特開 2024-98458 半導体装置

(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】P2024098458

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/78 20060101AFI20240716BHJP

   H01L 29/739 20060101ALI20240716BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20240716BHJP

   H01L 29/861 20060101ALI20240716BHJP

   H01L 21/8234 20060101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 657D

H01L29/78 655G

H01L29/78 652T

H01L29/91 F

H01L29/91 C

H01L29/78 653A

H01L29/78 652J

H01L29/78 655E

H01L29/78 652D

H01L29/78 652M

H01L27/06 102A

H01L27/088 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002015

(22)【出願日】2023-01-10

(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】御田村 直樹

【テーマコード（参考）】

5F048

【Ｆターム（参考）】

5F048AB10

5F048AC06

5F048AC10

5F048BA14

5F048BB05

5F048BB19

5F048BC02

5F048BC03

5F048BC05

5F048BC12

5F048BD07

5F048BE09

5F048BF02

5F048BF07

5F048BF15

5F048BF16

5F048BF18

5F048CB07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】同一の半導体基板にＩＧＢＴ領域とＦＷＤ領域とを設け、ダイオード部の順方向電圧の上昇を抑制しつつ、逆回復損失を低減した半導体装置を提供する。
【解決手段】トランジスタ部７０とダイオード部８０とを備える半導体装置１００であって、半導体基板１０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た第１導電型のドリフト領域１８と、ダイオード部において、ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のアノード領域８４と、アノード領域の上方に設けられ、アノード領域よりもドーピング濃度の絶対値が低い低濃度領域８７と、アノード領域の上方に設けられ、アノード領域よりもドーピング濃度が高い第２導電型の高濃度領域８５と、を備える。
【選択図】図１Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トランジスタ部とダイオード部とを備える半導体装置であって、
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た第１導電型のドリフト領域と、
前記ダイオード部において、前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のアノード領域と、
前記アノード領域の上方に設けられ、前記アノード領域よりもドーピング濃度の絶対値が低い低濃度領域と、
前記アノード領域の上方に設けられ、前記アノード領域よりもドーピング濃度が高い第２導電型の高濃度領域と
を備える
半導体装置。

【請求項2】

前記低濃度領域のドーピング濃度は、前記アノード領域のドーピング濃度のピークの１０％以上、５０％以下である
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記半導体基板のおもて面における前記低濃度領域のドーピング濃度は、１Ｅ１５ｃｍ^－３以上、３Ｅ１６ｃｍ^－３以下である
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項4】

上面視で、前記低濃度領域は、前記半導体基板のおもて面において前記高濃度領域を囲んで設けられている
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記半導体基板の深さ方向において、前記低濃度領域は、前記アノード領域のドーピング濃度のピーク位置よりも浅い
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記低濃度領域は第１導電型である
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記アノード領域のドーピング濃度のピークは、４Ｅ１６ｃｍ^－３以上、１Ｅ１７ｃｍ^－３以下である
請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記半導体基板の深さ方向において、前記アノード領域のドーピング濃度のピーク位置は、前記半導体基板のおもて面から０．３μｍ以上、０．８μｍ以下にある
請求項７に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記半導体基板の深さ方向において、前記アノード領域のドーピング濃度のピーク位置は、前記高濃度領域よりも深い
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記アノード領域の前記半導体基板の深さ方向における厚みは、０．５μｍ以上、１．０μｍ以下である
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項11】

前記高濃度領域のドーピング濃度は、２Ｅ１９ｃｍ^－３以上、２Ｅ２０ｃｍ^－３以下である
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項12】

前記高濃度領域の前記半導体基板の深さ方向における厚みは、０．１μｍ以上、１．０μｍ以下である
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項13】

前記高濃度領域のドーピング濃度は、前記アノード領域のドーピング濃度の２００倍以上、２０００倍以下である
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項14】

前記高濃度領域は、トレンチ延伸方向において、離散的に設けられている
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項15】

前記高濃度領域は、前記複数のトレンチ部から離間して設けられている
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項16】

前記低濃度領域および前記高濃度領域の下方に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第１導電型のカソード領域を備える
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項17】

前記半導体基板のおもて面に設けられたトレンチコンタクト部を備える
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項18】

前記高濃度領域は、前記トレンチコンタクト部の下端に設けられている
請求項１７に記載の半導体装置。

【請求項19】

前記低濃度領域は、前記トレンチコンタクト部の下端および側壁に設けられている
請求項１７に記載の半導体装置。

【請求項20】

前記半導体基板の深さ方向において、前記トレンチコンタクト部の下端は、前記低濃度領域の下端よりも浅い
請求項１９に記載の半導体装置。

【請求項21】

前記半導体基板の深さ方向において、前記トレンチコンタクト部の下端は、前記低濃度領域の下端よりも深い
請求項１７に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、半導体装置の表面にｐ－型アノード層を設けることによってアノード側からの注入効率を制御し、オン電圧とリカバリー損失とのトレードオフ特性を調整することが記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１８－１５２４４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

同一の半導体基板にＩＧＢＴ領域とＦＷＤ領域とが設けられた半導体装置において、ダイオード部の順方向電圧の上昇を抑制しつつ、逆回復損失を低減した半導体装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の第１の態様においては、トランジスタ部とダイオード部とを備える半導体装置であって、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た第１導電型のドリフト領域と、前記ダイオード部において、前記ドリフト領域の上方に設けられた第２導電型のアノード領域と、前記アノード領域の上方に設けられ、前記アノード領域よりもドーピング濃度の絶対値が低い低濃度領域と、前記アノード領域の上方に設けられ、前記アノード領域よりもドーピング濃度が高い第２導電型の高濃度領域とを備える半導体装置を提供する。

