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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024058718
(43)【公開日】2024-04-30
(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/336 20060101AFI20240422BHJP
H01L 29/78 20060101ALI20240422BHJP
H01L 29/12 20060101ALI20240422BHJP
H01L 29/739 20060101ALI20240422BHJP
H01L 29/861 20060101ALI20240422BHJP
H01L 21/8234 20060101ALI20240422BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 658H
H01L29/78 657D
H01L29/78 652T
H01L29/78 652Q
H01L29/78 655G
H01L29/78 653A
H01L29/78 652J
H01L29/91 F
H01L29/91 C
H01L29/91 J
H01L29/78 655B
H01L29/78 658A
H01L27/06 102A
【審査請求】未請求
【請求項の数】29
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022165979
(22)【出願日】2022-10-17
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】各川 敦史
(72)【発明者】
【氏名】三塚 要
(72)【発明者】
【氏名】小田 優喜
(72)【発明者】
【氏名】白川 徹
【テーマコード（参考）】
5F048
【Ｆターム（参考）】
5F048AC10
5F048BA11
5F048BA14
5F048BB05
5F048BB11
5F048BB19
5F048BC03
5F048BC12
5F048BD07
5F048BF02
5F048BF07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】トランジスタ部及びダイオード部を備える半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置１００は、半導体基板１０に設けられた第１導電型のドリフト領域１８と、半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域２２と、半導体基板の裏面に設けられ、ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域８２と、半導体基板のおもて面２１に設けられた複数のトレンチ部３０と、半導体基板に設けられ、キャリアの再結合中心であるライフタイムキラーを含むライフタイム制御部１５０と、を備える。ライフタイム制御部は、ダイオード部８０に設けられた主領域１５６と、主領域から半導体基板のおもて面と平行な方向に延伸して設けられ、主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域１５７と、を有する。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】半導体装置１００は、半導体基板１０に設けられた第１導電型のドリフト領域１８と、半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域２２と、半導体基板の裏面に設けられ、ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域８２と、半導体基板のおもて面２１に設けられた複数のトレンチ部３０と、半導体基板に設けられ、キャリアの再結合中心であるライフタイムキラーを含むライフタイム制御部１５０と、を備える。ライフタイム制御部は、ダイオード部８０に設けられた主領域１５６と、主領域から半導体基板のおもて面と平行な方向に延伸して設けられ、主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域１５７と、を有する。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置であって、
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、
前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、
前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、
前記ダイオード部に設けられた主領域と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、
を有する
半導体装置。
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、
前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、
前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、
前記ダイオード部に設けられた主領域と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、
を有する
半導体装置。
【請求項2】
前記減衰領域は、前記ダイオード部において、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられる
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界を越えて、前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸し、
前記減衰領域は、上面視において、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界から、前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記減衰領域は、上面視において、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界から、前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端し、
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界を越えて前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界を越えて前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端し、
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記境界で終端する
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記境界で終端する
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項8】
トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置であって、
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、
前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、
前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端する
半導体装置。
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、
前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、
前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端する
半導体装置。
【請求項9】
前記ライフタイム制御部は、
前記ダイオード部に設けられた主領域と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、
を有し、
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端し、
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで延伸せずに終端する
請求項８に記載の半導体装置。
前記ダイオード部に設けられた主領域と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、
を有し、
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端し、
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで延伸せずに終端する
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記おもて面に近接して設けられたおもて面側ライフタイム制御領域である
請求項１または８に記載の半導体装置。
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記裏面に近接して設けられ、前記半導体基板の全面に設けられた裏面側ライフタイム制御領域を含む
請求項１０に記載の半導体装置。
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記半導体基板の裏面に近接して設けられた裏面側ライフタイム制御領域である
請求項１または８に記載の半導体装置。
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記半導体基板の裏面に近接して設けられた第１導電型のバッファ領域を備え、
前記バッファ領域は、前記半導体基板の深さ方向において、ドーピング濃度の１または複数のピークを有する
請求項１２に記載の半導体装置。
前記バッファ領域は、前記半導体基板の深さ方向において、ドーピング濃度の１または複数のピークを有する
請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記１または複数のピークは、水素ドナーを含む
請求項１３に記載の半導体装置。
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項15】
前記バッファ領域は、前記半導体基板の深さ方向において、ドーピング濃度の４つのピークを有し、
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記４つのピークのうち、前記半導体基板の裏面から２つの目の第２ピークと、３つ目の第３ピークとの間に設けられる
請求項１３に記載の半導体装置。
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記４つのピークのうち、前記半導体基板の裏面から２つの目の第２ピークと、３つ目の第３ピークとの間に設けられる
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項16】
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記半導体基板の裏面から１０μｍ以上、１５μｍ以下の位置にライフタイムキラー濃度のピークを有する
請求項１３に記載の半導体装置。
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項17】
前記ライフタイム制御部は、ヘリウムを含む
請求項１または８に記載の半導体装置。
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項18】
前記主領域は、トレンチ配列方向において、前記減衰領域に挟まれる
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項19】
前記主領域は、前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向において、前記減衰領域に囲まれる
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項20】
前記主領域は、トレンチ配列方向において、前記ダイオード部の幅の８割以上を占める
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項21】
前記減衰領域の幅は、トレンチ配列方向において、０．１μm以上、１０．０μm以下である
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項22】
前記減衰領域の幅は、前記主領域を形成するためのライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅である
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項23】
前記主領域は、前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向において、一様なドーピング濃度を有する
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項24】
前記トランジスタ部は、前記ダイオード部に隣接して設けられた境界領域を有し、
前記境界領域は、前記おもて面に第２導電型のベース領域を有する
請求項１または８に記載の半導体装置。
前記境界領域は、前記おもて面に第２導電型のベース領域を有する
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項25】
前記トランジスタ部は、前記ダイオード部に隣接して設けられた境界領域を有し、
前記境界領域は、前記おもて面に設けられた第２導電型のベース領域よりもドーピング濃度の高い第２導電型のコンタクト領域を有する
請求項１または８に記載の半導体装置。
前記境界領域は、前記おもて面に設けられた第２導電型のベース領域よりもドーピング濃度の高い第２導電型のコンタクト領域を有する
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項26】
トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置の製造方法であって、
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、
前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、
前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、
前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、
を備え、
前記ライフタイム制御部を形成する段階は、
前記ダイオード部に主領域を形成する段階と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域を形成する段階と、
を有する
半導体装置の製造方法。
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、
前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、
前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、
前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、
を備え、
前記ライフタイム制御部を形成する段階は、
前記ダイオード部に主領域を形成する段階と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域を形成する段階と、
を有する
半導体装置の製造方法。
【請求項27】
トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置の製造方法であって、
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、
前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、
前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、
前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端する
半導体装置の製造方法。
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、
前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、
