JP6909666B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
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-
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Description
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付の図面から明らかになるであろう。
すなわち、半導体装置はアクティブセル領域とインアクティブセル領域との間にトレンチゲート電極またはトレンチエミッタ電極を備え、トレンチゲート電極およびトレンチエミッタ電極はインアクティブセル領域を挟んで設けられる。
IE型トレンチゲートIGBTとして、アクティブセル領域とインアクティブセル領域との間にトレンチゲート電極を有するGG(ゲート電位接続のトレンチ・ゲート電位接続のトレンチで構成)型IGBTと、アクティブセル領域とインアクティブセル領域との間にトレンチエミッタ電極を有し、アクティブセル領域のトレンチエミッタ電極間にトレンチゲート電極を有するEGE(エミッタ電位接続のトレンチ・ゲート電位接続のトレンチ・エミッタ電位接続のトレンチで構成)型IGBTと、がある。本願発明者がGG型IGBT(比較例1)およびEGE型IGBT(比較例2)について検討した結果を以下に説明する。
実施形態に係る半導体装置はアクティブセル領域とインアクティブセル領域との間にトレンチゲート電極またはトレンチエミッタ電極を備え、トレンチゲート電極およびトレンチエミッタ電極はインアクティブセル領域を挟んで設けられる。
図15はEGE−S型IGBTのメサ幅および寄生Pチャネル型MOSFETを示す図である。図16はGE−S型IGBTのメサ幅および寄生Pチャネル型MOSFETを示す図である。
図17は寄生PNPバイポーラトランジスタを説明する図である。
図18はGE−S型IGBTの設計自由度を説明する図である。図18のGE−S型IGBTとEGE−S型IGBTは同じ正孔制限要因である。
GE−S型IGBTでは、図16で示すように、片側に寄生Pチャネル型MOSFETを形成するため、全P型フローティング領域16に対して寄生Pチャネル型MOSFETを有することにより、P型フローティング領域16の電位変動を抑制することが可能となる。
TCAD(Technology Computer-Aided Design)ツールを使って、GE−S型IGBTの構造の高性能化について説明する。
tsc∝C/W
ここで、Cはチップの熱容量(チップ面積×チップ厚)、Wは印加電力(電源電圧×短絡電流)である。
実施形態に係る半導体装置の概要について説明する。なお、括弧内の要素は一例である。
(a)第1主面(表面)および前記第1主面(表面)と反対側の第2主面(裏面)を有する半導体基板と、
(b)前記半導体基板に設けられた第1導電型(N型)の第1半導体領域(N−型ドリフト領域)と、
(c)前記第1半導体領域(N−型ドリフト領域)と前記第1主面(表面)との間の前記半導体基板に設けられた前記第1導電型(N型)と異なる第2導電型(P型)の第2半導体領域(P型ボディ領域)と、
(d)前記第1半導体領域(N−型ドリフト領域)と前記第2主面(裏面)との間の前記半導体基板に設けられた前記第2導電型(P型)の第3半導体領域(P+コレクタ領域)と、
(e)前記第2半導体領域(P型ボディ領域)を貫通した第1溝(ゲートトレンチ)と、
前記第2半導体領域(P型ボディ領域)を貫通して、前記第1溝(ゲートトレンチ)と離間して設けられた第2溝(エミッタトレンチ)と、
(f)前記第2半導体領域(P型ボディ領域)内の前記第1主面側に、前記第1溝(ゲートトレンチ)の第1側面に接して設けられ、かつ前記第1溝(ゲートトレンチ)と前記第2溝(エミッタトレンチ)の間に位置する前記第1導電型(N型)の第4半導体領域(N+エミッタ領域)と、
(g)前記第1溝(ゲートトレンチ)の内部に第1絶縁膜を介して設けられた第1トレンチ電極(トレンチゲート電極)と、
(h)前記第2溝(エミッタトレンチ)の内部に第2絶縁膜を介して設けられた第2トレンチ電極(トレンチエミッタ電極)と、
(i)前記第1溝(ゲートトレンチ)を挟んで前記第4半導体領域(N+エミッタ領域)と反対側に位置する部分の前記第1半導体層に形成された前記第2導電型(P型)の第5半導体領域(P型フローティング領域)と、
(j)前記第2溝(エミッタトレンチ)を挟んで前記第4半導体領域(N+エミッタ領域)と反対側に位置する部分の前記第1半導体領域(N−型ドリフト領域)に形成された、前記第2導電型(P型)の第6半導体領域(P型フローティング領域)と、
(k)前記第2溝(エミッタトレンチ)と前記第4半導体領域(N+エミッタ領域)とに接するコンタクトホール(コンタクト溝)と、
を備える。
図23の半導体装置のセル形成領域の構成について、図24〜25、31を用いて説明する。図24は図23の半導体装置(セル形成領域およびゲート配線引き出し領域)を示す平面図およびセル形成領域の断面図である。図25は図24のA1−A2線に沿った断面図である。図63は図23の半導体装置を示す断面図である。なお、図24では、理解を簡単にするために、絶縁膜FPF、エミッタ電極8および層間絶縁膜26(図31参照)を除去して透視した状態を示している。
図63に示すように、半導体チップ2のチップ面内セル配置方法について、各P型フローティング領域16に対してチップ外周部方向にトレンチエミッタ電極14e(破線Aで囲った寄生Pチャネル型MOSFET)を、チップ中央部方向にトレンチゲート電極14を配置し、チップ中央でミラー反転して配置する。これにより、チップ外周部のキャリア蓄積量(導通時)をチップ中央部よりも低くすることが可能となり、ターンオフ時のチップ外周部への電流集中を抑制することができるので、RBSOA(逆バイアス安全動作領域)を向上(スイッチングターンオフ遮断能力を向上)することが可能となる。
次に、図23の半導体装置の製造方法について、図26〜31を用いて説明する。
