專利名稱：高耐壓半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高耐壓半導(dǎo)體裝置，特別涉及在單一的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成IGBT或功 率MOSFET和回流二極管的高耐壓半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近幾年來(lái)，從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，反相器電路得到廣泛使用。反相器電路控制家電 制品或產(chǎn)業(yè)用電力裝置等的電力。通過(guò)裝入反相器電路的功率半導(dǎo)體器件，反相器電路切 換電壓或電流的接通和斷開。所謂“功率半導(dǎo)體器件”，是IGBTansulated Gate Bipolar Transistor)或功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等。反相器電路驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等感應(yīng)性負(fù)載。感應(yīng)性負(fù)載產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。在反相器 電路中，需要回流二極管(Free Wheel Diode)?；亓鞫O管使電流朝著與反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的 IGBT等的主電流相反的方向流動(dòng)。在一般的反相器電路中，IGBT等和回流二極管作為獨(dú)立部件反并聯(lián)地連接。為了 實(shí)現(xiàn)反相器裝置的小型輕量化，開發(fā)出使IGBT等和回流二極管單芯片化(一體化)的高耐 壓半導(dǎo)體裝置(參照日本特開平04-192366號(hào)公報(bào)、日本特開2004-3633 號(hào)公報(bào)、日本特 開2007-227982號(hào)公報(bào)、美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2009/0140289號(hào)說(shuō)明書)。在單芯片化的高 耐壓半導(dǎo)體裝置中，例如在半導(dǎo)體襯底的背面?zhèn)?，形成IGBT的集電極區(qū)域及回流二極管的 負(fù)極區(qū)域。如果IGBT的集電極區(qū)域和回流二極管的負(fù)極區(qū)域在半導(dǎo)體襯底的背面?zhèn)戎袥](méi)有 分開足夠的距離，就會(huì)產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原(snap back)現(xiàn)象。而如果IGBT的集電極區(qū)域和回流 二極管的負(fù)極區(qū)域在半導(dǎo)體襯底的背面?zhèn)戎蟹珠_足夠的距離，則會(huì)使IGBT的集電極區(qū)域 的有效面積減少，或者使芯片面積增大。若IGBT的集電極區(qū)域的有效面積減少，則高耐壓 半導(dǎo)體裝置的性能就會(huì)下降。而芯片面積增大，則高耐壓半導(dǎo)體裝置的制造費(fèi)用就會(huì)上升。為了避免高耐壓半導(dǎo)體裝置的性能下降及制造費(fèi)用上升，而使IGBT的集電極區(qū) 域和回流二極管的負(fù)極區(qū)域在半導(dǎo)體襯底的背面?zhèn)戎胁浑x開足夠的距離地形成。這時(shí)，在 IGBT的集電極區(qū)域和回流二極管的負(fù)極區(qū)域之間，形成埋設(shè)了絕緣體的溝槽等的分離部， 從而抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象?？墒?，為了形成埋設(shè)了絕緣體的溝槽等的分離部，必須在半導(dǎo) 體襯底的厚度方向形成較深的槽。結(jié)果導(dǎo)致高耐壓半導(dǎo)體裝置的制造費(fèi)用上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供在單一的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成IGBT或功率MOSFET和回流二 極管的、能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象的高耐壓半導(dǎo)體裝置。根據(jù)本發(fā)明的第1方面的高耐壓半導(dǎo)體裝置，具備半導(dǎo)體襯底、第1半導(dǎo)體區(qū)域、 第2半導(dǎo)體區(qū)域、第3半導(dǎo)體區(qū)域、第4半導(dǎo)體區(qū)域、電場(chǎng)緩沖部、控制電極、第1主電極、第 2主電極、第3主電極及連接部。所述半導(dǎo)體襯底，是第1導(dǎo)電型，且具有第1及第2主表 面。所述第1半導(dǎo)體區(qū)域，是第2導(dǎo)電型，且在所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表面形成，在所述第1主表面中被所述半導(dǎo)體襯底圍住。所述第2半導(dǎo)體區(qū)域，是第1導(dǎo)電型，且在所述 第1主表面形成，在與所述半導(dǎo)體襯底之間，夾住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域。所述第3半導(dǎo)體區(qū) 域，是第1導(dǎo)電型，且與所述半導(dǎo)體襯底的端面鄰接，從所述第1主表面朝著所述第2主表 面，以不貫通所述半導(dǎo)體襯底的深度形成。所述第4半導(dǎo)體區(qū)域，是第2導(dǎo)電型，且在所述 半導(dǎo)體襯底的所述第2主表面形成。所述電場(chǎng)緩沖部是環(huán)狀，在所述半導(dǎo)體襯底的所述第1 主表面形成，在所述第1主表面中，圍住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域。所述控制電極，隔著絕緣膜 與被所述半導(dǎo)體襯底和所述第2半導(dǎo)體區(qū)域夾住的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域中的溝槽區(qū)域?qū)χ?形成。所述第1主電極，與所述第1半導(dǎo)體區(qū)域及所述第2半導(dǎo)體區(qū)域這兩者接觸地形成。 所述第2主電極，與所述第4半導(dǎo)體區(qū)域接觸地形成。所述第3主電極，與所述第3半導(dǎo)體 區(qū)域接觸地形成。所述連接部，將所述第2及所述第3主電極電連接。所述第1半導(dǎo)體區(qū) 域和所述第3半導(dǎo)體區(qū)域之間的電阻，大于所述第1半導(dǎo)體區(qū)域和所述第4半導(dǎo)體區(qū)域之 間的電阻。根據(jù)本發(fā)明的第2方面的高耐壓半導(dǎo)體裝置，具備半導(dǎo)體襯底、第1半導(dǎo)體區(qū)域、 第2半導(dǎo)體區(qū)域、第3半導(dǎo)體區(qū)域、第4半導(dǎo)體區(qū)域、溝槽區(qū)域、控制電極、第1主電極及第2 主電極。所述半導(dǎo)體襯底，是第1導(dǎo)電型，且具有第1及第2主表面。所述第1半導(dǎo)體區(qū)域， 是第2導(dǎo)電型，且在所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表面形成，在所述第1主表面中被所述半 導(dǎo)體襯底圍住。所述第2半導(dǎo)體區(qū)域，是第1導(dǎo)電型，且在所述第1主表面形成，在與所述 半導(dǎo)體襯底之間，夾住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域。所述第3半導(dǎo)體區(qū)域是第1導(dǎo)電型，所述第4 半導(dǎo)體區(qū)域是第2導(dǎo)電型，它們與所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表面中的端面鄰接而交互 排列地配置，分別從所述第1主表面朝著所述第2主表面，以不貫通所述半導(dǎo)體襯底的深度 形成。所述溝槽區(qū)域，與所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表面中的端面鄰接，從所述第1主表 面朝著所述第2主表面地形成，將所述第3半導(dǎo)體區(qū)域和所述第4半導(dǎo)體區(qū)域分離。所述 控制電極，隔著層間絕緣膜與被所述半導(dǎo)體襯底和所述第2半導(dǎo)體區(qū)域夾住的所述第1半 導(dǎo)體區(qū)域?qū)χ眯纬?。所述?主電極，與所述第1半導(dǎo)體區(qū)域及所述第2半導(dǎo)體區(qū)域這兩 者接觸地形成。所述第2主電極，與所述第3半導(dǎo)體區(qū)域和所述第4半導(dǎo)體區(qū)域電連接地 形成。根據(jù)本發(fā)明的第3方面的高耐壓半導(dǎo)體裝置，具備半導(dǎo)體襯底、第1半導(dǎo)體區(qū)域、 第2半導(dǎo)體區(qū)域、第3半導(dǎo)體區(qū)域、第4半導(dǎo)體區(qū)域、控制電極、第1主電極、電阻體或二極 管及第2主電極。所述半導(dǎo)體襯底，是第1導(dǎo)電型，且具有第1及第2主表面。所述第1半 導(dǎo)體區(qū)域，是第2導(dǎo)電型，且在所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表面形成，在所述第1主表面 中被所述半導(dǎo)體襯底圍住。所述第2半導(dǎo)體區(qū)域，是第1導(dǎo)電型，且在所述第1主表面形 成，在與所述半導(dǎo)體襯底之間，夾住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域。所述第3半導(dǎo)體區(qū)域是第1導(dǎo)電 型，所述第4半導(dǎo)體區(qū)域是第2導(dǎo)電型，它們與所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表面中的端面 鄰接，一邊夾住所述半導(dǎo)體襯底一邊交互排列地配置，分別從所述第1主表面朝著所述第2 主表面，以不貫通所述半導(dǎo)體襯底的深度形成。所述控制電極，隔著層間絕緣膜與被所述半 導(dǎo)體襯底和所述第2半導(dǎo)體區(qū)域夾住的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域?qū)χ眯纬?。所述?主電極， 與所述第1半導(dǎo)體區(qū)域及所述第2半導(dǎo)體區(qū)域這兩者接觸地形成。所述電阻體或所述二極 管，連接所述第3半導(dǎo)體區(qū)域及所述第4半導(dǎo)體區(qū)域。所述第2主電極，與所述第4半導(dǎo)體 區(qū)域電連接。
依據(jù)本發(fā)明，能夠獲得在單一的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成IGBT或功率MOSFET和回流二 極管的、能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象的高耐壓半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的上述以及其它目的、特征、局面及優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)以下參照


的本發(fā)明 相關(guān)的詳細(xì)說(shuō)明，當(dāng)會(huì)更加清晰。

圖1是表示第1實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖2是沿著圖1中的II-II線的向視剖面圖。圖3是表示第2實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖4是有關(guān)圖3中的IV-IV線的向視剖面圖。圖5是表示第2實(shí)施方式的其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖6是有關(guān)圖5中的VI-VI線的向視剖面圖。圖7是有關(guān)圖5中的VII-VII線的向視剖面圖。圖8是表示第3實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖9是有關(guān)圖8中的IX-IX線的向視剖面圖。圖10是表示第3實(shí)施方式的其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖11是有關(guān)圖10中的XI-XI線的向視剖面圖。圖12是有關(guān)圖10中的XII-XII線的向視剖面圖。圖13是表示第4實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖14是表示第4實(shí)施方式的其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖15是有關(guān)圖14中的XV-XV線的向視剖面圖。圖16是表示第5實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖17是表示第5實(shí)施方式中的其它方式的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖18是有關(guān)圖17中的XVIII-XVIII線的向視剖面圖。圖19是表示第6實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖20是表示第6實(shí)施方式的其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖21是表示第6實(shí)施方式的另一個(gè)其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖22是表示第7實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖23是被圖22中的XXIII線包圍的區(qū)域的局部放大圖。圖M是有關(guān)圖23中的XXIV-XXIV線的向視剖面圖。圖25是有關(guān)圖23中的XXV-XXV線的向視剖面圖。圖沈是表示第8實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖27是被圖沈中的XXVII線包圍的區(qū)域的局部放大圖。圖28是有關(guān)圖27中的XXVIII-XXVIII線的向視剖面圖。圖四是有關(guān)圖27中的XXIX-XXIX線的向視剖面圖。圖30是表示第8實(shí)施方式的其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖31是有關(guān)圖30中的XXXI-XXXI線的向視剖面圖。圖32是表示第9實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖33是被圖32中的XXXIII線包圍的區(qū)域的局部放大圖。
