JP2020031203A

JP2020031203A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2020031203A
Application number: JP2018215265A
Authority: JP
Inventors: 亮平下條; Ryohei Shimojo
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: JP7352344B2

Abstract

【課題】ＩＧＢＴとダイオードとを一体化した低損失の半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、Ｎ形ベース層１０と、Ｎ形ベース層１０上に選択的に設けられたＰ形ベース層２０と、Ｐ形ベース層２０上に選択的に設けられたＮ形エミッタ層３０と、を備える。Ｎ形ベース層１０とＮ形エミッタ層３０との間に位置するＰ形ベース層２０の一部を覆うゲート絶縁膜４５と、Ｐ形ベース層２０と向き合うゲート電極４０と、Ｎ形ベース層１０の下面側に設けられたＰ形コレクタ層５０と、Ｎ形ベース層１０の下面に沿った方向に、Ｐ形コレクタ層５０と並べて配置されたＮ形バッファ層６０と、Ｎ形ベース層１０とＮ形バッファ層６０との間に設けられ、Ｐ形コレクタ層５０につながるＰ形バリア層８０と、を備える。Ｐ形バリア層８０は、Ｐ形コレクタ層５０におけるＰ形不純物の実効的な濃度よりも低いＰ形不純物の実効的な濃度を有する。【選択図】図１

Description

実施形態は、半導体装置に関する。

高耐圧大電流を制御する電力変換器は、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子とダイオード素子とを用いて構成される。例えば、スイッチング素子とダイオード素子とを１チップ化した半導体装置を用いることにより、電力変換器の構成を簡略化し、小型化することが可能である。しかしながら、そのような半導体装置には、スイッチング損失および導通損失の低減が求められる。

特開２０１１−１１４０２７号公報

実施形態は、ＩＧＢＴとダイオードとを一体化した低損失の半導体装置を提供する。

実施形態に係る半導体装置は、第１導電形の第１半導体層と、前記第１半導体層上に選択的に設けられた第２導電形の第２半導体層と、前記第２半導体層上に選択的に設けられた第１導電形の第３半導体層と、前記第１半導体層と前記第３半導体層との間に位置する前記第２半導体層の前記一部を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記第２半導体層の一部と向き合う制御電極と、前記第１半導体層の下面側に設けられた第２導電形の第４半導体層と、前記第１半導体層の下面に沿った方向に、前記第４半導体層と並べて配置された第１導電形の第５半導体層と、前記第１半導体層と前記第５半導体層との間に設けられ、前記第４半導体層につながる第２導電形の第６半導体層と、を備える。前記第６半導体層は、第２導電形不純物の濃度から第１導電形不純物の濃度を差し引いた第２導電形不純物の補償された濃度を有する。前記第６半導体層における前記第２導電形不純物の補償された濃度は、前記第４半導体層における第２導電形不純物の補償された濃度よりも低い。前記半導体装置は、前記第１半導体層と前記第５半導体層との間に、前記第６半導体層が介在しない接続部分であって、前記第１半導体層に前記第５半導体層を電気的に接続する接続部分を有する。

実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。実施形態に係る半導体装置を示す模式図である。実施形態に係る半導体装置の特性を示す模式図である。実施形態に係る半導体装置の製造過程を示す模式断面図である。実施形態の第１変形例に係る半導体装置を示す模式図である。実施形態の第２変形例に係る半導体装置を示す模式断面図である。実施形態の第３変形例に係る半導体装置を示す模式断面図である。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。

さらに、各図中に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に直交し、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を表す。また、Ｚ方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。

図１は、実施形態に係る半導体装置１を示す模式断面図である。半導体装置１は、例えば、ＩＧＢＴとダイオードを一体化したパワー半導体装置である。

図１に示すように、半導体装置１は、Ｎ形ベース層１０と、Ｐ形ベース層２０と、Ｎ形エミッタ層３０と、を備える。Ｐ形ベース層２０は、Ｎ形ベース層１０の上に選択的に設けられる。Ｎ形エミッタ層３０は、Ｐ形ベース層２０の上に選択的に設けられる。Ｎ形エミッタ層３０は、Ｎ形ベース層１０のＮ形不純物よりも高濃度のＮ形不純物を含む。

