(關(guān)聯(lián)申請(qǐng)的相互參照)

本申請(qǐng)為2014年11月4日提出的日本專利申請(qǐng)?zhí)卦?014-224247的關(guān)聯(lián)申請(qǐng)，本申請(qǐng)要求基于該日本專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并援引該日本專利申請(qǐng)所記載的全部?jī)?nèi)容以作為構(gòu)成本說明書的內(nèi)容。

在本說明書中，公開了一種涉及同時(shí)擁有igbt和二極管的功能的半導(dǎo)體裝置(rc-igbtreverseconducting-insulatedgatebipolartransistor，逆導(dǎo)型絕緣柵雙極晶體管)的技術(shù)。

背景技術(shù)：

日本特開2013-48230號(hào)公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)1)中公開了一種rc-igbt。該rc-igbt具備由n型發(fā)射區(qū)、p型體區(qū)、n型漂移區(qū)、n型集電區(qū)、溝槽柵電極等構(gòu)成的igbt結(jié)構(gòu)，并且該p型體區(qū)也作為陽(yáng)極區(qū)而提供二極管結(jié)構(gòu)。在該rc-igbt中，在兼作陽(yáng)極區(qū)的體區(qū)的下側(cè)形成有n型的勢(shì)壘區(qū)，并且形成有連接該勢(shì)壘區(qū)與表面電極(發(fā)射電極兼陽(yáng)極電極)的n型的柱區(qū)。該柱區(qū)被形成于相鄰的柵極溝槽之間的間隔處。在該rc-igbt中，由于勢(shì)壘區(qū)的電位被維持在與表面電極的電位接近的電位，因此由體區(qū)與勢(shì)壘區(qū)之間的pn結(jié)構(gòu)成的二極管不易導(dǎo)通。該二極管在表面電極的電位進(jìn)一步上升時(shí)導(dǎo)通。專利文件1中的rc-igbt利用勢(shì)壘區(qū)和柱區(qū)來抑制空穴從p型的體區(qū)流入n型的勢(shì)壘區(qū)和n型的漂移區(qū)的情況，從而抑制二極管的反向恢復(fù)電流。

日本特開2008-21930號(hào)公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)2)中公開了一種除了柵極溝槽以外還附加了虛設(shè)溝槽的半導(dǎo)體裝置。在該半導(dǎo)體裝置中，在相鄰的柵極溝槽之間的間隔處設(shè)置有一對(duì)虛設(shè)溝槽。虛設(shè)溝槽內(nèi)的虛設(shè)電極與柵極溝槽內(nèi)的柵電極絕緣，并與源極電位連接。在該半導(dǎo)體裝置中，在柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間的間隔處形成有由p型體區(qū)和n型漏極區(qū)構(gòu)成的pn二極管。此外，在一對(duì)虛設(shè)溝槽之間形成有與漂移區(qū)相連并且與表面電極(源極兼陽(yáng)極電極)肖特基連接的n型區(qū)域。在該半導(dǎo)體裝置中，由于通過n型區(qū)域而使漂移區(qū)與表面電極肖特基接觸，因此抑制pn二極管的反向恢復(fù)電流。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

在專利文獻(xiàn)1的情況下，需要在相鄰的柵極溝槽之間的間隔處形成柱區(qū)。當(dāng)柱區(qū)被配置在靠近柵極溝槽的位置處時(shí)，二極管的特性容易因被施加在柵電極的電壓而發(fā)生變化，從而難以使二極管穩(wěn)定地動(dòng)作。因此，需要在柱區(qū)與柵極溝槽之間設(shè)置預(yù)定的間隔。當(dāng)如專利文獻(xiàn)1那樣，在相鄰的柵極溝槽之間的間隔處配置柱區(qū)時(shí)，必須擴(kuò)大相鄰的柵極溝槽之間的間隔。當(dāng)擴(kuò)大相鄰的柵極溝槽之間的間隔時(shí)，igbt的特性會(huì)變差。在溝槽柵型的igbt中，由于在導(dǎo)通時(shí)電流避開溝槽而流通，因此空穴濃度在相鄰的溝槽間的間隔處升高。由于空穴濃度在溝槽之間的間隔處升高，從而能夠使電子以低損耗在該區(qū)域內(nèi)流動(dòng)，由此降低igbt的導(dǎo)通電壓。以下，將由于載流子被積蓄在溝槽之間的間隔處而使igbt的導(dǎo)通電壓降低的效應(yīng)稱為載流子積蓄效應(yīng)。溝槽之間的間隔越窄，載流子積蓄效應(yīng)表現(xiàn)得越顯著。

