JP2005101514A - 絶縁ゲート型トランジスタ及びインバータ回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】IGBTセル毎に、ウエル状のPベース層2を形成し、その直下の裏面側部分にコレクタP+層5及びカソードN+層4を形成する。各IGBTセルのPベース層2は、1)主トレンチ6によってその底部2BFが貫通され且つエミッタ領域3を有する平坦領域2FRと、2)平坦領域2FRを挟み込む第1及び第2サイド拡散領域2SDR1,2SDR2を有している。第1サイド拡散領域2SDR1はカソードN+層4の直上に位置しており、両サイド拡散領域2SDR1,2SDR2の底部2BS1,2BS2の縦断面形状は、緩やかに変化する放物線を成す。尚、コレクタP+層5をカソードN+層4で置き換えるならば、本構造の特徴部は、パワーMOSFETにも適用可能である。
【選択図】図1
Description
本実施の形態に係るトレンチゲート型IBGT装置のIBGTユニット(IBGTユニットセル+被内蔵ダイオード部)の特徴点ないしは中核部は、後述する縦断面図1を参照すれば理解される通り、I)第1導電型(ここでは一例としてn型)の半導体基板1の第1主面1USより半導体基板1の内部へ向けてウエル状に形成されていると共に、その底面2BFが第1主面1USと略平行であり平坦面を成す平坦領域2FRと、平坦領域2FRに結合された第1サイド拡散領域2SDR1と、平坦領域2FRに結合され且つ平坦領域2FRを介して第1サイド拡散領域2SDR1に対向する第2サイド拡散領域2SDR2とを備える、第2導電型(ここでは一例としてp型)の第1半導体層(ここではpベース層ないしはpベース領域)2と、II)第1主面1USより第1半導体層2の平坦領域2FR及びその底面2BFを貫通しており、且つ、半導体基板1の内で第1半導体層2の直下部分に位置する底部6Bを備える主トレンチ6(その側面6S上及び底部6B上に絶縁膜7が全面的に形成されていると共に、主トレンチ6の内部が制御電極8で充填されている)と、III)半導体基板1の第2主面1LSより半導体基板内部へ向けて形成された第2導電型の第3半導体層(ここではp+コレクタ層)5と、IV)半導体基板1の第2主面1LSより半導体基板内部へ向けて形成され且つ第3半導体層5と隣接する第1導電型の第4半導体層(ここではn+カソード層)4とを備えており、V)第1主面1USに対する第1サイド拡散領域2SDR1の底面2BS1の深さDP1は、第1サイド拡散領域2SDR1の底面2BS1と平坦領域2FRの底面2BFとの結合部から、即ち、その最大深さ位置から、第1主面1USに位置して第1主電極(ここではエミッタ電極)10と結合された第1サイド拡散領域2SDR1の表面へ向けて、連続的に且つ滑らかに変化しながら徐々に浅くなっていると共に、VI)第1主面1USに対する第2サイド拡散領域2SDR2の底面2BS2の深さDP2は、第2サイド拡散領域2SDR2の底面2BS2と平坦領域2FRの底面2BFとの結合部から、即ち、その最大深さ位置から、第1主面1USに位置して第1主電極10と結合された第2サイド拡散領域2SDR2の表面へ向けて、連続的に且つ滑らかに変化しながら徐々に浅くなっている点にある。しかも、VII)第1サイド拡散領域2SDR1は、ダイオード部の第4半導体層4の直上に位置している。その他の構成部分は、次の通りである。即ち、第1導電型の第2半導体層(ここではn+型のエミッタ領域)3が、第1主面1USより第1半導体層2の平坦領域2FR内へ向けて形成されており、しかも、第2半導体層3は、第1主面1USに位置する上面3USと、当該上面3USに対向して底部を成す下面3BSと、当該上面3USと当該下面3BSとで挟まれ互いに対向し合う第1及び第2側面3S1,3S2とを備えている。そして、第2半導体層3の第1側面3S1は、主トレンチ6の側面6Sと全面的に結合している。つまり、本例では、所定の間隔を隔てて第3方向D3に沿って配列した各第2半導体層3は、主トレンチ6によって貫通されることにより、図1の紙面から見て左右に分断されているのである。又、第1主電極(こではエミッタ電極)10が、第2半導体層3の上面上(図示せず)及び第1半導体層2の第1及び第2サイド拡散領域2SDR1,2SDR2上に形成されており、第2主電極(こではコレクタ電極)11が、半導体基板1の裏面たる第2主面1LS上に形成されており、その結果、第2主電極11は、第3及び第4半導体層5,4と電気的に導通した状態にある。上記構成において、第3半導体層5と第4半導体層4とが互いに隣接すると言う場合の「隣接」は、イ)両者4,5がその間に半導体基板1の部分を一切に介さずに互いに接触している場合と、ロ)両者4,5がその間に半導体基板1の部分を介して対向配列している場合とを、含む概念である。この点の用語の意義は、後述する実施の形態及び様々な変形例の全てに妥当する。以下、その点を踏まえて、より詳細に、当該IGBTユニットの構造を記載することとする。
本変形例及び後述する変形例2の特徴点は、第1主面1USより第1サイド拡散領域2SDR1の底面2BS1を貫通しており、半導体基板1の内で第1サイド拡散領域2SDR1の直下部分に位置する底部12Bを備える補助トレンチ12を、更に設ける点にある。勿論、第2サイド拡散領域2SDR2に対しても、同様な補助トレンチ12を更に設けても良い。
各サイド拡散領域2SDR1,2SDR2における電界強度を更に一層緩和するために、図3の縦断面図に示す様に、それぞれ別々のIGBTユニットセルに属すると共に互いに対向し合う両サイド拡散領域(2SDR1,2SDR1)、(2SDR2,2SDR2)を挟み込む様に、2本の補助トレンチ(第2溝)12を形成しても良い。この場合には、各補助トレンチ12は、対応するサイド拡散領域2SDR1,2SDR2の底面2BS1,2BS2の内で、当該サイド拡散領域2SDR1,2SDR2の底面2BS1,2BS2と平坦領域2FRの底面2BFとの結合部寄りの部分のみを貫通しており、第1及び第2サイド拡散領域2SDR1,2SDR2の各底面2BS1,2BS2は第1主面1USにまで達している。
図4は、本変形例に係るIGBTユニット構造を示す斜視図であり、しかも、第1方向D1及び第2方向D2で規定される面で主トレンチ6を縦方向に切断した断面構造をも示している。尚、図4では、図示の都合上、Pベース層2の各部2FR,2SDR1,2SDR2の上面と全面的に結合した、図1の電極10に相当するエミッタ電極は、図示されていない。
図5は、本実施の形態の一例に係るIGBTユニットセル近傍の構造を示す縦断面図である。図5の構造においては、図1のIGBTユニット構造と比較して、第1半導体層2のウエル内に、2個の主トレンチ6が当該Pベース層2を貫通する態様で形成されており、その結果、第1半導体層2の平坦領域2FRは、両主トレンチ6によって挟まれている。そして、n+カソード層4の直上n位置する第1サイド拡散領域2SDR1の底面2BS1の深さDP1は、対応する主トレンチ6の側面と接合した最大深さ位置から、底面2BS1が放物線状の縦断面形状を成す様に、第1主面1USとの接合部に向けて、徐々に浅くなっており、同様に、第2サイド拡散領域2SDR2の底面2BS2の深さDP2は、対応する主トレンチ6の側面と接合した最大深さ位置から、底面2BS2が放物線状の縦断面形状を成す様に、第1主面1USとの接合部に向けて、徐々に浅くなっている。そして、2個の第1溝6で挟まれた平坦領域2FRの上面上に、互いに第1方向D1に関して対向し合う2個のN+エミッタ層3(図示していないが、図1の構造と同様に、同層3は直接にエミッタ電極10と接続されている)が形成されており、2個のN+エミッタ層3のそれぞれの第2側面3S2で挟まれたN−層1の第1主面1US上に、直接、エミッタ電極10が形成されており、上述した通り、第1溝6の反対側に位置するPベース層2内に、第1及び第2サイド拡散領域2SDR1,2SDR2が形成されている。