圖34是有關(guān)圖32中的XXXIV-XXXIV線的向視剖面圖。圖35是有關(guān)圖32中的XXXV-XXXV線的向視剖面圖。圖36是表示第10實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖37是被圖36中的XXXVII線包圍的區(qū)域的局部放大圖。圖38是有關(guān)圖36中的XXXVIII-XXXVIII線的向視剖面圖。圖39是有關(guān)圖36中的XXXIX-XXXIX線的向視剖面圖。圖40是有關(guān)圖36中的XL-XL線的向視剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，講述根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置。以下講述 的各實(shí)施方式中，談到個(gè)數(shù)、數(shù)量等時(shí)，除了有特別記載的情況外，本發(fā)明的范圍并不局限 于該個(gè)數(shù)、數(shù)量等。對(duì)于相同的部件、相當(dāng)?shù)牟考?，賦予相同的編號(hào)，有時(shí)不再贅述。(第1實(shí)施方式)參照?qǐng)D1及圖2，講述根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式。在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體 裝置中，在單一的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成IGBT (η溝道型)和回流二極管。(IGBT)參照?qǐng)D2，講述在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的IGBT。該IGBT包括η型半導(dǎo) 體襯底10、濃度比較高的η.型緩沖區(qū)域10Β、P型基極區(qū)域(第1半導(dǎo)體區(qū)域)11、濃度比 較高的P+型區(qū)域11a、濃度比較高的η+型發(fā)射極區(qū)域(第2半導(dǎo)體區(qū)域)12、濃度比較高的 P+型集電極區(qū)域(第4半導(dǎo)體區(qū)域)14、絕緣膜31、柵電極(控制電極)40。在η型半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中，在俯視圖上大致矩形狀地形成ρ型基極 區(qū)域11。P型基極區(qū)域11，在第1主表面1中被半導(dǎo)體襯底10圍住。在P型基極區(qū)域11 的表面，形成P+型區(qū)域11a。P+型區(qū)域Ila是為了在ρ型基極區(qū)域11和后文講述的第1主 電極41之間獲得良好的歐姆連接而形成的。在ρ型基極區(qū)域11的表面，選擇性地形成η+型發(fā)射極區(qū)域12。在η+型發(fā)射極區(qū) 域12和半導(dǎo)體襯底10之間，夾住ρ型基極區(qū)域11。換言之，在半導(dǎo)體襯底10的第1主表 面1中，η+型發(fā)射極區(qū)域12被ρ型基極區(qū)域11圍住。遍及半導(dǎo)體襯底10的整個(gè)第2主表面2地形成ρ+型集電極區(qū)域14。夾住ρ+型 集電極區(qū)域14地在第2主表面2的相反側(cè)形成η+型緩沖區(qū)域10Β。η+型緩沖區(qū)域IOB能 夠作為溝道阻擋部抑制反向偏置時(shí)的耗盡層的擴(kuò)大。在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1設(shè)置的槽的內(nèi)部，隔著絕緣膜31而形成柵電極 40。該絕緣膜31朝著半導(dǎo)體襯底10的厚度方向，貫通ρ型基極區(qū)域11。柵電極40隔著 絕緣膜31與被半導(dǎo)體襯底10和η+型發(fā)射極區(qū)域12夾住的ρ型基極區(qū)域11對(duì)置。被半 導(dǎo)體襯底10和η+型發(fā)射極區(qū)域12夾住的ρ型基極區(qū)域11的、隔著絕緣膜31與柵電極40 對(duì)置的部分，形成溝道區(qū)域。本實(shí)施方式中的柵電極40及絕緣膜31，如圖2所示地構(gòu)成溝 槽電極。但是也可以構(gòu)成在半導(dǎo)體襯底10的表面形成的所謂平面型電極。沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1，形成多個(gè)柵電極40。參照?qǐng)D1，各柵電極40 (在 圖1中的左右方向上)互相隔開規(guī)定的間隙地并列形成。各柵電極40的端部彼此被柵極 布線(未圖示)互相電連接。該柵極布線與柵極焊盤40GP連接，從而使各柵電極40的電位共同。柵極引線40W的一端，與柵極焊盤40GP連接。柵極引線40W的另一端，與外部端 子側(cè)的柵極焊盤40P連接。參照?qǐng)D2，在該IGBT中，η型的半導(dǎo)體襯底10及η.型發(fā)射極區(qū)域12是源/漏區(qū) 域。通過(guò)柵電極40，控制ρ型基極區(qū)域11的溝道區(qū)域(η溝道)。利用η型的半導(dǎo)體襯底 10、η+型發(fā)射極區(qū)域12、柵電極40和ρ型基極區(qū)域11，形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。在該IGBT中，形成由ρ型基極區(qū)域11、η型的半導(dǎo)體襯底10、η+型緩沖區(qū)域IOB 和P+型集電極區(qū)域14構(gòu)成的ρηρ晶體管結(jié)構(gòu)，其基極電流被上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制。這 樣，本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置可以作為IGBT發(fā)揮作用。(回流二極管)在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的回流二極管，包括η+型負(fù)極區(qū)域(第3半導(dǎo) 體區(qū)域)13、η型半導(dǎo)體襯底10、ρ型基極區(qū)域11和濃度比較高的ρ+型區(qū)域11a。η型半導(dǎo) 體襯底10、ρ型基極區(qū)域11和ρ+型區(qū)域11a，被在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的IGBT 和回流二極管所共有。n+型負(fù)極區(qū)域13，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1朝著第2主表面 2地形成。η+型負(fù)極區(qū)域13，以在厚度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度形成。η+型負(fù)極 區(qū)域13能夠作為溝道阻擋部抑制正向偏置時(shí)的耗盡層的擴(kuò)大。η+型負(fù)極區(qū)域13及η型的半導(dǎo)體襯底10，構(gòu)成作為二極管的η型的區(qū)域；ρ型基 極區(qū)域11及P+型區(qū)域11a，構(gòu)成作為二極管的P型的區(qū)域。在這些η型的區(qū)域及P型的區(qū) 域之間，形成ρη結(jié)結(jié)構(gòu)。這樣，該回流二極管可以作為二極管發(fā)揮作用。(電場(chǎng)緩沖部)在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中，在ρ型基極區(qū)域11和η+型負(fù)極區(qū)域13之間， 形成電場(chǎng)緩沖部20。參照?qǐng)D1，本實(shí)施方式中的電場(chǎng)緩沖部20，呈平面型的場(chǎng)電極(field plate)結(jié)構(gòu)。圍住形成IGBT的區(qū)域地環(huán)狀設(shè)置電場(chǎng)緩沖部20。參照?qǐng)D2，呈平面型的場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)緩沖部20，由層間絕緣膜39、多個(gè)導(dǎo)電膜 48和多個(gè)導(dǎo)電膜49構(gòu)成。各導(dǎo)電膜48及各導(dǎo)電膜49的電位不固定。層間絕緣膜39，在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1上形成。各導(dǎo)電膜49分別在層 間絕緣膜39的內(nèi)部中環(huán)狀地形成。各導(dǎo)電膜49在法線方向上隔開規(guī)定的間隙地形成。各 導(dǎo)電膜49被層間絕緣膜39覆蓋，在層間絕緣膜39的作用下，各導(dǎo)電膜49被相互絕緣。在位于互相相鄰的導(dǎo)電膜49、49之間的層間絕緣膜39的表面上，環(huán)狀地形成各導(dǎo) 電膜48。在俯視圖上，跨越互相相鄰的導(dǎo)電膜49、49地形成各導(dǎo)電膜48。各導(dǎo)電膜48、48 在法線方向上互相隔開規(guī)定的間隙地形成。(主電極)在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1上，覆蓋柵電極40地形成層間絕緣膜31A。從該 層間絕緣膜31A之上開始，在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1上形成第1主電極41。柵電極 40和第1主電極41被層間絕緣膜3IA絕緣。第1主電極41，與ρ+型區(qū)域Ila及η+型發(fā)射極區(qū)域12這兩者接觸地形成。第1 主電極41，覆蓋構(gòu)成電場(chǎng)緩沖部20的層間絕緣膜39的一部分(圖2中的層間絕緣膜39的 左端部)地形成。參照?qǐng)D1，第1主電極41與發(fā)射極引線41W的一端連接。發(fā)射極焊盤41Ρ與發(fā)射極引線41W的另一端連接。參照?qǐng)D1及圖2，第1主電極41通過(guò)發(fā)射極焊盤41P及發(fā)射極 引線41W，給予ρ+型區(qū)域11a、ρ型基極區(qū)域11及η+型發(fā)射極區(qū)域12 (基準(zhǔn))電位。參照?qǐng)D2，第2主電極42Ρ，與在半導(dǎo)體襯底10的第2主表面2形成的ρ+型集電極 區(qū)域14接觸地形成。第2主電極42Ρ作為發(fā)射極焊盤發(fā)揮作用。第2主電極42Ρ給予ρ+ 型集電極區(qū)域14(高)電位。第3主電極43，向在層間絕緣膜39形成的開口部(接觸孔)內(nèi)延伸地形成，與η+ 型負(fù)極區(qū)域13的表面接觸。第3主電極43給予η+型負(fù)極區(qū)域13(高)電位。第2主電 極42Ρ及第3主電極43被導(dǎo)電性引線等連接部42W電連接。在本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為IGBT發(fā)揮作用之際，第1主電極41相 當(dāng)于發(fā)射極電極，第2主電極42Ρ相當(dāng)于集電極電極，柵電極40相當(dāng)于柵電極。在本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為(回流)二極管發(fā)揮作用之際，第1主 電極41相當(dāng)于正極電極，第3主電極43相當(dāng)于負(fù)極電極。如上所述，η+型負(fù)極區(qū)域13與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1朝著第 2主表面2，以在厚度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度形成。η+型負(fù)極區(qū)域13與第3主 電極43接觸，第2主電極42Ρ及第3主電極43被導(dǎo)電性引線等連接部42W電連接。η+型負(fù)極區(qū)域13與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1朝著第2主表面 2，以不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度形成，從而使ρ型基極區(qū)域11和η+型負(fù)極區(qū)域13之間 的電阻R2，大于ρ型基極區(qū)域11和ρ+型集電極區(qū)域14之間的電阻Rl。(作用/效果)參照?qǐng)D2，講述IGBT的接通動(dòng)作。向第1主電極41和第2主電極42Ρ之間施加正 的集電極電壓。在該狀態(tài)下，向第1主電極41和柵電極40之間施加規(guī)定的正的柵極電壓， 由此柵極就成為接通的狀態(tài)。P型基極區(qū)域11的溝道區(qū)域從P型反轉(zhuǎn)成為η型。電子通過(guò)該溝道區(qū)域后，從第1主電極41注入η型的半導(dǎo)體襯底10。在該注入的 電子的作用下，P+型集電極區(qū)域14和η型的半導(dǎo)體襯底10成為正向偏置狀態(tài)?？昭◤腜+ 型集電極區(qū)域14注入η型的半導(dǎo)體襯底10。這樣，η型的半導(dǎo)體襯底10的電阻大幅度下 降(所謂導(dǎo)電率調(diào)制)。IGBT的接通電阻大幅度下降，電流向箭頭ARl方向流動(dòng)。講述IGBT的斷開動(dòng)作(關(guān)斷)。在斷開狀態(tài)下，向第1主電極41和柵電極40之 間施加正的柵極電壓。通過(guò)使該柵極電壓成為零或負(fù)(反向偏置)，P型基極區(qū)域11的反 轉(zhuǎn)成為η型的溝道區(qū)域恢復(fù)ρ型，停止從第1主電極41向半導(dǎo)體襯底10注入電子。在該 停止的作用下，空穴也停止從P+型集電極區(qū)域14向半導(dǎo)體襯底10注入，電流不向箭頭ARl 方向流動(dòng)。然后，在η型的半導(dǎo)體襯底10蓄積的電子和空穴，分別被第2主電極42Ρ或第1 主電極41回收，或者互相再結(jié)合而消失。講述回流二極管的接通動(dòng)作。如上所述，回流二極管具有由η+型負(fù)極區(qū)域13及η 型的半導(dǎo)體襯底10和ρ型基極區(qū)域11及ρ+型區(qū)域Ila構(gòu)成的ρη結(jié)結(jié)構(gòu)。向第1主電極 41和第3主電極43之間施加超過(guò)規(guī)定的閾值的正向偏壓(正極電壓)時(shí)，就從ρ型基極區(qū) 域11向η型的半導(dǎo)體襯底10注入空穴，從η.型負(fù)極區(qū)域13向η型的半導(dǎo)體襯底10注入 電子。這樣，正向電壓大幅度下降，電流向箭頭AR2方向流動(dòng)。講述回流二極管的斷開動(dòng)作。向回流二極管施加正向電壓(接通狀態(tài))后，如果將電壓切換成為反向(斷開狀態(tài))，箭頭AR2的反方向的電流就在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)流動(dòng)(恢復(fù) 動(dòng)作)。n+型負(fù)極區(qū)域13抑制少數(shù)載流子(空穴)向η型的半導(dǎo)體襯底10的注入，縮短 IGBT的關(guān)斷時(shí)間。在第1主電極41和第2主電極42Ρ之間及第1主電極41和第3主電極43之間， 構(gòu)成IGBT和二極管被反并聯(lián)的等效電路。就是說(shuō)，本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為 使IGBT和二極管反并聯(lián)的電路發(fā)揮作用。如上所述，η+型負(fù)極區(qū)域13與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1朝著第 2主表面2，以在厚度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度地形成。依據(jù)本實(shí)施方式中的高 耐壓半導(dǎo)體裝置，與在IGBT的ρ+型集電極區(qū)域14側(cè)(半導(dǎo)體襯底10的背面(第2主表面 2側(cè)))形成η+型負(fù)極區(qū)域13時(shí)相比，能夠在IGBT的ρ+型集電極區(qū)域14和回流二極管的 η+型負(fù)極區(qū)域13之間確保足夠的距離。依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，ρ型基極區(qū)域11和η+型負(fù)極區(qū)域13之 間的電阻R2，大于ρ型基極區(qū)域11和ρ+型集電極區(qū)域14之間的電阻R1，且使迅速?gòu)?fù)原現(xiàn) 象的產(chǎn)生得到抑制。