在專利文獻(xiàn)2的半導(dǎo)體裝置中，與表面電極肖特基接觸的n型區(qū)域通過柵極溝槽而被形成在與pn二極管分離的位置處。即，肖特基接觸的n型區(qū)域被形成在從pn二極管離開的位置處。因此，在pn二極管導(dǎo)通時(shí)，無(wú)法充分地抑制空穴從pn二極管的p型區(qū)域流入n型區(qū)域(漂移區(qū))的情況。故此，存在二極管的反向恢復(fù)電流較大的問題。

用于解決課題的方法

在本說明書中公開了一種即使縮小相鄰的溝槽之間的間隔，也能夠使二極管穩(wěn)定地動(dòng)作的技術(shù)。即，公開了一種在實(shí)現(xiàn)二極管的穩(wěn)定的動(dòng)作的同時(shí)改善igbt特性的技術(shù)。

本說明書所公開的半導(dǎo)體裝置具備：半導(dǎo)體基板，其在表面上形成有柵極溝槽和虛設(shè)溝槽；表面電極，其被配置在半導(dǎo)體基板的表面上；背面電極，其被配置在半導(dǎo)體基板的背面上。在柵極溝槽內(nèi)配置有柵極絕緣膜和通過柵極絕緣膜而與半導(dǎo)體基板絕緣的柵電極。在虛設(shè)溝槽內(nèi)配置有虛設(shè)絕緣膜和通過虛設(shè)絕緣膜而與半導(dǎo)體基板絕緣且與柵電極電分離的虛設(shè)電極。

在半導(dǎo)體基板中形成有下述的區(qū)域。

n型的發(fā)射區(qū)：被配置于柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間，并與柵極絕緣膜相接，且露出于半導(dǎo)體基板的表面。

p型的體區(qū)：被配置于柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間，并在發(fā)射區(qū)的背面?zhèn)扰c柵極絕緣膜相接。p型的體區(qū)兼作陽(yáng)極區(qū)。

n型的勢(shì)壘區(qū)：被配置于柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間，并在體區(qū)的背面?zhèn)扰c柵極絕緣膜和虛設(shè)絕緣膜相接。

n型的柱區(qū)：被配置于柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間，并與表面電極連接，且與勢(shì)壘區(qū)相連。

n型的漂移區(qū)：被配置于與勢(shì)壘區(qū)相比靠背面?zhèn)?，并通過勢(shì)壘區(qū)而與體區(qū)分離，并且與勢(shì)壘區(qū)相比n型雜質(zhì)濃度較低。另外，也可以有其他區(qū)域介于勢(shì)壘區(qū)與漂移區(qū)之間。

p型的集電區(qū)：露出于半導(dǎo)體基板的背面。

n型的陰極區(qū)：露出于半導(dǎo)體基板的背面，且與漂移區(qū)相比n型雜質(zhì)濃度較高。

在上述的半導(dǎo)體裝置中，由發(fā)射區(qū)、體區(qū)、勢(shì)壘區(qū)、漂移區(qū)、集電區(qū)及柵極溝槽等形成了igbt。此外，由體區(qū)、勢(shì)壘區(qū)、漂移區(qū)及陰極區(qū)等形成了pn二極管。