前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、
前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端する
半導体装置の製造方法。
【請求項28】
前記ライフタイム制御部を形成する段階は、前記ライフタイムキラーを形成するために前記半導体基板にマスクを形成する段階を有し、
上面視において、前記マスクが前記ダイオード部と重複するオーバーラップ幅は、前記ライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅以上である
請求項２６または２７に記載の半導体装置の製造方法。
上面視において、前記マスクが前記ダイオード部と重複するオーバーラップ幅は、前記ライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅以上である
請求項２６または２７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項29】
前記ライフタイム制御部を形成する段階は、前記マスクが形成されていない一様なマスク開口部を介して、前記ライフタイムキラーを注入する段階を有する
請求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
請求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置が知られている（例えば、特許文献１－３参照）。
特許文献１ 特開２０１３－１４９９０９号公報
特許文献２ 国際公開第２０１２／１６９０５３号
特許文献３ 特開２０２１－１９０４９６号公報
特許文献１ 特開２０１３－１４９９０９号公報
特許文献２ 国際公開第２０１２／１６９０５３号
特許文献３ 特開２０２１－１９０４９６号公報
【発明の概要】
【0003】
本発明の第１の態様においては、トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置であって、半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、を備える半導体装置を提供する。前記ライフタイム制御部は、前記ダイオード部に設けられた主領域と、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、を有してよい。
【0004】
上記半導体装置において、前記減衰領域は、前記ダイオード部において、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられてよい。
【0005】
上記いずれかの半導体装置において、前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸してよい。
【0006】
上記いずれかの半導体装置において、前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界を越えて、前記コレクタ領域の内側まで延伸してよい。
【0007】
上記いずれかの半導体装置において、前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸してよい。前記減衰領域は、上面視において、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界から、前記コレクタ領域の内側まで延伸してよい。
【0008】
上記いずれかの半導体装置において、前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端してよい。前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界を越えて前記コレクタ領域の内側まで延伸してよい。
【0009】
上記いずれかの半導体装置において、前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端してよい。前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記境界で終端してよい。
【0010】
本発明の第２の態様においては、トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置であって、半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、を備える半導体装置を提供する。前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端してよい。
【0011】
上記いずれかの半導体装置において、前記ライフタイム制御部は、前記ダイオード部に設けられた主領域と、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、を有してよい。前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端してよい。前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで延伸せずに終端してよい。
【0012】
上記いずれかの半導体装置において、前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記おもて面に近接して設けられたおもて面側ライフタイム制御領域であってよい。
【0013】
上記いずれかの半導体装置において、前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記裏面に近接して設けられ、前記半導体基板の全面に設けられた裏面側ライフタイム制御領域を含んでよい。
【0014】
上記いずれかの半導体装置において、前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記半導体基板の裏面に近接して設けられた裏面側ライフタイム制御領域であってよい。
【0015】
上記いずれかの半導体装置は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記半導体基板の裏面に近接して設けられた第１導電型のバッファ領域を備えてよい。前記バッファ領域は、前記半導体基板の深さ方向において、ドーピング濃度の１または複数のピークを有してよい。
【0016】
上記いずれかの半導体装置において、前記１または複数のピークは、水素ドナーを含んでよい。
【0017】
上記いずれかの半導体装置において、前記バッファ領域は、前記半導体基板の深さ方向において、ドーピング濃度の４つのピークを有してよい。前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記４つのピークのうち、前記半導体基板の裏面から２つの目の第２ピークと、３つ目の第３ピークとの間に設けられてよい。
【0018】
上記いずれかの半導体装置において、前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記半導体基板の裏面から１０μｍ以上、１５μｍ以下の位置にライフタイムキラー濃度のピークを有してよい。
【0019】
上記いずれかの半導体装置において、前記ライフタイム制御部は、ヘリウムを含んでよい。
【0020】
上記いずれかの半導体装置において、前記主領域は、トレンチ配列方向において、前記減衰領域に挟まれてよい。
【0021】
上記いずれかの半導体装置において、前記主領域は、前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向において、前記減衰領域に囲まれてよい。
【0022】
上記いずれかの半導体装置において、前記主領域は、トレンチ配列方向において、前記ダイオード部の幅の８割以上を占めてよい。
【0023】
上記いずれかの半導体装置において、前記減衰領域の幅は、トレンチ配列方向において、０．１μｍ以上、１０．０μｍ以下であってよい。
【0024】
上記いずれかの半導体装置において、前記減衰領域の幅は、前記主領域を形成するためのライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅であってよい。
【0025】
上記いずれかの半導体装置において、前記主領域は、前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向において、一様なドーピング濃度を有してよい。
【0026】
上記いずれかの半導体装置において、前記トランジスタ部は、前記ダイオード部に隣接して設けられた境界領域を有してよい。前記境界領域は、前記おもて面に第２導電型のベース領域を有してよい。
【0027】
上記いずれかの半導体装置において、前記トランジスタ部は、前記ダイオード部に隣接して設けられた境界領域を有してよい。前記境界領域は、前記おもて面に設けられた第２導電型のベース領域よりもドーピング濃度の高い第２導電型のコンタクト領域を有してよい。
【0028】
本発明の第３の態様においては、トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置の製造方法であって、半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、を備える半導体装置の製造方法を提供する。前記ライフタイム制御部を形成する段階は、前記ダイオード部に主領域を形成する段階と、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域を形成する段階と、を有してよい。
【0029】
本発明の第４の態様においては、トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置の製造方法であって、半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、を備える半導体装置の製造方法を提供する。前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端してよい。
【0030】
上記いずれかの半導体装置の製造方法において、前記ライフタイム制御部を形成する段階は、前記ライフタイムキラーを形成するために前記半導体基板にマスクを形成する段階を有してよい。上面視において、前記マスクが前記ダイオード部と重複するオーバーラップ幅は、前記ライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅以上であってよい。
【0031】
上記いずれかの半導体装置の製造方法において、前記ライフタイム制御部を形成する段階は、前記マスクが形成されていない一様なマスク開口部を介して、前記ライフタイムキラーを注入する段階を有してよい。
【0032】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1A】半導体装置１００の上面図の一例を示す。
【図3A】半導体装置１００の変形例を示すａ－ａ'断面を含むＸＺ断面である。
【図4A】半導体装置１００の変形例を示すａ－ａ'断面を含むＸＺ断面である。
【図5A】半導体装置１００の変形例を示すａ－ａ'断面を含むＸＺ断面である。
【図6】バッファ領域２０のドーピング濃度分布の一例を示す。
【図7A】コレクタエミッタ間遮断電流Ｉｃｅｓと、おもて面側ライフタイム制御領域１５１の注入領域との関係を示す。
【図7B】コレクタエミッタ間遮断電流Ｉｃｅｓと、裏面側ライフタイム制御領域１５２の注入領域との関係を示す。
【図7C】大電流短絡耐量と、裏面側ライフタイム制御領域１５２の注入領域との関係を示す。
【図8】マスク２１０を用いたヘリウムイオンの注入工程の一例を示す。
【図9A】ライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅Ｗｈを説明するための図である。
【図10】半導体装置１００の上面図の一例を示す。
【図11A】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図11B】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図11C】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図11D】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図12A】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図12B】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図12C】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図12D】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図13A】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図13B】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図13C】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図13D】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図14A】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図14B】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図14C】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【図14D】半導体装置１００の変形例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0035】
本明細書においては半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または半導体装置の実装時における方向に限定されない。
【0036】
本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および－Ｚ軸に平行な方向を意味する。
【0037】
本明細書では、半導体基板の上面および下面に平行な直交軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、半導体基板の上面および下面と垂直な軸をＺ軸とする。本明細書では、Ｚ軸の方向を深さ方向と称する場合がある。また、本明細書では、Ｘ軸およびＹ軸を含めて、半導体基板の上面および下面に平行な方向を、水平方向と称する場合がある。
【0038】
本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば１０％以内である。
【0039】
本明細書においては、不純物がドーピングされたドーピング領域の導電型をＰ型またはＮ型として説明している。本明細書においては、不純物とは、特にＮ型のドナーまたはＰ型のアクセプタのいずれかを意味する場合があり、ドーパントと記載する場合がある。本明細書においては、ドーピングとは、半導体基板にドナーまたはアクセプタを導入し、Ｎ型の導電型を示す半導体またはＰ型の導電型を示す半導体とすることを意味する。
【0040】
本明細書においては、ドーピング濃度とは、熱平衡状態におけるドナーの濃度またはアクセプタの濃度を意味する。本明細書においては、ネット・ドーピング濃度とは、ドナー濃度を正イオンの濃度とし、アクセプタ濃度を負イオンの濃度として、電荷の極性を含めて足し合わせた正味の濃度を意味する。一例として、ドナー濃度をＮＤ、アクセプタ濃度をＮＡとすると、任意の位置における正味のネット・ドーピング濃度はＮＤ－ＮＡとなる。本明細書では、ネット・ドーピング濃度を単にドーピング濃度と記載する場合がある。
【0041】
ドナーは、半導体に電子を供給する機能を有している。アクセプタは、半導体から電子を受け取る機能を有している。ドナーおよびアクセプタは、不純物自体には限定されない。例えば、半導体中に存在する空孔（Ｖ）、酸素（Ｏ）および水素（Ｈ）が結合したＶＯＨ欠陥、格子間シリコン（Ｓｉ－ｉ）と水素が結合したＳｉ－ｉ－Ｈ欠陥、格子間炭素（Ｃｉ）と格子間酸素（Ｏｉ）および水素が結合したＣｉＯｉ－Ｈ欠陥は、電子を供給するドナーとして機能する。本明細書では、これらの欠陥を水素ドナーと称する場合がある。
【0042】
本明細書においてＰ＋型またはＮ＋型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が高いことを意味し、Ｐ－型またはＮ－型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が低いことを意味する。また、本明細書においてＰ＋＋型またはＮ＋＋型と記載した場合には、Ｐ＋型またはＮ＋型よりもドーピング濃度が高いことを意味する。
【0043】