半導体装置１は、ゲート電極４０と、ゲート絶縁膜４５と、をさらに備える。ゲート電極４０は、例えば、Ｎ形エミッタ層３０の上面からＮ形ベース層１０に至る深さを有するゲートトレンチ４７の内部に設けられる。ゲート絶縁膜４５は、ゲートトレンチ４７の内部において、ゲート電極４０をＮ形ベース層１０、Ｐ形ベース層２０およびＮ形エミッタ層３０から電気的に絶縁する。ゲート電極４０は、例えば、ゲート絶縁膜４５を介して、Ｎ形ベース層１０、Ｐ形ベース層２０およびＮ形エミッタ層３０に向き合うように形成される。

半導体装置１は、Ｐ形コレクタ層５０およびＮ形バッファ層６０をさらに備える。Ｐ形コレクタ層５０は、Ｎ形ベース層１０の下面側に設けられる。Ｐ形コレクタ層５０は、例えば、Ｐ形ベース層２０のＰ形不純物よりも高濃度のＰ形不純物を含む。Ｎ形バッファ層６０は、Ｎ形ベース層１０とＰ形コレクタ層５０との間に設けられる。Ｎ形バッファ層６０は、Ｎ形ベース層１０のＮ形不純物よりも高濃度のＮ形不純物を含む。

半導体装置１は、Ｎ形カソード層７０と、Ｐ形バリア層８０と、をさらに備える。Ｎ形カソード層７０は、Ｎ形バッファ層６０の下面側に設けられ、Ｎ形バッファ層６０の下面に沿った方向（例えば、Ｘ方向）にＰ形コレクタ層５０と並べて配置される。Ｎ形カソード層７０は、例えば、Ｎ形バッファ層６０のＮ形不純物よりも高濃度のＮ形不純物を含む。Ｐ形バリア層８０は、Ｎ形バッファ層６０とＮ形カソード層７０との間に設けられる。Ｐ形バリア層８０は、Ｐ形コレクタ層５０のＰ形不純物よりも実効的に低濃度のＰ形不純物を含む。また、Ｐ形バリア層８０は、Ｐ形コレクタ層５０につながるように設けられる。

ここで、Ｎ形不純物およびＰ形不純物の両方を含み、Ｐ形不純物濃度がＮ形不純物濃度よりも高い半導体層におけるＰ形不純物の「実効濃度」を、Ｐ形不純物濃度からＮ形不純物濃度を差し引いた補償濃度として定義する。

半導体装置１は、Ｎ形バッファ層６０の下面側において、Ｎ形バッファ層６０とＮ形カソード層７０との間にＰ形バリア層８０が介在しない部分（以下、Ｎ形接続部７５）を含む。Ｎ形カソード層７０は、Ｎ形接続部７５を介してＮ形バッファ層６０に接続される。

半導体装置１は、エミッタ電極９０とコレクタ電極９５とをさらに含む。
エミッタ電極９０は、Ｎ形エミッタ層３０の上、および、ゲート電極４０の上方に設けられる。エミッタ電極９０は、Ｎ形エミッタ層３０に電気的に接続され、層間絶縁膜４６によりゲート電極４０から電気的に絶縁される。

エミッタ電極９０は、Ｐ形コンタクト層３５に電気的に接続される。また、エミッタ電極９０は、Ｐ形コンタクト層３５を介してＰ形ベース層２０に電気的に接続される。Ｐ形コンタクト層３５は、例えば、Ｘ方向においてＮ形エミッタ層３０の間に設けられ、Ｐ形ベース層２０およびエミッタ電極９０の両方に接する。Ｐ形コンタクト層３５は、Ｐ形ベース層２０のＰ形不純物よりも高濃度のＰ形不純物を含む。

コレクタ電極９５は、Ｐ形コレクタ層５０およびＮ形カソード層７０の下面側に設けられる。コレクタ電極９５は、Ｐ形コレクタ層５０およびＮ形カソード層７０の両方に接する。コレクタ電極９５は、Ｐ形コレクタ層５０およびＮ形カソード層７０の両方に電気的に接続される。

半導体装置１は、例えば、エミッタ電極９０にマイナス電位、コレクタ電極９５にプラス電位が印加された場合に、ＩＧＢＴとして動作する。一方、エミッタ電極９０にプラス電位、コレクタ電極９５にマイナス電位が印加された場合には、ダイオードとして動作する。