実施の形態1の各変形例で記載した補助トレンチ12を図5で例示した実施の形態2の構造にも適用可能であり、同様な作用効果が得られる。その様な適用例を、図6の縦断面図に示す。図6の補助トレンチ(第1及び第2補助トレンチ)12は、図2の補助トレンチ12(第1及び第2補助トレンチ)に相当するものである。
本実施の形態の中核部は、後述する図7の縦断面図に例示される構造から理解される通り、(I)第1主面1USより半導体基板1内へ向けて形成されており且つ第1方向D1に関して所定の距離13Wを隔てて第1サイド拡散領域2SDR1に対向している第2導電型のウエル層WLを更に備えており、(II)第1主面1USの内で、ウエル層WLの底面2BSと第1主面1USとの結合部と、第1サイド拡散領域2SDR1の底面2BS1と第1主面1USとの結合部とで挟まれたウエル間領域1USWR上にも、第1主電極10が形成されており、しかも、(III)ウエル間領域1USWR直上の第1主電極10の部分と、当該ウエル間領域1USWR直下に位置する半導体基板1の部分との間には、ショットキー接合を呈するシリサイド薄膜(例えば白金とシリコンとから成るシリサイド層)13が、あるいは、第1半導体層2及びウエル層WLよりも小さな不純物濃度を有し且つ第1半導体層1、ウエル層WL及びウエル間領域1USWR直上の第1主電極10の部分よりも薄い厚みを有する第2導電型の半導体薄膜(ここでは浅いP−層)13が、形成されている点にある。以下、図面を基に具体的に記載する。
本変形例の骨子は、「第1主面1USのウエル間領域1USWRにおいて、薄膜13(シリサイド薄膜13又は半導体薄膜13)直下の半導体基板1の部分に位置する底部12Bを備える補助トレンチ12」を更に備える点にある。
本変形例のポイントは、「第1主面1USのウエル間領域1USWRにおいて、薄膜13(シリサイド薄膜13又は半導体薄膜13)直下近傍の半導体基板1の部分に位置する底部12Bを備える、複数の補助トレンチ12」を更に設けた点にある。
本変形例の要点は、「複数の補助トレンチ12の内で隣り合う補助トレンチにおける中心軸間距離d2、d3は、複数の補助トレンチ12の内で第1半導体層における主トレンチ6に最も近い補助トレンチと当該主トレンチ6との間の中心軸間距離d1よりも、小さく設定されている」点にある(d2<d1、d3<d1)。
本変形例の構造を、図11の斜視図に示す。同構造は、図7で記載した特徴的構造(シリサイド薄膜13又は半導体薄膜13を設ける点)を図4の構造に応用した例であり、図7の構造と同様の作用効果がここでも得られる。
本実施の形態は、実施の形態3で記載した特徴的構造(シリサイド薄膜13又は半導体薄膜13を設ける点)を、図5等で例示される実施の形態2の構造にも適用したものであり、ここでも実施の形態3と同様の作用効果が得られる。以下、図面に基づき詳述する。
本変形例の構造を図41に示す。図41の構造をその基礎となる図12の構造と比較すると、本変形例では、領域2FRと第1サイド拡散領域2SDR1とを分離していた主トレンチ6の隣に、pウエル層を貫通する補助トレンチ12を新たに設けると共に、両トレンチ6,12に挟まれたp型の領域14FRを、その表面全体を絶縁膜で被覆することで、無効化している。
図14〜図22は、図1の装置を製造するための各工程における装置の構造を示す縦断面図である。図14に示す工程において、先ず、N−基板ないしはN−層となるN型シリコン基板1を用意する。次に、図15に示す工程において、N−層1の表面上に、各IGBTユニットセル用のPベース層2を選択的に形成する。このとき、各Pベース層2は、平坦領域2FRと第1及び第2サイド拡散領域2SDR1,2SDR2を、備える。次に、図16に示す工程において、Pベース層2の中央に該当する平坦領域2FR内に、エミッタ領域3を選択的に形成する。次に、図17に示す工程において、N+エミッタ層3からN−基板1に達する溝(主トレンチ)6を形成し、溝6の内部に絶縁膜7を全面的に形成する。次に、図18に示す工程において、導電物質であるポリシリコン層をN−基板1の表面上に形成し、その後、ポリシリコン層をエッチングすることで、溝6内を全体的に充填するポリシリコン8を形成する。次に、図19に示す工程において、N+エミッタ層3の表面から形成された溝6の上部に、層間絶縁膜9を形成する。次に、図20に示す工程において、N+エミッタ層3、Pベース層2の平坦領域2FR及び両サイド拡散領域2SDR1,2SDR2に接続するエミッタ電極10を、N−基板1の表面上に形成する。次に、図21に示す工程において、N−基板1の裏面1LS上にカソードN+層4を形成する。次に、図22に示す工程において、N−基板1の裏面1LS上にコレクタP+層5を形成する。その後、裏面1LS上にコレクタ電極(図示せず)を形成することで、図1のダイオード部内蔵型のIGBT装置を得ることが出来る。
図23〜図29は、図2のIGBT装置を製造するための各工程における装置の構造を示す縦断面図である。図23に示す工程において、先ず、N−基板となるN型シリコン基板1を用意する。次に、図24に示す工程において、N−層1の表面上にPベース層2を選択的に形成する。次に、図25に示す工程において、Pベース層2の中央部にエミッタ領域3を選択的に形成する。次に、図26に示す工程において、N+エミッタ層3からN−基板1に達する第1溝6と、Pベース層2のサイド拡散領域の端部におけるPベース層2からN−基板1に達する第2溝(補助トレンチ)12を形成し、両溝6,12の内部に絶縁膜7を形成する。次に、図27に示す工程において、導電物質であるポリシリコン膜を形成し、当該膜をエッチングすることで、両溝6,12内にポリシリコン8を形成する。次に、図28に示す工程において、N+エミッタ3の表面から形成された主トレンチ6の上部に、層間絶縁膜9を形成する。次に、図29の示す工程において、各N+エミッタ層3、各Pベース層2の平坦領域及び両サイド拡散領域に接続するエミッタ電極10を形成する。その後、実施の形態5と同様に、裏面上に、コレクタP+層とカソードN+層とを順次に形成した上で、更にコレクタ電極を裏面上に形成する。
