本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的技術(shù)涉及一種絕緣柵雙極性晶體管(igbt)。

背景技術(shù)：

專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了具有矩形溝槽的igbt。在矩形溝槽內(nèi)配置有柵電極。在被矩形溝槽包圍的矩形區(qū)域(半導(dǎo)體區(qū)域)內(nèi)配置有發(fā)射區(qū)(n型區(qū)域)、體接觸區(qū)(p⁺型區(qū)域)、低濃度體區(qū)(p^-型區(qū)域)等。發(fā)射區(qū)與發(fā)射極與矩形溝槽(即，柵絕緣膜)相接。體接觸區(qū)與發(fā)射極相接。低濃度體區(qū)的一部分被配置在半導(dǎo)體基板的表層部上，且在此處與發(fā)射極和矩形溝槽相接。此外，低濃度體區(qū)的另一部分被配置于發(fā)射區(qū)與體接觸區(qū)的下側(cè)，并在發(fā)射區(qū)的下側(cè)與矩形溝槽相接。此外，半導(dǎo)體基板具有漂移區(qū)與集電區(qū)。漂移區(qū)為被配置于低濃度體區(qū)的下側(cè)的n型區(qū)域。集電區(qū)為被配置于漂移區(qū)的下側(cè)的p型區(qū)域。集電區(qū)與集電極相接。

當(dāng)該igbt導(dǎo)通時(shí)，空穴從集電極向發(fā)射極流動(dòng)，電子從發(fā)射極向集電極流動(dòng)。當(dāng)空穴從漂移區(qū)流入到矩形區(qū)域內(nèi)的低濃度體區(qū)等時(shí)，空穴將避開(kāi)矩形溝槽而流動(dòng)。因此，在矩形溝槽的附近的漂移區(qū)中，空穴的濃度變高。尤其是，在矩形溝槽的各個(gè)溝槽的連接部(角落部)的附近的漂移區(qū)中，由于避開(kāi)兩個(gè)溝槽而流動(dòng)的空穴集中，因此空穴的濃度變得非常高。因此，在連接部的附近處，漂移區(qū)的電阻變得非常低。因此，電子能夠以低損耗在連接部的附近流動(dòng)。因此，該igbt導(dǎo)通電壓較低。

此外，專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了，在與矩形溝槽的4個(gè)溝槽相接的位置處設(shè)置發(fā)射區(qū)的第一結(jié)構(gòu)、以及在與矩形溝槽的對(duì)置的兩個(gè)溝槽(以下稱為第一溝槽、第三溝槽)相接的位置處設(shè)置發(fā)射區(qū)而在與其他兩個(gè)溝槽(以下稱為第二溝槽、第四溝槽)相接的位置處不設(shè)置發(fā)射區(qū)的第二結(jié)構(gòu)。在第二結(jié)構(gòu)中，與第一結(jié)構(gòu)相比，igbt的飽和電流變小。由此，能夠提高igbt的耐短路性能(在igbt中流通有飽和電流的狀態(tài)下igbt所能夠耐久的時(shí)間)。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2012-190938號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

在專利文獻(xiàn)1的第二結(jié)構(gòu)中，在鄰接于不與發(fā)射區(qū)相接的第二溝槽和第四溝槽的整個(gè)范圍內(nèi)，配置有低濃度體區(qū)。因此，當(dāng)igbt導(dǎo)通時(shí)，在與第二溝槽和第四溝槽鄰接的整個(gè)范圍內(nèi)形成有溝道。如此，當(dāng)溝道在較廣的范圍內(nèi)形成時(shí)，無(wú)法使飽和電流充分地降低。即，在專利文獻(xiàn)1的第二結(jié)構(gòu)中，雖然與第一結(jié)構(gòu)相比飽和電流降低，但優(yōu)選為進(jìn)一步使飽和電流降低。為了減少形成溝道的范圍，考慮到將第二溝槽和第四溝槽設(shè)定為較短。但是，當(dāng)將第二溝槽和第四溝槽設(shè)定為較短時(shí)，矩形溝槽的尺寸將變小，從而矩形溝槽的形成變得困難。此外，當(dāng)矩形溝槽變小時(shí)，在被矩形溝槽所包圍的矩形區(qū)域內(nèi)形成p型以及n型的區(qū)域也變得困難。因此，在將第二溝槽與第四溝槽設(shè)為較短這一方面存在界限。因此，在本說(shuō)明書(shū)中，提供一種使具有矩形溝槽的igbt的飽和電流降低的新的技術(shù)。