在該半導(dǎo)體裝置中，在柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間形成有構(gòu)成pn二極管的pn結(jié)(體區(qū)與勢(shì)壘區(qū)的邊界)。此外，在柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間形成有連接勢(shì)壘區(qū)和表面電極的柱區(qū)。與專利文獻(xiàn)2的情況不同，在由兩個(gè)溝槽劃分出的一個(gè)范圍內(nèi)形成有pn結(jié)和柱區(qū)。即，柱區(qū)以與pn結(jié)相鄰的方式而被形成。因此，與專利文獻(xiàn)1的情況相同，能夠有效地抑制空穴從pn二極管的p型區(qū)域(體區(qū))流入n型區(qū)域(勢(shì)壘區(qū)及漂移區(qū))的情況。因此，在該半導(dǎo)體裝置中，二極管的反向恢復(fù)電流較小。此外，在該半導(dǎo)體裝置中，對(duì)形成有所述pn結(jié)和柱區(qū)的范圍進(jìn)行劃分的兩個(gè)溝槽中的一個(gè)為柵極溝槽，另一個(gè)為虛設(shè)溝槽。由于虛設(shè)溝槽內(nèi)的虛設(shè)電極與柵電極電分離，因此虛設(shè)電極的電位穩(wěn)定。因此，能夠?qū)⒅鶇^(qū)配置在虛設(shè)溝槽的附近，也能夠使柱區(qū)與虛設(shè)溝槽接觸。即，無(wú)需在柱區(qū)與虛設(shè)溝槽之間設(shè)置較寬的間隔。根據(jù)該半導(dǎo)體裝置，能夠抑制柵極電位對(duì)體區(qū)造成影響的情況，并且能夠使柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間的間隔窄于專利文獻(xiàn)1所記載的相鄰的溝槽之間的間隔。通過縮窄溝槽之間的間隔，從而能夠在igbt動(dòng)作時(shí)充分地獲得載流子積蓄效應(yīng)。因而，該半導(dǎo)體裝置的igbt的導(dǎo)通電壓較低。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10的縱剖視圖。

圖2為實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖3為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖4為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖5為改變例的半導(dǎo)體裝置的縱剖視圖。

圖6為改變例的半導(dǎo)體裝置的縱剖視圖。

圖7為改變例的半導(dǎo)體裝置的縱剖視圖。

圖8為改變例的半導(dǎo)體裝置的縱剖視圖。

圖9為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖10為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖11為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖12為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖13為改變例的半導(dǎo)體裝置的縱剖視圖。

圖14為改變例2的半導(dǎo)體裝置200的縱剖視圖。

圖15為改變例2的半導(dǎo)體裝置200的縱剖視圖(圖示了與圖14相同的截面)。

圖16為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖17為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖18為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

圖19為改變例3的半導(dǎo)體裝置300的縱剖視圖。

圖20為改變例的半導(dǎo)體裝置的縱剖視圖。

圖21為改變例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖(其中，僅圖示了說明所需的要素)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

圖1所示的實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10為具備igbt和二極管的rc-igbt。半導(dǎo)體裝置10具有由si構(gòu)成的半導(dǎo)體基板12。

在半導(dǎo)體基板12的上表面12a上形成有上部電極22。上部電極22由al或alsi構(gòu)成。此外，上部電極22也可以是在上表面12a上層壓了al(或alsi)、ti、ni及au的層壓電極。上部電極22的厚度為5～30μm左右。

在半導(dǎo)體基板12的下表面12b上形成有下部電極26。下部電極26為在下表面12b上層壓了al(或alsi)、ti、ni及au的層壓電極。此外，下部電極26也可以是在下表面12b上層壓了ti、ni及au的層壓電極。下部電極26的厚度為1～30μm左右。

在半導(dǎo)體基板12的上表面12a上形成有多個(gè)溝槽14(14a、14b)。各溝槽14的深度大致相同?？梢詫⒏鱾€(gè)溝槽的深度設(shè)為4～6μm左右。多個(gè)溝槽14中的溝槽14a為在內(nèi)部配置有柵電極18的柵極溝槽。多個(gè)溝槽14中的溝槽14b為在內(nèi)部配置有虛設(shè)電極58的虛設(shè)溝槽。如圖2所示，柵極溝槽14a和虛設(shè)溝槽14b以相互平行的方式被形成在上表面12a上。柵極溝槽14a和虛設(shè)溝槽14b被交替地配置在上表面12a上。

如圖1所示，各柵極溝槽14a的內(nèi)表面被柵極絕緣膜16覆蓋。在各柵極溝槽14a內(nèi)配置有柵電極18。各柵電極18通過柵極絕緣膜16而與半導(dǎo)體基板12絕緣。各柵極18的上表面被層間絕緣膜20覆蓋。各柵電極18通過層間絕緣膜20而與上部電極22絕緣。如圖2所示，柵電極18的長(zhǎng)度方向上的端部延伸至柵極配線19的下側(cè)。柵電極18通過未圖示的接觸部而與柵極配線19電連接。