【0005】

前記低濃度領域のドーピング濃度は、前記アノード領域のドーピング濃度のピークの１０％以上、５０％以下であってよい。

【0006】

前記半導体基板のおもて面における前記低濃度領域のドーピング濃度は、１Ｅ１５ｃｍ^－３以上、３Ｅ１６ｃｍ^－３以下であってよい。

【0007】

上面視で、前記低濃度領域は、前記半導体基板のおもて面において前記高濃度領域を囲んで設けられてよい。

【0008】

前記半導体基板の深さ方向において、前記低濃度領域は、前記アノード領域のドーピング濃度のピーク位置よりも浅くてよい。

【0009】

前記低濃度領域は第１導電型であってよい。

【0010】

前記アノード領域のドーピング濃度のピークは、４Ｅ１６ｃｍ^－３以上、１Ｅ１７ｃｍ^－３以下であってよい。

【0011】

前記半導体基板の深さ方向において、前記アノード領域のドーピング濃度のピーク位置は、前記半導体基板のおもて面から０．３μｍ以上、０．８μｍ以下であってよい。

【0012】

前記半導体基板の深さ方向において、前記アノード領域のドーピング濃度のピーク位置は、前記高濃度領域よりも深くてよい。

【0013】

前記アノード領域の前記半導体基板の深さ方向における厚みは、０．５μｍ以上、１．０μｍ以下であってよい。

【0014】

前記高濃度領域のドーピング濃度は、２Ｅ１９ｃｍ^－３以上、２Ｅ２０ｃｍ^－３以下であってよい。

【0015】

前記高濃度領域の前記半導体基板の深さ方向における厚みは、０．１μｍ以上、１．０μｍ以下であってよい。

【0016】

前記高濃度領域のドーピング濃度は、前記アノード領域のドーピング濃度の２００倍以上、２０００倍以下であってよい。

【0017】

前記高濃度領域は、トレンチ延伸方向において、離散的に設けられてよい。

【0018】

前記高濃度領域は、前記複数のトレンチ部から離間して設けられてよい。

【0019】

半導体装置は、前記低濃度領域および前記高濃度領域の下方に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高い第１導電型のカソード領域を備えてよい。

【0020】

半導体装置は、前記半導体基板のおもて面に設けられたトレンチコンタクト部を備えてよい。

【0021】

前記高濃度領域は、前記トレンチコンタクト部の下端に設けられてよい。

【0022】

前記低濃度領域は、前記トレンチコンタクト部の下端および側壁に設けられてよい。

【0023】

前記半導体基板の深さ方向において、前記トレンチコンタクト部の下端は、前記低濃度領域の下端よりも浅くてよい。

【0024】

前記半導体基板の深さ方向において、前記トレンチコンタクト部の下端は、前記低濃度領域の下端よりも深くてよい。

【0025】

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】

【0026】

【図1A】実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。

【図1B】図１Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す図である。

【図2A】比較例に係る半導体装置１１００の上面図の一例を示す。

【図2B】図２Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す図である。

【図3】実施例および比較例のメサ部８１におけるドーピング濃度プロファイルを示す図である。

【図4】実施例および比較例のダイオード部８０の導通時における正孔電流の経路を概略的に示す図である。

【図5A】半導体装置１００の上面図の他の一例を示す。

【図5B】図５Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す図である。

【図6A】図１Ａにおけるａ－ａ'断面の他の一例を示す図である。

【図6B】図１Ａにおけるａ－ａ'断面の他の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

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。

【0028】

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、一方の面をおもて面、他方の面を裏面と称する。「上」、「下」、「おもて」、「裏」の方向は重力方向、または、半導体装置の実装時における基板等への取り付け方向に限定されない。

【0029】

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。本明細書では、半導体基板のおもて面と平行な面をＸＹ面とし、半導体基板の深さ方向をＺ軸とする。なお、本明細書において、Ｚ軸方向に半導体基板を視た場合について上面視と称する。

【0030】

各実施例においては、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型とした例を示しているが、第１導電型をＰ型、第２導電型をＮ型としてもよい。この場合、各実施例における基板、層、領域等の導電型は、それぞれ逆の極性となる。

【0031】

本明細書では、ＮまたはＰを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ＮやＰに付す＋および－は、それぞれ、それが付されていない層や領域よりも高ドーピング濃度および低ドーピング濃度であることを意味し、＋＋は＋よりも高ドーピング濃度、－－は－よりも低ドーピング濃度であることを意味する。

【0032】

本明細書においてドーピング濃度とは、ドナーまたはアクセプタ化したドーパントの濃度を指す。したがって、その単位は、／ｃｍ^３である。本明細書において、ドナーおよびアクセプタの濃度差（すなわちネットドーピング濃度）をドーピング濃度とする場合がある。この場合、ドーピング濃度はＳＲ法で測定できる。また、ドナーおよびアクセプタの化学濃度をドーピング濃度としてもよい。この場合、ドーピング濃度はＳＩＭＳ法で測定できる。特に限定していなければ、ドーピング濃度として、上記のいずれを用いてもよい。特に限定していなければ、ドーピング領域におけるドーピング濃度分布のピーク値を、当該ドーピング領域におけるドーピング濃度としてよい。

【0033】

また、本明細書においてドーズ量とは、イオン注入を行う際に、ウェハに注入される単位面積あたりのイオンの個数をいう。したがって、その単位は、／ｃｍ^２である。なお、半導体領域のドーズ量は、その半導体領域の深さ方向にわたってドーピング濃度を積分した積分濃度とすることができる。その積分濃度の単位は、／ｃｍ^２である。したがって、ドーズ量と積分濃度とを同じものとして扱ってよい。積分濃度は、半値幅までの積分値としてもよく、他の半導体領域のスペクトルと重なる場合には、他の半導体領域の影響を除いて導出してよい。