図30〜図36は、図7(実施の形態3)のIGBT装置を製造するための各工程における装置の構造を示す縦断面図である。図30に示す工程において、先ず、N−基板となるN型シリコン基板1を用意する。次に、図31に示す工程において、N−層1の表面上に、隣り合うPベース層同士が互いに所定の間隔を隔てて離れる様に、各Pベース層2を選択的に形成する。次に、図32に示す工程において、各Pベース層2の中央部にエミッタ領域3を選択的に形成する。次に、図33に示す工程において、N+エミッタ層3からN−基板1に達する主トレンチ6を形成し、溝6の内部及びN−層1の表面上に絶縁膜を全面的に形成する。次に、図34に示す工程において、導電物質であるポリシリコン膜を絶縁膜上に形成し、当該ポリシリコン膜をエッチングすることで、溝6内にのみポリシリコン8を形成する。次に、図35に示す工程において、N−層1の表面上及びPベース層2の表面上に位置する絶縁膜のみを除去した上で、溝6の上部に、層間絶縁膜9を形成する。その上で、隣り合うサイド拡散領域で挟まれた露出したN−層1の表面より、白金などのショットキー接合を形成する導電物質を当該表面直下のN−層1内に導入することで、当該導電物質とシリコン原子とによって生成されるシリサイド薄膜13を形成する。このシリサイド薄膜13とその直下のN−層1との界面は、ショットキー接合を成す。あるいは、隣り合うサイド拡散領域で挟まれた露出したN−層1の表面より、当該表面直下のN−層1内にボロンを低ドーズ量で注入し、その後400℃程度の熱処理を加えることで、低濃度の極めて薄いP−層13を当該表面直下のN−層1内に形成する。この浅いP−層13とその直下のN−層1との界面もまた、ショットキー接合に類似するPN接合面を成す。その上で、次に、図36に示す工程において、N+エミッタ層3、薄膜13及びPベース層2の各部に接続するエミッタ電極10をアルミニウムで形成する。その後は、実施の形態5と同様に、N−層1の裏面上にコレクタP+層とカソードN+層とを順次に形成し、その上で、N−層1の裏面上にコレクタ電極を形成する。
図42を参照しつつ本実施の形態の特徴点を概観すると、その中核部は、(1)半導体基板1の第1主面1USより半導体基板1内へ向けて形成されており、第1主面1USと略平行であり略平坦面を成す第1底面2BSを有する、第2導電型(ここではp型)の第1半導体層(pベース層)2と、(2)半導体基板1の第1主面1USより半導体基板1内へ向けて形成されており、第1主面1USと略平行であり略平坦面を成すと共に第1底面2BSよりも浅い第2底面14BSを備える(低濃度のために必然的に第2底面14BSは比較的浅くなる)、しかも、第1主電極(エミッタ電極)10と導通した、第2導電型の第5半導体層(被内蔵ダイオード部のp−層)14と、(3)第1主面1USより半導体基板1内へ向けて形成されて且つ第1半導体層2と第5半導体層14とを互いに分離すると共に、第1底面2BSよりも深い底部6Bを備える主トレンチ6とを備える点にある。そして、その核心部は、(4)第5半導体層14の第2底面14BSは、半導体基板1を介して、第4半導体層(n+)4と対向しており、3つの層14,1,4は、非内蔵型のPINダイオードを成していると共に、第5半導体層14の不純物濃度(p−)は第1半導体層(p)2の不純物濃度(<第3半導体層(p+)5の不純物濃度)よりも低い点にある。図42中、その他の点は、例えば図5で例示されるIGBTユニットの構造の各構成要素と変わりは無い。
図43を参照しつつ、図5及び図42の両構造と相違する本実施の形態の特徴点を述べるならば、その中核部とは、(1)第1主面1USより第1半導体層2を通じて半導体基板1の内部へ向けて形成されて、第1半導体層2の第1サイド拡散領域2SDR1と平坦領域2FRとを互いに分離しており、第1底面2BSよりも深い底部6Bを有する主トレンチ6と、(2)第1主面1USより半導体基板1内へ向けて形成されており且つ第1サイド拡散領域2SDR1に対向している第2導電型(ここではp型)の別のウエル層WLと、(3)第1主面1USの内で第1サイド拡散領域2SDR1と隣のウエル層WLのサイド拡散領域2SDR2とで挟まれた領域1USSより半導体基板1内へ向けて形成されて、第1サイド拡散領域2SDR1の第1主面側一部及びウエル層WLのサイド拡散領域2SDR2の第1主面側一部に結合しており、第1主面1USと略平行であり略平坦面を成すと共に第1底面2BSよりも浅い第2底面14BSを備えていると共に、第1主電極10と導通した上面を更に備える、第2導電型の第5半導体層(p−)14とを備えており、しかも、(4)第5半導体層14の第2底面14BSは半導体基板1のバルク部を介して第4半導体層(n+)4と対向しており、且つ、第5半導体層14の不純物濃度(p−)は第1半導体層2の不純物濃度(p)よりも低い点にある。図43中、その他の点は、例えば図5で例示されるIGBTユニットの構造の各構成要素と変わりは無い。
本実施の形態に係る絶縁ゲート型半導体装置は、図42に例示した実施の形態8に係る絶縁ゲート型半導体装置を改良したものであり、その改良点の要点は、図44に示す様に、図42においては隣り合う主トレンチ6で挟まれた領域であって且つ第1半導体層2が設けられていた領域全体を、「半導体基板1の不純物濃度(n−)よりも高い不純物濃度(n)を有する第1導電型(ここではn型)の第6半導体層15と、その直上に配設された第2導電型(ここではp型)の第1半導体層2とから成る2重構造」に置換した点にある。換言すれば、第1半導体層2の第1底面2BSとその直下の半導体基板1の部分とでサンドイッチされた、基板不純物濃度(n−)よりも高い不純物濃度(n)を有する第1導電型の第6半導体層15を配設した点に、その特徴点がある。その他の各構造は、実施の形態8における対応する構造と変わりは無い。従って、両実施の形態で共通の各部の参照符号に関しては、図42及び図5における対応参照符号を図44において援用する。
本変形例に係るIGBTユニットの縦断面図を、図45に示す。図45の構造より明白な通り、本変形例の特徴点は、図43に例示した実施の形態9の構造に対して、既述した実施の形態10の特徴的構造(第6半導体層15の配設)を加味した点にある。
本変形例に係るIGBTユニットの縦断面図を、図46に示す。図46の構造より明白な通り、本変形例の特徴点は、実施の形態2における、図5に例示した構造に対して、既述した実施の形態10の特徴的構造(第6半導体層15の配設)を加味した点にある。
本変形例に係るIGBTユニットの縦断面図を、図47に示す。図47の構造より明白な通り、本変形例の特徴点は、実施の形態2における、図6に例示した構造に対して、既述した実施の形態10の特徴的構造(第6半導体層(n)15の配設)を加味した点にある。
本変形例に係るIGBTユニットの縦断面図を、図48に示す。図48の構造より明白な通り、本変形例の特徴点は、実施の形態3における図7に例示した構造に対して、既述した実施の形態10の特徴的構造(第6半導体層(n)15の配設)を適用した点にある。
本変形例の特徴点は、図48の構造に対して、少なくとも1個の補助トレンチ12を更に配設した点にある。換言すれば、本変形例の特徴点は、図49に例示する通り、実施の形態3における図8あるいは図9に例示した構造に対して、既述した実施の形態10の特徴的構造(第6半導体層(n)15の配設)を適用した点にある。図49における各補助トレンチ12は、第1主面1USのウエル間領域から延びて、薄膜13下方の半導体基板1の部分に位置する底部12Bを備える。
本変形例の特徴点は、図48の構造(変形例4)に対して、図41に関して既述した構造(主トレンチと補助トレンチとで挟まれた無効領域を配設する点)を適用した点にある。その様な適用例の一例を図50に示す。
本変形例は、図50(変形例6)の修正構造に関しており、その一例である図51に示される通り、N型層である第6半導体層15の一端部が、図50における両トレンチ6,12で挟まれた平坦領域14FR内にまで延在形成されている。即ち、本変形例は、変形例6の構造に対して、図50の平坦領域14FRの第4底面14FRBSの全面から平坦領域14FRの内部に向けて形成された第1導電型(n型)の第7半導体層15Eを更に備えている。このため、図50の平坦領域14FRは、図51に示す様に、(1)主トレンチ6の側面側から補助トレンチ12の側面側に向けて徐々に且つ連続的に小さくなっていく厚みを有する第7半導体層(第6半導体層15の延長領域)15Eと、(2)第7半導体層15Eと第1主面1USとで挟まれた第2導電型(p型)の無効化領域14SRとから成る。
