JP2010056134A

JP2010056134A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2010056134A
Application number: JP2008216659A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Harada; 辰雄原田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-11
Also published as: KR20100024885A; US20100052011A1; KR101056446B1; DE102009018775A1; US7750438B2

Abstract

【課題】ＳＣＳＯＡ耐量の適切なマージンを確保可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】ｎ型バッファ領域６が、ｎ^-ドリフト領域１とｐ型コレクタ領域７との間に配置され、かつｎ^-ドリフト領域１よりも高い不純物濃度を有している。（数１）で表されるＷＴＡと、ベース領域とバッファ領域とに挟まれるドリフト領域の厚みＷＴＢとの比（ＷＴＡ／ＷＴＢ）をαしたとき、バッファ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bに対するコレクタ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Cの比（Ｄ_C／Ｄ_B）がα以上である。
(数１)

【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関し、特にＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を有する半導体装置に関するものである。

ＩＧＢＴは、バイポーラトランジスタの高耐圧大電流特性およびＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の高周波特性の双方を兼ね備えている。このＩＧＢＴとして、ドリフト領域とコレクタ領域との間にバッファ領域を設けた、いわゆるＬＰＴ（Light Punch Through）構造（Field-STOP構造）のＩＧＢＴが知られている（特許文献１〜６参照）。
特開２００４−３１１４８１号公報特開２００１−３３２７２９号公報特開平１０−５０７２４号公報特開２００７−１９５１８号公報特開２００４−１０３９８２号公報特開２００３−３３８６２６号公報

しかしながら、従来のＬＰＴ構造を有するＩＧＢＴにおいては、短絡電流遮断時の安全動作領域、いわゆるＳＣＳＯＡ（Short Circuit Safe Operation Area）の耐量が低い傾向にあるものや、ＳＣＳＯＡ耐量のマージン過多の傾向にあるものが存在し、適切なマージンを確保することが困難であった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＳＣＳＯＡ耐量の適切なマージンを確保可能な半導体装置を提供することである。

本実施の形態における半導体装置は、第１導電型のドリフト領域と、第１導電型のエミッタ領域と、第２導電型のベース領域と、ゲート電極層と、第２導電型のコレクタ領域と、第１導電型のバッファ領域とを備えている。エミッタ領域は、ドリフト領域の一方側に形成されている。ベース領域は、ドリフト領域とエミッタ領域との間に配置されている。ゲート電極層は、ドリフト領域およびエミッタ領域に挟まれるベース領域と電気的に絶縁して対向するように配置されている。コレクタ領域は、ドリフト領域の他方側に形成されている。バッファ領域は、ドリフト領域とコレクタ領域との間に配置され、かつドリフト領域よりも高い不純物濃度を有している。

（ε_S：シリコンの誘電率、ε₀：真空の誘電率、ｑ：電子の電荷量、Ｎｄ：ドリフト領域の不純物濃度、Ｖ：アバランシェ電圧）で表されるＷＴＡと、ベース領域とバッファ領域とに挟まれるドリフト領域の厚みＷＴＢとの比（ＷＴＡ／ＷＴＢ）をαしたとき、バッファ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bに対するコレクタ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Cの比（Ｄ_C／Ｄ_B）がα以上である。

本実施の形態における半導体装置によれば、バッファ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bに対するコレクタ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Cの比（Ｄ_C／Ｄ_B）をα以上としたことにより、ＳＣＳＯＡ耐量の適切なマージンを確保することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態の半導体装置はＬＰＴ構造のＩＧＢＴを有している。このＬＰＴ構造のＩＧＢＴは、ｎ^-ドリフト領域１と、ｐ型ベース領域２と、ｎ型エミッタ領域３と、ゲート絶縁膜４と、ゲート電極層５と、ｎ型バッファ領域６と、ｐ型コレクタ領域７と、絶縁膜８と、エミッタ電極層９と、コレクタ電極層１０とを主に有している。

ｎ^-ドリフト領域１と、ｐ型ベース領域２と、ｎ型エミッタ領域３と、ｎ型バッファ領域６と、ｐ型コレクタ領域７とは、半導体基板２０内に形成されている。ｎ型エミッタ領域３は、ｎ^-ドリフト領域の一方側であって半導体基板２０の一方表面に形成されている。ｐ型ベース領域２は、ｎ^-ドリフト領域１とｎ型エミッタ領域３との間に配置されており、ｎ^-ドリフト領域１とｎ型エミッタ領域３とのそれぞれとｐｎ接合を構成している。