【0034】

よって、本明細書では、ドーピング濃度の高低をドーズ量の高低として読み替えることができる。即ち、一の領域のドーピング濃度が他の領域のドーピング濃度よりも高い場合、当該一の領域のドーズ量が他の領域のドーズ量よりも高いものと理解することができる。

【0035】

図１Ａは、実施例に係る半導体装置１００の上面図の一例を示す。半導体装置１００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とを有する半導体基板を備える。例えば、半導体装置１００は、逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ－ＩＧＢＴ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＩＧＢＴ）である。

【0036】

なお、本明細書で単に上面視と称した場合、半導体基板のおもて面側から見ることを意味している。本例では、上面視でトランジスタ部７０およびダイオード部８０の配列方向をＸ軸、半導体基板のおもて面においてＸ軸と垂直な方向をＹ軸、半導体基板のおもて面と垂直な方向をＺ軸と称する。

【0037】

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。

【0038】

トランジスタ部７０は、半導体基板の裏面側に設けられたコレクタ領域２２を半導体基板のおもて面に投影した領域である。本例のコレクタ領域２２は、一例としてＰ型である。トランジスタ部７０は、ＩＧＢＴ等のトランジスタを含む。

【0039】

トランジスタ部７０は、半導体基板のおもて面側に、Ｎ型のエミッタ領域１２、Ｐ型のベース領域１４、ゲート導電部およびゲート絶縁膜を有するゲートトレンチ部４０が周期的に配置されている。ここでいう半導体基板のおもて面側とは、半導体基板のＺ軸方向における中心よりもおもて面側を意味してよい。

【0040】

ダイオード部８０は、半導体基板の裏面側に設けられたカソード領域８２を半導体基板のおもて面に投影した領域である。本例のカソード領域８２は、一例としてＮ型である。ダイオード部８０は、半導体基板のおもて面においてトランジスタ部７０と隣接して設けられた還流ダイオード（ＦＷＤ：Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）等のダイオードを含む。半導体基板の裏面には、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。

【0041】

半導体基板は、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。本例の半導体基板は、シリコン基板である。

【0042】

本例の半導体装置１００は、半導体基板のおもて面側に設けられたゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、エミッタ領域１２、コンタクト領域１５、ウェル領域１７、高濃度領域８５、および低濃度領域８７を備える。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０は、それぞれがトレンチ部の一例である。

【0043】

また、本例の半導体装置１００は、半導体基板のおもて面の上方に設けられたゲート金属層５０およびエミッタ電極５２を備える。エミッタ電極５２およびゲート金属層５０と、半導体基板のおもて面との間には層間絶縁膜が設けられているが、図１Ａでは省略している。本例の層間絶縁膜には、コンタクトホール５４、５５および５６が、当該層間絶縁膜を貫通して設けられている。図１Ａにおいては、それぞれのコンタクトホールが破線で示されている。

【0044】

エミッタ電極５２は、ゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、エミッタ領域１２、コンタクト領域１５、ウェル領域１７、高濃度領域８５、および低濃度領域８７の上方に設けられている。エミッタ電極５２は、コンタクトホール５４を通って、半導体基板のおもて面におけるエミッタ領域１２、コンタクト領域１５、高濃度領域８５、および低濃度領域８７と電気的に接続する。

【0045】

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。エミッタ電極５２の少なくとも一部の領域は、アルミニウム、またはアルミニウムを主成分とする合金（例えば、アルミニウム－シリコン合金、アルミニウム－シリコン－銅合金等）で形成されてよい。ゲート金属層５０の少なくとも一部の領域は、アルミニウム、またはアルミニウムを主成分とする合金（例えば、アルミニウム－シリコン合金、アルミニウム－シリコン－銅合金等）で形成されてよい。

【0046】

エミッタ電極５２およびゲート金属層５０は、アルミニウム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。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ている。

【0047】

コンタクトホール５５は、トランジスタ部７０のゲートトレンチ部４０内のゲート導電部とゲート金属層５０とを接続する。コンタクトホール５５の内部には、バリアメタルを介して、タングステン等で形成されたプラグが設けられてもよい。

【0048】

コンタクトホール５６は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０に設けられたダミートレンチ部３０内のダミー導電部とエミッタ電極５２とを接続する。コンタクトホール５６の内部には、バリアメタルを介して、タングステン等で形成されたプラグが設けられてもよい。

【0049】

ゲートトレンチ部４０は、予め定められた配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って予め定められた間隔で配列される。本例のゲートトレンチ部４０は、半導体基板のおもて面に平行であって配列方向と垂直な延伸方向（本例ではＹ軸方向）に沿って延伸する２つの延伸部分４１と、２つの延伸部分４１を接続する接続部分４３とを有してよい。

【0050】

接続部分４３は、少なくとも一部が曲線状に形成されることが好ましい。ゲートトレンチ部４０の２つの延伸部分４１の端部を接続することで、延伸部分４１の端部における電界集中を緩和できる。ゲートトレンチ部４０の接続部分４３において、ゲート金属層５０がゲート導電部と接続されてよい。

【0051】

ダミートレンチ部３０は、その内部に設けられたダミー導電部がエミッタ電極５２と電気的に接続されたトレンチ部である。ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同様に、予め定められた配列方向（本例ではＸ軸方向）に沿って予め定められた間隔で配列される。本例のダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同様に、半導体基板のおもて面においてＵ字形状を有してよい。即ち、ダミートレンチ部３０は、Ｙ軸方向に沿って延伸する２つの延伸部分３１と、２つの延伸部分３１を接続する接続部分３３とを有してよい。

【0052】

本例のトランジスタ部７０は、１つのゲートトレンチ部４０と２つのダミートレンチ部３０を繰り返し配列させた構造を有する。即ち、本例のトランジスタ部７０は、１：２の比率でゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０を有している。例えば、トランジスタ部７０では、配列方向において、隣り合う２本の延伸部分４１の間に２本の延伸部分３１が配列されている。