本変形例は、図49(変形例5)の構造の修正例に該当しており、その構造の一例を図52に示す。本変形例では、p型のサイド拡散領域14の底面14BS中、主トレンチ6寄りの部分の真下に、底面14BSとの界面に沿って、n型の第8半導体層15Eが半導体基板1内に形成されており、同層15Eの底面15EBSは主トレンチ6の底部6Bよりも浅い。
本実施の形態は、既述した実施の形態2(例えば図5及び図6の構造)、実施の形態4(例えば図12、図13及び図41の構造)、実施の形態8(例えば図42の構造)、実施の形態9(例えば図43の構造)、並びに実施の形態10(例えば図44乃至図52の構造)の各々に適用される。
本実施の形態も、既述した実施の形態2(例えば図5及び図6の構造)、実施の形態4(例えば図12、図13及び図41の構造)、実施の形態8(例えば図42の構造)、実施の形態9(例えば図43の構造)、並びに実施の形態10(例えば図44乃至図52の構造)の各々に適用される。
図59乃至図66は、実施の形態8(図42)の半導体装置を製造する際の各工程段階における装置の構造を示す縦断面図である。先ず、図59の工程において、n−基板1と成るn型シリコン基板を準備する。次の図60の工程において、n−基板1の表面上にpベース層2を選択的に形成する。次の図61の工程において、pベース層2の表面上にn+エミッタ領域3を選択的に形成する。次の図62の工程において、隣り合うpベース層2間のn−基板1の表面上に、アノードp−層14を選択的に形成する。次の図63の工程において、n+エミッタ領域3からn−基板1に達する溝(主トレンチ)6を形成し、各溝6の内部に絶縁膜7を全面的に形成する。次の図64の工程において、導電性物質であるポリシリコン膜を形成し、その後にエッチングすることで、各溝6の内部を充填するポリシリコン電極層8を形成する。次の図65の工程において、n+エミッタ領域3の表面から形成された各溝6の上部に層間絶縁膜9を形成する。次の図66の工程において、n+エミッタ領域3、pベース層2及びアノードp−層14に接続するエミッタ電極10を形成する。その後は、実施の形態5と同様に、n−基板1の裏面上にコレクタp+層5、カソードn+層4及びコレクタ電極11を形成することで、図42の構造を有する半導体装置が得られる。
図67乃至図74は、実施の形態10の変形例4(図48)の半導体装置を製造する際の各工程段階における装置の構造を示す縦断面図である。先ず、図67の工程において、n−基板1と成るn型シリコン基板を準備する。次の図68の工程において、n−基板1の表面上に、n層15を選択的に形成する。次の図69の工程において、n−基板1の表面より内部に向けて形成されたn層15を取り囲む様に、pベース層をn−基板1の表面上に選択的に形成する。次の図70の工程において、pベース層の表面上にエミッタn+層3を選択的に形成する。次の図71の工程において、エミッタn+層3の一部を除去する様に、エミッタn+層3からn−基板1内部に達する溝(主トレンチ)6を形成し、溝6の内部に全面的に絶縁膜7を形成する。次の図72の工程において、導電性物質であるポリシリコン膜を形成し、その後にエッチングすることで、各溝6の内部を充填するポリシリコン電極層8を形成する。次の図73の工程において、各溝6の上部に層間絶縁膜9を形成する。次の図74の工程において、n+エミッタ領域3、pベース層2及びpベースサイド拡散領域14に接続するエミッタ電極10を形成する。この電極10の形成前に白金等のショットキー接合を形成する物質を形成すると、図74に示す様に、ショットキー接合13が出来る。その後は、実施の形態5と同様に、n−基板1の裏面上にコレクタp+層5、カソードn+層4及びコレクタ電極11を形成することで、図48の構造を有する半導体装置が得られる。
尚、各実施の形態1〜14における一例においては、NチャネルのIGBT装置について記載されているが、PチャネルのIGBT装置に対しても、各実施の形態1〜7における技術的特徴を適用出来ることは言うまでもない。
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。
Claims (41)
- 第1主面及び第2主面を備える第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1主面より前記半導体基板内へ向けてウエル状に形成されており、第1サイド拡散領域と、前記第1サイド拡散領域に対向する第2サイド拡散領域と、前記第1サイド拡散領域と前記第2サイド拡散領域との間に位置しており且つ前記第1主面と略平行であり略平坦面を成す底面を備える平坦領域とを備える、第2導電型の第1半導体層と、
前記第1主面より前記第1半導体層の底面を貫通しており、前記半導体基板の内で前記第1半導体層の直下部分に位置する底部を備える主トレンチと、
前記主トレンチの前記底部及び側面上に全面的に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に全面的に形成されて前記主トレンチを充填する制御電極と、
前記第1主面より前記第1半導体層の前記平坦領域内へ向けて形成されており、前記第1主面に位置する上面と、前記上面に対向して底部を成す下面と、前記上面と前記下面とで挟まれ互いに対向し合う第1及び第2側面とを備えている前記第1導電型の第2半導体層と、
前記第2半導体層の前記上面上及び前記第1半導体層の前記第1サイド拡散領域上に形成された第1主電極と、
前記半導体基板の前記第2主面より前記半導体基板内へ向けて形成された前記第1導電型の第4半導体層と、
前記半導体基板の前記第2主面上に形成され、前記第4半導体層と電気的に導通した第2主電極とを備え、
前記第2半導体層の前記第1側面は前記主トレンチの前記側面と結合しており、
前記第1主面に対する前記第1サイド拡散領域の底面の深さは、その最大深さ位置から、前記第1主面に位置して前記第1主電極と結合された前記第1サイド拡散領域の表面へ向けて、連続的に且つ滑らかに変化しながら徐々に浅くなっていると共に、
前記第1主面に対する前記第2サイド拡散領域の底面の深さは、その最大深さ位置から、前記第1主面に位置して前記第1主電極と結合された前記第2サイド拡散領域の表面へ向けて、連続的に且つ滑らかに変化しながら徐々に浅くなっていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項1に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記第1サイド拡散領域の前記底面を貫通しており、前記半導体基板の内で前記第1サイド拡散領域の下方部分に位置する底部を備える第1補助トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項2に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1補助トレンチは、前記第1サイド拡散領域の前記底面の内で、前記第1サイド拡散領域の前記表面と前記第1サイド拡散領域の前記底面とが本来交差するべき交差部及び前記交差部の近傍部分のみを貫通しており、