用于解決課題的方法

本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的igbt具備：半導(dǎo)體基板；發(fā)射極，其被配置在所述半導(dǎo)體基板的上表面上；集電極，其被配置在所述半導(dǎo)體基板的下表面上；矩形溝槽，其在所述上表面上以矩形形狀而延伸；柵電極，其被配置在所述矩形溝槽內(nèi)，并且通過(guò)絕緣膜而與所述半導(dǎo)體基板以及所述發(fā)射極絕緣。所述矩形溝槽具有第一溝槽至第四溝槽。所述第一溝槽在所述上表面上以直線狀而延伸。所述第二溝槽在所述上表面上向與所述第一溝槽不同的方向以直線狀而延伸，并且通過(guò)第一連接部而與所述第一溝槽連接。所述第三溝槽在所述上表面上向與所述第二溝槽不同的方向以直線狀而延伸，并且通過(guò)第二連接部而與所述第二溝槽連接。所述第四溝槽在所述上表面上向與所述第一溝槽以及所述第三溝槽不同的方向以直線狀而延伸，并且通過(guò)第三連接部而與所述第三溝槽連接，通過(guò)第四連接部而與所述第一溝槽連接。所述柵電極跨及所述第一溝槽的內(nèi)部、所述第二溝槽的內(nèi)部、所述第三溝槽的內(nèi)部以及所述第四溝槽的內(nèi)部而配置。所述半導(dǎo)體基板具有發(fā)射區(qū)、體接觸區(qū)、表層體區(qū)、分離體區(qū)、漂移區(qū)以及集電區(qū)。所述發(fā)射區(qū)被配置于被所述矩形溝槽所包圍的矩形區(qū)域內(nèi)，并且為與所述發(fā)射極相接的n型區(qū)域。所述體接觸區(qū)被配置在所述矩形區(qū)域內(nèi)，并且為與所述發(fā)射極相接的p型區(qū)域。所述表層體區(qū)被配置在所述矩形區(qū)域內(nèi)，并與所述發(fā)射極相接，并且為與所述體接觸區(qū)相比p型雜質(zhì)濃度較低的p型區(qū)域。所述分離體區(qū)相對(duì)于所述發(fā)射區(qū)、所述體接觸區(qū)以及所述表層體區(qū)而從下側(cè)相接，并與所述第一溝槽至第四溝槽相接，并且所述分離體區(qū)為與所述體接觸區(qū)相比p型雜質(zhì)濃度較低的p型區(qū)域。所述漂移區(qū)被配置在所述分離體區(qū)的下側(cè)，并通過(guò)所述分離體區(qū)而與所述發(fā)射區(qū)分離，并且所述漂移區(qū)為與所述第一溝槽至第四溝槽的下端相接的n型區(qū)域。所述集電區(qū)被配置在所述漂移區(qū)的下側(cè)，并且通過(guò)所述漂移區(qū)而與所述分離體區(qū)分離，并且所述集電區(qū)為與所述集電極相接的p型區(qū)域。所述發(fā)射區(qū)具備與所述第一溝槽相接的第一發(fā)射區(qū)、以及與所述第三溝槽相接的第二發(fā)射區(qū)。所述體接觸區(qū)具備與所述第二溝槽相接的第一體接觸區(qū)、以及與所述第四溝槽相接的第二體接觸區(qū)。所述表層體區(qū)具備：第一表層體區(qū)，其在從所述第一連接部起至所述第一發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)與所述第一溝槽相接；第二表層體區(qū)，其在從所述第二連接部起至所述第二發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)與所述第三溝槽相接；第三表層體區(qū)，其在從所述第三連接部起至所述第二發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)與所述第三溝槽相接；第四表層體區(qū)，其在從所述第四連接部起至所述第一發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)與所述第一溝槽相接。

另外，漂移區(qū)可以與分離體區(qū)相接，也可以在漂移區(qū)與分離體區(qū)之間還存在其他區(qū)域。此外，第一發(fā)射區(qū)與第二發(fā)射區(qū)既可以相互連接，也可以相互分離。此外，第一體接觸區(qū)與第二體接觸區(qū)既可以相互連接，也可以相互分離。此外，第一表層體區(qū)至第四表層體區(qū)既可以相互連接，也可以相互分離。

在該igbt中，在半導(dǎo)體基板的表層部(上表面附近的部分)上，于與第二溝槽相接的位置處配置有第一體接觸區(qū)，于與第四溝槽相接的位置處配置有第二體接觸區(qū)。在p型雜質(zhì)濃度較高的第一體接觸區(qū)和第二體接觸區(qū)內(nèi)未形成溝道。此外，在第一體接觸區(qū)和第二體接觸區(qū)的下側(cè)，p型雜質(zhì)濃度較低的分離體區(qū)與第二溝槽和第四溝槽相接。在分離體區(qū)內(nèi)形成有溝道。但是，在這些部分中，由于分離體區(qū)的上部被第一體接觸區(qū)和第二體接觸區(qū)所覆蓋，因此在這些部分的分離體區(qū)的溝道上幾乎不流通有電流。因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在配置有第一體接觸區(qū)和第二體接觸區(qū)的區(qū)域的周邊處，實(shí)質(zhì)上并未流通有電流。因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠降低igbt的飽和電流。此外，當(dāng)igbt導(dǎo)通時(shí)，由于矩形溝槽的效果，從而在矩形溝槽的各個(gè)連接部(第一連接部至第四連接部)附近的漂移層中電阻變低。此外，在該結(jié)構(gòu)中，在從矩形溝槽的各個(gè)連接部起至各個(gè)發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)形成有p型雜質(zhì)濃度較低的表層體區(qū)(第一表層體區(qū)至第四表層體區(qū))。因此，在igbt導(dǎo)通時(shí)于與各個(gè)連接部鄰接的范圍內(nèi)形成有溝道。因此，在電阻較低的各個(gè)連接部附近的漂移區(qū)內(nèi)流通有電流。因此，igbt的導(dǎo)通電壓變低。如此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在獲得通過(guò)矩形溝槽而實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)通電壓的減少效果的同時(shí)，使飽和電流降低。