由于能夠在IGBT的ρ+型集電極區(qū)域14和回流二極管的η+型負(fù)極區(qū) 域13之間確保足夠的距離，所以在不會(huì)增大芯片面積的情況下抑制迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象的產(chǎn)生， 還能夠抑制制造費(fèi)用的上升。η+型負(fù)極區(qū)域13與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1朝著第2主表面 2，以在厚度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度形成，從而也不會(huì)減少IGBT的ρ+型集電極 區(qū)域14的有效面積。作為高耐壓半導(dǎo)體裝置的性能也不會(huì)下降。(第1實(shí)施方式的其它方式)參照?qǐng)D2，講述第1實(shí)施方式的其它方式。在上述第1實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體裝 置中，ρ型基極區(qū)域11和ρ+型集電極區(qū)域14之間的壽命LT1，可以與ρ型基極區(qū)域11和 η+型負(fù)極區(qū)域13之間的壽命LT2不同。在高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的IGBT的斷開動(dòng)作時(shí)(關(guān)斷時(shí))，和上述第1實(shí) 施方式中講述的一樣，在η型的半導(dǎo)體襯底10蓄積的電子和空穴，分別被第2主電極42Ρ 和第1主電極41回收，或者互相再結(jié)合而消失。在IGBT的斷開動(dòng)作時(shí)，直到電子和空穴再結(jié)合而消失為止的平均時(shí)間，是壽命 (少數(shù)載流子的壽命)。為了使所述壽命LTl和所述壽命LT2不同，例如可以向ρ型基極區(qū)域11和η+型負(fù) 極區(qū)域13之間的半導(dǎo)體襯底10 (或者ρ型基極區(qū)域11和ρ+型集電極區(qū)域14之間的半導(dǎo) 體襯底10)局部照射電子束、質(zhì)子或者氦等。另外，還可以使用掩膜等向半導(dǎo)體襯底10照 射電子束、質(zhì)子或者氦等。通過(guò)使所述壽命LTl和所述壽命LT2不同，能夠獨(dú)立地控制在高耐壓半導(dǎo)體裝置 的內(nèi)部形成的IGBT和回流二極管的各特性。(第2實(shí)施方式)參照?qǐng)D3及圖4，講述根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式。本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體 裝置和第1實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在電場(chǎng)緩沖部20和η+型負(fù)極區(qū)域13中，其 結(jié)構(gòu)不同，其它的結(jié)構(gòu)大致相同。參照?qǐng)D4，本實(shí)施方式中的電場(chǎng)緩沖部20，呈場(chǎng)接觸環(huán)結(jié)構(gòu)。具體地說(shuō)，呈場(chǎng)接觸環(huán)結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)緩沖部20，由濃度比較高的多個(gè)P+型區(qū)域(第5半導(dǎo)體區(qū)域)15構(gòu)成。分別從半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1朝著第2主表面2，以深度15D形成各p+型 區(qū)域15。各ρ+型區(qū)域15在半導(dǎo)體襯底10的內(nèi)部分別以環(huán)狀形成，圍住形成IGBT的區(qū)域 (參照?qǐng)D3)。各ρ+型區(qū)域15在法線方向上互相隔開規(guī)定的間隙，各ρ+型區(qū)域15的電位不固定。在ρ+型區(qū)域15的表面?zhèn)龋梢愿糁鴮娱g絕緣膜39而形成導(dǎo)電膜48。導(dǎo)電膜48 向形成在層間絕緣膜39的開口部?jī)?nèi)延伸地形成，與ρ+型區(qū)域15的表面?zhèn)冉佑|。沿著各ρ+ 型區(qū)域15，環(huán)狀地形成多個(gè)導(dǎo)電膜48。通過(guò)在ρ+型區(qū)域15的表面?zhèn)刃纬蓪?dǎo)電膜48，可以 更加穩(wěn)定地使耗盡層擴(kuò)大。由于層間絕緣膜39的表面及背面的電位差變小，所以能夠進(jìn)一 步確保作為高耐壓半導(dǎo)體裝置的耐壓特性。本實(shí)施方式中的η+型負(fù)極區(qū)域13，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1 朝著第2主表面2地形成。η+型負(fù)極區(qū)域13，以在厚度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深 度(13D)形成。本實(shí)施方式中的η+型負(fù)極區(qū)域13的深度13D，設(shè)置成比ρ+型區(qū)域15的深 度深。因?yàn)棣?型負(fù)極區(qū)域13的深度13D比ρ+型區(qū)域15的深度15D深，所以在η+型負(fù) 極區(qū)域13及η型的半導(dǎo)體襯底10和ρ型基極區(qū)域11及ρ+型區(qū)域Ila之間流動(dòng)的電流的 作為回流二極管的電流的線路短。因此，依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，由于作為 回流二極管的電流的線路短，所以能夠提高作為回流二極管的性能。如在第1實(shí)施方式的其它方式中所講述的那樣，可以使ρ型基極區(qū)域11和ρ+型 集電極區(qū)域14之間的壽命LT1，與ρ型基極區(qū)域11和η+型負(fù)極區(qū)域13之間的壽命LT2不 同。能夠獨(dú)立地控制在高耐壓半導(dǎo)體裝置內(nèi)部形成的IGBT和回流二極管的各特性。(第2實(shí)施方式的其它方式)參照?qǐng)D5 圖7，講述第2實(shí)施方式的其它方式。該其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝 置和第2實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在電場(chǎng)緩沖部20和η+型負(fù)極區(qū)域13中，其結(jié) 構(gòu)不同，其它的結(jié)構(gòu)大致相同。參照?qǐng)D6，本實(shí)施方式中的電場(chǎng)緩沖部20，和第2實(shí)施方式同樣，呈由多個(gè)P+型區(qū) 域15構(gòu)成的場(chǎng)接觸環(huán)結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D5，本實(shí)施方式中的各ρ+型區(qū)域15，在圍住形成IGBT的區(qū)域(ρ型基極區(qū) 域11)的外周方向上，虛線狀地設(shè)置。就是說(shuō)，在外周方向上，各P+型區(qū)域15具有作為P+ 型區(qū)域15而形成的部分(圖6所示的部分)和沒(méi)有作為P+型區(qū)域15而形成的部分(圖7 所示的部分)。在各ρ+型區(qū)域15的表面?zhèn)?，可以和?實(shí)施方式同樣，形成導(dǎo)電膜48。沿著各ρ+ 型區(qū)域15以環(huán)狀形成多個(gè)導(dǎo)電膜48。雖然可以沿著作為所述ρ+型區(qū)域15而形成的部分 和沒(méi)有作為所述ρ+型區(qū)域15而形成的部分這兩者地用一個(gè)連續(xù)的環(huán)狀形成導(dǎo)電膜48，但 并不局限于此?？梢灾辉谧鳛樗鯬+型區(qū)域15而形成的部分的上方形成導(dǎo)電膜48，在外 周方向上和所述P+型區(qū)域15同樣地虛線狀地設(shè)置。本實(shí)施方式中的η+型負(fù)極區(qū)域13，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1 朝著第2主表面2地形成。η+型負(fù)極區(qū)域13，以在厚度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深 度形成。本實(shí)施方式中的η+型負(fù)極區(qū)域13的深度與第2實(shí)施方式不同，既可以比ρ+型區(qū)域15的深度深，也可以比P+型區(qū)域15的深度淺，還可以和P+型區(qū)域15的深度相同。由于構(gòu)成電場(chǎng)緩沖部20的多個(gè)P+型區(qū)域15，在圍住形成IGBT的區(qū)域(ρ型基極 區(qū)域11)的外周方向上，按虛線狀設(shè)置，所以在沒(méi)有作為P+型區(qū)域15而形成的部分(圖7 所示的部分)中，在η+型負(fù)極區(qū)域13及η型的半導(dǎo)體襯底10和ρ型基極區(qū)域11及P+型 區(qū)域Ila之間流動(dòng)的作為回流二極管的電流線路短。這樣，依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半 導(dǎo)體裝置，能夠提高作為回流二極管的性能?？梢允功?型負(fù)極區(qū)域13的深度與第2實(shí)施方式同樣地比P+型區(qū)域15的深度深 地設(shè)定。依據(jù)該結(jié)構(gòu)，在作為P+型區(qū)域15形成的部分(圖6所示的部分)中，作為回流二 極管的電流線路也變短，能夠提高作為回流二極管的性能。(第3實(shí)施方式)參照?qǐng)D8及圖9，講述根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式。本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體 裝置和第2實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在電場(chǎng)緩沖部20和η+型負(fù)極區(qū)域13中，其 結(jié)構(gòu)不同，其它的結(jié)構(gòu)大致相同。參照?qǐng)D9，本實(shí)施方式中的電場(chǎng)緩沖部20，呈溝槽型場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)。具體地說(shuō)，呈溝 槽型場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)緩沖部20，由多個(gè)第1溝槽區(qū)域50構(gòu)成。各第1溝槽區(qū)域50，具有導(dǎo)電層51和絕緣膜52。在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面 1設(shè)置的槽的內(nèi)部，隔著絕緣膜52而形成導(dǎo)電層51。導(dǎo)電層51被絕緣膜52圍住，導(dǎo)電層 51和半導(dǎo)體襯底10被絕緣膜52絕緣。各第1溝槽區(qū)域50，分別從半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1朝著第2主表面2，以 深度50D形成。各第1溝槽區(qū)域50在半導(dǎo)體襯底10的內(nèi)部中分別以環(huán)狀形成，圍住形成 IGBT的區(qū)域(參照?qǐng)D8)。各第1溝槽區(qū)域50在法線方向上互相隔開規(guī)定的間隙，各第1 溝槽區(qū)域50的電位不固定。在第1溝槽區(qū)域50的表面?zhèn)龋梢愿糁鴮娱g絕緣膜39而形成導(dǎo)電膜48。這時(shí)，導(dǎo) 電膜48在位于互相相鄰的第1溝槽區(qū)域50、50之間的層間絕緣膜39的表面上，以環(huán)狀形 成。在俯視圖上，跨越互相相鄰的第1溝槽區(qū)域50、50地形成導(dǎo)電膜48。各導(dǎo)電膜48在法 線方向上互相隔開規(guī)定的間隙地形成。通過(guò)在第1溝槽區(qū)域50的表面?zhèn)刃纬蓪?dǎo)電膜48，能 夠進(jìn)一步確保作為高耐壓半導(dǎo)體裝置的耐壓特性。在圖中，導(dǎo)電膜48和導(dǎo)電層51被層間 絕緣膜39絕緣。但是也可以采用下述結(jié)構(gòu)在層間絕緣膜39中設(shè)置開口部，使導(dǎo)電膜48 和第1溝槽區(qū)域50的導(dǎo)電層51接觸。本實(shí)施方式中的η+型負(fù)極區(qū)域13，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1 朝著第2主表面2地形成。η+型負(fù)極區(qū)域13，以在厚度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深 度(13D)形成。本實(shí)施方式中的η+型負(fù)極區(qū)域13的深度13D，可以設(shè)置成比第1溝槽區(qū)域 50的深度50D深。因?yàn)棣?型負(fù)極區(qū)域13的深度13D比第1溝槽區(qū)域50的深度50D深，所以在η+型 負(fù)極區(qū)域13及η型的半導(dǎo)體襯底10和ρ型基極區(qū)域11及ρ+型區(qū)域Ila之間流動(dòng)的作為 回流二極管的電流線路短。因此，依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，由于作為回流二 極管的電流的線路短，所以能夠提高作為回流二極管的性能。如在第1實(shí)施方式的其它方式中所講述的那樣，可以使ρ型基極區(qū)域11和P+型 集電極區(qū)域14之間的壽命LT1，與ρ型基極區(qū)域11和η+型負(fù)極區(qū)域13之間的壽命LT2不同。能夠獨(dú)立地控制在高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的IGBT和回流二極管的各特性。(第3實(shí)施方式的其它方式)參照?qǐng)D10 圖12，講述第3實(shí)施方式的其它方式。該其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體 裝置和第3實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在電場(chǎng)緩沖部20和η+型負(fù)極區(qū)域13中，其 結(jié)構(gòu)不同，其它的結(jié)構(gòu)大致相同。參照?qǐng)D11，本實(shí)施方式中的電場(chǎng)緩沖部20，和第3實(shí)施方式同樣，呈由多個(gè)第1溝 槽區(qū)域50構(gòu)成的溝槽型場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D10，本實(shí)施方式中的各第1溝槽區(qū)域50，在圍住形成IGBT的區(qū)域(ρ型基 極區(qū)域11)的外周方向上，按虛線狀設(shè)置。就是說(shuō)，在外周方向上，各第1溝槽區(qū)域50具有 作為第1溝槽區(qū)域50而形成的部分(圖11所示的部分)和沒(méi)有作為第1溝槽區(qū)域50而 形成的部分(圖12所示的部分)。在各第1溝槽區(qū)域50的表面?zhèn)?，可以和?實(shí)施方式同樣，隔著層間絕緣膜39而 形成導(dǎo)電膜48。沿著各第1溝槽區(qū)域50而以環(huán)狀形成多個(gè)導(dǎo)電膜48。雖然可以沿著作為 所述第1溝槽區(qū)域50形成的部分和沒(méi)有作為所述第1溝槽區(qū)域50而形成的部分這兩者地 用一個(gè)連續(xù)的環(huán)狀形成導(dǎo)電膜48，但并不局限于此?？梢灾辉谧鳛樗龅?溝槽區(qū)域50而 形成的部分的上方形成導(dǎo)電膜48，在外周方向上和所述第1溝槽區(qū)域50同樣地按虛線狀設(shè) 置。