ゲート電極層５は、ｎ^-ドリフト領域１およびｎ型エミッタ領域３に挟まれるｐ型ベース領域２と電気的に絶縁して対向するように配置されている。ゲート電極層５はｐ型ベース領域２だけでなくｎ^-ドリフト領域１の一部領域とも電気的に絶縁して対向するように配置されている。このようにゲート電極層５をｐ型ベース領域２およびｎ^-ドリフト領域１のそれぞれと電気的に絶縁して対向させるように、ゲート電極層５と半導体基板２０との間にゲート絶縁膜４が配置されている。

ｐ型コレクタ領域７は、ｎ^-ドリフト領域１の他方側であって半導体基板２０の他方表面に形成されている。ｎ型バッファ領域６は、ｎ^-ドリフト領域１とｐ型コレクタ領域７との間に配置され、かつｎ^-ドリフト領域１よりも高いｎ型の不純物濃度を有している。このｎ型バッファ領域６は、ｎ^-ドリフト領域１と接合されており、かつｐ型コレクタ領域７とｐｎ接合を構成している。

半導体基板２０の一方表面上にはゲート電極層５の上面および側面を覆うように絶縁膜８が形成されている。この絶縁膜８は、半導体基板２０の一方表面の一部に達する開口８ａを有している。この絶縁膜８上には、エミッタ電極層９が形成されている。このエミッタ電極層９は、絶縁膜８の開口８ａを介してｎ型エミッタ領域３およびｐ型ベース領域２の双方に電気的に接続されている。

半導体基板２０の他方表面上には、ｐ型コレクタ領域７と電気的に接続するようにコレクタ電極層１０が形成されている。

次に、本実施の形態の半導体装置におけるｎ^-ドリフト領域１、ｎ型バッファ領域６およびｐ型コレクタ領域７の各不純物濃度について説明する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の不純物濃度分布を示す図である。図２を参照して、ｎ^-ドリフト領域１およびｎ型バッファ領域６にはｎ型不純物としてたとえばリン（Ｐ）がドープされている。またｐ型コレクタ領域７にはｐ型不純物としてたとえばボロン（Ｂ）がドープされている。

ｎ^-ドリフト領域１は図中右端の濃度分布のように、ほぼフラットな（均一な）ｎ型の不純物濃度を有している。このｎ^-ドリフト領域１のｎ型不純物濃度はたとえば７．２×１０¹²ｃｍ^-3である。ｎ型バッファ領域６はｎ^-ドリフト領域１よりも高いｎ型の不純物濃度を有しており、ｎ^-ドリフト領域１側からｐ型コレクタ領域７側へ向けて徐々にｎ型の不純物濃度が高くなるような濃度分布を有している。このｎ型バッファ領域６のピーク濃度はたとえば２．０×１０¹⁵ｃｍ^-3である。

またｐ型コレクタ領域７は半導体基板２０の他方表面近傍にて最も高いｐ型不純物濃度を有しており、その他方表面側からｎ型バッファ領域６側に向けて徐々にｐ型の不純物濃度が低くなるような濃度分布を有している。このｐ型コレクタ領域７のピーク濃度はたとえば１．０×１０¹⁷ｃｍ^-3である。

また本実施の形態においては、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bに対するｐ型コレクタ領域７のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Cの比（Ｄ_C／Ｄ_B）がα以上である。

ここでｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bとはｎ型バッファ領域６を形成しているｎ型不純物（たとえばリン）の総不純物量（単位：個数／ｃｍ²）であり、ｐ型コレクタ領域７のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Cとはｐ型コレクタ領域７を形成しているｐ型不純物（たとえばボロン）の総不純物量（単位：個数／ｃｍ²）である。

またαとは、以下の等式（１）で表されるＷＴＡと、ｐ型ベース領域２とｎ型バッファ領域６とに挟まれるｎ^-ドリフト領域１の厚みＷＴＢ（図１）との比（ＷＴＡ／ＷＴＢ）である。

上記の等式（１）において、ε_Sはシリコンの誘電率、ε₀は真空の誘電率、ｑは電子の電荷量、Ｎｄはドリフト領域の不純物濃度（単位：ｃｍ^-3）、ＶはＩＧＢＴのアバランシェ電圧である。

また厚みＷＴＢは、ｐ型ベース領域２およびｎ型バッファ領域６のｐｎ接合界面と、図２に示すｎ^-ドリフト領域１のフラットなｎ型不純物濃度から１０％高くなった濃度の位置との間の厚み方向の距離である。

また本実施の形態においてはｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bは、ｎ^-ドリフト領域１のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_D×α以上であることが好ましい。