前記第1補助トレンチの前記底部は、前記半導体基板の内で前記交差部の直下に位置する部分に位置することを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項2に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1補助トレンチは、前記第1サイド拡散領域の前記底面の内で、前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記平坦領域の前記底面との結合部寄りの部分のみを貫通しており、
前記第1サイド拡散領域の前記底面は前記第1主面にまで達していることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項2に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記第2サイド拡散領域の前記底面を貫通しており、前記半導体基板の内で前記第2サイド拡散領域の下方部分に位置する底部を備える第2補助トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項5に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第2補助トレンチは、前記第2サイド拡散領域の前記底面の内で、前記第2サイド拡散領域の前記表面と前記第2サイド拡散領域の前記底面とが本来交差するべき交差部及び前記交差部の近傍部分のみを貫通しており、
前記第2補助トレンチは、前記半導体基板の内で前記交差部の直下に位置する部分に位置する底面を備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項5に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第2補助トレンチは、前記第2サイド拡散領域の前記底面の内で、前記第2サイド拡散領域の前記底面と前記平坦領域の底面との結合部寄りの部分のみを貫通しており、
前記第2サイド拡散領域の前記底面は前記第1主面にまで達していることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項5に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記主トレンチの深さ、前記第1補助トレンチの深さ、及び前記第2補助トレンチの深さは、互いに等しいことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項5に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面における、前記主トレンチの幅寸法、前記第1補助トレンチの幅寸法、及び前記第2補助トレンチの幅寸法は、互いに等しいことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項5に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記主トレンチの中心軸と前記第1補助トレンチの中心軸との第1間隔、及び、前記主トレンチの前記中心軸と前記第2補助トレンチの中心軸との第2間隔は、互いに等しいことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項1に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記主トレンチは、前記平坦領域と前記第1サイド拡散領域とで挟まれた第1主トレンチを成しており、
前記絶縁ゲート型トランジスタは、
前記第1主面より前記第1半導体層の前記底面を貫通しており、前記半導体基板の内で前記第1半導体層の直下部分に位置する底部と、前記平坦領域と前記第2サイド拡散領域とで挟まれた側面とを備える第2主トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項1に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており且つ前記第1サイド拡散領域に対向している前記第2導電型のウエル層を更に備えており、
前記第1主面の内で、前記ウエル層の底面と前記第1主面との結合部と、前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記第1主面との結合部とで挟まれたウエル間領域上にも、前記第1主電極が形成されており、しかも、
前記ウエル間領域直上の前記第1主電極と、当該ウエル間領域直下に位置する前記半導体基板の部分との間には、ショットキー接合を呈する薄膜が形成されていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項1に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており且つ前記第1サイド拡散領域に対向している前記第2導電型のウエル層を更に備えており、
前記第1主面の内で、前記ウエル層の底面と前記第1主面との結合部と、前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記第1主面との結合部とで挟まれたウエル間領域上にも、前記第1主電極が形成されており、しかも、
前記ウエル間領域直上の前記第1主電極と、当該ウエル間領域直下に位置する前記半導体基板の部分との間には、前記第1半導体層及び前記ウエル層よりも小さな不純物濃度を有し且つ前記第1半導体層、前記ウエル層及び前記ウエル間領域直上の前記第1主電極よりも薄い厚みを有する前記第2導電型の薄膜が形成されていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項12又は13に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面の前記ウエル間領域から延びて、前記薄膜直下の前記半導体基板の部分に位置する底部を備える補助トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項12又は13に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面の前記ウエル間領域から延びて、前記薄膜直下の前記半導体基板の部分に位置する底部を備える複数の補助トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項15に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記複数の補助トレンチの内で隣り合う補助トレンチにおける中心軸間距離は、前記複数の補助トレンチの内で前記第1半導体層に最も近い補助トレンチと前記主トレンチとの間の中心軸間距離よりも小さいことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項12又は13に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1サイド拡散領域は、
前記第1主面から前記第1サイド拡散領域を貫通して前記半導体基板にまで達する第1補助トレンチと、
前記主トレンチの前記側面と前記第1補助トレンチの側面とで挟まれた前記第2導電型の第1無効化領域と、
前記第1主面に位置する前記第1無効化領域の表面上に全面的に形成された第1層間絶縁膜と、