P型フローティング領域16とコンタクト溝11を分離する手法について、TCAD検証を実施した。
以下、代表的な変形例について例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施例にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施例と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施例における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施例の一部、および、変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
図37は変形例1に係る半導体装置の平面図および断面図である。
図38は変形例2に係る半導体装置の平面図および断面図である。
図39は比較例4に係る半導体装置の平面図である。図40は変形例3に係る半導体装置の平面図である。
図41は変形例4に係る半導体装置の平面図である。図42は図41のA1−A2線断面図である。図43は2D−TCADによる図42の24b領域におけるキャリア蓄積(ここではホール)による電位上昇の抑制効果を説明する図である。
変形例4の遮断構造は実施例のようなストライプ形状にも適用することができる。
図51は変形例5および変形例6に係る半導体装置の断面図である。変形例6の半導体装置はGE−S型IGBTであり、GE−S_3と称する。
図52は変形例6および変形例7に係る半導体装置の断面図である。変形例7の半導体装置はGE−S型IGBTであり、GE−S_4と称する。
図53は変形例5および変形例8に係る半導体装置の断面図である。図54は図53の要部拡大図である。変形例8の半導体装置はGE−S型IGBTであり、GE−S_5と称する。
(変形例9)
図56は変形例9に係る半導体装置の平面図である。図57は図56のA1−A2線における断面図である。変形例9の半導体装置は変形例4の半導体装置のトレンチエミッタ電極14e3のエミッタ電位の供給方法を変えたもので、それ以外は変形例4と同様である。P型フローティング領域16bのトレンチエミッタ電極14e3は、X軸方向に延在する例えば多結晶シリコン膜からなるエミッタ接続部14c4およびコンタクトホール11e4を介してエミッタ電極8に接続され、エミッタ電位が供給される。
変形例8の遮断構造は変形例4のようなメッシュ形状にも適用することができる。図58は変形例10に係る半導体装置の平面図である。図59は変形例10に係る半導体装置の断面図である。
図60は変形例11に係る半導体装置の平面図である。
(モジュールの構成)
実施例および変形例1〜11の何れかの半導体装置を備えた半導体チップを複数個有し、当該複数個の半導体チップが互いに並列に接続されたモジュールである例について説明する。
(付記1)
アクティブセル領域の一端とインアクティブセル領域との境界に位置するトレンチゲート電極と、前記アクティブセル領域の他端とインアクティブセル領域との境界に位置するトレンチエミッタ電極とを備える半導体装置の製造方法であって、
第1表面を有する第1導電型の半導体基板に、互いに隣接する第1領域と第2領域とを規定する工程と、
前記第1領域に位置する前記半導体基板の前記第1表面から第1深さに達する第1トレンチ内に第1絶縁膜を介在させて前記トレンチゲート電極を形成するとともに、前記第1トレンチとは距離を隔てて、前記半導体基板の前記第1表面から前記第1深さに達する第2トレンチ内に第2絶縁膜を介在させて前記トレンチエミッタ電極を形成する工程と、
前記第2領域に位置する前記半導体基板に第2導電型の不純物を導入することにより、フローティング領域を形成する工程と、
前記トレンチゲート電極と前記エミッタ電極との間の前記第1領域に位置する前記半導体基板の前記第1表面から第2深さにわたり、第1導電型の第1半導体領域を形成する工程と、
前記トレンチゲート電極と前記トレンチエミッタ電極との間の前記第1領域に位置する前記半導体基板の前記第2深さから前記第2深さよりも深く、前記第1深さよりも浅い位置にわたり、第2導電型の第2半導体領域を形成する工程と、
前記トレンチエミッタ電極、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に開口部を形成する工程と、
前記開口部内に、前記トレンチエミッタ電極、前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に電気的に接続されるコンタクト部を形成する工程と
を備える、半導体装置の製造方法。
1a ウエハ又はチップの表面(第1の主面)
1b ウエハ又はチップの裏面(第2の主面)
1s N−型単結晶シリコン基板
2 半導体チップ(半導体基板)
8 メタルエミッタ電極
11 コンタクト溝(またはコンタクトホール)
12 N+型エミッタ領域
14 トレンチゲート電極
15 P型ボディ領域
16 P型フローティング領域
17 メタルコレクタ電極
18 P+型コレクタ領域
19 N型フィールドストップ領域
20 N−型ドリフト領域
21 トレンチ
21e トレンチ
22 ゲート絶縁膜
23 P+型ラッチアップ防止領域
24 N型ホールバリア領域
25 P+型ボディコンタクト領域
26 層間絶縁膜
40a アクティブセル領域
40i インアクティブセル領域
AR1 セル形成領域
AR2 ゲート配線引き出し領域
BP1 第1寄生PNPバイポーラトランジスタ
BP2 第2寄生PNPバイポーラトランジスタ
CE コレクタ電極
EP エミッタパッド
FPF 絶縁膜
GE ゲート電極
GL ゲート配線
GP ゲートパッド
OP1、OP2 開口部
SS 半導体基板
10、10H、10L IGBTモジュール
D1 ダイオードモジュール
CHP IGBTチップ
13 ダイオード
CTC1、CTC2 制御回路
INV インバータ
MOT モータ
PH1 U相
PH2 V相
PH3 W相
PM1、PM2 パワーモジュール
TM1、TM2 入力端子
Claims (20)