本明細書において化学濃度とは、電気的な活性化の状態によらずに測定される不純物の原子密度を指す。化学濃度は、例えば二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により計測できる。上述したネット・ドーピング濃度は、電圧－容量測定法（ＣＶ法）により測定できる。また、拡がり抵抗測定法（ＳＲ法）により計測されるキャリア濃度を、ネット・ドーピング濃度としてよい。キャリアとは、電子または正孔の電荷キャリアを意味する。ＣＶ法またはＳＲ法により計測されるキャリア濃度は、熱平衡状態における値としてよい。また、Ｎ型の領域においては、ドナー濃度がアクセプタ濃度よりも十分大きいので、当該領域におけるキャリア濃度を、ドナー濃度としてもよい。同様に、Ｐ型の領域においては、当該領域におけるキャリア濃度を、アクセプタ濃度としてもよい。本明細書では、Ｎ型領域のドーピング濃度をドナー濃度と称する場合があり、Ｐ型領域のドーピング濃度をアクセプタ濃度と称する場合がある。
【0044】
また、ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度分布がピークを有する場合、当該ピーク値を当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。ドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度がほぼ均一な場合等においては、当該領域におけるドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度の平均値をドナー、アクセプタまたはネット・ドーピングの濃度としてよい。
【0045】
ＳＲ法により計測されるキャリア濃度が、ドナーまたはアクセプタの濃度より低くてもよい。拡がり抵抗を測定する際に電流が流れる範囲において、半導体基板のキャリア移動度が結晶状態の値よりも低い場合がある。キャリア移動度の低下は、格子欠陥等による結晶構造の乱れ（ディスオーダー）により、キャリアが散乱されることで生じる。キャリア濃度が低下する理由は、下記の通りである。ＳＲ法では、拡がり抵抗を測定し、拡がり抵抗の測定値からキャリア濃度を換算する。このとき、キャリアの移動度は結晶状態の移動度が用いられる。一方、格子欠陥が導入されている位置では、キャリア移動度は低下しているにもかかわらず、結晶状態のキャリア移動度によりキャリア濃度が算出される。そのため、実際のキャリア濃度、即ちドナーまたはアクセプタの濃度よりも低い値となる。
【0046】
ＣＶ法またはＳＲ法により計測されるキャリア濃度から算出したドナーまたはアクセプタの濃度は、ドナーまたはアクセプタを示す元素の化学濃度よりも低くてよい。一例として、シリコンの半導体においてドナーとなるリンまたはヒ素のドナー濃度、あるいはアクセプタとなるボロン（ホウ素）のアクセプタ濃度は、これらの化学濃度の９９％程度である。一方、シリコンの半導体においてドナーとなる水素のドナー濃度は、水素の化学濃度の０．１％から１０％程度である。本明細書では、ＳＩ単位系を採用する。本明細書において、距離や長さの単位がｃｍ（センチメートル）で表されることがある。この場合、諸計算はｍ（メートル）に換算して計算してよい。１０のべき乗の数値表示について、例えば１Ｅ＋１６の表示は、１×１０１６を示し、１Ｅ－１６の表示は、１×１０－１６を示す。
【0047】
図１Ａは、半導体装置１００の上面図の一例を示す。図１Ａにおいては、各部材を半導体基板１０の上面に投影した位置を示している。図１Ａにおいては、半導体装置１００の一部の部材だけを示しており、一部の部材は省略している。半導体装置１００は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０を備える半導体チップである。
【0048】
トランジスタ部７０は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタを含む。ダイオード部８０は、還流ダイオード（ＦＷＤ：Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）等のダイオードを含む。本例の半導体装置１００は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０を同一のチップに有する逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＩＧＢＴ）である。
【0049】
半導体基板１０は、半導体材料で形成された基板である。半導体基板１０は、シリコン基板であってよく、炭化シリコン基板であってよく、窒化ガリウム等の窒化物半導体基板等であってもよい。本例の半導体基板１０は、シリコン基板である。半導体基板１０は、半導体のインゴットから切り出したウエハであってよく、ウエハを個片化したチップであってもよい。半導体のインゴットは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）、磁場印加型チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）、フロートゾーン法（ＦＺ法）のいずれかで製造されよい。
【0050】
半導体基板１０は、上面視において端辺１０２を有する。本明細書で単に上面視と称した場合、半導体基板１０の上面側から見ることを意味している。本例の半導体基板１０は、上面視において互いに向かい合う２組の端辺１０２を有する。図１Ａにおいては、Ｘ軸およびＹ軸は、いずれかの端辺１０２と平行である。またＺ軸は、半導体基板１０の上面と垂直である。半導体基板１０は、活性部１６０およびエッジ終端構造部１７０を有する。
【0051】
活性部１６０は、半導体装置１００が動作した場合に半導体基板１０の上面と下面との間で、深さ方向に主電流が流れる領域である。活性部１６０の上方には、エミッタ電極が設けられているが図１Ａでは省略している。
【0052】
活性部１６０には、ＩＧＢＴ等のトランジスタ素子を含むトランジスタ部７０と、還流ダイオード（ＦＷＤ）等のダイオード素子を含むダイオード部８０の少なくとも一方が設けられている。図１Ａの例では、トランジスタ部７０およびダイオード部８０は、半導体基板１０の上面における所定の配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って、交互に配置されている。他の例では、活性部１６０には、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の一方だけが設けられていてもよい。
【0053】
図１Ａにおいては、トランジスタ部７０が配置される領域には記号「Ｉ」を付し、ダイオード部８０が配置される領域には記号「Ｆ」を付している。本明細書では、上面視において配列方向と垂直な方向を延伸方向（図１ＡではＹ軸方向）と称する場合がある。トランジスタ部７０およびダイオード部８０は、それぞれ延伸方向に長手を有してよい。つまり、トランジスタ部７０のＹ軸方向における長さは、Ｘ軸方向における幅よりも大きい。同様に、ダイオード部８０のＹ軸方向における長さは、Ｘ軸方向における幅よりも大きい。トランジスタ部７０およびダイオード部８０の延伸方向と、後述する各トレンチ部の長手方向とは同一であってよい。
【0054】
ダイオード部８０は、半導体基板１０の下面と接する領域に、Ｎ＋型のカソード領域を有する。本明細書では、カソード領域が設けられた領域を、ダイオード部８０と称する。つまりダイオード部８０は、上面視においてカソード領域と重なる領域である。半導体基板１０の下面には、カソード領域以外の領域には、Ｐ＋型のコレクタ領域が設けられてよい。
【0055】
トランジスタ部７０は、半導体基板１０の下面と接する領域に、Ｐ＋型のコレクタ領域を有する。また、トランジスタ部７０は、半導体基板１０の上面側に、Ｎ型のエミッタ領域、Ｐ型のベース領域、ゲート導電部およびゲート絶縁膜を有するゲート構造が周期的に配置されている。
【0056】
半導体装置１００は、半導体基板１０の上方に１つ以上のパッドを有してよい。本例の半導体装置１００は、ゲートパッド１１２を有している。半導体装置１００は、アノードパッド、カソードパッドおよび電流検出パッド等のパッドを有してもよい。各パッドは、端辺１０２の近傍に配置されている。端辺１０２の近傍とは、上面視における端辺１０２と、エミッタ電極との間の領域を指す。半導体装置１００の実装時において、各パッドは、ワイヤ等の配線を介して外部の回路に接続されてよい。
【0057】
ゲートパッド１１２には、ゲート電位が印加される。ゲートパッド１１２は、活性部１６０のゲートトレンチ部の導電部に電気的に接続される。半導体装置１００は、ゲートパッド１１２とゲートトレンチ部とを接続するゲート配線１３０を備える。
【0058】
ゲート配線１３０は、トランジスタ部７０のゲート導電部と電気的に接続され、トランジスタ部７０にゲート電圧を印加する。ゲート配線１３０は、上面視で、活性部１６０の外周を囲うように設けられる。ゲート配線１３０は、エッジ終端構造部１７０に設けられるゲートパッド１１２と電気的に接続される。ゲート配線１３０は、上面視で、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の間に設けられてよい。
【0059】
また、半導体装置１００は、ポリシリコン等で形成されたＰＮ接合ダイオードである不図示の温度センス部や、活性部１６０に設けられたトランジスタ部の動作を模擬する不図示の電流検出部を備えてもよい。
【0060】
本例の半導体装置１００は、上面視において、活性部１６０と端辺１０２との間に、エッジ終端構造部１７０を備える。本例のエッジ終端構造部１７０は、ゲート配線１３０と端辺１０２との間に配置されている。エッジ終端構造部１７０は、半導体基板１０の上面側の電界集中を緩和する。エッジ終端構造部１７０は、活性部１６０を囲んで環状に設けられたガードリング、フィールドプレートおよびリサーフのうちの少なくとも一つを備えていてよい。
【0061】
図１Ｂは、図１Ａにおける領域Ａの拡大図である。領域Ａは、トランジスタ部７０、ダイオード部８０およびゲート配線１３０を含む領域である。本例のゲート配線１３０は、ゲート金属層５０およびゲートランナー部５１を含む。
【0062】
半導体基板１０のおもて面において、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の間には、境界領域９０が設けられる。半導体基板１０のおもて面２１とは、半導体基板１０において対向する２つの主面の一方を指す。おもて面２１については後述する。
【0063】
本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面２１側の内部に形成されたゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、ウェル領域１７、エミッタ領域１２、ベース領域１４およびコンタクト領域１５を備える。また、本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面２１の上方に設けられたエミッタ電極５２およびゲート金属層５０を備える。エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は互いに分離して設けられる。
【0064】
エミッタ電極５２およびゲート金属層５０と、半導体基板１０のおもて面２１との間には層間絶縁膜が形成されるが、図１Ｂでは層間絶縁膜を省略している。本例の層間絶縁膜には、コンタクトホール５４、コンタクトホール５５およびコンタクトホール５６が、当該層間絶縁膜を貫通して形成される。
【0065】
エミッタ電極５２は、層間絶縁膜に開口されたコンタクトホール５４を通って、半導体基板１０のおもて面２１におけるエミッタ領域１２、コンタクト領域１５およびベース領域１４と電気的に接続する。また、エミッタ電極５２は、コンタクトホール５６を通って、ダミートレンチ部３０内のダミー導電部と接続される。エミッタ電極５２とダミー導電部との間には、不純物がドープされたポリシリコン等の、導電性を有する材料で形成された接続部２５が設けられてよい。
【0066】
ゲート金属層５０は、コンタクトホール５５を通って、ゲートランナー部５１と接触する。ゲートランナー部５１は、不純物がドープされたポリシリコン等の半導体で形成される。ゲートランナー部５１は、半導体基板１０のおもて面において、ゲートトレンチ部４０内のゲート導電部と接続される。
【0067】
エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、金属を含む材料で形成される。例えば、各電極の少なくとも一部の領域は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、または、アルミニウム‐シリコン合金（ＡｌＳｉ）、アルミニウム‐シリコン‐銅合金（ＡｌＳｉＣｕ）等の金属合金で形成されてよい。各電極は、アルミ等で形成された領域の下層にチタンやチタン化合物等で形成されたバリアメタルを有してよい。各電極は、さらにコンタクトホール内において、バリアメタルとアルミニウム等に接するようにタングステン等を埋め込んで形成されたプラグを有してもよい。
【0068】
ウェル領域１７は、ゲート金属層５０およびゲートランナー部５１と重なって設けられている。ウェル領域１７は、ゲート金属層５０およびゲートランナー部５１と重ならない範囲にも、所定の幅で延伸して設けられている。本例のウェル領域１７は、コンタクトホール５４のＹ軸方向の端から、ゲート金属層５０側に離れて設けられている。ウェル領域１７は、ベース領域１４よりもドーピング濃度の高い第２導電型の領域である。本例のベース領域１４はＰ－型であり、ウェル領域１７はＰ＋型である。
【0069】
トランジスタ部７０およびダイオード部８０のそれぞれは、半導体基板１０のおもて面２１において、配列方向に複数配列されたトレンチ部を有する。本例のトランジスタ部７０には、配列方向に沿って１以上のゲートトレンチ部４０と、１以上のダミートレンチ部３０とが交互に設けられている。本例のダイオード部８０には、複数のダミートレンチ部３０が、配列方向に沿って設けられている。本例のダイオード部８０には、ゲートトレンチ部４０が設けられていない。
【0070】
トランジスタ部７０には、１つ以上のゲートトレンチ部４０が、各トレンチの配列方向に沿って所定の間隔で配列される。ゲートトレンチ部４０の内部のゲート導電部は、ゲート金属層５０と電気的に接続され、ゲート電位が印加される。トランジスタ部７０には、１つ以上のダミートレンチ部３０が配列方向に沿って所定の間隔で配列されてよい。ダミートレンチ部３０の内部のダミー導電部には、ゲート電位とは異なる電位が印加される。本例のダミー導電部は、エミッタ電極５２と電気的に接続され、エミッタ電位が印加される。
【0071】
トランジスタ部７０においては、配列方向に沿って１つ以上のゲートトレンチ部４０と、１つ以上のダミートレンチ部３０とが交互に形成されてよい。また、ダミートレンチ部３０は、ダイオード部８０および境界領域９０において配列方向に沿って所定の間隔で配列される。なお、トランジスタ部７０は、ダミートレンチ部３０が設けられず、ゲートトレンチ部４０のみで構成されてもよい。
【0072】
本例のゲートトレンチ部４０は、配列方向と垂直な延伸方向に沿って延伸する２つの延伸部分４１（延伸方向に沿って直線状であるトレンチの部分）と、２つの延伸部分４１を接続する接続部分４３を有してよい。図１Ｂにおける延伸方向はＹ軸方向である。
【0073】
接続部分４３の少なくとも一部は、上面視において曲線状に設けられることが好ましい。２つの延伸部分４１のＹ軸方向における端部どうしを接続部分４３が接続することで、延伸部分４１の端部における電界集中を緩和できる。
【0074】
トランジスタ部７０において、ダミートレンチ部３０はゲートトレンチ部４０のそれぞれの延伸部分４１の間に設けられる。それぞれの延伸部分４１の間には、１本のダミートレンチ部３０が設けられてよく、複数本のダミートレンチ部３０が設けられていてもよい。ダミートレンチ部３０は、延伸方向に延伸する直線形状を有してよく、ゲートトレンチ部４０と同様に、延伸部分３１と接続部分３３とを有していてもよい。図１Ｂに示した半導体装置１００は、接続部分３３を有さない直線形状のダミートレンチ部３０と、接続部分３３を有するダミートレンチ部３０の両方を含んでいる。ゲートトレンチ部４０の延伸部分４１またはダミートレンチ部３０の延伸部分３１が、延伸方向に長く延伸する方向を、トレンチ部の長手方向とする。ゲートトレンチ部４０またはダミートレンチ部３０の長手方向は、延伸方向と一致してよい。本例では、延伸方向および長手方向は、Ｙ軸方向である。ゲートトレンチ部４０またはダミートレンチ部３０が複数配列された配列方向を、トレンチ部の短手方向とする。短手方向は配列方向と一致してよい。また短手方向は、長手方向に対して垂直であってよい。本例では、長手方向と短手方向は垂直である。本例では、配列方向および短手方向は、Ｘ軸方向である。
【0075】
ゲートトレンチ部４０の先端における接続部分３３において、ゲートトレンチ部４０内のゲート導電部と、ゲートランナー部５１とが接続する。ゲートトレンチ部４０は、延伸方向（Ｙ軸方向）において、ダミートレンチ部３０よりもゲートランナー部５１側に突出して設けられてよい。ゲートトレンチ部４０の当該突出部分が、ゲートランナー部５１と接続する。
【0076】