図２（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置１を示す模式図である。図２（ａ）は、半導体装置１を示す別の断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）中に示すＡ−Ａ線に沿った断面を示す模式図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）中に示すＢ−Ｂ線に沿った断面を示す模式図である。

図２（ａ）に示すように、Ｎ形ベース層１０の上にＭＯＳ構造ＭＳが設けられる。ＭＯＳ構造ＭＳは、Ｐ形ベース層２０、Ｎ形エミッタ層３０、ゲート電極４０およびゲート絶縁膜４５を含む。

図２（ｂ）に示すように、Ｐ形コレクタ層５０およびＮ形カソード層７０は、例えば、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に交互に配置される。Ｐ形コレクタ層５０の配置周期Ｗ_Ｐは、例えば、ゲート電極４０の配置周期Ｗ_Ｇ（図２（ａ）参照）よりも広い。

図２（ｃ）に示すように、Ｐ形バリア層８０は、Ｙ方向に延在し、Ｐ形コレクタ層５０の間に配置される。Ｎ形接続部７５は、Ｐ形バリア層８０の間に設けられ、例えば、Ｙ方向に延在する。Ｎ形接続部７５は、Ｐ形コレクタ層５０から離間した位置に設けられる。

Ｎ形接続部７５のＸ方向の幅Ｗ_Ｎは、例えば、Ｐ形コレクタ層５０の配置周期Ｗ_Ｐの５パーセント以下、好ましくは、０．５パーセント以上、１パーセント以下である。Ｎ形接続部７５の幅Ｗ_Ｎが広くなると、Ｎ形バッファ層６０からＮ形接続部７５を介してＮ形カソード層７０へ電子が流れ易くなる。このため、Ｐ形コレクタ層５０からＮ形ベース層１０への正孔注入が抑制され、ＩＧＢＴ動作が阻害される。結果として、半導体装置１のＯＮ電圧が大きくなり、導通損失が増える。また、Ｎ形接続部７５の幅が狭くなると、後述するダイオード動作において、順方向電流のスナップバックが大きくなり、導通損失が大きくなる。

図３（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置１の特性を示すグラフおよび模式図である。図３（ａ）は、ダイオード動作時におけるコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖ_ＣＥと順方向電流Ｉ_ＣＥとの関係を表すグラフである。図３（ｂ）は、Ｎ形カソード層７０からＮ形バッファ層６０を介してＮ形ベース層１０に注入される電子電流Ｉｅ１およびＩｅ２を示す模式図である。

半導体装置１は、例えば、エミッタ電極９０にプラス電位、コレクタ電極９５にマイナス電位が印加された場合に、ダイオードとして動作する。この時、Ｎ形ベース層１０とＰ形ベース層２０との間のＰＮ接合は順バイアスされ、エミッタ電極９０とコレクタ電極９５との間に順方向電流Ｉ_ＣＥが流れる。

図３（ａ）中に示す電流特性Ｉ_Ｆ１、Ｉ_Ｆ２およびＩ_Ｆ３は、Ｐ形バリア層８０のＺ方向の厚さＴ_Ｐを変化させた場合の順方向電流Ｉ_ＣＥを表している。Ｐ形バリア層８０の厚さＴ_Ｐを厚くすると、順方向電流Ｉ_ＣＥは、電流特性Ｉ_Ｆ１からＩ_Ｆ３へ変化する。すなわち、電流値のスナップバックが大きくなる。

例えば、順方向電流Ｉ_ＣＥのレベルが低い場合、Ｎ形接続部７５を介して流れる電子電流Ｉｅ１がＮ形カソード層７０からＮ形ベース層１０へ注入される。そして、コレクタ・エミッタ間の電圧Ｖ_ＣＥが高くなるにつれて、Ｎ形カソード層７０とＰ形バリア層８０との間の障壁が低くなり、電子電流Ｉｅ２が流れ始める。この時、コレクタ・エミッタ間の電圧Ｖ_ＣＥが低下し始め、電流値のスナップバックが生じる。したがって、スナップバックの大きさ（Ｖ_ＣＥのピーク値）は、Ｐ形バリア層８０の厚さＴ_Ｐに依存する。