- 第1主面および前記第1主面と反対側の第2主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられる第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域と前記第1主面との間の前記半導体基板に設けられる前記第1導電型と異なる第2導電型の第2半導体領域と、
前記第1半導体領域と前記第2主面との間の前記半導体基板に設けられる前記第2導電型の第3半導体領域と、
前記第2半導体領域を貫通した第1溝と、
前記第2半導体領域を貫通した前記第1溝と離間して設けられる第2溝と、
前記第2半導体領域内の前記第1主面側に、前記第1溝の第1側面に接して設けられ、かつ前記第1溝と前記第2溝の間に位置する前記第1導電型の第4半導体領域と、
前記第1溝の内部に第1絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ電極と、
前記第2溝の内部に第2絶縁膜を介して設けられる第2トレンチ電極と、
前記第1溝を挟んで前記第4半導体領域と反対側に位置する部分の前記第1半導体領域に形成される前記第2導電型の第5半導体領域と、
前記第2溝を挟んで前記第4半導体領域と反対側に位置する部分の前記第1半導体領域に形成される、前記第2導電型の第6半導体領域と、
前記第2溝と前記第4半導体領域とに接するコンタクトホールと、
を備える、半導体装置。 - 請求項1の半導体装置において、
さらに、前記第1溝と前記第2溝の間に位置する部分の前記第1半導体領域に形成される前記第1導電型の第7半導体領域を備え、前記第7半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度は前記第1半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも高く、前記第4半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも低い、半導体装置。 - 請求項1の半導体装置において、
前記第5半導体領域および第6半導体領域の前記第1主面からの深さは、前記第1溝および前記第2溝の前記第1主面からの深さよりも深い、半導体装置。 - 請求項2の半導体装置において、さらに、
前記第5半導体領域を挟んで前記第1溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第3溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第4溝と、
前記第1溝と前記第4溝とに接続して設けられ、平面視において、第1方向に延在する第1接続溝と、
前記第1溝と前記第4溝との間に、前記第2溝に接続して設けられ、平面視において、
前記第1方向に延在する第1端部溝と、
前記第3溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ電極と、
前記第4溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ電極と、
前記第1接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ接続電極と、
前記第1端部溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ端部電極と、
前記第1接続溝と前記第1端部溝との間に、前記第1主面から前記第1接続溝の底部の深さまで到達する前記第1導電型の第8半導体領域と、
を備え、
前記第1トレンチ電極、前記第2トレンチ電極、前記第3トレンチ電極および前記第4トレンチ電極は、平面視において、第1方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向と直交する第2方向に延在し、
前記第8半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度は前記第1半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも高く、前記第4半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも低い、半導体装置。 - 請求項4の半導体装置において、さらに、
前記第1半導体領域まで達し、前記第1溝と前記第4溝との間に、前記第1端部溝に接続して設けられ、平面視において、前記第2方向に延在する第2端部溝と、
前記第2端部溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第2トレンチ端部電極と、
前記第4溝と前記第2端部溝との間に設けられる前記第8半導体領域と、
を備える、半導体装置。 - 請求項2の半導体装置において、さらに、
前記第5半導体領域を挟んで前記第1溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第3溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第4溝と、
前記第1溝と前記第3溝とに接続して設けられ、平面視において、第1方向に延在する第1接続溝と、
前記第2溝と前記第4溝とに接続して設けられ、平面視において、前記第1方向に延在する第2接続溝と、
前記第5半導体領域の前記第2半導体領域を貫通して、前記第1溝と前記第3溝と第1接続溝との間に設けられ、平面視において、枠状の第5溝と、
前記第3溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ電極と、
前記第4溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ電極と、
前記第5溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第5トレンチ電極と、
前記第1接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ接続電極と、