ウェル領域１７の拡散深さは、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の深さよりも深くてよい。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０のＹ軸方向の端部は、上面視においてウェル領域１７に設けられる。つまり、各トレンチ部のＹ軸方向の端部において、各トレンチ部の深さ方向の底部は、ウェル領域１７に覆われている。これにより、各トレンチ部の当該底部における電界集中を緩和できる。
【0077】
配列方向において各トレンチ部の間には、メサ部が設けられている。メサ部は、半導体基板１０の内部において、トレンチ部に挟まれた領域を指す。一例としてメサ部の上端は半導体基板１０の上面である。メサ部の下端の深さ位置は、トレンチ部の下端の深さ位置と同一である。本例のメサ部は、半導体基板１０の上面において、トレンチ部に沿って延伸方向（Ｙ軸方向）に延伸して設けられている。
【0078】
境界領域９０は、トランジスタ部７０において、ダイオード部８０に隣接して設けられる。境界領域９０は、半導体基板１０のおもて面側のメサ部において、第１導電型のエミッタ領域１２が設けられておらず、半導体基板１０の裏面側にコレクタ領域２２が設けられた領域である。境界領域９０は、おもて面２１にベース領域１４を有してよい。なお、図１Ｂにおいては、半導体基板１０の裏面側に設けられたカソード領域８２について、おもて面側に投影した場合の位置を示している。境界領域９０には、ダミートレンチ部３０が設けられている。
【0079】
メサ部７１、メサ部８１およびメサ部９１は、それぞれ、トランジスタ部７０、ダイオード部８０および境界領域９０に設けられたメサ部である。本明細書において単にメサ部と称した場合、メサ部７１、メサ部８１およびメサ部９１のそれぞれを指している。メサ部とは、隣り合う２つのトレンチ部に挟まれた半導体基板１０の部分であって、半導体基板１０のおもて面２１から、各トレンチ部の最も深い底部の深さまでの部分であってよい。各トレンチ部の延伸部分を１つのトレンチ部としてよい。即ち、２つの延伸部分に挟まれる領域をメサ部としてよい。
【0080】
それぞれのメサ部には、ベース領域１４が設けられる。メサ部において半導体基板１０の上面に露出したベース領域１４のうち、ゲート金属層５０に最も近く配置された領域をベース領域１４－ｅとする。図１Ｂにおいては、それぞれのメサ部の延伸方向における一方の端部に配置されたベース領域１４－ｅを示しているが、それぞれのメサ部の他方の端部にもベース領域１４－ｅが配置されている。それぞれのメサ部には、上面視においてベース領域１４－ｅに挟まれた領域に、第１導電型のエミッタ領域１２および第２導電型のコンタクト領域１５の少なくとも一方が設けられてよい。本例のエミッタ領域１２はＮ＋型であり、コンタクト領域１５はＰ＋型である。エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５は、深さ方向において、ベース領域１４と半導体基板１０の上面との間に設けられてよい。
【0081】
トランジスタ部７０のメサ部７１は、半導体基板１０の上面に露出したエミッタ領域１２を有する。エミッタ領域１２は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられている。ゲートトレンチ部４０に接するメサ部７１は、半導体基板１０の上面に露出したコンタクト領域１５が設けられていてよい。
【0082】
メサ部７１におけるコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２のそれぞれは、Ｘ軸方向における一方のトレンチ部から、他方のトレンチ部まで設けられる。一例として、メサ部７１のコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２は、トレンチ部の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置されている。
【0083】
他の例においては、メサ部７１のコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２は、トレンチ部の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿ってストライプ状に設けられていてもよい。例えばトレンチ部に接する領域にエミッタ領域１２が設けられ、エミッタ領域１２に挟まれた領域にコンタクト領域１５が設けられる。
【0084】
ダイオード部８０のメサ部８１には、エミッタ領域１２が設けられていない。メサ部８１の上面には、ベース領域１４およびコンタクト領域１５が設けられてよい。メサ部８１の上面においてベース領域１４－ｅに挟まれた領域には、それぞれのベース領域１４－ｅに接してコンタクト領域１５が設けられてよい。メサ部８１の上面においてコンタクト領域１５に挟まれた領域には、ベース領域１４が設けられてよい。ベース領域１４は、コンタクト領域１５に挟まれた領域全体に配置されてよい。
【0085】
それぞれのメサ部の上方には、コンタクトホール５４が設けられている。コンタクトホール５４は、ベース領域１４－ｅに挟まれた領域に配置されている。本例のコンタクトホール５４は、コンタクト領域１５、ベース領域１４およびエミッタ領域１２の各領域の上方に設けられる。コンタクトホール５４は、ベース領域１４－ｅおよびウェル領域１７に対応する領域には設けられない。コンタクトホール５４は、メサ部７１の配列方向（Ｘ軸方向）における中央に配置されてよい。
【0086】
ダイオード部８０において、半導体基板１０の下面と隣接する領域には、Ｎ＋型のカソード領域８２が設けられる。カソード領域８２のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。半導体基板１０の下面において、カソード領域８２が設けられていない領域には、Ｐ＋型のコレクタ領域２２が設けられてよい。カソード領域８２およびコレクタ領域２２は、半導体基板１０の裏面２３と、バッファ領域２０との間に設けられている。図１Ｂにおいては、カソード領域８２およびコレクタ領域２２の境界６２を点線で示している。
【0087】
カソード領域８２は、Ｙ軸方向においてウェル領域１７から離れて配置されている。これにより、比較的にドーピング濃度が高く、且つ、深い位置まで形成されているＰ型の領域（ウェル領域１７）と、カソード領域８２との距離を確保して、耐圧を向上し、ウェル領域１７からの正孔の注入を抑制できる。本例のカソード領域８２のＹ軸方向における端部は、コンタクトホール５４のＹ軸方向における端部よりも、ウェル領域１７から離れて配置されている。他の例では、カソード領域８２のＹ軸方向における端部は、ウェル領域１７とコンタクトホール５４との間に配置されていてもよい。
【0088】
図２Ａは、図１Ｂにおけるａ－ａ'断面を含むＸＺ断面の一例を示す図である。ａ－ａ'断面を含むＸＺ断面は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２を通過するＸＺ面である。本例の半導体装置１００は、ａ－ａ'断面を含むＸＺ断面において、半導体基板１０、層間絶縁膜３８、エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４を有する。エミッタ電極５２は、半導体基板１０および層間絶縁膜３８の上方に形成される。
【0089】
ドリフト領域１８は、半導体基板１０に設けられた第１導電型の領域である。本例のドリフト領域１８は、一例としてＮ－型である。ドリフト領域１８は、半導体基板１０において他のドーピング領域が形成されずに残存した領域であってよい。即ち、ドリフト領域１８のドーピング濃度は半導体基板１０のドーピング濃度であってよい。
【0090】
バッファ領域２０は、ドリフト領域１８の下方に設けられた第１導電型の領域である。本例のバッファ領域２０は、半導体基板１０の深さ方向における中心よりも半導体基板１０の裏面２３に近接して設けられる。本例のバッファ領域２０は、一例としてＮ型である。バッファ領域２０のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。バッファ領域２０は、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層が、第２導電型のコレクタ領域２２および第１導電型のカソード領域８２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。
【0091】
コレクタ領域２２およびカソード領域８２は、半導体基板１０の裏面２３に設けられる。コレクタ領域２２は、トランジスタ部７０において、バッファ領域２０の下方に設けられる。カソード領域８２は、ダイオード部８０において、バッファ領域２０の下方に設けられる。コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２は、トランジスタ部７０とダイオード部８０との境界であってよい。
【0092】
コレクタ電極２４は、半導体基板１０の裏面２３に形成される。コレクタ電極２４は、金属等の導電材料で形成される。コレクタ電極２４は、金属等の導電材料で形成される。コレクタ電極２４の少なくとも一部の領域は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属、または、アルミニウム‐シリコン合金（ＡｌＳｉ）、アルミニウム‐シリコン‐銅合金（ＡｌＳｉＣｕ）等の金属合金で形成されてよい。
【0093】
ベース領域１４は、メサ部７１、メサ部９１およびメサ部８１において、ドリフト領域１８の上方に設けられる第２導電型の領域である。ベース領域１４は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。ベース領域１４は、ダミートレンチ部３０に接して設けられてよい。
【0094】
エミッタ領域１２は、メサ部７１において、ベース領域１４とおもて面２１との間に設けられる。エミッタ領域１２は、ゲートトレンチ部４０と接して設けられる。エミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接してもよいし、接しなくてもよい。なお、エミッタ領域１２は、メサ部９１に設けられなくてよい。
【0095】
コンタクト領域１５は、メサ部９１において、ベース領域１４の上方に設けられる。コンタクト領域１５は、メサ部９１において、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。他の断面において、コンタクト領域１５は、メサ部７１のおもて面２１に設けられてよい。
【0096】
蓄積領域１６は、ドリフト領域１８よりも半導体基板１０のおもて面２１側に設けられる第１導電型の領域である。本例の蓄積領域１６は、一例としてＮ＋型である。蓄積領域１６は、メサ部７１に設けられる。蓄積領域１６は、メサ部８１およびメサ部９１に設けられてもよい。
【0097】
また、蓄積領域１６は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられる。蓄積領域１６は、ダミートレンチ部３０に接してもよいし、接しなくてもよい。蓄積領域１６のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。蓄積領域１６を設けることで、キャリア注入促進効果（ＩＥ効果）を高めて、トランジスタ部７０のオン電圧を低減できる。
【0098】
１つ以上のゲートトレンチ部４０および１つ以上のダミートレンチ部３０は、おもて面２１に設けられる。各トレンチ部は、おもて面２１からドリフト領域１８まで設けられる。エミッタ領域１２、ベース領域１４、コンタクト領域１５および蓄積領域１６の少なくともいずれかが設けられる領域においては、各トレンチ部はこれらの領域も貫通して、ドリフト領域１８に到達する。トレンチ部がドーピング領域を貫通するとは、ドーピング領域を形成してからトレンチ部を形成する順序で製造したものに限定されない。トレンチ部を形成した後に、トレンチ部の間にドーピング領域を形成したものも、トレンチ部がドーピング領域を貫通しているものに含まれる。
【0099】
ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１に形成されたゲートトレンチ、ゲート絶縁膜４２およびゲート導電部４４を有する。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁を覆って形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部４４は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜４２よりも内側に形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲート導電部４４と半導体基板１０とを絶縁する。ゲート導電部４４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。
【0100】
ゲート導電部４４は、半導体基板１０の深さ方向において、ゲート絶縁膜４２を挟んでメサ部７１側で隣接するベース領域１４と対向する領域を含む。ゲート導電部４４に所定の電圧が印加されると、ベース領域１４のうちゲートトレンチに接する界面の表層に、電子の反転層によるチャネルが形成される。
【0101】
ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同一の構造を有してよい。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１側に形成されたダミートレンチ、ダミー絶縁膜３２およびダミー導電部３４を有する。ダミー絶縁膜３２は、ダミートレンチの内壁を覆って形成される。ダミー導電部３４は、ダミートレンチの内部に形成され、且つ、ダミー絶縁膜３２よりも内側に形成される。ダミー絶縁膜３２は、ダミー導電部３４と半導体基板１０とを絶縁する。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。
【0102】
層間絶縁膜３８は、おもて面２１に設けられている。層間絶縁膜３８の上方には、エミッタ電極５２が設けられている。層間絶縁膜３８には、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを電気的に接続するための１又は複数のコンタクトホール５４が設けられている。コンタクトホール５５およびコンタクトホール５６も同様に、層間絶縁膜３８を貫通して設けられてよい。
【0103】
ライフタイム制御部１５０は、半導体基板１０に設けられ、ライフタイムキラーを含む。ライフタイム制御部１５０は、半導体基板１０の内部に不純物を注入すること等により意図的にライフタイムキラーが形成された領域であってよい。一例において、ライフタイム制御部１５０は、半導体基板１０にヘリウムを注入することで形成される。ライフタイム制御部１５０を設けることにより、ターンオフ時間を低減し、テイル電流を抑制することにより、スイッチング時の損失を低減することができる。
【0104】
ライフタイムキラーは、キャリアの再結合中心である。ライフタイムキラーは、格子欠陥であってよい。例えば、ライフタイムキラーは、空孔、複空孔、これらと半導体基板１０を構成する元素との複合欠陥、または転位であってよい。また、ライフタイムキラーは、ヘリウム、ネオンなどの希ガス元素、または、白金などの金属元素などでもよい。ライフタイムキラーは、水素イオンを半導体基板１０の注入面に注入した後に、停止した水素よりも注入面側に形成される再結合中心であってもよい。格子欠陥の形成には電子線が用いられてよい。ライフタイム制御部１５０を形成するための不純物のドーズ量は、０．５Ｅ１０ｃｍ－２以上、１．０Ｅ１３ｃｍ－２以下であっても、５．０Ｅ１０ｃｍ－２以上、５．０Ｅ１１ｃｍ－２以下であってもよい。ライフタイム制御部１５０を形成するための加速エネルギーは、１００ｋｅＶ以上、１００ＭｅＶ以下であってよい。
【0105】
ライフタイムキラー濃度とは、キャリアの再結合中心濃度である。ライフタイムキラー濃度は、格子欠陥の濃度であってよい。例えばライフタイムキラー濃度とは、空孔、複空孔などの空孔濃度であってよく、これらの空孔と半導体基板１０を構成する元素との複合欠陥濃度であってよく、または転位濃度であってよい。また、ライフタイムキラー濃度とは、ヘリウム、ネオンなどの希ガス元素の化学濃度としてもよく、または、白金などの金属元素の化学濃度としてもよい。
【0106】
ライフタイム制御部１５０は、おもて面側ライフタイム制御領域１５１または裏面側ライフタイム制御領域１５２の少なくとも一方を含む。ライフタイム制御部１５０は、主領域１５６および減衰領域１５７を含む。
【0107】
おもて面側ライフタイム制御領域１５１は、半導体基板１０の深さ方向における中心よりもおもて面２１に近接して設けられる。おもて面側ライフタイム制御領域１５１は、主領域１５６および減衰領域１５７を含んでよい。
【0108】
裏面側ライフタイム制御領域１５２は、半導体基板１０の深さ方向における中心よりも裏面２３に近接して設けられる。本例の裏面側ライフタイム制御領域１５２は、バッファ領域２０に設けられる。裏面側ライフタイム制御領域１５２は、主領域１５６および減衰領域１５７を含んでよい。
【0109】