例えば、スナップバックが大きくなると、ダイオードのターンオン時における導通損失が大きくなる。このため、Ｐ形バリア層８０の厚さＴ_Ｐを好適に設定することにより、スナップバックを抑制することが好ましい。これにより、導通損失を低減することができる。Ｐ形バリア層８０の厚さＴ_Ｐは、例えば、０．５μｍ以下、好ましくは、０．２μｍ以下である。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、半導体装置１の製造方法を説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置１の製造過程を順に示す模式断面図である。

図４（ａ）に示すように、半導体ウェーハＳＢの表面側にＭＯＳ構造ＭＳおよびエミッタ電極９０を形成した後、裏面側を研削もしくは研磨することにより、半導体ウェーハＳＢを所定の厚さに加工する。

半導体ウェーハＳＢは、例えば、Ｎ形シリコンウェーハであり、抵抗率３０〜１０００Ωｃｍを有する。半導体ウェーハＳＢは、Ｎ形ベース層１０と同じ濃度のＮ形不純物を含む。Ｐ形ベース層２０、Ｎ形エミッタ層３０、Ｐ形コンタクト層３５は、例えば、半導体ウェーハＳＢにＰ形不純物およびＮ形不純物をイオン注入することにより形成される。

ゲート電極４０は、例えば、導電性のポリシリコンであり、ゲート絶縁膜４５は、例えば、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜である。エミッタ電極９０は、例えば、アルミニウムを含む金属層である。

図４（ｂ）に示すように、半導体ウェーハＳＢの裏面にＮ形不純物、例えば、リン（Ｐ）をイオン注入し、注入層ＩＲ１を形成する。Ｎ形不純物は、例えば、注入エネルギー２００〜２０００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０^１２〜１×１０^１４ｃｍ^−２の条件下で注入される。

図４（ｃ）に示すように、半導体ウェーハＳＢの裏面にＰ形不純物、例えば、ボロン（Ｂ）を選択的にイオン注入し、注入層ＩＲ２を形成する。半導体ウェーハＳＢの裏面上には、注入マスク１３が設けられる。注入マスク１３は、Ｎ形接続部７５が形成される領域上に配置される。注入層ＩＲ２は、注入層ＩＲ１よりも浅い位置に形成される。Ｐ形不純物は、例えば、注入エネルギー１０〜２００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０^１３〜１×１０^１５ｃｍ^−２の条件下で注入される。

図４（ｄ）に示すように、半導体ウェーハＳＢの裏面にＮ形不純物、例えば、リン（Ｐ）を選択的にイオン注入し、注入層ＩＲ３を形成する。半導体ウェーハＳＢの裏面上には、注入マスク１５が設けられる。注入マスク１５は、Ｐ形コレクタ層５０が形成される領域上に配置される。注入層ＩＲ３は、注入層ＩＲ２よりも浅い位置に形成される。Ｎ形不純物は、例えば、注入エネルギー１０〜１００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０^１５〜１×１０^１６ｃｍ^−２の条件下で注入される。

続いて、熱処理を施すことにより、注入されたＮ形不純物およびＰ形不純物を活性化させる。熱処理は、例えば、レーザアニール法を用いて実施される。これにより、注入層ＩＲ１が位置する部分には、Ｎ形バッファ層６０が形成される。注入層ＩＲ３が位置する部分には、Ｎ形カソード層７０が形成される。Ｚ方向において注入層ＩＲ２と注入層ＩＲ３がオーバラップする部分には、Ｐ形バリア層８０が形成される。Ｐ形バリア層８０では、Ｐ形不純物がＮ形不純物により補償される。Ｐ形バリア層８０は、Ｐ形の導電性を有し、Ｐ形不純物の濃度からＮ形不純物の濃度を差し引いたＰ形不純物の実効濃度を有する。

また、注入層ＩＲ２と注入層ＩＲ３がオーバラップしない部分には、Ｐ形コレクタ層５０およびＮ形接続部７５が形成される。Ｐ形コレクタ層５０は、注入層ＩＲ３が設けられない部分に形成され、Ｎ形接続部７５は、注入層ＩＲ２が設けられない部分に形成される。Ｐ形コレクタ層５０は、Ｐ形バリア層８０におけるＰ形不純物の実効濃度よりも高いＰ形不純物の実効濃度を有する。