【0053】

但し、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の比率は本例に限定されない。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の比率は、１：１であってもよく、２：３であってもよい。あるいは、トランジスタ部７０においてダミートレンチ部３０を設けず、全てゲートトレンチ部４０としたいわゆるフルゲート構造であってもよい。

【0054】

ウェル領域１７は、後述するドリフト領域１８よりも半導体基板のおもて面側に設けられている。ウェル領域１７は、半導体装置１００のエッジ側に設けられているウェル領域の一例である。ウェル領域１７は、一例としてＰ＋型である。ウェル領域１７は、ゲート金属層５０が設けられた側の活性領域の端部から、予め定められた範囲に設けられている。

【0055】

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、ゲート金属層５０側の一部の領域は、ウェル領域１７に設けられている。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０のＹ軸方向の端の底は、ウェル領域１７に覆われていてよい。

【0056】

コンタクトホール５４は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５の各領域の上方に設けられている。コンタクトホール５４は、ダイオード部８０において、高濃度領域８５および低濃度領域８７の上方にも設けられている。いずれのコンタクトホール５４も、Ｙ軸方向両端に設けられたウェル領域１７の上方には設けられていない。このように、層間絶縁膜には、１または複数のコンタクトホール５４が設けられている。本例のコンタクトホール５４は、Ｙ軸方向に延伸して設けられてよい。

【0057】

メサ部７１およびメサ部８１は、半導体基板のおもて面と平行な面内において、トレンチ部に隣接して設けられたメサ部である。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の部分であって、半導体基板のおもて面から、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。

【0058】

メサ部７１は、トランジスタ部７０において、ダミートレンチ部３０またはゲートトレンチ部４０の少なくとも１つに隣接して設けられている。メサ部７１は、半導体基板のおもて面において、ウェル領域１７と、エミッタ領域１２と、コンタクト領域１５とを有する。

【0059】

エミッタ領域１２は、ドリフト領域１８と同じ導電型で、ドリフト領域１８よりもドーピング濃度の高い領域である。本例のエミッタ領域１２は、一例としてＮ＋型である。エミッタ領域１２のドーパントの一例はヒ素（Ａｓ）である。エミッタ領域１２は、メサ部７１のおもて面において、ゲートトレンチ部４０と接して設けられている。エミッタ領域１２は、メサ部７１を挟んだ２本のトレンチ部の一方から他方まで、Ｘ軸方向に延伸して設けられてよい。

【0060】

また、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。本例のエミッタ領域１２は、ダミートレンチ部３０と接している。エミッタ領域１２は、メサ部８１には設けられていない。

【0061】

コンタクト領域１５は、トランジスタ部７０において、半導体基板のおもて面に設けられた、ドリフト領域１８と異なる導電型の領域である。本例のコンタクト領域１５は、一例としてＰ＋型である。本例のコンタクト領域１５は、メサ部７１のおもて面に設けられている。コンタクト領域１５は、メサ部７１を挟んだ２本のトレンチ部の一方から他方まで、Ｘ軸方向に延伸して設けられている。本例のトランジスタ部７０では、メサ部７１のおもて面に、エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５が、Ｙ軸方向において交互に設けられている。コンタクト領域１５は、メサ部８１には設けられていない。

【0062】

トランジスタ部７０は、上面視でダイオード部８０側の端部に、境界領域７２を有してよい。境界領域７２は、ダイオード部８０の逆回復時に、トランジスタ部７０からダイオード部８０へのキャリアの回り込みを防止するための領域である。一例として、境界領域７２は、高濃度領域８５と、低濃度領域８７とを有する。

【0063】

高濃度領域８５は、半導体基板のおもて面に設けられた、ドリフト領域１８と異なる導電型の領域である。本例の高濃度領域８５は、一例としてＰ＋型である。低濃度領域８７は、上面視で、半導体基板のおもて面において高濃度領域８５を囲んで設けられた領域である。本例の低濃度領域８７は、一例としてＰ－型である。高濃度領域８５は、Ｙ軸方向において、離散的に設けられている。また、高濃度領域８５は、ダミートレンチ部３０から離間して設けられている。つまり、本例の高濃度領域８５は、上面視で、ドット状に設けられている。境界領域７２のメサ部７１には、高濃度領域８５および低濃度領域８７に代えて、コンタクト領域１５がＹ軸方向に延伸して設けられてもよい。

【0064】

メサ部８１は、ダイオード部８０において、ダミートレンチ部３０に隣接して設けられている。メサ部８１は、半導体基板のおもて面において、ウェル領域１７と、高濃度領域８５と、低濃度領域８７とを有する。

【0065】

高濃度領域８５は、ダイオード部８０において、半導体基板のおもて面に設けられた、ドリフト領域１８と異なる導電型の領域である。本例の高濃度領域８５は、一例としてＰ＋型である。本例の高濃度領域８５のドーピング濃度は、２Ｅ１９ｃｍ^－３以上、２Ｅ２０ｃｍ^－３以下である。なお、Ｅは１０のべき乗を意味し、例えば１Ｅ１６ｃｍ^－３は１×１０^１６ｃｍ^－３を意味する。本例の高濃度領域８５のドーピング濃度は、コンタクト領域１５のドーピング濃度よりも高い。あるいは、高濃度領域８５のドーピング濃度は、コンタクト領域１５のドーピング濃度と同じであってよい。この場合、高濃度領域８５およびコンタクト領域１５は、同じプロセスで形成されてよい。

【0066】

本例の高濃度領域８５は、Ｙ軸方向において、離散的に設けられている。また、高濃度領域８５は、ダミートレンチ部３０から離間して設けられている。つまり、本例の高濃度領域８５は、ダイオード部８０において、上面視で、ドット状に設けられている。