前記第2接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第2トレンチ接続電極と、
前記第5溝と前記第2半導体領域とに接するコンタクトホールと、
を備え、
前記第1トレンチ電極、前記第2トレンチ電極、前記第3トレンチ電極および前記第4トレンチ電極は、平面視において、第1方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向と直交する第2方向に延在する、半導体装置。 - 請求項2の半導体装置において、さらに、
前記第5半導体領域を挟んで前記第1溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第3溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第4溝と、
前記第4溝を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第5溝と、
前記第2溝と前記第4溝とに接続して設けられ、平面視において、第2方向に互いに離間して設けられ、前記第2方向と直交する第1方向に延在する第6溝および第7溝と、
前記第1溝と前記第3溝とに接続して設けられ、平面視において、前記第2方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向に延在する第1接続溝および第2接続溝と、
前記第5半導体領域の前記第2半導体領域を貫通した前記第1溝と前記第3溝と前記第1接続溝と前記第2接続溝との間に設けられ、平面視において、枠状の第8溝と、
前記第1溝と前記第5溝とに接続して設けられ、平面視において、前記第2方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向に延在する第3接続溝および第4接続溝と、
前記第2半導体領域内の前記第1主面側に、前記第5溝の第1側面に接して設けられ、かつ前記第5溝と前記第4溝の間に位置する前記第1導電型の第9半導体領域と、
前記第3溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ電極と、
前記第4溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ電極と、
前記第5溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第5トレンチ電極と、
前記第6溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第6トレンチ電極と、
前記第7溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第7トレンチ電極と、
前記第8溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第8トレンチ電極と、
前記第1接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ接続電極と、
前記第2接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第2トレンチ接続電極と、
前記第3接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ接続電極と、
前記第4接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ接続電極と、
前記第4溝と前記第9半導体領域とに接するコンタクトホールと、
前記第8溝と前記第2半導体領域とに接するコンタクトホールと、
を備え、
平面視において、前記第1溝、前記第3溝、前記第1接続溝および前記第2接続溝で囲まれる領域の面積は、前記第1溝、前記第5溝、前記第3接続溝および前記第4接続溝で囲まれる領域の面積よりも大きい、半導体装置。 - 請求項2の半導体装置において、さらに、
前記第5半導体領域を挟んで前記第1溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第3溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第4溝と、
前記第4溝を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第5溝と、
前記第2溝と前記第4溝とに接続して設けられ、平面視において、第2方向に互いに離間して設けられ、前記第2方向と直交する第1方向に延在する第6溝および第7溝と、
前記第1溝と前記第3溝とに接続して設けられ、平面視において、前記第2方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向に延在する第1接続溝および第2接続溝と、
前記第5半導体領域の前記第2半導体領域を貫通して、前記第1溝と前記第3溝と前記第1接続溝と前記第2接続溝との間に設けられ、平面視において、枠状の第8溝と、
前記第1溝と前記第5溝とに接続して設けられ、平面視において、前記第2方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向に延在する第3接続溝および第4接続溝と、
前記第3溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ電極と、
前記第4溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ電極と、
前記第5溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第5トレンチ電極と、
前記第6溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第6トレンチ電極と、
前記第7溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第7トレンチ電極と、