如圖1所示，各虛設(shè)溝槽14b的內(nèi)表面被虛設(shè)絕緣膜56覆蓋。在各虛設(shè)溝槽14b內(nèi)配置有虛設(shè)電極58。在虛設(shè)溝槽14b內(nèi)，虛設(shè)電極58通過虛設(shè)絕緣膜56而與半導(dǎo)體基板12絕緣。各虛設(shè)電極58的上表面被層間絕緣膜20覆蓋。在虛設(shè)溝槽14b的上部，各虛設(shè)電極58通過層間絕緣膜20而與上部電極22絕緣。但是，如圖2所示，在虛設(shè)電極58的長(zhǎng)度方向上的端部處形成有多晶硅配線59和接觸部60。虛設(shè)電極58通過多晶硅配線59和接觸部60而與上部電極22電連接。虛設(shè)電極58不與柵電極18連接。即，虛設(shè)電極58相對(duì)于柵電極18在任何位置均不導(dǎo)通，從而與柵電極18電分離。

在半導(dǎo)體基板12的內(nèi)部形成有發(fā)射區(qū)30、體區(qū)32、勢(shì)壘區(qū)34、柱區(qū)35、漂移區(qū)38、集電區(qū)40及陰極區(qū)42。發(fā)射區(qū)30、體區(qū)32、勢(shì)壘區(qū)34及柱區(qū)35被形成于柵極溝槽14a與虛設(shè)溝槽14b之間的半導(dǎo)體區(qū)域(以下稱為單元區(qū)域)內(nèi)。

發(fā)射區(qū)30為含有作為雜質(zhì)的砷和磷的n型的半導(dǎo)體區(qū)域。發(fā)射區(qū)30露出于半導(dǎo)體基板12的上表面12a。發(fā)射區(qū)30與上部電極22歐姆接觸。發(fā)射區(qū)30與柵極絕緣膜16接觸。發(fā)射區(qū)30的n型雜質(zhì)濃度為1×10¹⁸～1×10²¹/cm³左右。發(fā)射區(qū)30的厚度為0.2～1.5μm左右。

體區(qū)32為含有作為雜質(zhì)的硼的p型的半導(dǎo)體區(qū)域。體區(qū)32被形成在發(fā)射區(qū)30的側(cè)方及下側(cè)，并與發(fā)射區(qū)30相接。體區(qū)32在發(fā)射區(qū)30的側(cè)方露出于半導(dǎo)體基板12的上表面12a。體區(qū)32內(nèi)的p型雜質(zhì)濃度在上部電極22的附近較高，而在其他區(qū)域較低。體區(qū)32與上部電極22歐姆接觸。體區(qū)32在發(fā)射區(qū)30的下側(cè)與柵極絕緣膜16接觸。體區(qū)32的p型雜質(zhì)濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁹/cm³左右。發(fā)射區(qū)32的厚度為0.2～5.0μm左右。

勢(shì)壘區(qū)34為含有作為雜質(zhì)的磷的n型的半導(dǎo)體區(qū)域。勢(shì)壘區(qū)34被形成在體區(qū)32的下側(cè)，并與體區(qū)32相接。勢(shì)壘區(qū)34在體區(qū)32的下側(cè)與柵極絕緣膜16相接。勢(shì)壘區(qū)34從與柵極絕緣膜16相接的位置延伸至虛設(shè)溝槽14b，并與虛設(shè)絕緣膜56相接。勢(shì)壘區(qū)34通過體區(qū)32而與發(fā)射區(qū)30分離。勢(shì)壘區(qū)34的n型雜質(zhì)濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸/cm³左右。勢(shì)壘區(qū)34的厚度為0.2～3.0μm左右。

柱區(qū)35為含有作為雜質(zhì)的磷的n型的半導(dǎo)體區(qū)域。柱區(qū)35被形成在體區(qū)32的側(cè)方，并與體區(qū)32相接。此外，柱區(qū)35被形成在與虛設(shè)溝槽14b相鄰的位置處。柱區(qū)35從半導(dǎo)體基板12的上表面12a起沿著下方向(半導(dǎo)體基板12的厚度方向)而延伸至勢(shì)壘區(qū)34。柱區(qū)35在其深度范圍的大致整個(gè)區(qū)域與虛設(shè)絕緣膜56接觸。通過如上述那樣使柱區(qū)35被形成在與虛設(shè)絕緣膜56相接的位置處，從而虛設(shè)溝槽14b與柵極溝槽14a之間的間隔變窄(即，與專利文獻(xiàn)1的rc-igbt的柵極溝槽之間的間距相比變窄)。柱區(qū)35的上端部露出于半導(dǎo)體基板12的上表面12a。柱區(qū)35與上部電極22肖特基接觸。柱區(qū)35的下端與勢(shì)壘區(qū)34連接。即，柱區(qū)35與勢(shì)壘區(qū)34相連。柱區(qū)35的n型雜質(zhì)濃度為8×10¹³～1×10¹⁸/cm³左右。