附圖說(shuō)明

圖1為表示半導(dǎo)體基板的上表面的俯視圖。

圖2為圖1的ⅱ-ⅱ線處的縱剖視圖。

圖3為圖1的ⅲ-ⅲ線處的縱剖視圖。

圖4為圖1的ⅳ-ⅳ線處的縱剖視圖。

圖5為矩形區(qū)域的放大俯視圖。

圖6為比較例的igbt的與圖4相對(duì)應(yīng)的縱剖視圖。

圖7為第一改變例的igbt的與圖5相對(duì)應(yīng)的放大俯視圖。

圖8為第二改變例的igbt的與圖5相對(duì)應(yīng)的放大俯視圖。

圖9為第二改變例的igbt的與圖2相對(duì)應(yīng)的縱剖視圖。

具體實(shí)施方式

圖1～4表示實(shí)施方式所涉及的igbt10。如圖2～4所示，igbt10具有半導(dǎo)體基板20、發(fā)射極50、集電極60。發(fā)射極50被配置在半導(dǎo)體基板20的上表面20a上。集電極60被配置在半導(dǎo)體基板20的下表面20b上。另外，在圖1中，省略了發(fā)射極50等的與半導(dǎo)體基板20的上表面20a相比靠上側(cè)的結(jié)構(gòu)的圖示。此外，在以下的說(shuō)明中，將與上表面20a平行的一個(gè)方向稱為x方向，將與上表面20a平行且與x方向正交的方向稱為y方向，將半導(dǎo)體基板20的厚度方向(即，與x方向以及y方向正交的方向)稱為z方向。

在半導(dǎo)體基板20的上表面20a上形成有多個(gè)溝槽91、多個(gè)溝槽92。如圖2～4所示，各個(gè)溝槽91、92相對(duì)于半導(dǎo)體基板20的上表面20a大致垂直地(即，向z方向)延伸。如圖1所示，當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體基板20的上表面20a進(jìn)行俯視觀察時(shí)，各個(gè)溝槽92在x方向上以直線狀而延伸。多個(gè)溝槽92在y方向上隔開(kāi)間隔而排列。當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體基板20的上表面20a進(jìn)行俯視觀察時(shí)，各個(gè)溝槽91在y方向上以直線狀而延伸。在被夾于兩個(gè)溝槽92之間的各個(gè)范圍95內(nèi)配置有多個(gè)溝槽91。各個(gè)溝槽91的兩端與其兩側(cè)的溝槽92連接。各個(gè)溝槽91相對(duì)于在y方向上鄰接的其他溝槽91，以在x方向上位置錯(cuò)開(kāi)的方式而配置。溝槽91在其各個(gè)端部處，與各個(gè)溝槽92以三岔路狀而交差。通過(guò)溝槽91以及92從而使半導(dǎo)體基板20的上表面20a被分割為矩形的區(qū)域。在下文中，將通過(guò)溝槽91、92而被分割的矩形的半導(dǎo)體區(qū)域稱為矩形區(qū)域12。此外，在下文中，將包圍著一個(gè)矩形區(qū)域12的周圍的溝槽91、92的組合稱為矩形溝槽。

矩形溝槽的內(nèi)表面(即，底面與側(cè)面)被柵絕緣膜82覆蓋。在矩形溝槽內(nèi)配置有柵電極80。柵電極80隔著柵絕緣膜82而與半導(dǎo)體基板20對(duì)置。柵電極80通過(guò)柵絕緣膜82而與半導(dǎo)體基板20絕緣。柵電極80跨及溝槽91的內(nèi)部和溝槽92的內(nèi)部而被配置。因此，從上側(cè)俯視觀察時(shí)，各個(gè)矩形區(qū)域12的周圍被柵電極80所包圍。此外，如圖2～4所示，柵電極80的上表面被層間絕緣膜78覆蓋。以覆蓋層間絕緣膜78的方式而配置有發(fā)射極50。柵電極80通過(guò)層間絕緣膜78與發(fā)射極50絕緣。