【0067】

低濃度領域８７は、ダイオード部８０において、上面視で、半導体基板のおもて面において高濃度領域８５を囲んで設けられた領域である。本例の低濃度領域８７は、一例としてＰ－型である。半導体基板のおもて面における低濃度領域８７のドーピング濃度は、１Ｅ１５ｃｍ^－３以上、３Ｅ１６ｃｍ^－３以下である。このように高濃度領域８５および低濃度領域８７を設けることによって、ダイオード部８０における正孔の総量を低減し、正孔の注入を抑えて逆回復損失を抑制することができる。

【0068】

図１Ｂは、図１Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す図である。ａ－ａ'断面は、コンタクト領域１５および高濃度領域８５を通過するＸＺ面である。

【0069】

本例の半導体装置１００は、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の上方に設けられている。

【0070】

ベース領域１４は、メサ部７１においてドリフト領域１８の上方に設けられた、ドリフト領域１８と異なる導電型の領域である。本例のベース領域１４は、一例としてＰ型である。ベース領域１４の上方には、メサ部７１のおもて面にエミッタ領域１２およびコンタクト領域１５が設けられている。ベース領域１４は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられている。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。

【0071】

エミッタ領域１２は、ベース領域１４と半導体基板１０のおもて面２１との間に設けられている。本例のエミッタ領域１２は、メサ部７１に設けられており、メサ部８１には設けられていない。エミッタ領域１２は、ゲートトレンチ部４０と接して設けられている。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。

【0072】

コンタクト領域１５は、ベース領域１４と半導体基板１０のおもて面２１との間に設けられている。本例のコンタクト領域１５は、メサ部７１に設けられており、メサ部８１には設けられていない。本例のコンタクト領域１５は、上面視で、メサ部７１において、エミッタ領域１２とＹ軸方向において交互に設けられている。コンタクト領域１５は、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０と接して設けられている。

【0073】

アノード領域８４は、境界領域７２およびメサ部８１においてドリフト領域１８の上方に設けられた、ドリフト領域１８と異なる導電型の領域である。本例のアノード領域８４は、一例としてＰ－型である。アノード領域８４の上方には、境界領域７２およびメサ部８１のおもて面に高濃度領域８５および低濃度領域８７が設けられている。

【0074】

アノード領域８４の半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）における厚みは、０．５μｍ以上、２．０μｍ以下である。Ｚ軸方向において、アノード領域８４のドーピング濃度のピーク位置は、半導体基板１０のおもて面２１から０．３μｍ以上、０．８μｍ以下、好ましくは０．４μｍ～０．６μｍ、例えば０．５μｍにある。アノード領域８４は、ダミートレンチ部３０に接して設けられている。

【0075】

本例のアノード領域８４のドーピング濃度のピークは、４Ｅ１６ｃｍ^－３以上、１Ｅ１７ｃｍ^－３以下である。本例のアノード領域８４のドーピング濃度は、ベース領域１４のドーピング濃度よりも低い。本例では、アノード領域８４のドーピング濃度を低くすることにより、正孔の注入を抑え、逆回復損失を抑制することができる。

【0076】

高濃度領域８５は、アノード領域８４と半導体基板１０のおもて面２１との間に設けられている。本例の高濃度領域８５は、境界領域７２およびメサ部８１において、Ｙ軸方向において離散的に設けられている。高濃度領域８５は、メサ部８１において、ダミートレンチ部３０から離間して設けられている。高濃度領域８５のＺ軸方向における厚みは、０．１μｍ以上、１．０μｍ以下である。

【0077】

本例の高濃度領域８５は、一例としてＰ＋型である。本例の高濃度領域８５のドーピング濃度は、２Ｅ１９ｃｍ^－３以上、２Ｅ２０ｃｍ^－３以下である。本例の高濃度領域８５のドーピング濃度は、アノード領域８４よりもドーピング濃度が高い。本例の高濃度領域８５のドーピング濃度は、アノード領域８４のドーピング濃度の２００倍以上、２０００倍以下である。

【0078】

本例の高濃度領域８５のドーピング濃度は、コンタクト領域１５のドーピング濃度よりも高い。あるいは、高濃度領域８５のドーピング濃度は、コンタクト領域１５のドーピング濃度と同じであってよい。この場合、高濃度領域８５およびコンタクト領域１５は、同じプロセスで形成されてよい。

【0079】

低濃度領域８７は、アノード領域８４と半導体基板１０のおもて面２１との間に設けられている。本例の低濃度領域８７は、上面視で、メサ部８１のおもて面において高濃度領域８５を囲んで設けられている。つまり、本例の境界領域７２およびメサ部８１のおもて面には高濃度領域８５および低濃度領域８７が設けられており、アノード領域８４は、半導体基板１０のおもて面２１に露出していない。

【0080】

本例の低濃度領域８７のドーピング濃度の絶対値は、アノード領域８４のドーピング濃度の絶対値よりも低い。ドーピング濃度の絶対値が低いということは、ドーパントがドナーまたはアクセプタのいずれであるかによらず、ドーピング濃度が低いことを意味する。つまり、低濃度領域８７は、アノード領域８４におけるアクセプタの濃度よりも、ドナーまたはアクセプタの濃度が低い領域である。本例の低濃度領域８７は、一例としてＰ－型である。

【0081】

半導体基板１０のおもて面２１における低濃度領域８７のドーピング濃度は、１Ｅ１５ｃｍ^－３以上、３Ｅ１６ｃｍ^－３以下である。低濃度領域８７のドーピング濃度は、アノード領域８４のドーピング濃度のピークの１０％以上、５０％以下である。このように高濃度領域８５および低濃度領域８７を設けることによって、ダイオード部８０における正孔の総量を低減し、正孔の注入を抑えて逆回復損失を抑制することができる。