前記第8溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第8トレンチ電極と、
前記第1接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ接続電極と、
前記第2接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第2トレンチ接続電極と、
前記第3接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ接続電極と、
前記第4接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ接続電極と、
前記第2半導体領域内の前記第1主面側に、前記第5溝の第1側面に接して設けられ、かつ前記第5溝と前記第4溝の間に位置する前記第1導電型の第9半導体領域と、
前記第1溝と前記第8溝との間に、前記第1主面から前記第1溝の底部の深さまで到達する前記第1導電型の第10半導体領域と、
前記第4溝と前記第9半導体領域とに接するコンタクトホールと、
を備え、
前記第10半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度は前記第1半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも高く、前記第4半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも低く、
平面視において、前記第1溝、前記第3溝、前記第1接続溝および前記第2接続溝で囲まれる領域の面積は、前記第1溝、前記第5溝、前記第3接続溝および前記第4接続溝で囲まれる領域の面積よりも大きい、半導体装置。 - 請求項2の半導体装置において、さらに、
前記第5半導体領域を挟んで前記第1溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第3溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第4溝と、
前記第5半導体領域を挟んで前記第3溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第5溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第6溝と、
前記第3溝と前記第5溝とに接続して設けられ、平面視において、第1方向に延在する第1接続溝と、
前記第2溝と前記第6溝とに接続して設けられ、平面視において、第1方向に延在する第1端部溝と、
前記第3溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ電極と、
前記第4溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ電極と、
前記第5溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第5トレンチ電極と、
前記第6溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第6トレンチ電極と、
前記第1接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ接続電極と、
前記第1端部溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ端部電極と、
前記第1溝と前記第5溝との間に、前記第1主面から前記第1溝の底部の深さまで到達する前記第1導電型の第8半導体領域と、
を備え、
前記第1トレンチ電極、前記第2トレンチ電極、前記第3トレンチ電極、前記第4トレンチ電極、前記第5トレンチ電極および前記第6トレンチ電極は、平面視において、第1方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向と直交する第2方向に延在し、
前記第8半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度は前記第1半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも高く、前記第4半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも低い、半導体装置。 - 請求項2の半導体装置において、さらに、
前記第5半導体領域を挟んで前記第1溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第3溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第4溝と、
前記第5半導体領域を挟んで前記第3溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第5溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第6溝と、
前記第3溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ電極と、
前記第4溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ電極と、
前記第5溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第5トレンチ電極と、
前記第6溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第6トレンチ電極と、
前記第1溝と前記第5溝との間に、前記第1主面から前記第1溝の底部の深さまで到達する前記第1導電型の第8半導体領域と、
前記第2半導体領域内の前記第1主面側に、前記第4溝の第1側面に接して設けられ、かつ前記第4溝と前記第6溝の間に位置する前記第1導電型の第9半導体領域と、