ライフタイム制御部１５０は、ライフタイムキラーを形成するための不純物イオンを、裏面２３側から注入することにより形成されてよい。ライフタイムキラーを形成するための不純物イオンを、単に不純物イオンと称する場合がある。不純物イオンは、例えばヘリウムイオンである。これにより、半導体装置１００のおもて面２１側への影響を回避できる。例えば、ライフタイム制御部１５０は、裏面２３側からヘリウムイオンを注入することにより形成される。ここで、ライフタイム制御部１５０がおもて面２１側からの注入により形成されているか、裏面２３側からの注入により形成されているかは、ＳＲ法またはリーク電流の測定によって、おもて面２１側の状態を取得することで判断できる。
【0110】
おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２の形成方法は、同一であっても異なっていてもよい。おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２の両方を、裏面２３側からの不純物イオンの注入により形成してもよい。おもて面側ライフタイム制御領域１５１をおもて面２１側からの不純物イオンの注入により形成し、裏面側ライフタイム制御領域１５２を裏面２３側からの不純物イオンの注入により形成してもよい。おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２の両方を、おもて面２１側からの不純物イオンの注入により形成してもよい。おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２を形成するときの不純物イオンのドーズ量は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0111】
主領域１５６は、ダイオード部８０に設けられる。主領域１５６は、不純物イオンが直接注入された領域であってよい。例えば、マスクを用いてライフタイム制御部１５０を形成する場合、主領域１５６はマスクによって被覆されていない領域である。主領域１５６は、おもて面側ライフタイム制御領域１５１と裏面側ライフタイム制御領域１５２とで、上面視における同一の領域に設けられてもよいし、異なる領域に設けられてもよい。
【0112】
減衰領域１５７は、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸して設けられる。減衰領域１５７は、主領域１５６よりもライフタイムキラー濃度が減衰した領域である。減衰領域１５７は、不純物イオンが注入された領域ではなく、注入された不純物が熱拡散することによって形成された領域であってよい。減衰領域１５７は、おもて面側ライフタイム制御領域１５１と裏面側ライフタイム制御領域１５２とで、上面視における同一の領域に設けられてもよいし、異なる領域に設けられてもよい。
【0113】
本例の減衰領域１５７は、ダイオード部８０において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸して設けられる。即ち、ダイオード部８０は、主領域１５６および減衰領域１５７を有する。本例の減衰領域１５７は、配列方向において、主領域１５６からコレクタ領域２２とコレクタ電極２４との境界６２まで延伸する。減衰領域１５７は、配列方向において、主領域１５６からコレクタ領域２２とコレクタ電極２４の境界６２まで延伸して、境界６２で終端してよい。
【0114】
ここで、ダイオード部８０のトレンチ配列方向の幅Ｗａ、減衰領域１５７のトレンチ配列方向の幅Ｗｂ、および主領域１５６のトレンチ配列方向の幅Ｗｃとする。この場合、Ｗａ＞Ｗｃを満たしてよく、（Ｗａ－２Ｗｂ）＞Ｗｃを満たしてよい。主領域１５６のトレンチ配列方向の幅Ｗｃは、ダイオード部８０のトレンチ配列方向の幅Ｗａよりも小さくてよい。主領域１５６は、ダイオード部８０の内側に形成されてよい。なお、減衰領域１５７のトレンチ配列方向の幅Ｗｂは、ライフタイム制御部１５０を形成するためのライフタイムキラーの半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向の拡散半値半幅Ｗｈと同一であってよい。拡散半値半幅Ｗｈについては後述する。
【0115】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、ダイオード部８０の幅の８割以上を占めてよい。即ち、０．８≦（Ｗａ－２Ｗｂ）／Ｗａ＜１．０を満たしてよい。
【0116】
図２Ｂは、図２Ａのｍ－ｍ'断面におけるライフタイムキラー濃度の例である。ｍ－ｍ'断面は、おもて面側ライフタイム制御領域１５１をＸ軸方向に通過する。主領域１５６は、ライフタイムキラー濃度分布が一様であってよい。減衰領域１５７は、ライフタイムキラー濃度が減衰する領域である。減衰領域１５７のライフタイムキラー濃度分布はガウス分布であってよい。
【0117】
ライフタイム制御部１５０の端部の位置ｘ１およびｘ１'を、減衰領域１５７のライフタイムキラー濃度が、主領域１５６におけるライフタイムキラー濃度の最大値または平均濃度の半値となる位置とする。位置ｘ２およびｘ２'を、主領域１５６のライフタイムキラー濃度が、水平方向（ｘ軸方向）に減衰し始める位置とする。即ち位置ｘ２およびｘ２'は、主領域１５６の端部の位置である。主領域１５６の幅Ｗｃは、位置ｘ２と位置ｘ２'との距離である。減衰領域１５７の幅Ｗｂは、位置ｘ１と位置ｘ２との距離か、または位置ｘ１'と位置ｘ２'との距離である。減衰領域１５７の幅Ｗｂは、ライフタイムキラー濃度分布の半値半幅（ＨＷＨＭ）である。半値半幅は、拡散半値半幅Ｗｈであってよい。
【0118】
ライフタイムキラー濃度分布において、位置ｘ１または位置ｘ１'の濃度よりも低い濃度の部分を、染み出し部１５８とする。本例のライフタイム制御部１５０の端部の位置ｘ１およびｘ１'は、境界６２と一致する。即ち、ライフタイムキラー濃度分布の染み出し部１５８は境界領域９０に位置してよく、トランジスタ部７０に位置してよい。
【0119】
図３Ａは、半導体装置１００の変形例を示すａ－ａ'断面を含むＸＺ断面である。本例の半導体装置１００は、図２Ａの半導体装置１００と異なる領域にライフタイム制御部１５０を備える。本例では、図２Ａの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0120】
おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２は、上面視において異なる領域に設けられている。本例のおもて面側ライフタイム制御領域１５１は、主領域１５６および減衰領域１５７を有する。裏面側ライフタイム制御領域１５２は、減衰領域１５７を有さなくてよい。本例のライフタイム制御部１５０は、おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２の少なくとも一方を有してもよく、有さなくてもよい。
【0121】
おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２は、同一の領域に設けられてよい。即ち、おもて面側ライフタイム制御領域１５１の主領域１５６は、上面視において、裏面側ライフタイム制御領域１５２の主領域１５６と同一の領域に設けられてよい。おもて面側ライフタイム制御領域１５１の減衰領域１５７は、上面視において、裏面側ライフタイム制御領域１５２の減衰領域１５７と同一の領域に設けられてよい。但し、おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２は、異なる領域に設けられてもよい。
【0122】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、カソード領域８２の上方からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端している。減衰領域１５７は、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えて、コレクタ領域２２の上方まで延伸している。本例の減衰領域１５７は、主領域１５６から境界領域９０の内側まで延伸しているが、境界領域９０を越えて延伸してもよい。ここでは、おもて面側ライフタイム制御領域１５１の主領域１５６および減衰領域１５７として説明している。但し、裏面側ライフタイム制御領域１５２についても同様に、本例の主領域１５６および減衰領域１５７に対応する位置に主領域１５６および減衰領域１５７を有してもよい。
【0123】
図３Ｂは、図３Ａのｍ－ｍ'断面におけるライフタイムキラー濃度の例である。本例では、図２Ａおよび図２Ｂの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。本例の境界６２は、ライフタイム制御部１５０の端部の位置ｘ１（またはｘ１'）と、主領域１５６の端部の位置ｘ２（またはｘ２'）との間に位置する。言い換えると、境界６２は減衰領域１５７に位置する。ライフタイムキラー濃度分布の染み出し部１５８は、境界６２よりも外側に離れて位置してよい。染み出し部１５８は境界領域９０に位置してよく、トランジスタ部７０に位置してよい。
【0124】
図４Ａは、半導体装置１００の変形例を示すａ－ａ'断面を含むＸＺ断面である。本例の半導体装置１００は、図２Ａおよび図３Ａの半導体装置１００と異なる領域にライフタイム制御部１５０を備える。本例では、図２Ａおよび図３Ａの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0125】
ライフタイム制御部１５０は、ダイオード部８０に設けられ、トランジスタ部７０には設けられなくてよい。本例においては、おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２の両方がダイオード部８０に設けられ、トランジスタ部７０には設けられない。おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２の一方は、省略してもよい。
【0126】
おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２は、同一の領域に設けられてよい。即ち、おもて面側ライフタイム制御領域１５１の主領域１５６は、上面視において、裏面側ライフタイム制御領域１５２の主領域１５６と同一の領域に設けられてよい。おもて面側ライフタイム制御領域１５１の減衰領域１５７は、上面視において、裏面側ライフタイム制御領域１５２の減衰領域１５７と同一の領域に設けられてよい。但し、おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２は、異なる領域に設けられてもよい。
【0127】
主領域１５６は、カソード領域８２の上方においてトレンチ配列方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。減衰領域１５７は、主領域１５６からトレンチ配列方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。即ち、本例の半導体装置１００は、減衰領域１５７の端部と境界６２との距離Ｗｄを有する。本例の距離Ｗｄは、トレンチ配列方向における距離であるが、トレンチ延伸方向においても距離Ｗｄが設けられてよい。距離Ｗｄは、幅Ｗｂよりも小さくてもよいし、幅Ｗｂと同一であってもよいし、幅Ｗｂよりも大きくてもよい。
【0128】
本例では、ダイオード部８０のトレンチ配列方向の幅Ｗａは、主領域１５６のトレンチ配列方向の幅Ｗｃよりも大きくてよい。即ち、Ｗａ＞Ｗｃであってよい。また、ダイオード部８０のトレンチ配列方向の幅Ｗａは、ライフタイム制御部１５０の幅Ｗｃ＋２Ｗｂよりも大きくてよい。即ち、Ｗａ＞Ｗｃ＋２Ｗｂであってよい。
【0129】
図４Ｂは、図４Ａのｍ－ｍ'断面におけるライフタイムキラー濃度の例である。本例では、図３Ａおよび図３Ｂの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。本例の境界６２は、ライフタイム制御部１５０の端部の位置ｘ１（またはｘ１'）よりも外側に離れて位置する。ライフタイムキラー濃度分布の染み出し部１５８は、ダイオード部８０に位置してよい。あるいは、染み出し部１５８は、ダイオード部８０の内側から境界６２まで延伸してよい。染み出し部１５８の端部が境界６２であってよい。境界６２は、位置ｘ１（またはｘ１'）よりも、トランジスタ側に向かう外側に位置してよい。
【0130】
図５Ａは、半導体装置１００の変形例を示すａ－ａ'断面を含むＸＺ断面である。本例の半導体装置１００は、図３Ａの半導体装置１００と異なる領域にライフタイム制御部１５０を備える。本例では、図３Ａの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0131】
本例の裏面側ライフタイム制御領域１５２は、半導体基板１０の全面に設けられている。本例の裏面側ライフタイム制御領域１５２は、ＸＹ平面において半導体基板１０の全面に設けられており、マスクを使用せずに形成できる。本例の裏面側ライフタイム制御領域１５２は、裏面２３の全面に不純物が注入されるので、主領域１５６が半導体基板１０の全面に設けられる。一方、本例の場合、裏面側ライフタイム制御領域１５２は、減衰領域１５７を有さない。
【0132】
おもて面側ライフタイム制御領域１５１は、上面視において裏面側ライフタイム制御領域１５２と異なる領域に設けられている。本例のおもて面側ライフタイム制御領域１５１は、主領域１５６および減衰領域１５７を有する。
【0133】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、カソード領域８２の上方からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端している。本例の減衰領域１５７は、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えて、コレクタ領域２２の上方まで延伸している。他の例のように、減衰領域１５７は、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えずに終端してよく、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２で終端してもよい。
【0134】
なお、おもて面側ライフタイム制御領域１５１と裏面側ライフタイム制御領域１５２は、上述の例に限らない。例えばおもて面側ライフタイム制御領域１５１が図２Ａの例であって、裏面側ライフタイム制御領域１５２が図３Ａの例または図４Ａの例であってよい。また、おもて面側ライフタイム制御領域１５１が図３Ａの例であって、裏面側ライフタイム制御領域１５２が図２Ａの例または図４Ａの例であってよい。また、おもて面側ライフタイム制御領域１５１が図４Ａの例であって、裏面側ライフタイム制御領域１５２が図２Ａの例または図３Ａの例であってよい。
【0135】
【0136】
図６は、バッファ領域２０のドーピング濃度分布の一例を示す。本例の裏面側ライフタイム制御領域１５２は、ヘリウムイオンの注入によって形成されるが、裏面側ライフタイム制御領域１５２の形成方法はこれに限らない。ここでは、裏面側ライフタイム制御領域１５２を形成することによって、バッファ領域２０に与える影響について説明する。
【0137】
実線は、裏面側ライフタイム制御領域１５２を有する場合のバッファ領域２０のドーピング濃度分布を示す。破線は、裏面側ライフタイム制御領域１５２を有さない場合のバッファ領域２０のドーピング濃度分布を示す。
【0138】
バッファ領域２０は、半導体基板１０の深さ方向において、ドーピング濃度の１または複数のピークを有する。本例のバッファ領域２０は、半導体基板１０の深さ方向において、ドーピング濃度の４つのピークを有する。バッファ領域２０は、半導体基板１０の深さ方向において、裏面２３から第１ピーク１２１、第２ピーク１２２、第３ピーク１２３および第４ピーク１２４の順でピークを有する。深さ位置Ｄ１～Ｄ４は、第１ピーク１２１から第４ピーク１２４までの、裏面２３からの深さ方向における距離をそれぞれ示す。バッファ領域２０は、水素イオンの注入によって形成されてよい。即ち、バッファ領域２０は、水素ドナーを含んでよい。本例の半導体基板１０は、ＭＣＺ法を用いて形成されているが、これに限定されない。
【0139】
２点鎖線は、裏面側ライフタイム制御領域１５２を形成する場合のライフタイムキラー濃度を示す。深さ位置Ｄｋは、半導体基板１０の深さ方向における、裏面２３から裏面側ライフタイム制御領域１５２のピークまでの距離を示す。裏面側ライフタイム制御領域１５２は、半導体基板１０の深さ方向において、第２ピーク１２２と第３ピーク１２３との間に設けられてよい。即ち、裏面側ライフタイム制御領域１５２の裏面２３からの深さ位置Ｄｋは、第２ピーク１２２の裏面２３からの深さ位置Ｄ２よりも大きく、第３ピーク１２３の裏面２３からの深さ位置Ｄ３よりも小さくてよい。本例の裏面側ライフタイム制御領域１５２は、半導体基板１０の深さ方向において、半導体基板１０の裏面２３から１０μｍ以上、１５μｍ以下の位置にライフタイムキラー濃度のピークを有する。
【0140】
裏面側ライフタイム制御領域１５２の裏面２３からの深さ位置Ｄｋは、バッファ領域２０において裏面２３から最も浅く形成されたピークよりも浅くてよい。即ち、深さ位置Ｄｋは、深さ位置Ｄ１よりも大きくてよい。裏面側ライフタイム制御領域１５２の裏面２３からの深さ位置Ｄｋは、バッファ領域２０において裏面２３から最も深く形成されたピークよりも浅くてよい。即ち、本例のようにバッファ領域２０が４つのピークを有する場合、深さ位置Ｄｋは、深さ位置Ｄ４よりも小さくてよい。
【0141】