次に、本実施の形態の半導体装置に関して本発明者が検討した内容について説明する。
まず本発明者は、上記の不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を変化させたときのＳＣＳＯＡ耐量のマージンの変化について検討した。この検討においては、ＩＧＢＴの定格電圧を６５００Ｖ、アバランシェ電圧を８０００Ｖとした。上記の検討の結果を図３〜図５に示す。

またアバランシェ電圧が８０００Ｖのときの上記等式（１）を用いて得られるαを算出したところ、α＝１．９３５であった。この算出にあたっては、ｎ^-ドリフト領域１の不純物濃度を７．２×１０¹²ｃｍ^-3とした。また定格電圧が６５００ＶのＩＧＢＴには通常、１５ＶのＶ_GE（ゲート−エミッタ間電圧：ゲート電圧Ｖ_Gに等しい）および４５００ＶのＶ_CE（コレクタ−エミッタ間電圧）が印加されるため、この条件を基準にしてＩＧＢＴの破壊について検討した。

図３の結果から、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が１．０５で上記αより低いときには、Ｖ_GEを１５Ｖとすると、４５００ＶのＶ_CEよりも低い２０００ＶのＶ_CEでＩＧＢＴが破壊した。なおＩＧＢＴが破壊した場合には、コレクタ−エミッタ間の電流（Ｉ_CE）の波形が急激に増加方向に変化し、Ｖ_CEの波形が急激に減少するため、それらの変化などからＩＧＢＴの破壊を知ることができる。

一方、図４に示すように、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が１．９３５で上記αと同じときには、Ｖ_GEを１５Ｖとしても、定格電圧（６５００Ｖ）以下の４５００ＶのＶ_CEではＩＧＢＴは破壊しなかった。この結果から、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が上記αと同じときには、６５００Ｖの定格電圧において一般的に用いられる条件ではＩＧＢＴが破壊しないことがわかった。

また図５（Ａ）に示すように、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が２．６０で上記αより高いときにも、Ｖ_GEを１５Ｖとしても、定格電圧（６５００Ｖ）以下の４５００ＶのＶ_CEではＩＧＢＴは破壊しなかった。これにより、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が上記αより高いときにも、６５００Ｖの定格電圧において一般的に用いられる条件ではＩＧＢＴが破壊しないことがわかった。

また図５（Ｂ）に示すように、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が２．６０で上記αより高いときには、Ｖ_GEを１７Ｖとしても、定格電圧（６５００Ｖ）以下の４５００ＶのＶ_CEではＩＧＢＴは破壊しなかった。

以上より、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が上記α以上のときには、６５００Ｖの定格電圧において一般的に用いられる条件ではＩＧＢＴが破壊しないことがわかった。

次に本発明者は、上記の不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）とＶ_GEとを変化させたときにＩＧＢＴが破壊するか否かについて検討した。その結果を図６および図７に示す。

図６は、ＩＧＢＴの定格電圧を３３００Ｖ、アバランシェ電圧を４０００Ｖとして、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）とＶ_GEとを変化させたときにＩＧＢＴが破壊するか否かを示した図である。アバランシェ電圧が４０００Ｖのときの上記等式（１）を用いて得られるαを算出したところ、α＝１．５９４であった。また定格電圧が３３００ＶのＩＧＢＴには通常、１５ＶのＶ_GEおよび２５００ＶのＶ_CEが印加されるため、この条件を基準にしてＩＧＢＴの破壊について検討した。

図６を参照して、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を１．２としたときは１１ＶのＶ_GEでＩＧＢＴは破壊し、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を１．４としたときは１３ＶのＶ_GEでＩＧＢＴは破壊した。一方、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を１．６としたときは１６Ｖ未満のＶ_GEではＩＧＢＴは破壊せず、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を１．８としたときは１８Ｖ未満のＶ_GEではＩＧＢＴは破壊せず、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を２．０としたときは２０Ｖ未満のＶ_GEではＩＧＢＴは破壊しなかった。

この結果から、３３００Ｖの定格電圧においても、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が上記α（＝１．５９４）以上のときには、３３００Ｖの定格電圧において一般的に用いられる条件（Ｖ_GE＝１５Ｖ、Ｖ_CE＝２５００Ｖ）ではＩＧＢＴが破壊しないことがわかった。

図７は、ＩＧＢＴの定格電圧を６５００Ｖ、アバランシェ電圧を８０００Ｖとして、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）とＶ_GEとを変化させたときにＩＧＢＴが破壊するか否かを示した図である。アバランシェ電圧が８０００Ｖのときのαの値は、上記と同じ１．９３５である。また定格電圧が６５００ＶのＩＧＢＴには通常、１５ＶのＶ_GEおよび４５００ＶのＶ_CEが印加されるため、この条件を基準にしてＩＧＢＴの破壊について検討した。