前記第1補助トレンチの前記側面から前記第1主面に向かって徐々に浅くなる底面を備える前記第2導電型の第1主サイド拡散領域とを備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項17に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記主トレンチは、前記平坦領域と前記第1サイド拡散領域とで挟まれた第1主トレンチを成しており、
前記絶縁ゲート型トランジスタは、
前記第1主面より前記第1半導体層の前記底面を貫通しており、前記半導体基板の内で前記第1半導体層の直下部分に位置する底部と、前記平坦領域と前記第2サイド拡散領域とで挟まれた側面とを備える第2主トレンチを更に備えており、
前記第2サイド拡散領域は、
前記第1主面から前記第2サイド拡散領域を貫通して前記半導体基板にまで達する第2補助トレンチと、
前記主トレンチの前記側面と前記第2補助トレンチの側面とで挟まれた前記第2導電型の第2無効化領域と、
前記第1主面に位置する前記第2無効化領域の表面上に全面的に形成された第2層間絶縁膜と、
前記第2補助トレンチの前記側面から前記第1主面に向かって徐々に浅くなる底面を備える前記第2導電型の第2主サイド拡散領域とを備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項11に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記第1サイド拡散領域の前記底面を貫通しており、前記半導体基板の内で前記第1サイド拡散領域の下方部分に位置する底部を備える第1補助トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項19に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記第2サイド拡散領域の前記底面を貫通しており、前記半導体基板の内で前記第2サイド拡散領域の下方部分に位置する底部を備える第2補助トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 第1主面及び第2主面を備える第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、前記第1主面と略平行であり略平坦面を成す第1底面を備える、第2導電型の第1半導体層と、
前記半導体基板の前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、前記第1主面と略平行であり略平坦面を成すと共に前記第1底面よりも浅い第2底面を備える、前記第2導電型の第5半導体層と、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されて前記第1半導体層と前記第5半導体層とを互いに分離しており、前記第1底面よりも深い底部を備える主トレンチと、
前記主トレンチの前記底部及び側面上に全面的に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に全面的に形成されて前記主トレンチを充填する制御電極と、
前記第1主面より前記第1半導体層内へ向けて形成されており、前記第1主面に位置する上面と、前記上面に対向して底部を成す下面と、前記上面と前記下面とで挟まれ互いに対向し合う第1及び第2側面とを備えている前記第1導電型の第2半導体層と、
前記第2半導体層の前記上面上及び前記第5半導体層の上面上に形成された第1主電極と、
前記半導体基板の前記第2主面より前記半導体基板内へ向けて形成された前記第1導電型の第4半導体層と、
前記半導体基板の前記第2主面上に形成され、前記第4半導体層と電気的に導通した第2主電極とを備え、
前記第2半導体層の前記第1側面は前記主トレンチの前記側面と結合しており、
前記第5半導体層の前記第2底面は前記半導体基板を介して前記第4半導体層と対向しており、
前記第5半導体層の不純物濃度は前記第1半導体層の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 第1主面及び第2主面を備える第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1主面より前記半導体基板内へ向けてウエル状に形成されており、第1サイド拡散領域と、前記第1サイド拡散領域に対向する第2サイド拡散領域と、前記第1サイド拡散領域と前記第2サイド拡散領域との間に位置しており且つ前記第1主面と略平行であり略平坦面を成す第1底面を備える平坦領域とを備える、第2導電型の第1半導体層と、
前記第1主面より前記第1半導体層を通じて前記半導体基板の内部へ向けて形成されて前記第1サイド拡散領域と前記平坦領域とを互いに分離しており、前記第1底面よりも深い底部を備える主トレンチと、
前記主トレンチの前記底部及び側面上に全面的に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に全面的に形成されて前記主トレンチを充填する制御電極と、
前記第1主面より前記第1半導体層内へ向けて形成されており、前記第1主面に位置する上面と、前記上面に対向して底部を成す下面と、前記上面と前記下面とで挟まれ互いに対向し合う第1及び第2側面とを備えている前記第1導電型の第2半導体層と、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており且つ前記第1サイド拡散領域に対向している前記第2導電型のウエル層と、
前記第1主面の内で前記第1サイド拡散領域と前記ウエル層のサイド拡散領域とで挟まれた領域より前記半導体基板内へ向けて形成されて前記第1サイド拡散領域の一部及び前記ウエル層の前記サイド拡散領域の一部に結合しており、前記第1主面と略平行であり略平坦面を成すと共に前記第1底面よりも浅い第2底面を備える、前記第2導電型の第5半導体層と、
前記半導体基板の前記第2主面より前記半導体基板内へ向けて形成された前記第1導電型の第4半導体層と、
前記第2半導体層の前記上面上及び前記第5半導体層の上面上に形成された第1主電極と、
前記半導体基板の前記第2主面上に形成され、前記第4半導体層と電気的に導通した第2主電極とを備え、
前記第2半導体層の前記第1側面は前記主トレンチの前記側面と結合しており、
前記第5半導体層の前記第2底面は前記半導体基板を介して前記第4半導体層と対向しており、
前記第5半導体層の不純物濃度は前記第1半導体層の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 第1主面及び第2主面を備える第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、前記第1主面と略平行であり略平坦面を成す第1底面を備える、第2導電型の第1半導体層と、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、前記第1底面よりも深い底部を備える主トレンチと、
前記主トレンチの前記底部及び側面上に全面的に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に全面的に形成されて前記主トレンチを充填する制御電極と、
前記第1主面より前記第1半導体層内へ向けて形成されており、前記第1主面に位置する上面と、前記上面に対向して底部を成す下面と、前記上面と前記下面とで挟まれ互いに対向し合う第1及び第2側面とを備えている前記第1導電型の第2半導体層と、