ここで、トランジスタ部７０においては、裏面側ライフタイム制御領域１５２を設けることによって再結合中心が形成され、裏面２３からのホールの注入が阻害されて、裏面アバランシェ耐量が低下する場合がある。また、裏面側ライフタイム制御領域１５２を形成することにより、水素で形成されたバッファ領域２０の１または複数のピークが高濃度化する場合がある。本例では、ライフタイムキラーの形成によって、第３ピーク１２３と第４ピーク１２４との間のドーピング濃度が高濃度化している。バッファ領域２０のドーピング濃度が高濃度化すると、裏面２３からのホールの注入が阻害されて、裏面アバランシェ耐量が低下する場合がある。
【0142】
半導体装置１００は、ライフタイムキラーが注入される主領域１５６をダイオード部８０の内側に設けることにより、裏面アバランシェ耐量の低下を抑制することができる。本例の半導体装置１００は、バッファ領域２０が高濃度化しやすいＭＣＺ基板を用いる場合であっても、バッファ領域２０の高濃度化を回避して、裏面アバランシェ耐量の低下を抑制することができる。また、半導体装置１００は、ライフタイム制御部１５０をトランジスタ部７０に設けないことにより、漏れ電流の増加および素子の熱暴走を抑制することができる。
【0143】
図７Ａは、コレクタ－エミッタ間遮断電流Ｉｃｅｓと、おもて面側ライフタイム制御領域１５１の注入領域との関係を示す。コレクタ－エミッタ間遮断電流Ｉｃｅｓは、ゲート－エミッタ間を短絡した状態で、コレクタ－エミッタ間に所定の電圧を印加したときのコレクタ－エミッタ間の漏れ電流である。
【0144】
実施例１は、ダイオード部８０のみにおもて面側ライフタイム制御領域１５１を設けた場合であって、オーバーラップ幅Ｗｏ＝１０μｍである場合の例である。オーバーラップ幅Ｗｏは、ライフタイム制御部１５０を形成するためのマスクがダイオード部８０と重複する幅を示す。オーバーラップ幅Ｗｏについては後述する。
【0145】
実施例２は、ダイオード部８０のみにおもて面側ライフタイム制御領域１５１を設けた場合であって、オーバーラップ幅Ｗｏ＝０μｍである場合の例である。比較例１は、おもて面側ライフタイム制御領域１５１を半導体基板１０の全面に注入した場合の例である。
【0146】
実施例２のコレクタエミッタ間遮断電流Ｉｃｅｓを１００％とした場合に、比較例１のＩｃｅｓが６２０％となり、実施例１のＩｃｅｓが９７％となった。このように、おもて面側ライフタイム制御領域１５１をダイオード部８０のみに設けることにより、漏れ電流を大幅に低減することができる。
【0147】
図７Ｂは、コレクタエミッタ間遮断電流Ｉｃｅｓと、裏面側ライフタイム制御領域１５２の注入領域との関係を示す。
【0148】
実施例３は、裏面側ライフタイム制御領域１５２を設けない場合の例である。実施例４は、ダイオード部８０のみに裏面側ライフタイム制御領域１５２を設けた場合の例である。実施例５は、裏面側ライフタイム制御領域１５２を半導体基板１０の全面に注入した場合の例である。
【0149】
実施例５のコレクタ－エミッタ間遮断電流Ｉｃｅｓを１００％とした場合に、実施例３のＩｃｅｓが８０％となり、実施例４のＩｃｅｓが８５％となった。このように、裏面側ライフタイム制御領域１５２の注入領域を変更することにより、漏れ電流量を調整することができる。裏面側ライフタイム制御領域１５２を設ける領域は、スイッチング損失とのトレードオフ等を考慮して、適宜決定されてよい。
【0150】
図７Ｃは、大電流短絡耐量と、裏面側ライフタイム制御領域１５２の注入領域との関係を示す。大電流短絡耐量とは、一例として、ゲート－エミッタ間電圧を＋１５Ｖ以上に増加させて半導体装置１００を短絡させた場合に、安全に遮断できる最大のゲート－エミッタ間電圧値である。
【0151】
実施例６は、ダイオード部８０のみに裏面側ライフタイム制御領域１５２を設けた場合の例である。実施例７は、裏面側ライフタイム制御領域１５２を半導体基板１０の全面に注入した場合の例である。
【0152】
実施例７の大電流短絡耐量を１００％とした場合に、実施例６の大電流短絡耐量が１６７％となった。このように、裏面側ライフタイム制御領域１５２の注入領域を変更することにより、大電流短絡耐量を調整することができる。裏面側ライフタイム制御領域１５２を設ける領域は、スイッチング損失とのトレードオフ等を考慮して、適宜決定されてよい。
【0153】
図８は、マスク２１０を用いたヘリウムイオンの注入工程の一例を示す。本例では、マスク２１０を用いてライフタイム制御部１５０を選択的に形成している。
【0154】
マスク２１０は、ライフタイムキラーを形成するために半導体基板１０におもて面２１または裏面２３に形成される。本例のマスク２１０は、裏面２３側に設けられ、ヘリウムイオンの半導体基板１０への注入を抑制する。ヘリウムイオンをおもて面２１側から注入する場合、マスク２１０はおもて面２１側に設けられる。ライフタイム制御部１５０は、マスク２１０のマスク開口部を介してヘリウムイオンが注入されることにより形成される。即ち、マスク２１０のマスク開口部は、ヘリウムイオンが注入される主領域１５６に対応する領域に設けられる。一方、減衰領域１５７は、マスク２１０で覆われている。
【0155】
本例では、マスク２１０が形成されていない一様なマスク開口部を介して、ライフタイムキラーを注入する。本例のマスク２１０は、主領域１５６には設けられていない。そのため、主領域１５６は、半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向において、一様なドーピング濃度を有する。一様なマスク開口部とは、市松模様のようなマスクの開口部と非開口部が繰り返された繰り返し構造を有さないマスク開口部を指す。一方、主領域１５６に市松模様などの繰り返し構造を設けてライフタイム制御部１５０を形成すると、ライフタイム制御部１５０のドーピング濃度が一様とならない場合がある。
【0156】
オーバーラップ幅Ｗｏは、マスク２１０がダイオード部８０と重複する幅を示す。オーバーラップ幅Ｗｏは、ライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅Ｗｈ以上であってよい。オーバーラップ幅Ｗｏは、減衰領域１５７のトレンチ配列方向の幅Ｗｂと、減衰領域１５７の端部から境界６２までの距離Ｗｄとの和に等しくてよい。言い換えると、マスク２１０でダイオード部８０を覆ったオーバーラップ幅Ｗｏのうち、ライフタイムキラーが拡散する幅が幅Ｗｂであり、残りが距離Ｗｄとなる。
【0157】
なお、本例のオーバーラップ幅Ｗｏは、トレンチ配列方向において、マスク２１０がダイオード部８０と重複する幅を示すが、トレンチ延伸方向において、マスク２１０がダイオード部８０と重複する幅も同様の大きさであってよい。
【0158】
図９Ａは、ライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅Ｗｈを説明するための図である。拡散半値半幅Ｗｈは、拡散後のライフタイムキラー濃度分布の半値半幅（ＨＷＨＭ）であってよい。ライフタイムキラーが注入された主領域１５６のライフタイムキラー濃度は、分布のピークに相当するライフタイムキラー濃度となる。ライフタイムキラーが注入されていない減衰領域１５７では、本図のライフタイムキラー濃度分布に沿って減衰した、ライフタイムキラー濃度を有する。
【0159】
即ち、減衰領域１５７の幅Ｗｂは、主領域１５６を形成するためのライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅Ｗｈである。減衰領域１５７の幅Ｗｂは、０．１μｍ以上、１０．０μｍ以下であってよい。減衰領域１５７の幅Ｗｂは、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向とで同一であってよい。
【0160】
図９Ｂは、図２Ａ等のｍ－ｍ'断面におけるライフタイムキラー濃度分布の、他の例である。主領域１５６におけるライフタイムキラー濃度は、平均濃度を中心に変化してよい。ライフタイムキラー濃度の変化の割合は、主領域１５６における最小値が、最大値の５０％以上であってよい。ライフタイムキラー濃度の変化の割合は、主領域１５６におけるライフタイムキラー濃度の平均濃度に対して、最大値と最小値の幅が５０％以下であってよい。このような場合に、主領域１５６におけるライフタイムキラー濃度分布は実質的に平坦である、または実質的に一様であるとしてよい。
【0161】
【0162】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、減衰領域１５７に挟まれてよい。主領域１５６は、トレンチ延伸方向において、減衰領域１５７に挟まれてよい。本例の主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のそれぞれにおいて、減衰領域１５７に挟まれている。即ち、本例の主領域１５６は、半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向において、減衰領域１５７に囲まれている。主領域１５６および減衰領域１５７は、おもて面側ライフタイム制御領域１５１であってもよいし、裏面側ライフタイム制御領域１５２であってもよい。
【0163】
主領域１５６は、ダイオード部８０と同一の領域に設けられてよい。即ち、主領域１５６は、上面視で、カソード領域８２と同一の領域に設けられてよい。減衰領域１５７は、トランジスタ部７０の内側に設けられてよい。即ち、減衰領域１５７は、上面視で、コレクタ領域２２と重複して設けられてよい。このように、本例では、上面視において、ダイオード部８０に対応する領域にマスク２１０のマスク開口部を設けてライフタイムキラーを注入することにより、ダイオード部８０に主領域１５６を形成し、ダイオード部８０の周囲に減衰領域１５７を形成している。
【0164】
図１１Ａは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、主領域１５６および減衰領域１５７の位置を図示している点で図１Ｂの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１Ｂの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0165】
主領域１５６は、上面視において、カソード領域８２の内側から、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸する。本例の主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸する。
【0166】
減衰領域１５７は、上面視において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２から、コレクタ領域２２の内側まで延伸する。本例の減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２から、コレクタ領域２２の内側まで延伸する。減衰領域１５７の幅は、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで同一であってよい。減衰領域１５７のトレンチ配列方向における幅およびトレンチ延伸方向における幅は、いずれも拡散半値半幅Ｗｈであってよい。
【0167】
図１１Ｂは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、主領域１５６および減衰領域１５７の位置が図１１Ａの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ａの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0168】
主領域１５６は、上面視において、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。本例の主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。
【0169】
減衰領域１５７は、上面視において、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。本例の減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。
【0170】
図１１Ｃは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、主領域１５６および減衰領域１５７の位置が図１１Ａおよび図１１Ｂの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ａおよび図１１Ｂの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0171】
主領域１５６は、上面視において、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。本例の主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。
【0172】
減衰領域１５７は、上面視において、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、境界６２で終端する。本例の減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸し、境界６２で終端する。
【0173】
図１１Ｄは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、主領域１５６および減衰領域１５７の位置が図１１Ａから図１１Ｃまでの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ａから図１１Ｃまでの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0174】
主領域１５６は、上面視において、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。本例の主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。
【0175】
減衰領域１５７は、上面視において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。本例の減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界Ｂまで延伸せずに終端する。
【0176】
境界６２から減衰領域１５７までの距離は、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで同一であってもよいし、異なっていてもよい。境界６２から減衰領域１５７までの距離は、拡散半値半幅Ｗｈと同一であってもよいし、拡散半値半幅Ｗｈよりも大きくてもよいし、拡散半値半幅Ｗｈよりも小さくてもよい。
【0177】
図１２Ａは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、トレンチ延伸方向における主領域１５６および減衰領域１５７の位置が図１１Ａの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ａの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0178】
主領域１５６は、トレンチ延伸方向において、カソード領域８２の内側からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。一方、主領域１５６は、トレンチ配列方向において、カソード領域８２の内側から、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸する。このように、主領域１５６は、境界６２との関係において、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで異なる位置まで延伸して設けられてよい。
【0179】
減衰領域１５７は、トレンチ延伸方向において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２の内側で終端する。一方、減衰領域１５７は、トレンチ配列方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２から、コレクタ領域２２の内側まで延伸する。減衰領域１５７の幅は、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで同一であってよい。減衰領域１５７は、境界６２との関係において、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで異なる位置まで延伸して設けられてよい。
【0180】
本例の半導体装置１００は、トレンチ延伸方向におけるダイオード部８０の端部において、境界６２よりも延伸してライフタイム制御部１５０を設けることにより、逆回復時の素子の破壊を回避しやすくなる。
【0181】
図１２Ｂは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、トレンチ延伸方向における主領域１５６および減衰領域１５７の位置が図１１Ｂの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ｂの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0182】