図７を参照して、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を１．６としたときは１１ＶのＶ_GEでＩＧＢＴは破壊し、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を１．８としたときは１３ＶのＶ_GEでＩＧＢＴは破壊した。一方、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を２．０としたときは１６Ｖ未満のＶ_GEではＩＧＢＴは破壊せず、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を２．２としたときは１７Ｖ未満のＶ_GEではＩＧＢＴは破壊しなかった。また不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を２．４としたときは１９Ｖ未満のＶ_GEではＩＧＢＴは破壊せず、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を２．６としたときは２０Ｖ未満のＶ_GEではＩＧＢＴは破壊しなかった。

この結果から、６５００Ｖの定格電圧においても、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が上記α（＝１．９３５）以上のときには、６５００Ｖの定格電圧において一般的に用いられる条件（Ｖ_GE＝１５Ｖ、Ｖ_CE＝４５００Ｖ）ではＩＧＢＴが破壊しないことがわかった。

図６および図７の結果から、各種の定格条件において、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が上記α以上であれば、各定格条件において一般的に用いられる条件ではＩＧＢＴが破壊しないことがわかった。

次に本発明者は、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bを変化させたときの耐圧の変化について検討した。この検討においては、ＩＧＢＴの定格電圧を６５００Ｖ、アバランシェ電圧を８０００Ｖとした。

またアバランシェ電圧が８０００Ｖのときの上記αは１．９３５である。またｎ^-ドリフト領域１のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Dを４．４６×１０¹¹／ｃｍ²とした。上記の検討の結果を図８〜図１０に示す。

図８は、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが２．３４×１０¹²／ｃｍ²のときの図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の不純物濃度分布を示す図（Ａ）と、そのときのＶ_CEとＩ_CEとの関係を示す図（Ｂ）である。図８の結果から、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが２．３４×１０¹²／ｃｍ²のときには、定格電圧６５００Ｖ以上の耐圧７５１０Ｖが得られていることがわかった。

図９は、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが１．２６×１０¹²／ｃｍ²のときの図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の不純物濃度分布を示す図（Ａ）と、そのときのＶ_CEとＩ_CEとの関係を示す図（Ｂ）である。図９の結果から、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが１．２６×１０¹²／ｃｍ²のときにも、定格電圧６５００Ｖ以上の耐圧７２１０Ｖが得られていることがわかった。

図１０は、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが７．３７×１０¹¹／ｃｍ²のときの図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の不純物濃度分布を示す図（Ａ）と、そのときのＶ_CEとＩ_CEとの関係を示す図（Ｂ）である。図１０の結果から、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが７．３７×１０¹¹／ｃｍ²のときには、定格電圧６５００Ｖよりも低い耐圧６３００Ｖとなることがわかった。

以上の結果から、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが、ｎ^-ドリフト領域１のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_D（４．４６×１０¹¹／ｃｍ²）×α（１．９３５）＝８．６３×１０¹¹／ｃｍ²以上であれば定格電圧以上の耐圧が得られることがわかる。

上記より本実施の形態によれば、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bに対するｐ型コレクタ領域７のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Cの比（Ｄ_C／Ｄ_B）をα以上としたことにより、各定格条件において一般的に用いられる条件ではＩＧＢＴが破壊せず、ＳＣＳＯＡ耐量の適切なマージンを確保することが可能となる。このような効果が得られる理由は、以下のように推測される。

ＬＰＴ構造は、ｎ型バッファ領域６を用いて空乏層の伸びをストップすることでｎ^-ドリフト領域１の厚みを薄くする技術である。しかし、ｎ型バッファ領域６がｎ^-ドリフト領域１とｐ型コレクタ領域７との間に位置するため、ｐ型コレクタ領域７からのホールの注入が抑制される。このようにｎ型バッファ領域６とｐ型コレクタ領域７との濃度比率によってホールの注入量が左右されるため、ＳＣＳＯＡ耐量にも影響が生じる。

図１１は、定格電圧が６５００ＶのＩＧＢＴのＳＣＳＯＡ時における図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の電界強度の分布を示す図である。図１１に示すように、コレクタ側の電界強度はαに依存して推移する。その結果、αが一定値以下になると、コレクタ側の電界強度が増加してメインのｐｎ接合（ｎ^-ドリフト領域１とｐ型ベース領域２とのｐｎ接合）側の電界強度より高くなる。ｐ型コレクタ領域７とｎ型バッファ領域６とのｐｎ接合では、破壊電界強度がメインのｐｎ接合よりも低いため、コレクタ側の電界強度が増加するαで設計すると、ＳＣＳＯＡで破壊が発生するものと推測される。これにより、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）を適切に設定することにより、ＳＣＳＯＡ耐量の適切なマージンを確保することが可能になると推測される。