接下來(lái)，對(duì)各個(gè)矩形區(qū)域12的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。另外，由于各個(gè)矩形區(qū)域12的結(jié)構(gòu)互為相同，因此在下文中對(duì)一個(gè)矩形區(qū)域12的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖5表示對(duì)一個(gè)矩形區(qū)域12進(jìn)行放大觀察時(shí)的俯視圖。如圖5所示，矩形溝槽由兩個(gè)溝槽91(溝槽91-1以及91-2)、兩個(gè)溝槽92(溝槽92-1以及92-2)而構(gòu)成。換言之，矩形區(qū)域12被溝槽91-1、91-2、92-1以及92-2所包圍。在下文中，將溝槽91-1與溝槽92-1相連接的部分稱為連接部71。此外，將溝槽92-1與溝槽91-2相連接的部分稱為連接部72。此外，將溝槽91-2與溝槽92-2相連接的部分稱為連接部73。此外，將溝槽92-2與溝槽91-1相連接的部分稱為連接部74。此外，在矩形區(qū)域12內(nèi)，將與連接部71鄰接的部分稱為角落部71a，將與連接部72鄰接的部分稱為角落部72a，將與連接部73鄰接的部分稱為角落部73a，將與連接部74鄰接的部分稱為角落部74a。此外，在溝槽92-1中，于連接部75處連接有構(gòu)成相鄰的矩形溝槽的溝槽91-3。連接部75被配置在矩形溝槽的一條邊的中央部處。此外，溝槽92-2在連接部76處連接有構(gòu)成相鄰的矩形溝槽的溝槽91-4。連接部76與矩形溝槽的一條邊的中央部連接。

如圖2～5所示，在矩形區(qū)域12的內(nèi)部配置有發(fā)射區(qū)22、體接觸區(qū)24、表層體區(qū)26、分離體區(qū)27、柱區(qū)28、勢(shì)壘區(qū)30、下部體區(qū)32。

柱區(qū)28由n型雜質(zhì)濃度較低的n型半導(dǎo)體構(gòu)成。如圖2所示，柱區(qū)28被配置在露出于半導(dǎo)體基板20的上表面20a上的范圍內(nèi)。柱區(qū)28與發(fā)射極50肖特基接觸。如圖5所示，柱區(qū)28被配置在矩形區(qū)域12的中央部處。

體接觸區(qū)24由p型雜質(zhì)濃度較高的p型半導(dǎo)體構(gòu)成。如圖2、4所示，體接觸區(qū)24被配置于在半導(dǎo)體基板20的上表面20a上露出的范圍內(nèi)。如圖5所示，體接觸區(qū)24在上表面20a上對(duì)柱區(qū)28的周圍進(jìn)行包圍。體接觸區(qū)24與發(fā)射極50歐姆接觸。體接觸區(qū)24具有延伸部24a～24d。延伸部24a、24b延伸至與溝槽92-1的內(nèi)部的柵絕緣膜82相接的位置為止。延伸部24a與延伸部24b之間設(shè)置有間隔。延伸部24c、24d延伸至與溝槽92-2的內(nèi)部的柵絕緣膜82相接的位置為止。在延伸部24c與延伸部24d之間設(shè)置有間隔。體接觸區(qū)24不與溝槽91-1以及91-2的內(nèi)部的柵絕緣膜82相接。另外，在下文中，將與溝槽的內(nèi)部的柵絕緣膜相接的情況稱為與溝槽相接。即，體接觸區(qū)24與溝槽92-1以及92-2相接，而不與溝槽91-1以及91-2相接。

發(fā)射區(qū)22由n型雜質(zhì)濃度較高的n型半導(dǎo)體構(gòu)成。如圖5所示，在一個(gè)矩形區(qū)域12的中部配置有兩個(gè)發(fā)射區(qū)22a、22b。如圖2所示，各個(gè)發(fā)射區(qū)22被配置于在半導(dǎo)體基板20的上表面20a上露出的范圍內(nèi)。各個(gè)發(fā)射區(qū)22與發(fā)射極50歐姆接觸。如圖5所示，一側(cè)的發(fā)射區(qū)22a與溝槽91-1相接。發(fā)射區(qū)22a在矩形區(qū)域12的一條邊的中央部的位置處與溝槽91-1相接。發(fā)射區(qū)22a不與溝槽92-1以及92-2相接。另一側(cè)的發(fā)射區(qū)22b與溝槽91-2相接。發(fā)射區(qū)22b在矩形區(qū)域12的一條邊的中央部的位置處與溝槽91-2相接。發(fā)射區(qū)22b不與溝槽92-1以及92-2相接。