主領域１５６は、トレンチ延伸方向において、カソード領域８２の内側からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。一方、主領域１５６は、トレンチ配列方向において、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。このように、主領域１５６は、境界６２との関係において、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで異なる位置まで延伸して設けられてよい。
【0183】
減衰領域１５７は、トレンチ延伸方向において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２の内側で終端する。一方、減衰領域１５７は、トレンチ配列方向において、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。減衰領域１５７の幅は、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで同一であってよい。減衰領域１５７は、境界６２との関係において、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで異なる位置まで延伸して設けられてよい。
【0184】
図１２Ｃは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、トレンチ延伸方向における主領域１５６および減衰領域１５７の位置が図１１Ｃの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ｃの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0185】
主領域１５６は、トレンチ延伸方向において、カソード領域８２の内側からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。一方、主領域１５６は、トレンチ配列方向において、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。このように、主領域１５６は、境界６２との関係において、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで異なる位置まで延伸して設けられてよい。
【0186】
減衰領域１５７は、トレンチ延伸方向において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２の内側で終端する。一方、減衰領域１５７は、トレンチ配列方向において、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸し、境界６２で終端する。減衰領域１５７の幅は、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで同一であってよい。減衰領域１５７は、境界６２との関係において、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで異なる位置まで延伸して設けられてよい。
【0187】
図１２Ｄは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、トレンチ延伸方向における主領域１５６および減衰領域１５７の位置が図１１Ｄの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ｄの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0188】
主領域１５６は、トレンチ延伸方向において、カソード領域８２の内側からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。一方、主領域１５６は、トレンチ配列方向において、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。このように、主領域１５６は、境界６２との関係において、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで異なる位置まで延伸して設けられてよい。
【0189】
減衰領域１５７は、トレンチ延伸方向において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２の内側で終端する。一方、減衰領域１５７は、トレンチ配列方向において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。減衰領域１５７の幅は、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで同一であってよい。減衰領域１５７は、境界６２との関係において、トレンチ配列方向とトレンチ延伸方向とで異なる位置まで延伸して設けられてよい。
【0190】
図１３Ａは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、境界領域９０がコンタクト領域１５を有する点で図１１Ａの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ａの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0191】
境界領域９０は、メサ部９１のおもて面２１にコンタクト領域１５を有する。本例のメサ部９１は、上面視においてベース領域１４－ｅに挟まれた領域にコンタクト領域１５のみを有する。但し、メサ部９１は、上面視においてベース領域１４－ｅに挟まれた領域に、ベース領域１４およびコンタクト領域１５の両方を有してもよい。
【0192】
主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸する。減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２から、コレクタ領域２２の内側まで延伸する。本例の減衰領域１５７は、上面視において、メサ部９１までトレンチ配列方向に延伸して、コンタクト領域１５と重複した領域にも設けられる。
【0193】
図１３Ｂは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、境界領域９０がコンタクト領域１５を有する点で図１１Ｂの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ｂの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0194】
主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界Ｂを越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。
【0195】
図１３Ｃは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、境界領域９０がコンタクト領域１５を有する点で図１１Ｃの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ｃの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0196】
主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸し、境界６２で終端する。
【0197】
図１３Ｄは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、境界領域９０がコンタクト領域１５を有する点で図１１Ｄの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１１Ｄの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。
【0198】
主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。
【0199】
図１４Ａは、半導体装置１００の変形例の上面図である。本例では、境界領域９０がコンタクト領域１５を有する点で図１２Ａの半導体装置１００の上面図と相違する。本例では、図１２Ａの半導体装置１００と相違する点について特に説明する。本例の半導体装置１００は、図１３Ａと同様に、境界領域９０のメサ部９１にコンタクト領域１５を有する。
【0200】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、カソード領域８２の内側から、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸する。減衰領域１５７は、トレンチ配列方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２から、コレクタ領域２２の内側まで延伸する。本例の減衰領域１５７は、上面視において、メサ部９１までトレンチ配列方向に延伸して、コンタクト領域１５と重複した領域にも設けられる。
【0201】
【0202】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界Ｂまで延伸せずに終端するが、トレンチ延伸方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。
【0203】
減衰領域１５７は、トレンチ配列方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸し、トレンチ延伸方向において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２の内側で終端する。
【0204】
【0205】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端するが、トレンチ延伸方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。
【0206】
減衰領域１５７は、トレンチ配列方向において、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸し、境界６２で終端するが、トレンチ延伸方向において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２の内側で終端する。
【0207】
【0208】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端するが、トレンチ延伸方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。
【0209】
減衰領域１５７は、トレンチ配列方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端し、トレンチ延伸方向において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２の内側で終端する。
【0210】
このように、半導体装置１００は、図１１Ａから図１４Ｄまでの実施例で開示したように主領域１５６および減衰領域１５７を様々な態様で配置することができる。図１１Ａから図１４Ｄまでの実施例で開示したライフタイム制御部１５０は、おもて面側ライフタイム制御領域１５１であってもよいし、裏面側ライフタイム制御領域１５２であってもよいし、おもて面側ライフタイム制御領域１５１および裏面側ライフタイム制御領域１５２の両方であってもよい。ライフタイム制御部１５０がおもて面側ライフタイム制御領域１５１である場合、裏面側ライフタイム制御領域１５２を半導体基板１０の全面に設けてもよいし、省略してもよい。
【0211】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0212】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0213】
１０・・・半導体基板、１２・・・エミッタ領域、１４・・・ベース領域、１５・・・コンタクト領域、１６・・・蓄積領域、１７・・・ウェル領域、１８・・・ドリフト領域、２０・・・バッファ領域、２１・・・おもて面、２２・・・コレクタ領域、２３・・・裏面、２４・・・コレクタ電極、２５・・・接続部、・・・３０・・・ダミートレンチ部、３１・・・延伸部分、３２・・・ダミー絶縁膜、３３・・・接続部分、３４・・・ダミー導電部、３８・・・層間絶縁膜、４０・・・ゲートトレンチ部、４１・・・延伸部分、４２・・・ゲート絶縁膜、４３・・・接続部分、４４・・・ゲート導電部、５０・・・ゲート金属層、５１・・・ゲートランナー部、５２・・・エミッタ電極、５４・・・コンタクトホール、５５・・・コンタクトホール、５６・・・コンタクトホール、６２・・・境界、７０・・・トランジスタ部、７１・・・メサ部、８０・・・ダイオード部、８１・・・メサ部、８２・・・カソード領域、９０・・・境界領域、９１・・・メサ部、１００・・・半導体装置、１０２・・・端辺、１１２・・・ゲートパッド、１２１・・・第１ピーク、１２２・・・第２ピーク、１２３・・・第３ピーク、１２４・・・第４ピーク、１３０・・・ゲート配線、１５０・・・ライフタイム制御部、１５１・・・おもて面側ライフタイム制御領域、１５２・・・裏面側ライフタイム制御領域、１５６・・・主領域、１５７・・・減衰領域、１５８・・・染み出し部、１６０・・・活性部、１７０・・・エッジ終端構造部、２１０・・・マスク
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【手続補正書】
【提出日】2023-08-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置であって、
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、
前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、
前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、
前記ダイオード部に設けられた主領域と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、
を有する
半導体装置。
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、
前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、
前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、
前記ダイオード部に設けられた主領域と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、
を有する
半導体装置。
【請求項2】
前記減衰領域は、前記ダイオード部において、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられる
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界を越えて、前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸し、
前記減衰領域は、上面視において、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界から、前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記減衰領域は、上面視において、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界から、前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端し、
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界を越えて前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界を越えて前記コレクタ領域の内側まで延伸する
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端し、
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記境界で終端する
請求項１または２に記載の半導体装置。
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記境界で終端する
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項8】
トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置であって、
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、