図５（ａ）および（ｂ）は、実施形態の第１変形例に係る半導体装置２を示す模式図である。図５（ａ）は、図２（ａ）中に示すＡ−Ａ線に沿った断面に該当する断面を表す模式図である。図５（ｂ）は、図２（ａ）中に示すＢ−Ｂ線に沿った断面に該当する断面を表す模式図である。

図５（ａ）に示すように、Ｐ形コレクタ層５０およびＮ形カソード層７０は、例えば、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に交互に配置される。
また、図５（ｂ）に示すように、Ｐ形バリア層８０は、Ｙ方向に延在し、Ｐ形コレクタ層５０の間に配置される。Ｎ形接続部７５は、Ｐ形バリア層８０中に設けられ、Ｐ形コレクタ層５０から離間した位置に配置される。この例では、複数のＮ形接続部７５が、Ｙ方向に配置される。複数のＮ形接続部７５は、Ｙ方向において相互に離間して配置される。

Ｐ形コレクタ層５０、Ｐ形バリア層８０およびＮ形接続部７５の平面配置は、図２（ｃ）および図５（ｂ）に示す例に限定される訳ではない。例えば、それぞれの面積比が保持され、Ｎ形接続部７５がＰ形コレクタ層５０から離間した配置であれば良い。

図６は、実施形態の第２変形例に係る半導体装置３を示す模式断面図である。半導体装置３は、プレナー形ＭＯＳ構造を有する逆導通型ＩＧＢＴである。

図６に示すように、Ｎ形ベース層１０の上に選択的にＰ形ベース層２０が設けられる。Ｎ形エミッタ層３０は、Ｐ形ベース層２０上に選択的に設けられる。ゲート電極４０は、Ｐ形ベース層２０の間に位置するＮ形ベース層１０の一部、Ｐ形ベース層２０の一部およびＮ形エミッタ層３０の一部に、ゲート絶縁膜４５を介して向き合うように形成される。

Ｎ形ベース層１０の裏面側には、Ｐ形コレクタ層５０、Ｎ形バッファ層６０、Ｎ形カソード層７０、Ｐ形バリア層８０が設けられる。Ｎ形カソード層７０は、Ｎ形ベース層１０の裏面に沿った方向に、Ｐ形コレクタ層５０と並べて配置される。

Ｎ形バッファ層６０は、Ｎ形ベース層１０とＰ形コレクタ層５０との間、および、Ｎ形ベース層１０とＮ形カソード層７０との間に設けられる。Ｐ形バリア層８０は、Ｎ形バッファ層とＮ形カソード層７０との間に配置される。また、Ｐ形バリア層８０は、Ｐ形コレクタ層５０につながるように設けられる。

さらに、半導体装置３は、Ｎ形バッファ層６０とＮ形カソード層７０との間にＰ形バリア層８０が介在しない部分（Ｎ形接続部７５）を有する。これにより、半導体装置３では、ＩＧＢＴとダイオードを一体化した動作が可能である。

図７は、実施形態の第３変形例に係る半導体装置４を示す模式断面図である。半導体装置４は、トレンチゲート型ＭＯＳ構造を有する逆導通型ＩＧＢＴである。なお、ＭＯＳ構造は、これに限定される訳ではなく、プレーナーゲート型であっても良い。

図７に示すように、Ｎ形ベース層１０の裏面側には、Ｐ形コレクタ層５０、Ｎ形バッファ層６０、Ｎ形カソード層７０、Ｐ形バリア層８０が設けられる。Ｎ形カソード層７０は、Ｎ形ベース層１０の裏面に沿った方向に、Ｐ形コレクタ層５０と並べて配置される。

さらに、半導体装置４は、Ｎ形バッファ層６０とＮ形カソード層７０との間にＰ形バリア層８０が介在しない部分（Ｎ形接続部７５）を有する。

この例のＰ形バリア層８０は、第１領域８０ａ、第２領域８０ｂおよび第３領域８０ｃを含む。第１領域８０ａ、第２領域８０ｂおよび第３領域８０ｃは、Ｐ形コレクタ層５０とＮ形接続部７５との間に順に配置される。第１領域８０ａは、Ｐ形コレクタ層５０につながり、第３領域８０ｃは、Ｎ形接続部７５に隣接する。