本實(shí)施方式中的η+型負(fù)極區(qū)域13，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1 朝著第2主表面2地形成。η+型負(fù)極區(qū)域13，以在厚度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深 度形成。本實(shí)施方式中的η+型負(fù)極區(qū)域13的深度與第3實(shí)施方式不同，既可以比第1溝 槽區(qū)域50的深度深，也可以比第1溝槽區(qū)域50的深度淺，還可以和第1溝槽區(qū)域50的深 度相同。由于構(gòu)成電場(chǎng)緩沖部20的多個(gè)第1溝槽區(qū)域50，在圍住形成IGBT的區(qū)域(ρ型 基極區(qū)域11)的外周方向上，按虛線狀設(shè)置，所以在沒(méi)有作為第1溝槽區(qū)域50形成的部分 (圖12所示的部分)中，在η+型負(fù)極區(qū)域13及η型的半導(dǎo)體襯底10和ρ型基極區(qū)域11 及P+型區(qū)域Ila之間流動(dòng)的作為回流二極管的電流線路短。這樣，依據(jù)本實(shí)施方式中的高 耐壓半導(dǎo)體裝置，能夠提高作為回流二極管的性能。可以與第3實(shí)施方式同樣地比第1溝槽區(qū)域50的深度深地設(shè)定η+型負(fù)極區(qū)域13 的深度。依據(jù)該結(jié)構(gòu)，在作為第1溝槽區(qū)域50而形成的部分(圖11所示的部分)中，作為 回流二極管的電流線路也變短，能夠提高作為回流二極管的性能。(第4實(shí)施方式)參照?qǐng)D13，講述根據(jù)本發(fā)明的第4實(shí)施方式。本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置 和第2實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在連接部42W中不同，其它的結(jié)構(gòu)大致相同。圖13 與第2實(shí)施方式中的圖4對(duì)應(yīng)。本實(shí)施方式中的連接部42W，由導(dǎo)電性引線71和在第2主電極42Ρ的表面形成的 電阻體72構(gòu)成。通過(guò)依次層疊導(dǎo)電膜72Μ、濃度比較高的η.型區(qū)域72Da、濃度比較低的 n_型區(qū)域72Db及濃度比較高的η.型區(qū)域72Dc后，構(gòu)成電阻體72。導(dǎo)電膜72M、n+型區(qū)域 72Da、η—型區(qū)域72Db及n+型區(qū)域72Dc互相電性導(dǎo)通。導(dǎo)電性引線71的一端與第3主電極43連接。導(dǎo)電性引線71的另一端與電阻體72的導(dǎo)電膜72M的表面連接。電阻體72的η+型區(qū)域72Dc與第2主電極42P的表面接觸。 這樣，第2主電極42P及第3主電極43被連接部42W電連接。將第2主電極42P和第3主電極43電連接的連接部42W包含電阻體72，從而回流 二極管的負(fù)極側(cè)的電阻變大。依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置后，能夠進(jìn)一步抑制 迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象的產(chǎn)生。以上，根據(jù)適用于第2實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，講述了本實(shí)施方 式中的連接部42W的結(jié)構(gòu)。但并不局限于此。本實(shí)施方式中的連接部42W的結(jié)構(gòu)，也能夠 適用于第1或第3實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置。(第4實(shí)施方式的其它方式)參照?qǐng)D14及圖15，講述第4實(shí)施方式的其它方式。該其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體 裝置和第4實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在連接部42W中，其結(jié)構(gòu)不同，其它的結(jié)構(gòu)大 致相同。參照?qǐng)D15，本實(shí)施方式中的電阻體72，夾住層間絕緣膜39地在半導(dǎo)體襯底10的 第1主表面1上形成。電阻體72夾住層間絕緣膜39，位于η.型負(fù)極區(qū)域13的相反側(cè)。第3主電極43和η+型區(qū)域72Dc接觸地形成。導(dǎo)電性引線71的一端和導(dǎo)電膜72M 的表面接觸。導(dǎo)電性引線71的另一端和第2主電極42P連接。這樣，第2主電極42P及第 3主電極43被連接部42W電連接。依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，通過(guò)(夾住層間絕緣膜39地)在半導(dǎo)體 襯底10的第1主表面1上形成電阻體72，能夠?qū)⒏吣蛪喊雽?dǎo)體裝置的整個(gè)系統(tǒng)小型化。(第5實(shí)施方式)參照?qǐng)D16，講述根據(jù)本發(fā)明的第5實(shí)施方式。本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置 和第2實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在連接部42W中不同，其它的結(jié)構(gòu)大致相同。圖16 與第2實(shí)施方式中的圖4對(duì)應(yīng)。本實(shí)施方式中的連接部42W，由導(dǎo)電性引線71和在第2主電極42P的表面形成的 二極管73構(gòu)成。通過(guò)依次層疊導(dǎo)電膜73M、濃度比較高的ρ+型區(qū)域73Da、濃度比較低的n_型 區(qū)域73Db及濃度比較高的η.型區(qū)域73Dc，構(gòu)成二極管73。導(dǎo)電膜73Μ、ρ+型區(qū)域73Da、 n_型區(qū)域73Db及n+型區(qū)域73Dc互相電性導(dǎo)通。導(dǎo)電性引線71的一端與第3主電極43連接。導(dǎo)電性引線71的另一端與二極管 73的導(dǎo)電膜73M的表面連接。二極管73的η+型區(qū)域73Dc與第2主電極42P的表面接觸。 這樣，第2主電極42P及第3主電極43被連接部42W電連接。將第2主電極42P和第3主電極43電連接的連接部42W包含二極管73，從而回流 二極管的負(fù)極側(cè)的電阻變大。依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，能夠進(jìn)一步抑制迅 速?gòu)?fù)原現(xiàn)象的產(chǎn)生。以上，根據(jù)適用于第2實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，講述了本實(shí)施方 式中的連接部42W的結(jié)構(gòu)。但并不局限于此。本實(shí)施方式中的連接部42W的結(jié)構(gòu)，也能夠 適用于第1或第3實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置。(第5實(shí)施方式的其它方式)參照?qǐng)D17及圖18，講述第5實(shí)施方式的其它方式。該其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體 裝置和第5實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在連接部42W中，其結(jié)構(gòu)不同，其它的結(jié)構(gòu)大致相同。參照?qǐng)D18，本實(shí)施方式中的二極管73，夾住層間絕緣膜39地在半導(dǎo)體襯底10的 第1主表面1上形成。二極管73夾住層間絕緣膜39，位于η+型負(fù)極區(qū)域13的相反側(cè)。第3主電極43和ρ+型區(qū)域73Da接觸地形成。導(dǎo)電性引線71的一端和導(dǎo)電膜73M 的表面接觸。導(dǎo)電性引線71的另一端和第2主電極42P連接。這樣，第2主電極42P及第 3主電極43被連接部42W電連接。依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，通過(guò)(夾住層間絕緣膜39地)在半導(dǎo)體 襯底10的第1主表面1上形成二極管73，能夠?qū)⒏吣蛪喊雽?dǎo)體裝置的整個(gè)系統(tǒng)小型化。(第6實(shí)施方式)參照?qǐng)D19，講述根據(jù)本發(fā)明的第6實(shí)施方式。本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置 和第2實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在進(jìn)一步具備第2溝槽區(qū)域60的這一點(diǎn)上不同， 其它的結(jié)構(gòu)大致相同。圖19與第2實(shí)施方式中的圖4對(duì)應(yīng)。本實(shí)施方式中的第2溝槽區(qū)域60，具有導(dǎo)電層61和絕緣膜62。在半導(dǎo)體襯底10 的第1主表面1設(shè)置的槽的內(nèi)部，隔著絕緣膜62而形成導(dǎo)電層61。導(dǎo)電層61被絕緣膜62 圍住，導(dǎo)電層61和半導(dǎo)體襯底10及ρ型基極區(qū)域11被絕緣膜62絕緣。可以將構(gòu)成第2 溝槽區(qū)域60的絕緣膜62的厚度設(shè)定成為比較厚。包含溝道區(qū)域的ρ型基極區(qū)域IlA (下 面詳細(xì)講述)作為溝道不容易反轉(zhuǎn)，能夠進(jìn)一步抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。第2溝槽區(qū)域60，從半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1開始，朝著半導(dǎo)體襯底10的厚 度方向貫通P型基極區(qū)域11地形成。第2溝槽區(qū)域60貫通P型基極區(qū)域11，由此在第1 主表面1中被P型基極區(qū)域11 (IlAUlB)夾住第2溝槽區(qū)域60的兩側(cè)的位置形成第2溝 槽區(qū)域60。如上所述，在被半導(dǎo)體襯底10和η.型發(fā)射極區(qū)域12夾住的ρ型基極區(qū)域11的、 隔著絕緣膜31而與柵電極40對(duì)置的部分，形成溝道區(qū)域。在本實(shí)施方式(及第1 第5 實(shí)施方式)的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，由于在半導(dǎo)體襯底10的內(nèi)部形成多個(gè)柵電極40、ρ型 基極區(qū)域11及η+型發(fā)射極區(qū)域12，所以也形成多個(gè)溝道區(qū)域。與形成多個(gè)溝道區(qū)域的區(qū)域相比，第2溝槽區(qū)域60位于更加靠近η+型負(fù)極區(qū)域 13的一側(cè)。第2溝槽區(qū)域60將被該第2溝槽區(qū)域60貫通的ρ型基極區(qū)域11，分離成為包 含溝道區(qū)域的P型基極區(qū)域IlA和不包含溝道區(qū)域的ρ型基極區(qū)域11Β。ρ型基極區(qū)域IlA 和P型基極區(qū)域11Β，在被第2溝槽區(qū)域60分離的狀態(tài)下，被第1主電極41電連接。ρ型基極區(qū)域IlA和ρ型基極區(qū)域11Β，在被第2溝槽區(qū)域60分離的狀態(tài)下，被其 它電阻體等別的連接部等電連接也可。也可以在與形成多個(gè)溝道區(qū)域的區(qū)域相比更加靠近 η+型負(fù)極區(qū)域13的一側(cè)配置第2溝槽區(qū)域60的基礎(chǔ)上，還與各柵電極40平行而且在各柵 電極40的兩側(cè)形成多個(gè)第2溝槽區(qū)域60。也可以在與形成多個(gè)溝道區(qū)域的區(qū)域相比更加 靠近η.型負(fù)極區(qū)域13的一側(cè)配置第2溝槽區(qū)域60的基礎(chǔ)上，還與各柵電極40平行地在 所有的柵電極40的兩側(cè)分別形成第2溝槽區(qū)域60。進(jìn)而，在不包含溝道區(qū)域的ρ型基極區(qū)域IlB中形成第3溝槽區(qū)域63也可。第3 溝槽區(qū)域63，具有導(dǎo)電層64和絕緣膜65。在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1設(shè)置的槽的內(nèi) 部，隔著絕緣膜65而形成導(dǎo)電層64。導(dǎo)電層64被絕緣膜65圍住，導(dǎo)電層64和半導(dǎo)體襯底 10及P型基極區(qū)域IlB被絕緣膜65絕緣。
包含溝道區(qū)域的ρ型基極區(qū)域IlA的雜質(zhì)濃度，設(shè)定成低于不包含溝道區(qū)域的ρ 型基極區(qū)域IlB的雜質(zhì)濃度也可。即使回流二極管的正極電位增大，由于不包含溝道區(qū)域 的P型基極區(qū)域IlB也在第2溝槽區(qū)域60的電位的作用下，不會(huì)作為溝道反轉(zhuǎn)，所以能夠 進(jìn)一步抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。第2溝槽區(qū)域60的深度60D，延伸到比ρ型基極區(qū)域11的深度IlAD深地形成，以 便至少貫通P型基極區(qū)域11。本實(shí)施方式中的柵電極40及絕緣膜31，構(gòu)成溝槽電極。在本實(shí)施方式中，第2溝 槽區(qū)域60的深度60D，可以延伸到比溝槽電極的深度40D深地形成。更希望如圖19所示， 延伸到半導(dǎo)體襯底10的厚度方向上的大致中心的位置為止地形成第2溝槽區(qū)域60。在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1上作為平面型電極形成柵電極40及絕緣膜31 時(shí)，第2溝槽區(qū)域60的深度60D，可以延伸到比ρ型基極區(qū)域11的深度IlAD深地形成，以 便至少貫通P型基極區(qū)域11。這時(shí)，更希望如圖19所示，延伸到半導(dǎo)體襯底10的厚度方向 上的大致中心的位置為止地形成第2溝槽區(qū)域60。依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，即使在IGBT的接通動(dòng)作時(shí)，與第2溝槽 區(qū)域60相比位于η+型負(fù)極區(qū)域13側(cè)的ρ型基極區(qū)域11Β，可以作為回流二極管的正極獨(dú) 立地發(fā)揮作用。就是說(shuō)，即使在IGBT的接通動(dòng)作時(shí)，也能夠使回流二極管獨(dú)立地動(dòng)作(接 通)。更具體地說(shuō)，利用第1主電極41，使IGBT的發(fā)射極(η+型發(fā)射極區(qū)域12)及回流 二極管的正極(P型基極區(qū)域11)為正電位；利用第2主電極42Ρ，使IGBT的集電極(ρ+型 集電極區(qū)域14)為OV ；使IGBT的柵極(柵電極40)為正電位。經(jīng)形成第2溝槽區(qū)域60，通過(guò)IGBT的發(fā)射極(η+型發(fā)射極區(qū)域1 、IGBT的溝道 區(qū)域(P型基極區(qū)域11A)和回流二極管的負(fù)極(η+型負(fù)極區(qū)域13)的箭頭AR2方向的電流 線路的電阻，就大于通過(guò)回流二極管的正極(P型基極區(qū)域11Β)和回流二極管的負(fù)極(η+型 負(fù)極區(qū)域13)的箭頭AR3方向的電流線路的電阻。因此，IGBT中的MOS動(dòng)作受到抑制，即使在IGBT的接通動(dòng)作時(shí)，也能夠使回流二 極管獨(dú)立地動(dòng)作(接通)。采用上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)IGBT的集電極(ρ+型集電極區(qū)域14)、IGBT 的溝道區(qū)域(P型基極區(qū)域11A)和IGBT的發(fā)射極(η+型發(fā)射極區(qū)域12)的箭頭ARl方向 的電流線路的電阻不變或者變小。如果沒(méi)有形成上述第2溝槽區(qū)域60及上述P型基極區(qū)域11Β，在IGBT的接通動(dòng)作 時(shí)，也難以使回流二極管獨(dú)立地動(dòng)作(接通)。更具體地說(shuō)，利用第1主電極41，使IGBT的發(fā)射極(η+型發(fā)射極區(qū)域12)及回流 二極管的正極(P型基極區(qū)域11)為正電位；利用第2主電極42Ρ，使IGBT的集電極(ρ+型 集電極區(qū)域14)為OV ；使IGBT的柵極(柵電極40)為正電位。通過(guò)IGBT的發(fā)射極(η+型發(fā)射極區(qū)域12)、IGBT的溝道區(qū)域(ρ型基極區(qū)域11Α) 和回流二極管的負(fù)極(η+型負(fù)極區(qū)域13)的箭頭AR2方向的電流線路的電阻，與通過(guò)回流 二極管的正極(P型基極區(qū)域11Β)和回流二極管的負(fù)極(η+型負(fù)極區(qū)域13)的箭頭AR3方 向的電流線路的電阻相比，變低(直到施加比較高的電壓為止)。因此，IGBT中的MOS動(dòng)作成為主導(dǎo)，在IGBT的接通動(dòng)作時(shí)，也難以使回流二極管 獨(dú)立地動(dòng)作(接通)。