【0082】

ダイオード部８０が導通すると、カソード領域８２からアノード領域８４に電子電流が流れる。電子電流がアノード領域８４に到達すると電導度変調が起き、アノード領域８４から正孔電流が流れる。また、カソード領域８２から拡散した電子電流により、トランジスタ部７０のコンタクト領域１５からの正孔注入も促進され、半導体基板１０の正孔密度が上昇する。これにより、ダイオード部８０のターンオフ時に正孔が消滅するまでの時間が長くなるので、逆回復ピーク電流が大きくなり、逆回復損失が増大する。

【0083】

このような正孔電流を抑制する技術として、半導体基板のおもて面側に、ライフタイムキラーを含むライフタイム制御領域を設ける技術が知られている。ライフタイムキラーは、一例として、半導体基板全体に注入する電子線や所定の深さに注入されたヘリウム、電子線又はプロトン等であり、ライフタイム制御領域は、ライフタイムキラー注入によって半導体基板の内部に形成された結晶欠陥である。ライフタイム制御領域は、ダイオード部の導通時に発生する電子と正孔との再結合消滅を促進し、逆回復損失を低減する。

【0084】

本例では、メサ部８１において、ドーピング濃度の高い高濃度領域８５を離散的に設け、アノード領域８４よりもドーピング濃度が低い低濃度領域８７をアノード領域８４の上方に設けることにより、正孔の注入を抑え、ライフタイム制御領域が設けられていなくても、逆回復損失を抑制することができる。

【0085】

コンタクトホール５４は、層間絶縁膜３８を半導体基板１０の深さ方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられ、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを電気的に接続する。コンタクトホール５４の内部には、チタンまたはチタン化合物等で形成されたバリアメタルが設けられてよい。さらにコンタクトホール５４の内部には、タングステン等で形成されたプラグがバリアメタルを介して設けられてもよい。

【0086】

高濃度領域８５は、コンタクトホール５４の下方に設けられている。例えば、高濃度領域８５は、コンタクトホール５４の下端からボロン（Ｂ）等のドーパントをイオン注入することにより形成される。Ｘ軸方向において、高濃度領域８５の幅は、コンタクトホール５４の下端の幅以上であってよい。

【0087】

蓄積領域１６は、ベース領域１４の下方に設けられた領域である。本例の蓄積領域１６はドリフト領域１８と同じ導電型であり、一例としてＮ＋型である。本例の蓄積領域１６は、境界領域７２およびダイオード部８０には設けられていない。Ｚ軸方向において、２段以上の蓄積領域１６が設けられてもよい。また、蓄積領域１６は、境界領域７２およびダイオード部８０にも設けられてよい。

【0088】

また、蓄積領域１６は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられている。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のオン電圧を低減することができる。

【0089】

ドリフト領域１８は、半導体基板１０に設けられた領域である。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領域である。本例のバッファ領域２０は、ドリフト領域１８と同じ導電型であり、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およびアノード領域８４の下面側から広がる空乏層がコレクタ領域２２およびカソード領域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の下方に設けられた、ドリフト領域１８と異なる導電型の領域である。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の下方に設けられた、ドリフト領域１８と同じ導電型の領域である。コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界は、トランジスタ部７０とダイオード部８０との境界である。

【0092】

コレクタ電極２４は、半導体基板１０の裏面２３に設けられている。コレクタ電極２４は、金属等の導電材料で、または導電材料を積層して形成される。

【0093】

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が、半導体基板１０のおもて面２１に設けられている。各トレンチ部は、半導体基板１０のおもて面２１からドリフト領域１８まで、Ｚ軸方向に延伸して設けられている。エミッタ領域１２、ベース領域１４、コンタクト領域１５、蓄積領域１６およびアノード領域８４の少なくともいずれかが設けられた領域においては、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。

【0094】

ゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０のおもて面２１に設けら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設けられている。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よりも内側に設けられている。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、半導体基板１０のおもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われている。

【0095】

ゲート導電部４４は、Ｚ軸方向において、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。

【0096】

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、半導体基板１０のおもて面２１側に設けら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設けられている。ダミー導電部３４は、ダミートレンチの内部に設けられ、且つ、ダミー絶縁膜３２よりも内側に設けられている。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、半導体基板１０のおもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われている。

【0097】

層間絶縁膜３８は、半導体基板１０のおもて面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また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。

【0098】

図２Ａは、比較例に係る半導体装置１１００の上面図の一例を示す。図２Ｂは、図２Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す図である。ここで説明する比較例において、実施例に係る半導体装置１００と共通する要素には同じ参照番号を付し、共通する構成については説明を省略する。

【0099】

半導体装置１１００のダイオード部８０において、メサ部８１のおもて面には、高濃度領域８５がＹ軸方向において離散的に設けられ、高濃度領域８５は、アノード領域８４に囲まれている。つまり、半導体装置１１００には低濃度領域８７が設けられておらず、上面視で、高濃度領域８５は、メサ部８１のおもて面に露出したアノード領域８４に囲まれている。

【0100】

半導体装置１１００は、メサ部８１において、Ｙ軸方向において離散的に設けられた高濃度領域８５と、ベース領域１４よりドーピング濃度が低いアノード領域８４とを有することにより、ダイオード部８０における正孔の総量を調節し、逆回復損失を低減している。しかしながら、アノード領域８４のドーピング濃度が低下すれば、逆回復損失が低減される一方で、アノード領域８４における抵抗が上昇し、ダイオード部８０の順方向電圧が上昇するため、導通損失が増大する。