また本実施の形態によれば、ｎ型バッファ領域６のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bを、ｎ^-ドリフト領域１のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_D×α以上としたことにより、定格電圧以上の耐圧を得ることができる。

なお、図１においては平面ゲート型のＬＰＴ構造のＩＧＢＴについて説明したが、本発明はこのＩＧＢＴに限定されるものではなく、トレンチゲート型のＬＰＴ構造のＩＧＢＴについても同様に適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、ＩＧＢＴを有する半導体装置に特に有利に適用され得る。

本発明の一実施の形態における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の不純物濃度分布を示す図である。不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が１．０５で、定格電圧が６５００Ｖで、Ｖ_GEが１５Ｖのときにその定格電圧にて一般的に用いられる条件で破壊するか否かの結果を示す図である。不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が１．９３５で、定格電圧が６５００Ｖで、Ｖ_GEが１５Ｖのときにその定格電圧にて一般的に用いられる条件で破壊するか否かの結果を示す図である。不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）が２．６０で、定格電圧が６５００Ｖで、Ｖ_GEが１５Ｖのとき（Ａ）と１７Ｖのとき（Ｂ）とにその定格電圧にて一般的に用いられる条件で破壊するか否かの結果を示す図である。ＩＧＢＴの定格電圧を３３００Ｖ、アバランシェ電圧を４０００Ｖとして、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）とＶ_GEとを変化させたときにＩＧＢＴが破壊するか否かを示した図である。ＩＧＢＴの定格電圧を６５００Ｖ、アバランシェ電圧を８０００Ｖとして、不純物量比（Ｄ_C／Ｄ_B）とＶ_GEとを変化させたときにＩＧＢＴが破壊するか否かを示した図である。ｎ型バッファ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが２．３４×１０¹²／ｃｍ²のときの図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の不純物濃度分布を示す図（Ａ）と、そのときのＶ_CEとＩ_CEとの関係を示す図（Ｂ）である。ｎ型バッファ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが１．２６×１０¹²／ｃｍ²のときの図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の不純物濃度分布を示す図（Ａ）と、そのときのＶ_CEとＩ_CEとの関係を示す図（Ｂ）である。ｎ型バッファ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bが７．３７×１０¹¹／ｃｍ²のときの図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の不純物濃度分布を示す図（Ａ）と、そのときのＶ_CEとＩ_CEとの関係を示す図（Ｂ）である。定格電圧が６５００ＶのＩＧＢＴのＳＣＳＯＡ時における図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の電界強度の分布を示す図である。

符号の説明

１ｎ^-ドリフト領域、２ｐ型ベース領域、３ｎ型エミッタ領域、４ゲート絶縁膜、５ゲート電極層、６ｎ型バッファ領域、７ｐ型コレクタ領域、８絶縁膜、８ａ開口、９エミッタ電極層、１０コレクタ電極層、２０半導体基板。

Claims

第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の一方側に形成された第１導電型のエミッタ領域と、
前記ドリフト領域と前記エミッタ領域との間に配置された第２導電型のベース領域と、
前記ドリフト領域および前記エミッタ領域に挟まれる前記ベース領域と電気的に絶縁して対向するように配置されたゲート電極層と、
前記ドリフト領域の他方側に形成された第２導電型のコレクタ領域と、
前記ドリフト域と前記コレクタ領域との間に配置され、かつ前記ドリフト領域よりも高い不純物濃度を有する第１導電型のバッファ領域とを備え、

（ε_S：シリコンの誘電率、ε₀：真空の誘電率、ｑ：電子の電荷量、Ｎｄ：前記ドリフト領域の不純物濃度、Ｖ：アバランシェ電圧）で表されるＷＴＡと、前記ベース領域と前記バッファ領域とに挟まれる前記ドリフト領域の厚みＷＴＢとの比（ＷＴＡ／ＷＴＢ）をαしたとき、前記バッファ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bに対する前記コレクタ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Cの比（Ｄ_C／Ｄ_B）がα以上である、半導体装置。
前記ドリフト領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量をＤ_Dとしたとき、前記バッファ領域のＮｅｔ−Ｄｏｓｅ量Ｄ_Bは、Ｄ_D×α以上である、請求項１に記載の半導体装置。