依據(jù)本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，即使在IGBT的接通動(dòng)作時(shí)，與第2溝槽 區(qū)域60相比位于η+型負(fù)極區(qū)域13側(cè)的ρ型基極區(qū)域11Β，也可以作為回流二極管的正極 獨(dú)立地發(fā)揮作用。因此，即使在IGBT的接通動(dòng)作時(shí)，也能夠使回流二極管獨(dú)立地動(dòng)作(接 通)。(第6實(shí)施方式的其它方式)參照?qǐng)D20，講述第6實(shí)施方式的其它方式。在上述第6實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體 裝置中，可以將包含溝道區(qū)域的P型基極區(qū)域1IA的深度11AD，設(shè)定成為比不包含溝道區(qū)域 的P型基極區(qū)域IlB的深度IlBD淺。依據(jù)該其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，與包含溝道區(qū)域的ρ型基極區(qū)域IlA相 比，不包含溝道區(qū)域的P型基極區(qū)域IlB的空穴的注入效率增大。其結(jié)果，能夠進(jìn)一步抑制 迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象的產(chǎn)生。(第6實(shí)施方式的另一個(gè)其它方式)參照?qǐng)D21，講述第6實(shí)施方式的另一個(gè)其它方式。在上述第6實(shí)施方式的高耐壓 半導(dǎo)體裝置中，與不包含溝道區(qū)域的P型基極區(qū)域IlB的峰值濃度區(qū)域IlBP相比，將包含 溝道區(qū)域的P型基極區(qū)域IlA的峰值濃度區(qū)域11ΑΡ，設(shè)定在半導(dǎo)體襯底10的厚度方向上的 較深的位置也可。依據(jù)該另一個(gè)其它方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，與包含溝道區(qū)域的ρ型基極區(qū)域 IlA相比，不包含溝道區(qū)域的ρ型基極區(qū)域IlB的空穴的注入效率增大。其結(jié)果，能夠進(jìn)一 步抑制迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象的產(chǎn)生。(第7實(shí)施方式)參照?qǐng)D22 圖25，講述根據(jù)本發(fā)明的第7實(shí)施方式。在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo) 體裝置中，也和上述第1 第6實(shí)施方式同樣，在單一的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成IGBT和回流二 極管。為了便于講述，在圖23中，將層間絕緣膜39的一部分(圖中的右側(cè))剖開后示出。 參照?qǐng)D24，層間絕緣膜39延伸到半導(dǎo)體襯底10的端面為止(朝著圖M中的右側(cè))。(IGBT)參照?qǐng)D22 圖25，講述在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的IGBT。參照?qǐng)DΜ，該 IGBT包括η型的半導(dǎo)體襯底10、ρ型基極區(qū)域(第1半導(dǎo)體區(qū)域)11、濃度比較高的η.型 發(fā)射極區(qū)域(第2半導(dǎo)體區(qū)域)12、濃度比較高的ρ+型集電極區(qū)域(第4半導(dǎo)體區(qū)域)14、 層間絕緣膜39和柵電極(控制電極)40。為了在ρ型基極區(qū)域11和后文講述的第1主電 極41之間獲得良好的歐姆連接，可以在ρ型基極區(qū)域11的表面形成P+型區(qū)域。在η型的半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中，選擇性地形成ρ型基極區(qū)域11。與后 文講述的第1主電極41 (參照?qǐng)D2 平行排列地配置多個(gè)ρ型基極區(qū)域11。在第1主表面 1中P型基極區(qū)域11被半導(dǎo)體襯底10圍住。在ρ型基極區(qū)域11的表面，選擇性地形成η+型發(fā)射極區(qū)域12。在η+型發(fā)射極區(qū) 域12和半導(dǎo)體襯底10之間，夾住ρ型基極區(qū)域11。換言之，在半導(dǎo)體襯底10的第1主表 面1中，η+型發(fā)射極區(qū)域12被ρ型基極區(qū)域11圍住。ρ+型集電極區(qū)域14和第1 第6實(shí)施方式不同，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從 第1主表面1朝著第2主表面2地形成。P+型集電極區(qū)域14以在厚度方向上不貫通半導(dǎo) 體襯底10的深度形成。
參照?qǐng)D23，P+型集電極區(qū)域14的(圖23的上下方向上的)兩端，被半導(dǎo)體襯底 10夾住。ρ+型集電極區(qū)域14被與后文講述的η+型負(fù)極區(qū)域13 —起，沿著半導(dǎo)體襯底10 的第1主表面1中的端面，交互排列地配置。在半導(dǎo)體襯底10的端面中，通過(guò)P+型集電極 區(qū)域14和η+型負(fù)極區(qū)域13，(朝著與半導(dǎo)體襯底10的端面平行的方向)夾住半導(dǎo)體襯底 10。ρ+型集電極區(qū)域14和η+型負(fù)極區(qū)域13以?shī)A住半導(dǎo)體襯底10的狀態(tài)，沿著第1主表 面1中的端面，遍及半導(dǎo)體襯底10的全周地形成。參照?qǐng)DΜ，柵電極40隔著絕緣膜39與被半導(dǎo)體襯底10和η+型發(fā)射極區(qū)域12夾 住的P型基極區(qū)域11對(duì)置。被半導(dǎo)體襯底10和η+型發(fā)射極區(qū)域12夾住的P型基極區(qū)域 11的、隔著層間絕緣膜39而與柵電極40對(duì)置的部分，形成溝道區(qū)域。柵電極40和半導(dǎo)體 襯底10、η.型發(fā)射極區(qū)域12及ρ型基極區(qū)域11 一起，呈所謂DMOS (Double Diffuse MOS) 結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式中的柵電極40及層間絕緣膜39，如圖22所示地構(gòu)成平面型電極。但是 也可以構(gòu)成向半導(dǎo)體襯底10的內(nèi)部延伸地形成的所謂溝槽電極。參照?qǐng)D22，沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1地并列形成柵電極40，各柵電極40 的端部彼此被柵極布線40T相互電連接。各柵電極40通過(guò)柵極布線40T與柵極焊盤40GP 連接，各柵電極40構(gòu)成共同的電位。柵極引線40W的一端與柵極焊盤40GP連接，柵極引線 40W的另一端與外部端子側(cè)的柵極焊盤40P連接。參照?qǐng)DM，在該IGBT中，η型的半導(dǎo)體襯底10及η.型發(fā)射極區(qū)域12成為源/漏 區(qū)域，通過(guò)柵電極40，控制ρ型基極區(qū)域11的η溝道。就是說(shuō)，利用半導(dǎo)體襯底10、η+型發(fā) 射極區(qū)域12、柵電極40和ρ型基極區(qū)域11，形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。在該IGBT中，形成由ρ型基極區(qū)域11、η型的半導(dǎo)體襯底10和ρ+型集電極區(qū)域 14構(gòu)成的ρηρ晶體管結(jié)構(gòu)，其基極電流被上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制。這樣，本實(shí)施方式中的高 耐壓半導(dǎo)體裝置可以作為IGBT發(fā)揮作用。(回流二極管)在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的回流二極管，包括η+型負(fù)極區(qū)域(第3半導(dǎo) 體區(qū)域)13、η型的半導(dǎo)體襯底10、ρ型基極區(qū)域11。η型的半導(dǎo)體襯底10和ρ型基極區(qū)域 11，被在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的IGBT和回流二極管所共有。η+型負(fù)極區(qū)域13，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，且從第1主表面1朝著第2主表 面2地形成。η+型負(fù)極區(qū)域13，以在深度方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度形成。η+型負(fù)極區(qū)域13的(圖23的上下方向上的)兩端，被半導(dǎo)體襯底10夾住。η+型 負(fù)極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域14 一起，沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中的端面，遍 及該端面的全周(以?shī)A住半導(dǎo)體襯底10的狀態(tài))地交互排列地配置。η+型負(fù)極區(qū)域13及η型的半導(dǎo)體襯底10，構(gòu)成作為二極管的η型的區(qū)域；ρ型基 極區(qū)域11構(gòu)成作為二極管的P型的區(qū)域。在這些η型的區(qū)域及P型的區(qū)域之間，形成ρη 結(jié)結(jié)構(gòu)。這樣，該回流二極管可以作為二極管發(fā)揮作用。在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，沒(méi)有形成電場(chǎng)緩沖部，在ρ型基極區(qū)域11、 η+型負(fù)極區(qū)域13及ρ+型集電極區(qū)域14之間，形成絕緣膜38。絕緣膜38是為了抑制泄漏 電流或特性變動(dòng)而在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1形成的。絕緣膜38例如是界面能級(jí)較 小的氧化膜。(主電極)
參照?qǐng)D22及圖對(duì)，沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1并列地形成第1主電極41。 各第1主電極41互相電連接。第1主電極41向在層間絕緣膜39中設(shè)置的開口部(接觸 孔)內(nèi)延伸地形成。第1主電極41與ρ型基極區(qū)域11及η+型發(fā)射極區(qū)域12這兩者接觸 地形成。柵電極40和第1主電極41被層間絕緣膜39絕緣。第1主電極41與發(fā)射極引線41W的一端連接。發(fā)射極焊盤41Ρ與發(fā)射極引線41W 的另一端連接。第1主電極41是通過(guò)發(fā)射極焊盤41Ρ及發(fā)射極引線41W，給予ρ型基極區(qū) 域11及η+型發(fā)射極區(qū)域12 (基準(zhǔn))電位的電極。與在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1的端面?zhèn)刃纬傻腜+型集電極區(qū)域14接觸而 形成發(fā)射極焊盤42Τ。發(fā)射極焊盤42Τ和η+型負(fù)極區(qū)域13經(jīng)由電阻體72或二極管73而 電連接。連接部42W的一端與發(fā)射極焊盤42Τ連接，連接部42W的另一端與第2主電極42Ρ 連接。這樣，第2主電極42Ρ能夠給予η+型負(fù)極區(qū)域13或ρ+型集電極區(qū)域14(高)電位。在本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為IGBT發(fā)揮作用之際，第1主電極41相 當(dāng)于發(fā)射極電極，第2主電極42Ρ相當(dāng)于集電極電極，柵電極40相當(dāng)于柵電極。在本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為(回流)二極管發(fā)揮作用之際，第1主 電極41相當(dāng)于正極電極，第2主電極42Ρ相當(dāng)于負(fù)極電極。(作用/效果)參照?qǐng)D24，在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，IGBT的作為發(fā)射極的P+型集電 極區(qū)域14和作為回流二極管的負(fù)極的η+型負(fù)極區(qū)域13這兩者，在半導(dǎo)體襯底10的第1主 表面1側(cè)形成。就是說(shuō)，IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流，和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng) 的電流平行地流動(dòng)。第2主電極42Ρ，能夠給予η+型負(fù)極區(qū)域13或ρ+型集電極區(qū)域14(高)電位。這 時(shí)，連接部與P+型集電極區(qū)域14直接連接，且經(jīng)由電阻體72或二極管73而與η.型負(fù)極區(qū) 域13連接。這樣，IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流 之間(IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流合流的地點(diǎn)) 的電阻增大，所以能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。(第8實(shí)施方式)參照?qǐng)D沈 圖四，講述根據(jù)本發(fā)明的第8實(shí)施方式。在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo) 體裝置中，也和上述第1 第7實(shí)施方式同樣，在單一的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成IGBT和回流二 極管。為了便于講述，在圖27中，將層間絕緣膜39的一部分(圖中的右側(cè))剖開后示出。 參照?qǐng)D28，層間絕緣膜39(朝著圖觀中的右側(cè))延伸到半導(dǎo)體襯底10的端面為止。(IGBT)參照?qǐng)D沈 圖29，講述在該高耐壓半導(dǎo)體裝置內(nèi)部形成的IGBT。參照?qǐng)D28，該 IGBT包括η型的半導(dǎo)體襯底10、ρ型基極區(qū)域(第1半導(dǎo)體區(qū)域)11、濃度比較高的η.型 發(fā)射極區(qū)域(第2半導(dǎo)體區(qū)域)12、濃度比較高的ρ+型集電極區(qū)域(第4半導(dǎo)體區(qū)域)14、 層間絕緣膜39和柵電極(控制電極)40。為了在ρ型基極區(qū)域11和后文講述的第1主電 極41之間獲得良好的歐姆連接，可以在ρ型基極區(qū)域11的表面形成P+型區(qū)域。在η型的半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中，選擇性地形成ρ型基極區(qū)域11。與后 文講述的第1主電極41 (參照?qǐng)D26)平行排列地配置多個(gè)ρ型基極區(qū)域11。在第1主表面 1中P型基極區(qū)域11被半導(dǎo)體襯底10圍住。