第１領域８０ａのＺ方向の厚さＴ_Ｐ１は、第２領域８０ｂのＺ方向の厚さＴ_Ｐ２よりも厚く設けられる。第２領域８０ｂの厚さＴ_Ｐ２は、第３領域８０ｃのＺ方向の厚さ_ＴＰ３よりも厚く設けられる。これにより、ダイオード動作時のスナップバックの制御性を向上させることができる。

また、半導体装置４は、例えば、第１領域８０ａ、第２領域８０ｂおよび第３領域８０ｃのＺ方向の厚さを一定とし、第１領域８０ａにおけるＰ形不純物の実効濃度が、第２領域８０ｂにおけるＰ形不純物の実効濃度よりも高く、第２領域８０ｂにおけるＰ形不純物の実効濃度が、第３領域８０ｃにおけるＰ形不純物の実効濃度よりも高くなるように構成しても良い。

また、半導体装置４は、例えば、第１領域８０ａ、第２領域８０ｂおよび第３領域８０ｃのＺ方向の厚さが、図７に示すように変化し、第１領域８０ａにおけるＰ形不純物の実効濃度が、第２領域８０ｂにおけるＰ形不純物の実効濃度よりも高く、第２領域８０ｂにおけるＰ形不純物の実効濃度が、第３領域８０ｃにおけるＰ形不純物の実効濃度よりも高くなるように構成しても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、２、３、４…半導体装置、１０…Ｎ形ベース層、１３、１５…注入マスク、２０…Ｐ形ベース層、３０…Ｎ形エミッタ層、３５…Ｐ形コンタクト層、４０…ゲート電極、４５…ゲート絶縁膜、４６…層間絶縁膜、４７…ゲートトレンチ、５０…Ｐ形コレクタ層、６０…Ｎ形バッファ層、７０…Ｎ形カソード層、７５…Ｎ形接続部、８０…Ｐ形バリア層、８０ａ…第１領域、８０ｂ…第２領域、８０ｃ…第３領域、９０…エミッタ電極、９５…コレクタ電極、ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３…注入層、Ｉｅ１、Ｉｅ２…電子電流、ＳＢ…半導体ウェーハ

Claims

第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に選択的に設けられた第２導電形の第２半導体層と、
前記第２半導体層上に選択的に設けられた第１導電形の第３半導体層と、
前記第１半導体層と前記第３半導体層との間に位置する前記第２半導体層の一部を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜を介して前記第２半導体層の前記一部と向き合う制御電極と、
前記第１半導体層の下面側に設けられた第２導電形の第４半導体層と、
前記第１半導体層の下面に沿った第１方向に、前記第４半導体層と並べて配置された第１導電形の第５半導体層と、
前記第１半導体層と前記第５半導体層との間に設けられ、前記第４半導体層につながった第２導電形の第６半導体層と、
を備え、
前記第６半導体層は、第２導電形不純物の濃度から第１導電形不純物濃度を差し引いた第２導電形不純物の補償された濃度を有し、前記第２導電形不純物の補償された濃度は、前記第４半導体層における第２導電形不純物の補償された濃度よりも低く、
前記第１半導体層と前記第５半導体層との間に位置し、前記第６半導体層が介在しない接続部分であって、前記第１半導体層に前記第５半導体層を電気的に接続する接続部分を有する半導体装置。
前記第４半導体層と前記第５半導体層は、前記第１半導体層の下面に沿った前記第１方向に交互に配置される請求項１記載の半導体装置。
前記接続部分は、前記第１半導体層の下面に沿った前記第１方向において前記第４半導体層から離間した位置に設けられる請求項１または２に記載の半導体装置。
前記接続部分は、前記第１半導体層の下面に沿って、前記第１方向と交差する第２方向に並べて複数配置され、
前記第４半導体層は、前記第１半導体層の下面に沿って、前記第２方向に延び、
前記接続部分は、前記第１方向において隣接する第４半導体層間に位置する請求項２または３に記載の半導体装置。
前記第１半導体層と前記第４半導体層との間、および、前記第１半導体層と前記第６半導体層との間に設けられ、前記第１半導体層よりも高濃度の第１導電形不純物を含む第７半導体層をさらに備え、
前記第５半導体層は、前記接続部分を介して前記第７半導体層に接続される請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。