前記第6溝と前記第2半導体領域とに接するコンタクトホールと、
を備え、
前記第1トレンチ電極、前記第2トレンチ電極、前記第3トレンチ電極、前記第4トレンチ電極、前記第5トレンチ電極および前記第6トレンチ電極は、平面視において、第1方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向と直交する第2方向に延在し、
前記第8半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度は前記第1半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも高く、前記第4半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも低い、半導体装置。 - 請求項10の半導体装置において、
前記第1溝と前記第3溝の間の第5半導体領域の幅は前記第2溝と前記第6溝の間の第6半導体領域の幅よりも大きい、半導体装置。 - 請求項2の半導体装置において、さらに、
前記第5半導体領域を挟んで前記第1溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第3溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第4溝と、
前記第5半導体領域を挟んで前記第3溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第5溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第6溝と、
前記第5半導体領域を挟んで前記第5溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第7溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第6溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第8溝と、
前記第3溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ電極と、
前記第4溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ電極と、
前記第5溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第5トレンチ電極と、
前記第6溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第6トレンチ電極と、
前記第7溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第7トレンチ電極と、
前記第8溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第8トレンチ電極と、
前記第1溝と前記第5溝との間に、前記第1主面から前記第1溝の底部の深さまで到達する前記第1導電型の第8半導体領域と、
前記第2溝と前記第8溝との間に、前記第1主面から前記第2溝の底部の深さまで到達する前記第1導電型の第9半導体領域と、
を備え、
前記第1トレンチ電極、前記第2トレンチ電極、前記第3トレンチ電極、前記第4トレンチ電極、前記第5トレンチ電極および前記第6トレンチ電極は、平面視において、第1方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向と直交する第2方向に延在し、
前記第8半導体領域および前記第9半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度は前記第1半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも高く、前記第4半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも低い、半導体装置。 - 請求項8の半導体装置において、
前記第8トレンチ電極は、平面視において、前記第1方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向と直交する第2方向に延在する第1電極および第2電極を有し、
さらに、前記第1電極と前記第2電極に接続され、前記第1方向に延在する導電層と、前記導電層と接続するコンタクトホールと、を備える、半導体装置。 - 請求項2の半導体装置において、さらに、
前記第5半導体領域を挟んで前記第1溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第3溝と、
前記第6半導体領域を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第4溝と、
前記第4溝を挟んで前記第2溝と反対側に位置する部分の前記第2半導体領域を貫通した第5溝と、
前記第2溝と前記第4溝とに接続して設けられ、平面視において、第2方向に互いに離間して設けられ、前記第2方向と直交する第1方向に延在する第6溝および第7溝と、
前記第1溝と前記第3溝とに接続して設けられ、平面視において、前記第2の方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向に延在する第1接続溝および第2接続溝と、
前記第5半導体領域の前記第2半導体領域を貫通して、前記第1溝と前記第3溝と前記第1接続溝と前記第2接続溝との間に設けられ、平面視において、枠状の第8溝と、
前記第6半導体領域の前記第2半導体領域を貫通して、平面視において、前記第2溝、前記第4溝、前記第6溝および前記第7溝で囲まれる領域内に設けられる枠状の第9溝と、
前記第1溝と前記第5溝とに接続して設けられ、平面視において、前記第2方向に互いに離間して設けられ、前記第1方向に延在する第3接続溝および第4接続溝と、