在ρ型基極區(qū)域11的表面，選擇性地形成η+型發(fā)射極區(qū)域12。在η+型發(fā)射極區(qū) 域12和半導(dǎo)體襯底10之間，夾住ρ型基極區(qū)域11。換言之，在半導(dǎo)體襯底10的第1主表 面1中，η+型發(fā)射極區(qū)域12被ρ型基極區(qū)域11圍住。參照?qǐng)D27 圖29，在半導(dǎo)體襯底10的端面，遍及全周地形成溝槽區(qū)域36。該溝 槽區(qū)域36具有側(cè)壁部36Β和背面部36Α，前者朝著垂直于半導(dǎo)體襯底10的端面的方向延 伸，后者與半導(dǎo)體襯底10的端面相接，以便連接側(cè)壁部36Β彼此的端部。溝槽區(qū)域36的側(cè)壁部36Β及背面部36Α，分別板狀地形成，分別包含絕緣膜(未圖 示)和被該絕緣膜內(nèi)包的薄板狀的導(dǎo)電層(未圖示)。ρ+型集電極區(qū)域14隔著溝槽區(qū)域36的背面部36Α而與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰 接。P+型集電極區(qū)域14從第1主表面1朝著第2主表面2地形成。P+型集電極區(qū)域14以 不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度地形成。ρ+型集電極區(qū)域14的(圖27的上下方向上的)兩端，被溝槽區(qū)域36的側(cè)壁部 36Β夾住。ρ+型集電極區(qū)域14被與后文講述的η+型負(fù)極區(qū)域13 —起，沿著半導(dǎo)體襯底10 的第1主表面1中的端面，交互排列地配置。在半導(dǎo)體襯底10的端面中，溝槽區(qū)域36的側(cè) 壁部36Β被ρ+型集電極區(qū)域14和η+型負(fù)極區(qū)域13 (朝著與半導(dǎo)體襯底10的端面平行的 方向)夾住。P+型集電極區(qū)域14和η+型負(fù)極區(qū)域13以?shī)A住溝槽區(qū)域36的側(cè)壁部36Β的 狀態(tài)，沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中的端面，遍及半導(dǎo)體襯底10的全周地形成。參照?qǐng)D觀，柵電極40隔著絕緣膜39與被半導(dǎo)體襯底10和η+型發(fā)射極區(qū)域12夾 住的P型基極區(qū)域11對(duì)置。被半導(dǎo)體襯底10和η+型發(fā)射極區(qū)域12夾住的P型基極區(qū)域 11的、隔著層間絕緣膜39而與柵電極40對(duì)置的部分，形成溝道區(qū)域。柵電極40和半導(dǎo)體 襯底10、η.型發(fā)射極區(qū)域12及ρ型基極區(qū)域11 一起，呈所謂DMOS (Double Diffuse MOS) 結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式中的柵電極40及層間絕緣膜39，如圖沈所示地構(gòu)成平面型電極。但是 也可以是向半導(dǎo)體襯底10的內(nèi)部延伸地形成的所謂溝槽電極。參照?qǐng)D沈，沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1而并列形成柵電極40，各柵電極40 的端部彼此被柵極布線40T相互電連接。各柵電極40通過(guò)柵極布線40T與柵極焊盤40GP 連接，各柵電極40構(gòu)成共同的電位。柵極引線40W的一端與柵極焊盤40GP連接，柵極引線 40W的另一端與外部端子側(cè)的柵極焊盤40P連接。參照?qǐng)D觀，在該IGBT中，η型的半導(dǎo)體襯底10及η.型發(fā)射極區(qū)域12成為源/漏 區(qū)域，通過(guò)柵電極40，控制ρ型基極區(qū)域11的η溝道。就是說(shuō)，利用半導(dǎo)體襯底10、η+型發(fā) 射極區(qū)域12、柵電極40和ρ型基極區(qū)域11，形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)。在該IGBT中，形成由ρ型基極區(qū)域11、η型的半導(dǎo)體襯底10和ρ+型集電極區(qū)域 14構(gòu)成的ρηρ晶體管結(jié)構(gòu)，其基極電流被上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制。這樣，本實(shí)施方式中的高 耐壓半導(dǎo)體裝置可以作為IGBT發(fā)揮作用。(回流二極管)在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的回流二極管，包括η+型負(fù)極區(qū)域(第3半導(dǎo) 體區(qū)域)13、η型的半導(dǎo)體襯底10、ρ型基極區(qū)域11。η+型負(fù)極區(qū)域13，隔著溝槽區(qū)域36的背面部36Α地與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接。 η+型負(fù)極區(qū)域13，從第1主表面1朝著第2主表面2地形成。η+型負(fù)極區(qū)域13，以在厚度 方向上不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度形成。
η+型負(fù)極區(qū)域13的(圖27的上下方向上的)兩端，被溝槽區(qū)域36夾住。η+型負(fù) 極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域14 一起，沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中的端面，遍及 該端面的全周(以?shī)A住溝槽區(qū)域36的側(cè)壁部36Β的狀態(tài))地交互排列地配置。η+型負(fù)極區(qū)域13及η型的半導(dǎo)體襯底10，構(gòu)成作為二極管的η型的區(qū)域；ρ型基 極區(qū)域11構(gòu)成作為二極管的P型的區(qū)域。在這些η型的區(qū)域及P型的區(qū)域之間，形成ρη 結(jié)結(jié)構(gòu)。這樣，該回流二極管可以作為二極管發(fā)揮作用。在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，沒(méi)有形成電場(chǎng)緩沖部，在ρ型基極區(qū)域11 與η+型負(fù)極區(qū)域13或ρ+型集電極區(qū)域14之間，形成絕緣膜38。絕緣膜38是為了抑制泄 漏電流或特性變動(dòng)而在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1形成的。絕緣膜38例如是界面能級(jí) 較小的氧化膜。(主電極)參照?qǐng)D沈及圖觀，沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1并列地形成第1主電極41。 各第1主電極41互相電連接。第1主電極41向在層間絕緣膜39中設(shè)置的開口部(接觸 孔)內(nèi)延伸地形成。第1主電極41與ρ型基極區(qū)域11及η+型發(fā)射極區(qū)域12這兩者接觸 地形成。柵電極40和第1主電極41被層間絕緣膜39絕緣。第1主電極41與發(fā)射極引線41W的一端連接。發(fā)射極焊盤41Ρ與發(fā)射極引線41W 的另一端連接。第1主電極41是通過(guò)發(fā)射極焊盤41Ρ及發(fā)射極引線41W，給予ρ型基極區(qū) 域11及η+型發(fā)射極區(qū)域12 (基準(zhǔn))電位的電極。與第7實(shí)施方式不同，與在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1的端面?zhèn)刃纬傻摩?型 負(fù)極區(qū)域13及ρ+型集電極區(qū)域14這兩者接觸地，形成發(fā)射極焊盤42Τ。連接部42W的一 端與發(fā)射極焊盤42Τ連接，連接部42W的另一端與第2主電極42Ρ連接。這樣，第2主電極 42Ρ能夠給予η+型負(fù)極區(qū)域13或ρ+型集電極區(qū)域14 (高)電位。在本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為IGBT發(fā)揮作用之際，第1主電極41相 當(dāng)于發(fā)射極電極，第2主電極42Ρ相當(dāng)于集電極電極，柵電極40相當(dāng)于柵電極。在本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為(回流)二極管發(fā)揮作用之際，第1主 電極41相當(dāng)于正極電極，第2主電極42Ρ相當(dāng)于負(fù)極電極。(作用/效果)參照?qǐng)D觀，在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，作為IGBT的集電極的ρ+型集電 極區(qū)域14和作為回流二極管的負(fù)極的η+型負(fù)極區(qū)域13這兩者，在半導(dǎo)體襯底10的第1主 表面1側(cè)形成。就是說(shuō)，IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流，和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng) 的電流平行地流動(dòng)。在η+型負(fù)極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域14之間，形成溝槽區(qū)域36。這樣，由于 IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流之間(IGBT的接通 動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流合流的地點(diǎn))的電阻增大，所以 能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。(第8實(shí)施方式的其它方式)參照?qǐng)D觀，講述第8實(shí)施方式的其它方式。可以在η+型負(fù)極區(qū)域13及ρ+型集電 極區(qū)域14的第2主表面2側(cè)，形成夾住半導(dǎo)體襯底10的絕緣膜37 (S0I分離絕緣膜)。在 俯視圖上，絕緣膜37比溝槽區(qū)域36的側(cè)壁部36Β更向半導(dǎo)體襯底10的中央側(cè)伸出地形成。和在n+型負(fù)極區(qū)域13的兩端形成的溝槽區(qū)域36的側(cè)壁部36B、36B —起，從半導(dǎo)體襯底10 的端面?zhèn)葒ˇ?型負(fù)極區(qū)域13地形成絕緣膜37。通過(guò)形成絕緣膜37，由于IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng) 作時(shí)流動(dòng)的電流之間(IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的 電流合流的地點(diǎn))的電阻增大，所以能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。(第8實(shí)施方式的另一個(gè)其它方式)參照?qǐng)D30及圖31，講述第8實(shí)施方式的另一個(gè)其它方式。該另一個(gè)其它方式中的 高耐壓半導(dǎo)體裝置和第8實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在集電極焊盤42Τ的結(jié)構(gòu)和還 具備其他的集電極焊盤42C這一點(diǎn)上以及還具備電阻體72或二極管73這一點(diǎn)上不同，其 它的結(jié)構(gòu)大致相同。圖30與第8實(shí)施方式中的圖27對(duì)應(yīng)。圖31與第8實(shí)施方式中的圖 28對(duì)應(yīng)。在上述第8實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，集電極焊盤42Τ與η.型負(fù)極區(qū)域13 及P+型集電極區(qū)域14這兩者接觸地形成。另一方面，參照?qǐng)D30及圖31，該另一個(gè)其它方 式中的集電極焊盤42Τ只與η+型負(fù)極區(qū)域13接觸地形成。朝著垂直于半導(dǎo)體襯底10的端面的方向延伸地形成集電極焊盤42Τ。在層間絕緣 膜39的內(nèi)部，在集電極焊盤42Τ的更靠近半導(dǎo)體襯底10的端面?zhèn)?，埋設(shè)電阻體72或二極 管73。集電極焊盤42Τ的一端與η+型負(fù)極區(qū)域13接觸，集電極焊盤42Τ的另一端與電阻 體72或二極管73接觸。隔著絕緣膜38及層間絕緣膜39而在半導(dǎo)體襯底10上形成集電極焊盤42C。集電 極焊盤42C向形成在層間絕緣膜39的開口部(接觸孔)內(nèi)延伸，通過(guò)該開口部后與ρ+型 集電極區(qū)域14接觸。參照?qǐng)D30，集電極焊盤42C從與該ρ+型集電極區(qū)域14接觸的部分， 朝著半導(dǎo)體襯底10的端面延伸地形成。集電極焊盤42C的該延伸而形成的部分的前端，彼 此在和半導(dǎo)體襯底10的端面平行的方向上接觸。集電極焊盤42C和集電極焊盤42Τ，被電阻體72或二極管73導(dǎo)通。連接部(相當(dāng) 于第7實(shí)施方式中的連接部42W，參照?qǐng)D沈)的一端和集電極焊盤42Τ接觸，連接部的另一 端和第2主電極42Ρ接觸。參照?qǐng)D31，在該另一個(gè)其它方式的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，和第8實(shí)施方式同樣，作 為IGBT的集電極的ρ+型集電極區(qū)域14和作為回流二極管的負(fù)極的η+型負(fù)極區(qū)域13這兩 者，在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1側(cè)形成。就是說(shuō)，IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流，和 回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流平行地流動(dòng)。在η+型負(fù)極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域14之間，形成溝槽區(qū)域36。這樣，由于 IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流之間的電阻增大，所 以能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。第2主電極42Ρ，能夠給予η+型負(fù)極區(qū)域13或ρ+型集電極區(qū)域14(高)電位。這 時(shí)，連接部與P+型集電極區(qū)域14直接連接，且經(jīng)由電阻體72或二極管73而與η.型負(fù)極區(qū) 域13連接。這樣，IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流 之間(IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流合流的地點(diǎn)) 的電阻(與第8實(shí)施方式相比)增大，所以能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。(第9實(shí)施方式)