【0101】

これに対し、実施例に係る半導体装置１００は、メサ部８１のおもて面に低濃度領域８７を有することにより、逆回復損失を低減しつつ、ダイオード部８０の順方向電圧の上昇を抑制する。その原理を、次に、図３および図４を参照して、半導体装置１００および半導体装置１１００のメサ部８１におけるドーピング濃度プロファイルおよび正孔電流経路を対比することにより説明する。

【0102】

図３は、実施例および比較例のメサ部８１におけるドーピング濃度プロファイルを示す図である。横軸は半導体基板１０のおもて面２１を基準とした－Ｚ軸方向の深さ［μｍ］、縦軸は、半導体基板１０のおもて面２１からドーパントとしてボロン（Ｂ）をイオン注入した場合のボロンのドーピング濃度［ｃｍ^－３］を示す。実線は、図１Ｂに示す実施例に係る半導体装置１００のｂ－ｂ'断面におけるドーピング濃度を示し、破線および一点鎖線は、図２Ｂに示す比較例に係る半導体装置１１００のｂ－ｂ'断面におけるドーピング濃度を示す。

【0103】

まず、破線で示す比較例に係る半導体装置１１００のドーピング濃度プロファイルを説明する。図２Ｂのｂ－ｂ'断面は、半導体基板１０のおもて面２１から順に、アノード領域８４およびドリフト領域１８を通るＸＺ面である。ドーピング濃度のピークは、アノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ２である。半導体基板１０のおもて面２１から、ドーピング濃度がほぼゼロとなる深さまでの範囲がＰ型のアノード領域８４に対応し、それよりも深い範囲がＮ－型のドリフト領域１８に対応する。半導体装置１１００のアノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ２の深さＤ２は、０．３μｍ以下である。

【0104】

次に、実線で示す実施例に係る半導体装置１００のドーピング濃度プロファイルを説明する。図１Ｂのｂ－ｂ'断面は、半導体基板１０のおもて面２１から順に、低濃度領域８７、アノード領域８４およびドリフト領域１８を通るＸＺ面である。ドーピング濃度のピークは、アノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ１である。

【0105】

低濃度領域８７は、ドーピング濃度が、アノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ１の１０％以上、５０％以下の範囲である。また、低濃度領域８７は、Ｚ軸方向において、アノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ１の深さＤ１よりも浅い範囲にある。図３では、半導体基板１０のおもて面２１から深さＤ１までの範囲がＰ－型の低濃度領域８７に対応し、深さＤ１から、ドーピング濃度がほぼゼロとなる深さまでの範囲がＰ型のアノード領域８４に対応し、それよりも深い範囲がＮ－型のドリフト領域１８に対応する。

【0106】

なお、図３には高濃度領域８５のドーピング濃度プロファイルは示されていないが、本例の低濃度領域８７の下端と高濃度領域８５の下端とは同じ深さにあるので、アノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ１の深さＤ１は、高濃度領域８５よりも深い範囲にある。

【0107】

本例の低濃度領域８７は、半導体基板１０のおもて面２１からボロンをイオン注入してアノード領域８４を形成した後、半導体基板１０のおもて面２１に酸化膜を成膜し、酸化膜によって半導体基板１０のおもて面２１近傍のボロンを吸い出すことによって形成される。半導体基板１０のおもて面２１近傍のボロンが減少することにより、アノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ１は、半導体装置１１００のアノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ２よりも低く、ピークドーピング濃度Ｃ１の深さＤ１は、半導体装置１１００のアノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ２の深さＤ２よりも深い。

【0108】

半導体装置１００のアノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ１の深さＤ１は、０．３μｍ以上、０．８μｍ以下、好ましくは０．４μｍ～０．６μｍ、例えば０．５μｍである。アノード領域８４のピークドーピング濃度Ｃ１は、４Ｅ１６ｃｍ^－３以上、１Ｅ１７ｃｍ^－３以下である。また、半導体基板１０のおもて面２１における低濃度領域８７のドーピング濃度は、１Ｅ１５ｃｍ^－３以上、３Ｅ１６ｃｍ^－３以下である。

【0109】

次に、一点鎖線で示す比較例に係る半導体装置１１００のドーピング濃度プロファイルを説明する。破線で示すドーピング濃度プロファイルの半導体装置１１００よりも、少ないドーズ量でボロンをイオン注入することにより、アノード領域８４が形成される。そのため、一点鎖線で示すドーピング濃度プロファイルのピークドーピング濃度Ｃ３は、破線で示すドーピング濃度プロファイルのピークドーピング濃度Ｃ２よりも低い。ただし、ピークドーピング濃度Ｃ３の深さＤ３は、ピークドーピング濃度Ｃ２の深さＤ２とほぼ同じである。

【0110】

図４は、実施例および比較例のダイオード部８０の導通時における正孔電流の経路を概略的に示す図である。図４は、実施例に係る半導体装置１００のメサ部８１および比較例に係る半導体装置１１００のメサ部８１の概略的なＸＺ面である。黒矢印は、ダイオード部８０の導通時における正孔電流の経路を概略的に示す。

【0111】

正孔電流は、アノード領域８４を通って高濃度領域８５へと流れる。このとき、アノード領域８４のドーピング濃度が低いと、アノード領域８４における抵抗が大きいために、正孔電流の流れが阻害される。そのため、ダイオード部８０の順方向電圧が上昇し、導通損失が増大する。つまり、図３を再び参照すると、一点鎖線の比較例に係る半導体装置１１００では、破線の比較例に係る半導体装置１１００よりもアノード領域８４のドーピング濃度が低く、正孔の総量が少ないので、逆回復損失が低減されるが、ダイオード部８０の順方向電圧が上昇する。