前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、
前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端する
半導体装置。
半導体基板に設けられた第１導電型のドリフト領域と、
前記半導体基板の裏面に設けられた第２導電型のコレクタ領域と、
前記半導体基板の前記裏面に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域と、
前記半導体基板のおもて面に設けられた複数のトレンチ部と、
前記半導体基板に設けられ、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御部と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端する
半導体装置。
【請求項9】
前記ライフタイム制御部は、
前記ダイオード部に設けられた主領域と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、
を有し、
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端し、
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで延伸せずに終端する
請求項８に記載の半導体装置。
前記ダイオード部に設けられた主領域と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して設けられ、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域と、
を有し、
前記主領域は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端し、
前記減衰領域は、上面視において、前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との前記境界まで延伸せずに終端する
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記おもて面に近接して設けられたおもて面側ライフタイム制御領域である
請求項１または８に記載の半導体装置。
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記裏面に近接して設けられ、前記半導体基板の全面に設けられた裏面側ライフタイム制御領域を含む
請求項１０に記載の半導体装置。
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記半導体基板の裏面に近接して設けられた裏面側ライフタイム制御領域である
請求項１または８に記載の半導体装置。
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記半導体基板の深さ方向における中心よりも前記半導体基板の裏面に近接して設けられた第１導電型のバッファ領域を備え、
前記バッファ領域は、前記半導体基板の深さ方向において、ドーピング濃度の１または複数のピークを有する
請求項１２に記載の半導体装置。
前記バッファ領域は、前記半導体基板の深さ方向において、ドーピング濃度の１または複数のピークを有する
請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記１または複数のピークは、水素ドナーを含む
請求項１３に記載の半導体装置。
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項15】
前記バッファ領域は、前記半導体基板の深さ方向において、ドーピング濃度の４つのピークを有し、
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記４つのピークのうち、前記半導体基板の裏面から２つ目の第２ピークと、３つ目の第３ピークとの間に設けられる
請求項１３に記載の半導体装置。
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記４つのピークのうち、前記半導体基板の裏面から２つ目の第２ピークと、３つ目の第３ピークとの間に設けられる
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項16】
前記ライフタイム制御部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記半導体基板の裏面から１０μｍ以上、１５μｍ以下の位置にライフタイムキラー濃度のピークを有する
請求項１３に記載の半導体装置。
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項17】
前記ライフタイム制御部は、ヘリウムを含む
請求項１または８に記載の半導体装置。
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項18】
前記主領域は、トレンチ配列方向において、前記減衰領域に挟まれる
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項19】
前記主領域は、前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向において、前記減衰領域に囲まれる
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項20】
前記主領域は、トレンチ配列方向において、前記ダイオード部の幅の８割以上を占める
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項21】
前記減衰領域の幅は、トレンチ配列方向において、０．１μm以上、１０．０μm以下である
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項22】
前記減衰領域の幅は、前記主領域を形成するためのライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅である
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項23】
前記主領域は、前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向において、一様なドーピング濃度を有する
請求項１または９に記載の半導体装置。
請求項１または９に記載の半導体装置。
【請求項24】
前記トランジスタ部は、前記ダイオード部に隣接して設けられた境界領域を有し、
前記境界領域は、前記おもて面に第２導電型のベース領域を有する
請求項１または８に記載の半導体装置。
前記境界領域は、前記おもて面に第２導電型のベース領域を有する
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項25】
前記トランジスタ部は、前記ダイオード部に隣接して設けられた境界領域を有し、
前記境界領域は、前記おもて面に設けられた第２導電型のベース領域よりもドーピング濃度の高い第２導電型のコンタクト領域を有する
請求項１または８に記載の半導体装置。
前記境界領域は、前記おもて面に設けられた第２導電型のベース領域よりもドーピング濃度の高い第２導電型のコンタクト領域を有する
請求項１または８に記載の半導体装置。
【請求項26】
トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置の製造方法であって、
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、
前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、
前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、
前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、
を備え、
前記ライフタイム制御部を形成する段階は、
前記ダイオード部に主領域を形成する段階と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域を形成する段階と、
を有する
半導体装置の製造方法。
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、
前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、
前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、
前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、
を備え、
前記ライフタイム制御部を形成する段階は、
前記ダイオード部に主領域を形成する段階と、
前記主領域から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸して、前記主領域よりもライフタイムキラー濃度が減衰した減衰領域を形成する段階と、
を有する
半導体装置の製造方法。
【請求項27】
トランジスタ部およびダイオード部を備える半導体装置の製造方法であって、
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、
前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、
前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、
前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端する
半導体装置の製造方法。
半導体基板に第１導電型のドリフト領域を形成する段階と、
前記半導体基板の裏面に第２導電型のコレクタ領域を形成する段階と、
前記半導体基板の前記裏面に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第１導電型のカソード領域を形成する段階と、
前記半導体基板のおもて面に複数のトレンチ部を形成する段階と、
前記半導体基板にライフタイムキラーを含むライフタイム制御部を形成する段階と、
を備え、
前記ライフタイム制御部は、上面視において、前記カソード領域の内側から前記半導体基板の前記おもて面と平行な方向に延伸し、前記コレクタ領域と前記カソード領域との境界まで延伸せずに終端する
半導体装置の製造方法。
【請求項28】
前記ライフタイム制御部を形成する段階は、前記ライフタイムキラーを形成するために前記半導体基板にマスクを形成する段階を有し、
上面視において、前記マスクが前記ダイオード部と重複するオーバーラップ幅は、前記ライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅以上である
請求項２６または２７に記載の半導体装置の製造方法。
上面視において、前記マスクが前記ダイオード部と重複するオーバーラップ幅は、前記ライフタイムキラーが拡散する拡散半値半幅以上である
請求項２６または２７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項29】
前記ライフタイム制御部を形成する段階は、前記マスクが形成されていない一様なマスク開口部を介して、前記ライフタイムキラーを注入する段階を有する
請求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
請求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0075】
ゲートトレンチ部４０の先端における接続部分４３において、ゲートトレンチ部４０内のゲート導電部と、ゲートランナー部５１とが接続する。ゲートトレンチ部４０は、延伸方向（Ｙ軸方向）において、ダミートレンチ部３０よりもゲートランナー部５１側に突出して設けられてよい。ゲートトレンチ部４０の当該突出部分が、ゲートランナー部５１と接続する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0092】
コレクタ電極２４は、半導体基板１０の裏面２３に形成される。コレクタ電極２４は、金属等の導電材料で形成される。コレクタ電極２４の少なくとも一部の領域は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属、または、アルミニウム‐シリコン合金（ＡｌＳｉ）、アルミニウム‐シリコン‐銅合金（ＡｌＳｉＣｕ）等の金属合金で形成されてよい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0113】
本例の減衰領域１５７は、ダイオード部８０において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸して設けられる。即ち、ダイオード部８０は、主領域１５６および減衰領域１５７を有する。本例の減衰領域１５７は、配列方向において、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸する。減衰領域１５７は、配列方向において、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２の境界６２まで延伸して、境界６２で終端してよい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0117】
ライフタイム制御部１５０の端部の位置ｘ１およびｘ１'を、減衰領域１５７のライフタイムキラー濃度が、主領域１５６におけるライフタイムキラー濃度の最大値または平均濃度の半値となる位置とする。位置ｘ２およびｘ２'を、主領域１５６のライフタイムキラー濃度が、水平方向（Ｘ軸方向）に減衰し始める位置とする。即ち位置ｘ２およびｘ２'は、主領域１５６の端部の位置である。主領域１５６の幅Ｗｃは、位置ｘ２と位置ｘ２'との距離である。減衰領域１５７の幅Ｗｂは、位置ｘ１と位置ｘ２との距離か、または位置ｘ１'と位置ｘ２'との距離である。減衰領域１５７の幅Ｗｂは、ライフタイムキラー濃度分布の半値半幅（ＨＷＨＭ）である。半値半幅は、拡散半値半幅Ｗｈであってよい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0140】
裏面側ライフタイム制御領域１５２の裏面２３からの深さ位置Ｄｋは、バッファ領域２０において裏面２３から最も浅く形成されたピークよりも深くてよい。即ち、深さ位置Ｄｋは、深さ位置Ｄ１よりも大きくてよい。裏面側ライフタイム制御領域１５２の裏面２３からの深さ位置Ｄｋは、バッファ領域２０において裏面２３から最も深く形成されたピークよりも浅くてよい。即ち、本例のようにバッファ領域２０が４つのピークを有する場合、深さ位置Ｄｋは、深さ位置Ｄ４よりも小さくてよい。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0154】
マスク２１０は、ライフタイム制御部１５０を形成するために半導体基板１０におもて面２１または裏面２３に形成される。本例のマスク２１０は、裏面２３側に設けられ、ヘリウムイオンの半導体基板１０への注入を抑制する。ヘリウムイオンをおもて面２１側から注入する場合、マスク２１０はおもて面２１側に設けられる。ライフタイム制御部１５０は、マスク２１０のマスク開口部を介してヘリウムイオンが注入されることにより形成される。即ち、マスク２１０のマスク開口部は、ヘリウムイオンが注入される主領域１５６に対応する領域に設けられる。一方、減衰領域１５７は、マスク２１０で覆われている。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0175】
減衰領域１５７は、上面視において、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。本例の減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、主領域１５６から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0194】
主領域１５６は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、カソード領域８２の内側から半導体基板１０のおもて面２１と平行な方向に延伸し、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端する。減衰領域１５７は、トレンチ配列方向およびトレンチ延伸方向のいずれにおいても、主領域１５６からコレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0202】
主領域１５６は、トレンチ配列方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２まで延伸せずに終端するが、トレンチ延伸方向において、コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界６２を越えてコレクタ領域２２の内側まで延伸する。