表層體區(qū)26由與體接觸區(qū)24相比p型雜質(zhì)濃度較低的半導(dǎo)體構(gòu)成。如圖3、4所示，表層體區(qū)26被配置于在半導(dǎo)體基板20的上表面20a上露出的范圍內(nèi)。表層體區(qū)26與發(fā)射極50相接。如圖5所示，表層體區(qū)26通過(guò)體接觸區(qū)24而被分離為6個(gè)區(qū)域26a～26f。表層體區(qū)26a在角落部71a處與溝槽91-1以及92-1相接。表層體區(qū)26a在從角落部71a起至發(fā)射區(qū)22a的整個(gè)范圍內(nèi)與溝槽91-1相接。表層體區(qū)26b在角落部72a處與溝槽91-2以及92-1相接。表層體區(qū)26b在從角落部72a起至發(fā)射區(qū)22b的整個(gè)范圍內(nèi)與溝槽91-2相接。表層體區(qū)26c在角落部73a處與溝槽91-2以及92-2相接。表層體區(qū)26c在從角落部73a起至發(fā)射區(qū)22b的整個(gè)范圍內(nèi)與溝槽91-2相接。表層體區(qū)26d在角落部74a處與溝槽91-1以及92-2相接。表層體區(qū)26d在從角落部74a起至發(fā)射區(qū)22a的整個(gè)范圍內(nèi)與溝槽91-1相接。表層體區(qū)26e在體接觸區(qū)24的延伸部24a與延伸部24b之間的位置處與溝槽92-1相接。表層體區(qū)26e在連接部75處與溝槽92-1相接。表層體區(qū)26f在體接觸區(qū)24的延伸部24c與延伸部24d之間的位置處與溝槽92-2相接。表層體區(qū)26f在連接部76處與溝槽92-2相接。

分離體區(qū)27由與體接觸區(qū)24相比p型雜質(zhì)濃度較低的p型半導(dǎo)體構(gòu)成。表層體區(qū)26與分離體區(qū)27的p型雜質(zhì)濃度大致相等。如圖2～4所示，分離體區(qū)27被配置于發(fā)射區(qū)22、體接觸區(qū)24以及表層體區(qū)26的下側(cè)。分離體區(qū)27相對(duì)于發(fā)射區(qū)22、體接觸區(qū)24以及表層體區(qū)26而從下側(cè)相接。分離體區(qū)27除了柱區(qū)28的下部之外向矩形區(qū)域12的橫向(x方向以及y方向)上的整個(gè)區(qū)域擴(kuò)展。柱區(qū)28從上表面20a起向下方延伸而貫穿分離體區(qū)27。分離體區(qū)27在發(fā)射區(qū)22、體接觸區(qū)24以及表層體區(qū)26的下側(cè)處與溝槽91-1、91-2、92-1以及92-2相接。

勢(shì)壘區(qū)30由與發(fā)射區(qū)22相比n型雜質(zhì)濃度較低的n型半導(dǎo)體構(gòu)成。如圖2～4所示，勢(shì)壘區(qū)30被配置于分離體區(qū)27以及柱區(qū)28的下側(cè)。勢(shì)壘區(qū)30相對(duì)于分離體區(qū)27以及柱區(qū)28而從下側(cè)相接。勢(shì)壘區(qū)30在矩形區(qū)域12的橫向(x方向以及y方向)上的整個(gè)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展。勢(shì)壘區(qū)30在分離體區(qū)27的下側(cè)與溝槽91-1、91-2、92-1以及92-2相接。勢(shì)壘區(qū)30通過(guò)分離體區(qū)27而與發(fā)射區(qū)22分離。

下部體區(qū)32由與體接觸區(qū)24相比p型雜質(zhì)濃度較低的p型半導(dǎo)體構(gòu)成。如圖2～4所示，下部體區(qū)32被配置于勢(shì)壘區(qū)30的下側(cè)。下部體區(qū)32相對(duì)于勢(shì)壘區(qū)30而從下側(cè)相接。下部體區(qū)32在矩形區(qū)域12的橫向(x方向以及y方向)上的整個(gè)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展。下部體區(qū)32在勢(shì)壘區(qū)30的下側(cè)與溝槽91-1、91-2、92-1以及92-2相接。下部體區(qū)32通過(guò)勢(shì)壘區(qū)30而與分離體區(qū)27分離。

半導(dǎo)體基板20具有漂移區(qū)34與集電區(qū)36。在多個(gè)矩形區(qū)域12的下側(cè)配置有漂移區(qū)34與集電區(qū)36。

漂移區(qū)34由與勢(shì)壘區(qū)30以及柱區(qū)28相比n型雜質(zhì)濃度較低的n型半導(dǎo)體構(gòu)成。如圖2～4所示，漂移區(qū)34被配置于下部體區(qū)32的下側(cè)。漂移區(qū)34相對(duì)于下部體區(qū)32而從下側(cè)相接。漂移區(qū)34跨及多個(gè)矩形區(qū)域12的下側(cè)的范圍而在橫向上延伸。漂移區(qū)34在半導(dǎo)體基板20的橫向(x方向以及y方向)上的整個(gè)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展。漂移區(qū)34與各個(gè)溝槽91、92的下端部相接。漂移區(qū)34通過(guò)下部體區(qū)32而與勢(shì)壘區(qū)30分離。