【0112】

これに対し、実施例に係る半導体装置１００では、メサ部８１のおもて面において低濃度領域８７が高濃度領域８５を囲んで設けられているが、高濃度領域８５の下方にはアノード領域８４が設けられており、比較例に係る半導体装置１１００の構造と共通する。図４の黒矢印が示すように、正孔電流はアノード領域８４を通って高濃度領域８５の下端へと流れるので、高濃度領域８５の側方、すなわち、半導体装置１００の低濃度領域８７を通らない。従って、実施例に係る半導体装置１００のアノード領域８４のドーピング濃度が比較例に係る半導体装置１１００のアノード領域８４のドーピング濃度と同じであれば、ダイオード部８０の順方向電圧も同程度となる。

【0113】

このように、実施例に係る半導体装置１００は、メサ部８１のおもて面に、アノード領域８４よりもドーピング濃度が低い低濃度領域８７を有することにより、逆回復損失を低減することができる。その一方で、実施例に係る半導体装置１００は、高濃度領域８５の下方には低濃度領域８７よりもドーピング濃度が高いアノード領域８４を有することにより、抵抗の上昇を抑制し、ダイオード部８０の順方向電圧の上昇を抑制することができる。

【0114】

図５Ａは、半導体装置１００の上面図の他の一例を示す。図５Ｂは、図５Ａにおけるａ－ａ'断面の一例を示す図である。本例では、低濃度領域８７がアノード領域８４と異なる導電型の領域である点で、図１Ａおよび図１Ｂの実施例と異なる。

【0115】

本例の低濃度領域８７は、一例としてＮ－型である。本例の低濃度領域８７は、半導体基板１０のおもて面２１からボロン等のドーパントをイオン注入してアノード領域８４を形成した後、ヒ素（Ａｓ）等のドーパントをイオン注入することにより形成されてよい。このように、Ｎ－型の低濃度領域８７を設けることにより、正孔注入を抑え、逆回復損失を抑制することができ、図１Ａおよび図１Ｂの実施例と同様の効果が得られる。

【0116】

図６Ａは、図１Ａにおけるａ－ａ'断面の他の一例を示す図である。図６Ａの例では、コンタクトホール５４の下方にトレンチコンタクト部６０が設けられている点で、図１Ａおよび図１Ｂの実施例と異なる。

【0117】

トレンチコンタクト部６０は、半導体基板１０のおもて面２１に設けられている。トレンチコンタクト部６０は、エミッタ電極５２と半導体基板とを電気的に接続する。トレンチコンタクト部６０は、コンタクトホール５４と連続的に設けられている。本例のトレンチコンタクト部６０は、メサ部７１およびメサ部８１のそれぞれにおいて、Ｙ軸方向に延伸して設けられている。

【0118】

トレンチコンタクト部６０は、コンタクトホール５４に充填された導電性の材料を有する。トレンチコンタクト部６０およびコンタクトホール５４の内部には、チタンまたはチタン化合物等で形成されたバリアメタルが設けられてよい。さらにトレンチコンタクト部６０およびコンタクトホール５４の内部には、バリアメタルを介してタングステン等で形成されたプラグが設けられてもよい。

【0119】

トレンチコンタクト部６０を設けることにより、少数キャリア（例えば、正孔）を引き抜きやすくなる。これにより、少数キャリアに起因するラッチアップ耐量などの破壊耐量を向上することができる。

【0120】

例えば、トレンチコンタクト部６０は、層間絶縁膜３８をエッチングすることにより形成される。トレンチコンタクト部６０は、略平面形状の下端を有する。トレンチコンタクト部６０は、側壁が傾斜したテーパ形状を有してもよい。あるいは、トレンチコンタクト部６０の側壁は、半導体基板１０のおもて面２１に対して、略垂直に設けられてもよい。

【0121】

本例のトレンチコンタクト部６０の下端は、Ｚ軸方向において、低濃度領域８７の下端よりも深い。本例の低濃度領域８７は、トレンチコンタクト部６０の側壁に設けられている。低濃度領域８７は、トレンチコンタクト部６０の下端にも設けられてよい。本例の高濃度領域８５は、トレンチコンタクト部６０の下端に離散的に設けられている。これにより、接触抵抗が低減して正孔を引き抜きやすくなり、ラッチアップ耐量などの破壊耐量を向上することができる。

【0122】

高濃度領域８５は、トレンチコンタクト部６０の下端から拡散して、トレンチコンタクト部６０の側壁の少なくとも一部を覆ってもよい。高濃度領域８５の下端は、低濃度領域８７の下端と同じ深さか、それよりも深くてよい。

【0123】

図６Ｂは、図１Ａにおけるａ－ａ'断面の他の一例を示す図である。図６Ｂの例では、トレンチコンタクト部６０の下端が、Ｚ軸方向において、低濃度領域８７の下端よりも浅い点で、図６Ａの実施例と異なる。

【0124】

本例の低濃度領域８７は、トレンチコンタクト部６０の側壁に設けられている。本例の高濃度領域８５は、トレンチコンタクト部６０の下端に離散的に設けられている。これにより、図６Ａの実施例と同様に、接触抵抗が低減して正孔を引き抜きやすくなり、ラッチアップ耐量などの破壊耐量を向上することができる。

【0125】

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。

【0126】

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】

【0127】

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、３０・・・ダミートレンチ部、３１・・・延伸部分、３３・・・接続部分、３２・・・ダミー絶縁膜、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、４３・・・接続部分、４２・・・ゲート絶縁膜、４４・・・ゲート導電部、５０・・・ゲート金属層、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、６０・・・トレンチコンタクト部、７０・・・トランジスタ部、７１・・・メサ部、７２・・・境界領域、８０・・・ダイオード部、８１・・・メサ部、８２・・・カソード領域、８４・・・アノード領域、８５・・・高濃度領域、８７・・・低濃度領域、１００・・・半導体装置、１１００・・・半導体装置

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】