漂移區(qū)38為含有作為雜質(zhì)的磷的n型的半導(dǎo)體區(qū)域。漂移區(qū)38的n型雜質(zhì)濃度與勢(shì)壘區(qū)34的n型雜質(zhì)濃度相比較低。漂移區(qū)38以跨及多個(gè)單元區(qū)域的下側(cè)的區(qū)域的方式而延伸。漂移區(qū)38與勢(shì)壘區(qū)34相接。漂移區(qū)38在勢(shì)壘區(qū)34的下側(cè)與柵極絕緣膜16接觸。漂移區(qū)38在勢(shì)壘區(qū)34的下側(cè)與虛設(shè)絕緣膜56連接。漂移區(qū)38通過勢(shì)壘區(qū)34而與體區(qū)32分離。漂移區(qū)38的厚度為80～165μm，漂移區(qū)38的電阻率為40～100ωcm左右。

集電區(qū)40為含有作為雜質(zhì)的硼的p型的半導(dǎo)體區(qū)域。集電區(qū)40被形成在漂移區(qū)38的下側(cè)，并與漂移區(qū)38相接。集電區(qū)40露出于半導(dǎo)體基板12的下表面12b。集電區(qū)40與下部電極26歐姆接觸。集電區(qū)40的p型雜質(zhì)濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁹/cm³左右。集電區(qū)40的厚度為0.2～3.0μm左右。

陰極區(qū)42為含有作為雜質(zhì)的磷的n型的半導(dǎo)體區(qū)域。陰極區(qū)42具有與漂移區(qū)38、勢(shì)壘區(qū)34及柱區(qū)35的n型雜質(zhì)濃度相比較高的n型雜質(zhì)濃度。陰極區(qū)42被形成在漂移區(qū)38的下側(cè)，并與漂移區(qū)38相接。陰極區(qū)42在與集電區(qū)40相鄰的位置處露出于半導(dǎo)體基板12的下表面12b。陰極區(qū)42與下部電極26歐姆接觸。陰極區(qū)42的n型雜質(zhì)濃度為1×10¹⁸～1×10²¹/cm³左右。陰極區(qū)42的厚度為0.2～3.0μm左右。

在半導(dǎo)體基板12中，通過發(fā)射區(qū)30、體區(qū)32、勢(shì)壘區(qū)34、漂移區(qū)38、集電區(qū)40、柵電極18及柵極絕緣膜16而形成了被連接在上部電極22與下部電極26之間的igbt。當(dāng)igbt動(dòng)作時(shí)，上部電極22作為igbt的發(fā)射電極而發(fā)揮作用，下部電極26作為igbt的集電電極而發(fā)揮作用。此外，在半導(dǎo)體基板12中，通過體區(qū)32、勢(shì)壘區(qū)34、漂移區(qū)38及陰極區(qū)42而形成了被連接在上部電極22與下部電極26之間的pn二極管。當(dāng)pn二極管動(dòng)作時(shí)，上部電極22作為pn二極管的陽(yáng)極電極而發(fā)揮作用，下部電極26作為pn二極管的陰極電極而發(fā)揮作用。在半導(dǎo)體基板12中，通過柱區(qū)35、勢(shì)壘區(qū)34、漂移區(qū)38及陰極區(qū)42而形成了被連接在上部電極22與下部電極26之間的肖特基勢(shì)壘二極管(以下稱為sbd)。當(dāng)sbd動(dòng)作時(shí)，上部電極22作為sbd的陽(yáng)極而發(fā)揮作用，下部電極26作為sbd的陰極而發(fā)揮作用。