前記第1半導体層の前記第1底面と界面を成す表面と、前記界面と対向する第3底面と、前記界面と前記第3底面とで挟まれた第3側面及び第4側面とを備える、前記第1導電型の第6半導体層と、
前記第1主面における前記第1半導体層の上面上及び前記第2半導体層の前記上面上に形成された第1主電極と、
前記半導体基板の前記第2主面より前記半導体基板内へ向けて形成された前記第1導電型の第4半導体層と、
前記半導体基板の前記第2主面上に形成され、前記第4半導体層と電気的に導通した第2主電極とを備え、
前記第2半導体層の前記第1側面、前記第2半導体層の前記下面と結合する前記第1半導体層の側面、及び、前記第6半導体層の前記第3側面の各々は前記主トレンチの前記側面と結合しており、
前記第6半導体層の不純物濃度は、前記半導体基板の不純物濃度よりも高く、且つ、前記第4半導体層の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項23に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記半導体基板の前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、前記主トレンチをその間に介して前記第2半導体層の前記第1側面及び前記第1半導体層の前記側面と対向する一方の側面と、前記第1主面と略平行であり略平坦面を成すと共に前記第3底面よりも浅い第2底面とを備えていると共に、前記第1主面において前記第1主電極と結合された、前記第2導電型の第5半導体層を更に備えており、
前記第5半導体層の不純物濃度は前記第1半導体層の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項23に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記主トレンチの前記側面に沿って前記半導体基板の内部へ向けて形成されており、しかも、前記主トレンチによって前記第2半導体層の前記第1側面、前記第1半導体層の前記側面及び前記第6半導体層の前記第3側面とは分離されていると共に、滑らかに徐々に深くなり且つ前記主トレンチの前記底部よりも浅い最大深さを備える底面を備えている、前記第2導電型の第1サイド拡散領域と、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており且つ前記第1サイド拡散領域に対向している前記第2導電型のウエル層と、
前記第1主面の内で前記第1サイド拡散領域と前記ウエル層のサイド拡散領域とで挟まれた領域より前記半導体基板内へ向けて形成されて前記第1サイド拡散領域の一部及び前記ウエル層の前記サイド拡散領域の一部に結合しており、前記第1主面において前記第1主電極と結合していると共に、前記第1主面と略平行であり略平坦面を成し且つ前記第3底面よりも浅い第2底面を備える、前記第2導電型の第5半導体層とを備えており、
前記第5半導体層の不純物濃度は前記第1半導体層の不純物濃度及び前記第1サイド拡散領域の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項23に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記主トレンチの前記側面に沿って前記半導体基板の内部へ向けて形成され、且つ、前記第1主面において前記第1主電極と結合しており、しかも、前記主トレンチによって前記第2半導体層の前記第1側面、前記第1半導体層の前記側面及び前記第6半導体層の前記第3側面とは分離されていると共に、滑らかに徐々に深くなり且つ前記主トレンチの前記底部よりも浅い最大深さを備える底面を備えている、前記第2導電型の第1サイド拡散領域と、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており且つ前記第1サイド拡散領域に対向しているサイド拡散領域を備える前記第2導電型のウエル層とを備え、
前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記ウエル層の前記サイド拡散領域の底面とは、前記第1主面において互いに結合していることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項26に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面内における、前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記ウエル層の前記サイド拡散領域の前記底面との結合部と当該結合部の近傍領域とから、前記半導体基板内へ向けて延在形成されて、前記第1サイド拡散領域と前記ウエル層の前記サイド拡散領域とを互いに分離する補助トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項23に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記主トレンチの前記側面に沿って前記半導体基板の内部へ向けて形成され、且つ、前記第1主面において前記第1主電極と結合しており、しかも、前記主トレンチによって前記第2半導体層の前記第1側面、前記第1半導体層の前記側面及び前記第6半導体層の前記第3側面とは分離されていると共に、滑らかに徐々に深くなり且つ前記主トレンチの前記底部よりも浅い最大深さを備える底面を備えている、前記第2導電型の第1サイド拡散領域と、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、且つ、その間に前記半導体基板を介在して前記第1サイド拡散領域に対向しているサイド拡散領域を備える前記第2導電型のウエル層とを更に備え、
前記第1主面の内で、前記ウエル層の前記サイド拡散領域の底面と前記第1主面との結合部と、前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記第1主面との結合部とで挟まれたウエル間領域上にも、前記第1主電極が形成されており、しかも、
前記ウエル間領域直上の前記第1主電極と、当該ウエル間領域直下に位置する前記半導体基板の部分との間には、ショットキー接合を呈する薄膜が形成されていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項23に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記主トレンチの前記側面に沿って前記半導体基板の内部へ向けて形成され、且つ、前記第1主面において前記第1主電極と結合しており、しかも、前記主トレンチによって前記第2半導体層の前記第1側面、前記第1半導体層の前記側面及び前記第6半導体層の前記第3側面とは分離されていると共に、滑らかに徐々に深くなり且つ前記主トレンチの前記底部よりも浅い最大深さを備える底面を備えている、前記第2導電型の第1サイド拡散領域と、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、且つ、その間に前記半導体基板を介在して前記第1サイド拡散領域に対向しているサイド拡散領域を備える前記第2導電型のウエル層とを更に備え、