參照?qǐng)D32 圖35，講述根據(jù)本發(fā)明的第9實(shí)施方式。在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo) 體裝置中，在單一的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成回流二極管和兩個(gè)IGBT (均為η溝道型)。為了便于 講述，在圖33中，將第3主電極43Τ的一部分剖開后示出。參照?qǐng)D34，第3主電極43Τ(朝 著圖34中的右側(cè)地)延伸到半導(dǎo)體襯底10的端面為止。(IGBT)參照?qǐng)D34，第IIGBT包括η型的半導(dǎo)體襯底10、濃度比較高的η+型緩沖區(qū)域10Β、 P型基極區(qū)域11 (第1半導(dǎo)體區(qū)域)11、濃度比較高的P+型區(qū)域1 la、濃度比較高的η.型發(fā) 射極區(qū)域(第2半導(dǎo)體區(qū)域)12、濃度比較高的ρ+型集電極區(qū)域(第4半導(dǎo)體區(qū)域)14、絕 緣膜31和柵電極(控制電極)40。η型的半導(dǎo)體襯底10、η+型緩沖區(qū)域10Β、ρ型基極區(qū)域11、ρ+型區(qū)域lla、n+型發(fā) 射極區(qū)域12、絕緣膜31及柵電極40的結(jié)構(gòu)，和第8實(shí)施方式同樣。在半導(dǎo)體襯底10的第2主表面2中，選擇性地形成P+型集電極區(qū)域14 (參照?qǐng)D 34)。具體地說(shuō)，在半導(dǎo)體襯底10的第2主表面2中，(朝著圖32中的上下方向地)并列 形成P+型集電極區(qū)域14。ρ+型集電極區(qū)域14互相隔開規(guī)定的間隔，遍及半導(dǎo)體襯底10的 第2主表面2的整個(gè)面地形成。參照?qǐng)D35，在沒(méi)有形成ρ+型集電極區(qū)域14的區(qū)域，延伸到半導(dǎo)體襯底10的第2 主表面2側(cè)為止地形成n+型緩沖區(qū)域10B。在第IIGBT中，和第2實(shí)施方式同樣，η型的半導(dǎo)體襯底10及η+型發(fā)射極區(qū)域12 成為源/漏區(qū)域。通過(guò)柵電極40，控制ρ型基極區(qū)域11的η溝道。就是說(shuō)，利用半導(dǎo)體襯 底10、η+型發(fā)射極區(qū)域12、柵電極40和ρ型基極區(qū)域11，形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)。在第IIGBT中，形成由ρ型基極區(qū)域11、η型的半導(dǎo)體襯底10、η+型緩沖區(qū)域IOB 和P+型集電極區(qū)域14構(gòu)成的ρηρ晶體管結(jié)構(gòu)，其基極電流被上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制。這 樣，本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置可以作為IGBT發(fā)揮作用。第2IGBT包括η型的半導(dǎo)體襯底10、濃度比較高的η+型緩沖區(qū)域10Α、ρ型基極 區(qū)域(第1半導(dǎo)體區(qū)域)11、濃度比較高的P+型區(qū)域lla、n+型發(fā)射極區(qū)域(第2半導(dǎo)體區(qū) 域)12、p+型集電極區(qū)域(第5半導(dǎo)體區(qū)域)15B、絕緣膜31和柵電極(控制電極)40。η型的半導(dǎo)體襯底10、ρ型基極區(qū)域11、ρ+型區(qū)域11a、n+型發(fā)射極區(qū)域12、絕緣 膜31及柵電極40的結(jié)構(gòu)，和第IIGBT共同。p+型集電極區(qū)域15B，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1朝著第2主 表面2地形成。ρ+型集電極區(qū)域15B以不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度地形成。參照?qǐng)D33，p+型集電極區(qū)域15B的(圖33中的上下方向的)兩端，被η+型緩沖區(qū) 域IOA夾住。ρ+型集電極區(qū)域15Β與后文講述的η+型負(fù)極區(qū)域13 —起，被沿著半導(dǎo)體襯底 10的第1主表面1中的端面，交互排列地配置。在半導(dǎo)體襯底10的端面中，P+型集電極區(qū) 域15Β和η+型負(fù)極區(qū)域13夾住η+型緩沖區(qū)域IOA0 ρ+型集電極區(qū)域15Β和η+型負(fù)極區(qū)域 13沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中的端面，遍及半導(dǎo)體襯底10的全周地形成。參照?qǐng)D34，在第2IGBT中，η型的半導(dǎo)體襯底10及η+型發(fā)射極區(qū)域12成為源/漏 區(qū)域。通過(guò)柵電極40，控制ρ型基極區(qū)域11的η溝道。就是說(shuō)，利用半導(dǎo)體襯底10、η+型 發(fā)射極區(qū)域12、柵電極40和ρ型基極區(qū)域11，形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)。在第2IGBT中，形成由ρ型基極區(qū)域11、η型的半導(dǎo)體襯底10、η+型緩沖區(qū)域IOA和P+型集電極區(qū)域15B構(gòu)成的pnp晶體管結(jié)構(gòu)，其基極電流被上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制。這 樣，本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置可以作為IGBT發(fā)揮作用。(回流二極管)參照?qǐng)D35，在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的回流二極管，包括η+型負(fù)極區(qū)域 (第3半導(dǎo)體區(qū)域)13、η型的半導(dǎo)體襯底10、ρ型基極區(qū)域11。η+型負(fù)極區(qū)域13，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，從第1主表面1朝著第2主表面2 地形成。η+型負(fù)極區(qū)域13，以不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度地形成。η型的半導(dǎo)體襯底10、 P型基極區(qū)域11和P+型區(qū)域11a，被在該高耐壓半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部形成的第1及第2IGBT 和回流二極管所共有。參照?qǐng)D33，η+型負(fù)極區(qū)域13的(圖33中的上下方向的)兩端，被η+型緩沖區(qū)域 IOA夾住。η+型負(fù)極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域15Β —起，被沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主 表面1中的端面，遍及該端面的全周地(以?shī)A住半導(dǎo)體襯底10的狀態(tài))交互排列地配置。η+型負(fù)極區(qū)域13、η+型緩沖區(qū)域IOA及η型的半導(dǎo)體襯底10，構(gòu)成作為二極管的 η型的區(qū)域；ρ型基極區(qū)域11構(gòu)成作為二極管的ρ型的區(qū)域。在這些η型及ρ型的區(qū)域之 間，形成ρη結(jié)結(jié)構(gòu)。這樣，該回流二極管可以作為二極管發(fā)揮作用。在η+型負(fù)極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域15Β之間的η+型緩沖區(qū)域IOA中，埋設(shè)了 將η.型負(fù)極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域15Β電連接的電阻體72或二極管73。為了將η+型 負(fù)極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域15Β電連接，可以在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1上形成 電阻體72或二極管73。在本實(shí)施方式的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，形成和第2實(shí)施方式同樣的電場(chǎng)緩沖部 20。(主電極)在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1上，和第2實(shí)施方式同樣，形成層間絕緣膜31Α， 以便覆蓋柵電極40。從該層間絕緣膜31Α之上起，在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1上形成 第1主電極41。柵電極40和第1主電極41被層間絕緣膜31Α絕緣。第1主電極41，與ρ+型區(qū)域Ila及η+型發(fā)射極區(qū)域12這兩者接觸地形成。第1 主電極41，覆蓋構(gòu)成電場(chǎng)緩沖部20的層間絕緣膜39的一部分(層間絕緣膜39的圖34中 的左端部)地形成。參照?qǐng)D32，第1主電極41與發(fā)射極引線41W的一端連接。發(fā)射極焊盤41Ρ與發(fā)射 極引線41W的另一端連接。參照?qǐng)D34，第1主電極41是通過(guò)發(fā)射極焊盤41Ρ及發(fā)射極引線 41W，給予ρ+型區(qū)域11a、ρ型基極區(qū)域11及η+型發(fā)射極區(qū)域12(基準(zhǔn))電位的電極。第2主電極42Ρ，與在半導(dǎo)體襯底10的第2主表面2上形成的ρ+型集電極區(qū)域14 接觸地形成。第2主電極42Ρ作為發(fā)射極焊盤發(fā)揮作用。第2主電極42Ρ給予ρ+型集電 極區(qū)域14(高)電位。第3主電極43Τ，向?qū)娱g絕緣膜39形成的開口部(接觸孔)內(nèi)延伸地形成，只與P+ 型集電極區(qū)域15Β的表面接觸。第3主電極43Τ首先與ρ+型集電極區(qū)域15Β電連接，再通 過(guò)電阻體72或二極管73而和η+型負(fù)極區(qū)域13電連接。第3主電極43Τ是給予η.型負(fù)極區(qū)域13及ρ+型集電極區(qū)域15Β(高)電位的電 極。第2主電極42Ρ及第3主電極43Τ，被導(dǎo)電性引線等連接部42W電連接。
在本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為IGBT發(fā)揮作用之際，第1主電極41相 當(dāng)于發(fā)射極電極，第2主電極42P或第3主電極43T相當(dāng)于集電極電極，柵電極40相當(dāng)于 柵電極。在本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為(回流)二極管發(fā)揮作用之際，第1主 電極41相當(dāng)于正極電極，第3主電極43T相當(dāng)于負(fù)極電極。(作用/效果)參照?qǐng)D34，在IGBT的接通動(dòng)作時(shí)，電流向箭頭ARl方向或箭頭AR2方向流動(dòng)。在 IGBT的斷開動(dòng)作時(shí)，電流不向箭頭ARl方向及箭頭AR2方向流動(dòng)。參照?qǐng)D35，在回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)，電流向箭頭AR3方向流動(dòng)。該電流與第 2IGBT的接通動(dòng)作時(shí)向箭頭AR2方向流動(dòng)的電流平行，而且反方向流動(dòng)。因此，在第1主電極41和第2主電極42P之間及第1主電極41和第3主電極43T 之間，構(gòu)成與IGBT和二極管被反并聯(lián)的電路等效的電路。就是說(shuō)，本實(shí)施方式中的高耐壓 半導(dǎo)體裝置作為使IGBT和二極管反并聯(lián)的電路發(fā)揮作用。第3主電極43T能夠給予n+型負(fù)極區(qū)域13或p+型集電極區(qū)域15B (高)電位。這 時(shí)，連接部42W與ρ+型集電極區(qū)域15B直接連接，且經(jīng)由電阻體72或二極管73而與η+型 負(fù)極區(qū)域13連接。這樣，由于IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí) 流動(dòng)的電流之間的電阻增大，所以能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1和第2主表 面2之間形成第1IGBT，沿著第1主表面1形成第2IGBT。因此，能夠較寬地形成IGBT的集 電極側(cè)的面積，能夠提高作為高耐壓半導(dǎo)體裝置的性能，實(shí)現(xiàn)小型輕量化。(第10實(shí)施方式)參照?qǐng)D36 圖40，講述根據(jù)本發(fā)明的第10實(shí)施方式。在本實(shí)施方式的高耐壓半 導(dǎo)體裝置與第9實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置，在其間夾住溝槽區(qū)域80地交互并列配置 P+型集電極區(qū)域15Β和η+型負(fù)極區(qū)域13這一點(diǎn)；在第3主電極43Τ與ρ+型集電極區(qū)域15Β 和η+型負(fù)極區(qū)域13這兩者的表面接觸地形成這一點(diǎn)；以及在不具備電阻體72及二極管73 這一點(diǎn)上不同，其它的結(jié)構(gòu)大致相同。參照?qǐng)D36及圖37，ρ+型集電極區(qū)域15Β及η+型負(fù)極區(qū)域13和第9實(shí)施方式同 樣，與半導(dǎo)體襯底10的端面鄰接，且從第1主表面1朝著第2主表面2地形成。P+型集電 極區(qū)域15Β及η+型負(fù)極區(qū)域13，以在不貫通半導(dǎo)體襯底10的深度地形成。ρ+型集電極區(qū)域15Β及η+型負(fù)極區(qū)域13的(圖37中的上下方向的)各自的兩 端，被溝槽區(qū)域80夾住。溝槽區(qū)域80包含絕緣膜82和被該絕緣膜82內(nèi)包的薄板狀的導(dǎo) 電層81。ρ+型集電極區(qū)域15Β和η+型負(fù)極區(qū)域13 —起，被沿著半導(dǎo)體襯底10的第1主表 面1中的端面，交互排列地配置。P+型集電極區(qū)域15Β和η+型負(fù)極區(qū)域13沿著半導(dǎo)體襯底 10的第1主表面1中的端面，遍及半導(dǎo)體襯底10的全周地(以?shī)A住溝槽區(qū)域80的狀態(tài)) 形成。第3主電極43Τ，與在半導(dǎo)體襯底10的第1主表面1中的端面?zhèn)刃纬傻摩?型負(fù)極 區(qū)域13及ρ+型集電極區(qū)域15Β這兩者接觸地形成。連接部42W的一端與第3主電極43Τ 連接，連接部42W的另一端與第2主電極42Ρ連接。這樣，第2主電極42Ρ就能夠給予η.型 負(fù)極區(qū)域13或ρ+型集電極區(qū)域15Β (高)電位。