集電區(qū)36由與分離體區(qū)27以及下部體區(qū)32相比p型雜質(zhì)濃度較高的p型半導(dǎo)體構(gòu)成。如圖2～4所示，集電區(qū)36被配置于漂移區(qū)34的下側(cè)。集電區(qū)36相對(duì)于漂移區(qū)34而從下側(cè)相接。集電區(qū)36通過(guò)漂移區(qū)34而與下部體區(qū)32分離。集電區(qū)36被配置于在半導(dǎo)體基板20的下表面20b上露出的范圍內(nèi)。集電區(qū)36與集電極60歐姆接觸。

接下來(lái)，對(duì)igbt10的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在使用igbt10時(shí)，集電極60與發(fā)射極50之間被施加有集電極60成為正極的電壓。當(dāng)在柵電極80上施加閾值以上的電壓時(shí)，與柵絕緣膜82相接的范圍內(nèi)的表層體區(qū)26、分離體區(qū)27以及下部體區(qū)32將反轉(zhuǎn)為n型，并形成溝道。例如，在圖2所示的剖面上，在與溝槽91的柵絕緣膜82相接的范圍內(nèi)的分離體區(qū)27和下部體區(qū)32內(nèi)形成有溝道。此外，如圖1、5的ⅲ-ⅲ線所示，圖3的剖面為，溝槽91-1的柵絕緣膜82附近的半導(dǎo)體層的剖面。因此，在圖3的剖面上所顯露的表層體區(qū)26、分離體區(qū)27以及下部體區(qū)32的整體上形成有溝道。此外，如圖1、5的ⅳ-ⅳ線所示，圖4的剖面為，溝槽92-1的柵絕緣膜82附近的半導(dǎo)體層的剖面。因此，在圖4的剖面上所顯露的表層體區(qū)26、分離體區(qū)27以及下部體區(qū)32的整體上形成有溝道。當(dāng)形成有溝道時(shí)，電子將從發(fā)射極50起穿過(guò)發(fā)射區(qū)22與溝道而流入漂移區(qū)34。于此同時(shí)，空穴從集電極60起穿過(guò)集電區(qū)36而流入漂移區(qū)34。于是，漂移區(qū)34的電阻由于電導(dǎo)率調(diào)制現(xiàn)象而降低。流入漂移區(qū)34的電子穿過(guò)漂移區(qū)34和集電區(qū)36而向集電極60流動(dòng)。以此方式，通過(guò)使電子從發(fā)射極50向集電極60流動(dòng)，從而使igbt中流通有電流。

此外，流入到漂移區(qū)34中的空穴如圖2的箭頭100所示，穿過(guò)下部體區(qū)32和勢(shì)壘區(qū)30而流向分離體區(qū)27，之后，從體接觸區(qū)24向發(fā)射極50流動(dòng)。這時(shí)，勢(shì)壘區(qū)30成為遮擋空穴的流動(dòng)的屏障。因此，能夠抑制空穴向分離體區(qū)27流動(dòng)的情況。由此，由于漂移區(qū)34內(nèi)的空穴的濃度上升，因此進(jìn)一步降低了漂移區(qū)34的電阻。

此外，如圖2的箭頭102所示，溝槽91的下方的漂移區(qū)34內(nèi)的空穴以避開(kāi)溝槽91的方式而流動(dòng)。同樣地，溝槽92的下方的漂移區(qū)34內(nèi)的空穴以避開(kāi)溝槽92的方式而流動(dòng)。因此，在位于矩形區(qū)域12的角落部71a～74a處的漂移區(qū)34內(nèi)，避開(kāi)溝槽91而流動(dòng)的空穴和避開(kāi)溝槽92而流動(dòng)的空穴集中于此，從而空穴的濃度變得非常高。因此，在角落部71a～74a處，漂移區(qū)34的電阻變得非常低。如圖3、5所示，由于在發(fā)射區(qū)22與角落部71a～74a之間的整個(gè)范圍內(nèi)表層體區(qū)26與溝槽91相接，因此在從發(fā)射區(qū)22起至角落部71a～74a的整個(gè)范圍內(nèi)形成了溝道。因此，如圖3的箭頭110所示，電子能夠從發(fā)射區(qū)22向角落部71a～74a的漂移區(qū)34流動(dòng)。因此，電子能夠穿過(guò)電阻非常低的區(qū)域而流動(dòng)。由此，igbt的導(dǎo)通電壓被降低。