前記第1主面の内で、前記ウエル層の前記サイド拡散領域の底面と前記第1主面との結合部と、前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記第1主面との結合部とで挟まれたウエル間領域上にも、前記第1主電極が形成されており、しかも、
前記ウエル間領域直上の前記第1主電極と、当該ウエル間領域直下に位置する前記半導体基板の部分との間には、前記第1半導体層及び前記ウエル層よりも小さな不純物濃度を有し且つ前記第1半導体層、前記ウエル層及び前記ウエル間領域直上の前記第1主電極よりも薄い厚みを有する前記第2導電型の薄膜が形成されていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項28又は29に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面の前記ウエル間領域から延びて、前記薄膜下方の前記半導体基板の部分に位置する底部を備える、少なくとも1個の補助トレンチを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項23に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、前記第3底面よりも深い底部を備えると共に、前記主トレンチと隣り合う補助トレンチと、
前記補助トレンチの前記底部及びその側面上に全面的に形成された別の絶縁膜と、
前記主トレンチの前記側面と前記補助トレンチの前記側面とで挟まれており、前記半導体基板の前記第1主面に位置する上面と、前記第1底面よりも深く且つ前記第3底面よりも浅い第4底面とを備える前記第2導電型の平坦領域と、
前記平坦領域の前記上面上に全面的に形成された層間絶縁膜と、
前記第1主面より前記補助トレンチの前記側面に沿って前記半導体基板の内部へ向けて形成され、その間に前記補助トレンチを介して前記平坦領域と互いに対向しており、且つ、前記第1主面において前記第1主電極と結合している上面を備えており、しかも、滑らかに徐々に深くなり且つ前記補助トレンチの前記底部よりも浅い最大深さを備える底面を備えている、前記第2導電型の第1サイド拡散領域とを備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項31に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、且つ、その間に前記半導体基板を介在して前記第1サイド拡散領域に対向しているサイド拡散領域を備える前記第2導電型のウエル層を更に備え、
前記第1主面の内で、前記ウエル層の前記サイド拡散領域の底面と前記第1主面との結合部と、前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記第1主面との結合部とで挟まれたウエル間領域上にも、前記第1主電極が形成されており、しかも、
前記ウエル間領域直上の前記第1主電極と、当該ウエル間領域直下に位置する前記半導体基板の部分との間には、ショットキー接合を呈する薄膜が形成されていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項31に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1主面より前記半導体基板内へ向けて形成されており、且つ、その間に前記半導体基板を介在して前記第1サイド拡散領域に対向しているサイド拡散領域を備える前記第2導電型のウエル層を更に備え、
前記第1主面の内で、前記ウエル層の前記サイド拡散領域の底面と前記第1主面との結合部と、前記第1サイド拡散領域の前記底面と前記第1主面との結合部とで挟まれたウエル間領域上にも、前記第1主電極が形成されており、しかも、
前記ウエル間領域直上の前記第1主電極と、当該ウエル間領域直下に位置する前記半導体基板の部分との間には、前記第1半導体層及び前記ウエル層よりも小さな不純物濃度を有し且つ前記第1半導体層、前記ウエル層及び前記ウエル間領域直上の前記第1主電極よりも薄い厚みを有する前記第2導電型の薄膜が形成されていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項31乃至33の何れかに記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記平坦領域の前記第4底面の全面から前記平坦領域の内部に向けて形成された前記第1導電型の第7半導体層を更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項30に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第1サイド拡散領域の前記底面中、前記主トレンチ寄りの一部分から、前記第1サイド拡散領域の前記底面の前記一部分に沿って前記半導体基板中に向けて形成されており、前記主トレンチを挟んで前記第6半導体層と対向していると共に、前記主トレンチの前記底部よりも浅い底面を備える、前記第1導電型の第8半導体層を更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項11,12,13及び17〜35の何れかに記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
MOS構造が前記第1主面上において占めるMOS構造領域と、ダイオード部が前記第1主面上において占めるダイオード部領域とは、ストライプ状に交互に形成されていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項36に記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記MOS構造領域は、面積的に、前記ダイオード部領域よりも小さいことを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項11,12,13及び17〜35の何れかに記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
MOS構造が前記第1主面上において占めるMOS構造領域と、ダイオード部が前記第1主面上において占めるダイオード部領域との内の一方の領域が、前記MOS構造領域及び前記ダイオード部領域の内の他方の領域の周囲を取り囲んでいることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項1乃至38の何れかに記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記半導体基板の前記第2主面より前記半導体基板内へ向けて形成され且つ前記第4半導体層と隣接していると共に、前記第2主電極と電気的に導通した前記第2導電型の第3半導体層とを更に備えることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項1乃至38の何れかに記載の絶縁ゲート型トランジスタであって、
前記第4半導体層は前記半導体基板の前記第2主面の全面より前記半導体基板内へ向けて形成されていることを特徴とする、
絶縁ゲート型トランジスタ。 - 請求項1乃至40の何れかに記載の前記絶縁ゲート型トランジスタを、フリーホイールダイオードを内蔵したスイッチング素子として備えることを特徴とする、
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