前記第3溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ電極と、
前記第4溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ電極と、
前記第5溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第5トレンチ電極と、
前記第6溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第6トレンチ電極と、
前記第7溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第7トレンチ電極と、
前記第8溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第8トレンチ電極と、
前記第9溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第9トレンチ電極と、
前記第1接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第1トレンチ接続電極と、
前記第2接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第2トレンチ接続電極と、
前記第3接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第3トレンチ接続電極と、
前記第4接続溝の内部に絶縁膜を介して設けられる第4トレンチ接続電極と、
前記第2半導体領域内の前記第1主面側に、前記第5溝の第1側面に接して設けられ、かつ前記第5溝と前記第4溝の間に位置する前記第1導電型の第9半導体領域と、
前記第1溝と前記第8溝との間に、前記第1主面から前記第1溝の底部の深さまで到達する前記第1導電型の第10半導体領域と、
前記第2溝、前記第4溝、前記第6溝および前記第7溝と前記第9溝との間に、前記第1半導体領域と前記第1主面との間の前記半導体基板に設けられる前記第1導電型の第11半導体領域と、
前記第4溝と前記第9半導体領域とに接するコンタクトホールと、
前記第8溝と前記第2半導体領域とに接するコンタクトホールと、
を備え、
前記第10半導体領域および前記第11半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度は前記第1半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも高く、前記第4半導体領域の前記第1導電型の不純物濃度よりも低く、半導体装置。 - 請求項14の半導体装置において、
前記第8トレンチ電極は、平面視において、前記第1方向に互いに離間して設けられ、前記第2方向に延在する第1電極および第2電極を有し、
さらに、前記第1電極と前記第2電極に接続され、前記第1方向に延在する導電層と、前記導電層と接続するコンタクトホールと、を備える、半導体装置。 - 請求項1の半導体装置において、
さらに、ゲート電極とエミッタ電極とコレクタ電極とを有し、
前記第1トレンチ電極はゲート電極に電気的に接続され、
前記第2トレンチ電極はエミッタ電極に電気的に接続される、
半導体装置。 - 第1の主面及び第2の主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板内に設けられ、第1導電型を有するドリフト領域と、
前記第1の主面上に設けられるセル領域と、
平面的において、前記セル領域内に設けられる多数の単位セル領域と、
各単位セル領域は、
前記ドリフト領域の前記第1の主面上から内部に亘って設けられるアクティブセル領域と、
平面的において、前記アクティブセル領域を両側から挟むように、前記第1の主面の表面に設けられる一対のトレンチ内のトレンチゲート電極およびトレンチエミッタ電極と、
前記ドリフト領域の前記第1の主面側に設けられる前記第1導電型と反対導電型の第2導電型ボディ領域と、
前記トレンチゲート電極および前記トレンチエミッタ電極を境界として、平面的に前記アクティブセル領域を両側から挟むように、両側に隣接して設けられたインアクティブセル領域と、
前記第2導電型ボディ領域の前記第1の主面側に設けられる前記第1導電型と同一導電型の第1導電型エミッタ領域と、
前記トレンチエミッタ電極と前記第1導電型エミッタ領域とに接するコンタクトホールと、
前記アクティブセル領域において、前記第2導電型ボディ領域の下部の前記ドリフト領域に設けられる前記第1導電型と同一導電型であって、不純物濃度が前記ドリフト領域よりも高く、前記第1導電型エミッタ領域よりも低い第1導電型ホールバリア領域と、
前記インアクティブセル領域において、前記第1の主面側に設けられる前記第1導電型と反対導電型の第2導電型フローティング領域と、
を備える、半導体装置。 - 請求項17の半導体装置において、
前記第2導電型フローティング領域は、前記一対のトレンチの下端部を覆い、その深さは、前記トレンチゲート電極および前記トレンチエミッタ電極のトレンチの深さよりも深い、半導体装置。 - 請求項17の半導体装置において、さらに、
前記半導体基板の前記第2の主面上に設けられるメタルコレクタ電極と、
前記半導体基板の前記第2の主面内に設けられる前記第1導電型と反対導電型の第2導電型コレクタ領域と、
前記第2導電型コレクタ領域に接するように、前記ドリフト領域の前記第2の主面側に設けられた前記第1導電型と同一導電型であって、不純物濃度が前記ドリフト領域よりも高い第1導電型フィールドストップ領域と、
前記第2導電型コレクタ領域の前記メタルコレクタ電極側に設けられた前記第2導電型コレクタ領域と同一導電型であって、不純物濃度がより高い第2導電型高濃度コレクタコンタクト領域と、
備える、半導体装置。 - 請求項1の半導体装置において、
前記第1溝の底面の少なくとも一部は前記第5半導体領域で覆われ、
前記第2溝の底面の少なくとも一部は前記第6半導体領域で覆われた、半導体装置。
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