此外，如上所述，在圖4所示的剖面上，在表層體區(qū)26、分離體區(qū)27以及下部體區(qū)32的整體上形成有溝道。假設(shè)在如圖6所示，體接觸區(qū)24的延伸部24a、24b不存在時(shí)(即，體接觸區(qū)24不與溝槽92-1相接時(shí))，如箭頭140所示，電子將從角落部71a、72a起向與溝槽92-1相接的溝道的幾乎整個(gè)區(qū)域內(nèi)流動(dòng)。對(duì)此，如圖4所示配置有延伸部24a、24b時(shí)，電子不會(huì)向延伸部24a、24b流動(dòng)。這是由于延伸部24a、24b的p型雜質(zhì)濃度較高，從而在延伸部24a、24b中并未形成溝道的緣故。此外，在被夾于延伸部24a、24b的表層體區(qū)26e內(nèi)也不會(huì)流有電子。其結(jié)果為，如圖4的箭頭130所示，雖然在角落部71a、72a附近流有電子，但在延伸部24a、24b以及表層體區(qū)26e和它們的下部處幾乎不會(huì)流有電子。如此，通過(guò)延伸部24a、24b與溝槽92-1相接，從而能夠抑制電子向與溝槽92-1鄰接的范圍流動(dòng)的情況。此外，基于相同的理由，在延伸部24c、24d以及表層體區(qū)26f和它們的下部處幾乎不會(huì)流有電子。由此，能夠抑制電子向與溝槽92-2鄰接的范圍流動(dòng)的情況。

如上文所說(shuō)明的那樣，在該igbt10中，通過(guò)體接觸區(qū)24的延伸部24a～24d，能夠抑制電子向與溝槽92-1、92-2鄰接的半導(dǎo)體區(qū)域流動(dòng)的情況。即，不使與溝槽92鄰接的范圍的一部分作為電流路徑而發(fā)揮功能。因此，有效的溝道的密度較小。因此，igbt10的飽和電流較小。如此，根據(jù)實(shí)施方式的技術(shù)，能夠在不使矩形區(qū)域12的尺寸較小的條件下降低igbt的飽和電流。通過(guò)使飽和電流降低，從而能夠使igbt10的耐短路性能增大。此外，由于矩形區(qū)域12的尺寸不會(huì)變小，因此能夠在不使用特殊的細(xì)微加工的條件下通過(guò)與現(xiàn)有技術(shù)相同精度的加工來(lái)制造出igbt10。

此外，根據(jù)上述的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，由于飽和電流被降低，從而還能夠減少飽和電流的偏差。

此外，在溝槽91與溝槽92的連接部71～76中，溝槽的深度與其他部分相比而較深。這是因?yàn)?，在通過(guò)各向異性干法蝕刻而形成溝槽91、92時(shí)，通過(guò)微載荷效果從而在連接部71～76處蝕刻速率將變快。此外，由于產(chǎn)生微載荷效果，因此在連接部71～76溝槽的深度不穩(wěn)定。對(duì)此，在實(shí)施方式的igbt10中，在非角落部的部分處且與連接部75、76鄰接的位置處，配置有表層體區(qū)26e、26f。如上所述，當(dāng)igbt10導(dǎo)通時(shí)，電子在表層體區(qū)26e、26f內(nèi)幾乎不流動(dòng)。因此，連接部75、76的深度的偏差對(duì)igbt10的特性幾乎沒(méi)有影響。因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制igbt10的特性的偏差。

另外，上述的igbt10具有表層體區(qū)26e、26f。但是，如圖7所示，也可以在相當(dāng)于表層體區(qū)26e、26f的整個(gè)位置處，使體接觸區(qū)24與溝槽92-1、92-2相接。即使采用這種結(jié)構(gòu)，也能夠抑制電子在與溝槽92-1、92-2鄰接的范圍內(nèi)流動(dòng)的情況。

此外，雖然在上述的實(shí)施方式中，igbt10具有勢(shì)壘區(qū)30和柱區(qū)28，但如圖8、9所示，igbt也可以不具有勢(shì)壘區(qū)30和柱區(qū)28。在該情況下，分離體區(qū)27直接與漂移區(qū)34相接。即使采用這種結(jié)構(gòu)，igbt也能夠進(jìn)行動(dòng)作。此外，還可以采用具有勢(shì)壘區(qū)30但不具有柱區(qū)28的結(jié)構(gòu)。

此外，在上述的實(shí)施方式中，與體接觸區(qū)24的溝槽92-1相接的部分(即，延伸部24a、24b)和與體接觸區(qū)24的溝槽92-2相接的部分(即，延伸部24c、24d)被連接在一起。但是，這些部分也可以相互分離。此外，在上述的實(shí)施方式中，發(fā)射區(qū)22a與發(fā)射區(qū)22b分離。但是，發(fā)射區(qū)22a還可以與發(fā)射區(qū)22b連接。此外，在上述的實(shí)施方式中，表層體區(qū)26a～26d相互分離。但是，也可以使表層體區(qū)26a～26d中的幾個(gè)或全部相互連接在一起。

