）、３ ｐベース領域（半導体領域）、４ アノ
ード領域（半導体領域）、５ ｎソース領域（半導体領
域）、４５ ｎ+領域（半導体領域）、１５，５０ ト
レンチ、１６，４０，５１，６１ 絶縁体（仕切り部
材）、２０ ＩＧＢＴ領域、２１ ダイオード領域、１
００ 半導体基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 晃央 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに逆並列接続された縦型のＩＧＢＴ
    と縦型のダイオードとを備え、これらＩＧＢＴとダイオ
    ードとに属する複数の半導体領域が、単一の半導体基板
    の中に作り込まれている半導体装置であって、 前記半導体基板が、一対の主面を有し、当該一対の主面
    に沿って選択的に規定されるＩＧＢＴ領域に、前記複数
    の半導体領域のうち前記ＩＧＢＴに属するものを備え、
    前記一対の主面に沿って前記ＩＧＢＴ領域とは異なる領
    域に選択的に規定されるダイオード領域に、前記複数の
    半導体領域のうち前記ダイオードに属するものを備える
    とともに、前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域との
    間に選択的に形成されることにより前記ＩＧＢＴ領域と
    前記ダイオード領域との一方から他方へ流れる電流を制
    限する電気絶縁性の仕切り部材を備える、半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記半導体基板のうちの前記ＩＧＢＴ領
    域と前記ダイオード領域との間の部位において、前記一
    対の主面のうちの一方主面へ開口するトレンチが形成さ
    れており、 前記仕切部材が、前記トレンチに埋設された絶縁体を有
    する、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記一方主面が、前記一対の主面のう
    ち、前記複数の半導体領域に属する前記ＩＧＢＴのコレ
    クタ領域が露出する他方主面とは反対側の主面である、
    請求項２に記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記コレクタ領域が、前記部位を跨ぐよ
    うに前記ＩＧＢＴ領域から前記ダイオード領域へ向かっ
    て延在している、請求項３に記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 前記トレンチの底部が、前記コレクタ領
    域に達している、請求項４に記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 前記半導体基板のうちの前記部位におい
    て、前記他方主面へ開口し、底部が前記コレクタ領域か
    ら突出する別のトレンチがさらに形成されており、 前記仕切部材が、前記別のトレンチに埋設された別の絶
    縁体をさらに有する、請求項４に記載の半導体装置。
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