(作用/效果)參照?qǐng)D38及圖39，和第9實(shí)施方式同樣，在IGBT的接通動(dòng)作時(shí)，電流向箭頭ARl方 向或箭頭AR2方向流動(dòng)。在IGBT的斷開動(dòng)作時(shí)，電流不向箭頭ARl方向及箭頭AR2方向流 動(dòng)。參照?qǐng)D40，在回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)，電流向箭頭AR3方向流動(dòng)。該電流與第2IGBT 的接通動(dòng)作時(shí)向箭頭AR2方向流動(dòng)的電流并行，而且反方向流動(dòng)。因此，和第9實(shí)施方式同樣，在第1主電極41和第2主電極42P之間及第1主電 極41和第3主電極43T之間，構(gòu)成與IGBT和二極管被反并聯(lián)的電路等效的電路。就是說(shuō)， 本實(shí)施方式中的高耐壓半導(dǎo)體裝置作為使IGBT和二極管反并聯(lián)的電路發(fā)揮作用。在η+型負(fù)極區(qū)域13和ρ+型集電極區(qū)域15Β之間形成溝槽區(qū)域80。這樣，由于 IGBT的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流和回流二極管的接通動(dòng)作時(shí)流動(dòng)的電流之間的電阻增大，所 以能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。以上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但這只是示例，本發(fā)明并限定于此，應(yīng)當(dāng)清楚本發(fā) 明的范圍是權(quán)利要求所解釋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中包括半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底是第1導(dǎo)電型，且具有第1及第2主表面； 第1半導(dǎo)體區(qū)域，該第1半導(dǎo)體區(qū)域是第2導(dǎo)電型，且在所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主 表面形成，在所述第1主表面中被所述半導(dǎo)體襯底圍??；第2半導(dǎo)體區(qū)域，該第2半導(dǎo)體區(qū)域是第1導(dǎo)電型，且在所述第1主表面形成，在與所 述半導(dǎo)體襯底之間，夾住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域；第3半導(dǎo)體區(qū)域，該第3半導(dǎo)體區(qū)域是第1導(dǎo)電型，且與所述半導(dǎo)體襯底的端面鄰接， 從所述第1主表面朝著所述第2主表面，以不貫通所述半導(dǎo)體襯底的深度形成；第4半導(dǎo)體區(qū)域，該第4半導(dǎo)體區(qū)域是第2導(dǎo)電型，在所述半導(dǎo)體襯底的所述第2主表 面形成；電場(chǎng)緩沖部，該電場(chǎng)緩沖部是環(huán)狀，且在所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表面形成，在所 述第1主表面中，圍住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域；控制電極，該控制電極隔著絕緣膜與所述半導(dǎo)體襯底和所述第2半導(dǎo)體區(qū)域夾住的所 述第1半導(dǎo)體區(qū)域中的溝槽區(qū)域?qū)χ眯纬?；?主電極，該第1主電極與所述第1半導(dǎo)體區(qū)域及所述第2半導(dǎo)體區(qū)域這兩者接觸 地形成；第2主電極，該第2主電極與所述第4半導(dǎo)體區(qū)域接觸地形成； 第3主電極，該第3主電極與所述第3半導(dǎo)體區(qū)域接觸地形成；以及 連接部，該連接部將所述第2及第3主電極電連接，所述第1半導(dǎo)體區(qū)域和所述第3半導(dǎo)體區(qū)域之間的電阻，大于所述第1半導(dǎo)體區(qū)域和 所述第4半導(dǎo)體區(qū)域之間的電阻。
2.如權(quán)利要求1所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，所述電場(chǎng)緩沖部，從所述第1主表面朝著所述第2主表面，以規(guī)定的深度形成，是在所 述第1主表面中圍住所述第2半導(dǎo)體區(qū)域的第2導(dǎo)電型的第5半導(dǎo)體區(qū)域；所述第3半導(dǎo)體區(qū)域的所述深度，比所述第5半導(dǎo)體區(qū)域的所述規(guī)定的深度深。
3.如權(quán)利要求1所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，所述電場(chǎng)緩沖部，從所述第1主表面朝著所述第2主表面，以規(guī)定的深度形成，是在所 述第1主表面中隔著所述第1半導(dǎo)體區(qū)域而圍住所述第2半導(dǎo)體區(qū)域的第2導(dǎo)電型的第5 半導(dǎo)體區(qū)域；所述第5半導(dǎo)體區(qū)域在圍住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域的外周方向上，以虛線狀設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，所述電場(chǎng)緩沖部，是從所述第1主表面朝著所述第2主表面，以規(guī)定的深度形成的第1 溝槽區(qū)域；所述第1溝槽區(qū)域在圍住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域的外周方向上，以虛線狀設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，所述第1半導(dǎo)體區(qū)域和所述第4半導(dǎo)體區(qū)域之間的壽命，與所述第1半導(dǎo)體區(qū)域和所 述第3半導(dǎo)體區(qū)域之間的壽命不同。
6.如權(quán)利要求1所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中， 所述連接部，包含導(dǎo)電性引線、電阻體或二極管。
7.如權(quán)利要求6所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，所述電阻體或所述二極管，夾住層間絕緣膜地在所述第1主表面上形成； 所述第3主電極，與所述電阻體或所述二極管電連接； 所述電阻體或所述二極管，與所述導(dǎo)電性引線電連接； 所述導(dǎo)電性引線，與所述第2主電極電連接。
8.如權(quán)利要求1所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，還具備第2溝槽區(qū)域，該第2溝槽區(qū)域從所述第1主表面貫通所述第1半導(dǎo)體區(qū)域地 形成；所述第2溝槽區(qū)域?qū)⑴c形成所述溝道區(qū)域的區(qū)域相比，位于所述第3半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)的 所述第1半導(dǎo)體區(qū)域，分離成為包含所述溝道區(qū)域的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域和不包含所述溝 道區(qū)域的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域地配置；包含所述溝道區(qū)域的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域和不包含所述溝道區(qū)域的所述第1半導(dǎo)體區(qū) 域，被電連接。
9.如權(quán)利要求8所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，包含所述溝道區(qū)域的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度，設(shè)定成低于不包含所述溝道區(qū) 域的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度。
10.如權(quán)利要求8所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，包含所述溝道區(qū)域的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域的深度，設(shè)定成淺于不包含所述溝道區(qū)域的 所述第1半導(dǎo)體區(qū)域的深度。
11.如權(quán)利要求8所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，包含所述溝道區(qū)域的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域的峰值濃度區(qū)域，被設(shè)定在比不包含所述溝 道區(qū)域的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域的峰值濃度區(qū)域深的位置。
12.—種高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中包括半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底是第1導(dǎo)電型，且具有第1及第2主表面； 第1半導(dǎo)體區(qū)域，該第1半導(dǎo)體區(qū)域是第2導(dǎo)電型，在所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表 面形成，在所述第1主表面中被所述半導(dǎo)體襯底圍??；第2半導(dǎo)體區(qū)域，該第2半導(dǎo)體區(qū)域是第1導(dǎo)電型，且在所述第1主表面形成，在與所 述半導(dǎo)體襯底之間，夾住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域；第1導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域及第2導(dǎo)電型的第4半導(dǎo)體區(qū)域，它們與所述半導(dǎo)體襯 底的所述第1主表面中的端面鄰接并交互排列地配置，分別從所述第1主表面朝著所述第 2主表面，以不貫通所述半導(dǎo)體襯底的深度地形成；溝槽區(qū)域，該溝槽區(qū)域與所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主表面中的端面鄰接，從所述第1 主表面朝著所述第2主表面地形成，將所述第3半導(dǎo)體區(qū)域和所述第4半導(dǎo)體區(qū)域分離；控制電極，該控制電極隔著層間絕緣膜與所述半導(dǎo)體襯底和所述第2半導(dǎo)體區(qū)域夾住 的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域?qū)χ眯纬桑坏?主電極，該第1主電極與所述第1半導(dǎo)體區(qū)域及所述第2半導(dǎo)體區(qū)域這兩者接觸 地形成；第2主電極，該第2主電極與所述第3半導(dǎo)體區(qū)域和所述第4半導(dǎo)體區(qū)域電連接地形成。
13.—種高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中包括半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底是第1導(dǎo)電型，且具有第1及第2主表面； 第1半導(dǎo)體區(qū)域，該第1半導(dǎo)體區(qū)域是第2導(dǎo)電型，且在所述半導(dǎo)體襯底的所述第1主 表面形成，在所述第1主表面中被所述半導(dǎo)體襯底圍?。坏?半導(dǎo)體區(qū)域，該第2半導(dǎo)體區(qū)域是第1導(dǎo)電型，且在所述第1主表面形成，在與所 述半導(dǎo)體襯底之間，夾住所述第1半導(dǎo)體區(qū)域；第1導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域及第2導(dǎo)電型的第4半導(dǎo)體區(qū)域，它們與所述半導(dǎo)體襯 底的所述第1主表面中的端面鄰接，一邊夾住所述半導(dǎo)體襯底一邊交互排列地配置，分別 從所述第1主表面朝著所述第2主表面，以不貫通所述半導(dǎo)體襯底的深度形成；控制電極，該控制電極隔著層間絕緣膜與所述半導(dǎo)體襯底和所述第2半導(dǎo)體區(qū)域夾住 的所述第1半導(dǎo)體區(qū)域?qū)χ眯纬?；?主電極，該第1主電極與所述第1半導(dǎo)體區(qū)域及所述第2半導(dǎo)體區(qū)域這兩者接觸 地形成；電阻體或二極管，其連接所述第3半導(dǎo)體區(qū)域及所述第4半導(dǎo)體區(qū)域； 第2主電極，該第2主電極與所述第4半導(dǎo)體區(qū)域電連接。
14.如權(quán)利要求13所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中，所述電阻體或所述二極管，在所述第1主表面上配置，或者在所述第3半導(dǎo)體區(qū)域和所 述第4半導(dǎo)體區(qū)域之間的所述半導(dǎo)體襯底的內(nèi)部配置，以便隔著所述層間絕緣膜與所述第 3半導(dǎo)體區(qū)域和所述第4半導(dǎo)體區(qū)域夾住的所述半導(dǎo)體襯底對(duì)置。
15.如權(quán)利要求13所述的高耐壓半導(dǎo)體裝置，其中還具備第5半導(dǎo)體區(qū)域，該第5半導(dǎo)體區(qū)域是第2導(dǎo)電型，且在所述半導(dǎo)體襯底的所述第2主 表面形成；第3主電極，該第3主電極與所述第5半導(dǎo)體區(qū)域接觸地形成； 連接部，該連接部連接所述第2主電極和所述第3主電極。
全文摘要
本發(fā)明的高耐壓半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體襯底(10)、第1主表面(1)上的p型基極區(qū)域(11)、p型基極區(qū)域(11)內(nèi)的n+型發(fā)射極區(qū)域(12)、與半導(dǎo)體襯底(10)的端面鄰接而不貫通半導(dǎo)體襯底(10)的n+型負(fù)極區(qū)域(13)、第2主表面(2)上的p+型集電極區(qū)域(14)、第1主電極(41)、第2主電極(42P)、第3主電極(43)、以及連接第2主電極(42P)和第3主電極(43)的連接部(42W)。p型基極區(qū)域(11)和n+型負(fù)極區(qū)域(13)之間的電阻(R2)，大于p型基極區(qū)域(11)和p+型集電極區(qū)域(14)之間的電阻(R1)。在單一的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成IGBT和回流二極管的高耐壓半導(dǎo)體裝置中，能夠抑制產(chǎn)生迅速?gòu)?fù)原現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H01L29/739GK102104039SQ201010550370
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者八尋淳二, 廣田慶彥, 楠茂 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社