在以下對(duì)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)要素之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式的溝槽91-1為權(quán)利要求的第一溝槽的一個(gè)示例。實(shí)施方式的溝槽92-1為權(quán)利要求的第二溝槽的一個(gè)示例。實(shí)施方式的溝槽91-2為權(quán)利要求的第三溝槽的一個(gè)示例。實(shí)施方式的溝槽92-2為權(quán)利要求的第四溝槽的一個(gè)示例。實(shí)施方式的溝槽91-3為權(quán)利要求的第五溝槽的一個(gè)示例。實(shí)施方式的連接部71為權(quán)利要求的第一連接部的一個(gè)示例。實(shí)施方式的連接部72為權(quán)利要求的第二連接部的一個(gè)示例。實(shí)施方式的連接部73為權(quán)利要求的第三連接部的一個(gè)示例。實(shí)施方式的連接部74為權(quán)利要求的第四連接部的一個(gè)示例。實(shí)施方式的發(fā)射區(qū)22a為權(quán)利要求的第一發(fā)射區(qū)的一個(gè)示例。實(shí)施方式的發(fā)射區(qū)22b為權(quán)利要求的第二發(fā)射區(qū)的一個(gè)示例。實(shí)施方式的延伸部24a、24b為權(quán)利要求的第一體接觸區(qū)的一個(gè)示例。實(shí)施方式的延伸部24c、24d為權(quán)利要求的第二體接觸區(qū)的一個(gè)示例。實(shí)施方式的表層體區(qū)26a為權(quán)利要求的第一表層體區(qū)的一個(gè)示例。實(shí)施方式的表層體區(qū)26b為權(quán)利要求的第二表層體區(qū)的一個(gè)示例。實(shí)施方式的表層體區(qū)26c為權(quán)利要求的第三表層體區(qū)的一個(gè)示例。實(shí)施方式的表層體區(qū)26d為權(quán)利要求的第四表層體區(qū)的一個(gè)示例。

在下文中列述本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的技術(shù)要素。另外，以下的各個(gè)技術(shù)要素是各自獨(dú)立而有用的要素。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的igbt中，半導(dǎo)體基板具有勢(shì)壘區(qū)和下部體區(qū)。勢(shì)壘區(qū)被配置在矩形區(qū)域內(nèi)，并且為相對(duì)于分離體區(qū)而從下側(cè)相接的n型區(qū)域。下部體區(qū)被配置在矩形區(qū)域內(nèi)，并且為相對(duì)于勢(shì)壘區(qū)而從下側(cè)相接的p型區(qū)域。漂移區(qū)相對(duì)于下部體區(qū)而從下側(cè)相接。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)igbt導(dǎo)通時(shí)，能夠通過(guò)勢(shì)壘區(qū)與下部體區(qū)的界面的pn結(jié)來(lái)抑制空穴從漂移區(qū)向分離體區(qū)流動(dòng)的情況。因此，在漂移區(qū)內(nèi)空穴的濃度變高，并且igbt的導(dǎo)通電壓變低。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的igbt中，分離體區(qū)與漂移區(qū)相接。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使igbt的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。

本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的igbt在半導(dǎo)體基板的上表面上被配置于矩形區(qū)域的外側(cè)，并且還具有與第二溝槽連接的第五溝槽。第一體接觸區(qū)在第二溝槽與第五溝槽的連接部的兩側(cè)處與第二溝槽相接。

在第二溝槽與第五溝槽的連接部處，與連接部以外的部分相比溝槽變深。在制造工序中，連接部處的溝槽的深度的控制較難，從而連接部處的溝槽的深度的偏差較大。當(dāng)在與這樣的連接部鄰接的位置處有流通有電流時(shí)，電流流通的路徑的特性不穩(wěn)定，從而在igbt之間會(huì)在特性上產(chǎn)生偏差。相對(duì)于此，當(dāng)?shù)谝惑w接觸區(qū)在第二溝槽與第五溝槽的連接部的兩側(cè)處以與第二溝槽相接的方式而配置時(shí)，在與該連接部鄰接的位置處將變得幾乎不會(huì)流通有電流。因此，能夠抑制igbt的特性的偏差。

以上，雖然對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但這些只不過(guò)是示例，其并不對(duì)權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行限定。在權(quán)利要求書(shū)所記載的技術(shù)中，包括對(duì)上文所例示的具體例進(jìn)行了各種變形、變更的內(nèi)容。在本說(shuō)明書(shū)或附圖中所說(shuō)明的技術(shù)要素以單獨(dú)或各種組合的方式來(lái)發(fā)揮技術(shù)上的有用性，其并不限定于申請(qǐng)時(shí)權(quán)利要求所記載的組合。此外，本說(shuō)明書(shū)或附圖所例示的技術(shù)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)目的，并且實(shí)現(xiàn)其中一個(gè)目的的本身也具有技術(shù)上的有用性。

符號(hào)說(shuō)明

12：矩形區(qū)域；

20：半導(dǎo)體基板；

22：發(fā)射區(qū)；

24：體接觸區(qū)；

26：表層體區(qū)；

27：分離體區(qū)；

28：柱區(qū)；

30：勢(shì)壘區(qū)；

32：下部體區(qū)；

34：漂移區(qū)；

36：集電區(qū)；

50：發(fā)射極；

60：集電極；

78：層間絕緣膜；

80：柵電極；

82：柵絕緣膜；

91：溝槽；

92：溝槽。