對(duì)igbt的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)使igbt導(dǎo)通時(shí)，下部電極26被施加高于上部電極22的電位。當(dāng)向柵電極18施加閾值以上的電位時(shí)，會(huì)在柵極絕緣膜16附近的體區(qū)32中形成有溝道。于是，電子從上部電極22經(jīng)由發(fā)射區(qū)30、體區(qū)32的溝道、勢(shì)壘區(qū)34、漂移區(qū)38及集電區(qū)40而朝向下部電極26流動(dòng)。此外，空穴從下部電極26經(jīng)由集電區(qū)40、漂移區(qū)38、勢(shì)壘區(qū)34及體區(qū)32而朝向上部電極22流動(dòng)。如圖1中的箭頭x1所示，在漂移區(qū)38內(nèi)流動(dòng)的空穴避開柵極溝槽14a及虛設(shè)溝槽14b而流動(dòng)。因此，空穴聚集在漂移區(qū)38內(nèi)的柵極溝槽14a與虛設(shè)溝槽14b之間的區(qū)域(圖1中由虛線表示的區(qū)域)內(nèi)。在此，假設(shè)柵極溝槽14a與虛設(shè)溝槽14b之間的間隔擴(kuò)大，則空穴濃度變高的區(qū)域僅為由虛線表示的區(qū)域之中的柵極溝槽14a及虛設(shè)溝槽14b的附近的區(qū)域。然而，在半導(dǎo)體裝置10中，由于柵極溝槽14a與虛設(shè)溝槽14b之間的間隔較窄，因此空穴濃度在由虛線表示的整個(gè)區(qū)域中較高。因此，在虛線區(qū)域內(nèi)的漂移區(qū)38中電阻變得極低，從而能夠使電子以低損耗通過漂移區(qū)38。如此，在該半導(dǎo)體裝置10的igbt中，能夠充分地獲得載流子積蓄效應(yīng)。因此，該igbt的導(dǎo)通電壓較低。此外，在該半導(dǎo)體裝置10中，柵極溝槽14a與虛設(shè)溝槽14b被交替地配置，并且在兩者之間的各單元區(qū)域內(nèi)形成有發(fā)射區(qū)30及體區(qū)32。因此，igbt在各單元區(qū)域內(nèi)動(dòng)作，并且載流子被大致均等地積蓄在各單元區(qū)域的下側(cè)的漂移區(qū)38(即，由虛線表示的區(qū)域)。載流子不會(huì)積蓄在特定的單元區(qū)域的下部，從而可抑制電流集中在特定的單元區(qū)域內(nèi)的情況。由此，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)耐量的提升。

隨后，當(dāng)使柵電極18的電位降低至小于閾值時(shí)，溝道消失，從而電流停止。即，igbt斷開。

接下來，對(duì)pn二極管和sbd的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)使pn二極管和sbd導(dǎo)通時(shí)，向上部電極22與下部電極26之間施加使上部電極22成為高電位的電壓(正向電壓)。以下，將考慮使上部電極22的電位從與下部電極26同等的電位逐漸上升的情況。當(dāng)使上部電極22的電位上升時(shí)，柱區(qū)35與上部電極22的界面的肖特基接觸部將導(dǎo)通。即，sbd導(dǎo)通。于是，電子從下部電極26經(jīng)由漂移區(qū)38、勢(shì)壘區(qū)34及柱區(qū)35而朝向上部電極22流動(dòng)。當(dāng)如上述那樣sbd導(dǎo)通時(shí)，勢(shì)壘區(qū)34的電位將成為與上部電極22的電位接近的電位。因此，在體區(qū)32和勢(shì)壘區(qū)34的邊界的pn結(jié)處不易產(chǎn)生電位差。因此，即使隨后使上部電極22的電位上升，pn二極管在短暫的期間內(nèi)也不會(huì)導(dǎo)通。當(dāng)使上部電極22的電位進(jìn)一步升高時(shí)，在sbd中流通的電流將增加。在sbd中流通的電流越增加，上部電極22與勢(shì)壘區(qū)34之間的電位差越大，在體區(qū)32與勢(shì)壘區(qū)34的邊界的pn結(jié)處產(chǎn)生的電位差越大。因而，當(dāng)使上部電極22的電位上升至預(yù)定電位以上時(shí)，pn二極管將導(dǎo)通。即，空穴從上部電極22經(jīng)由體區(qū)32、勢(shì)壘區(qū)34、漂移區(qū)38及陰極區(qū)42而朝向下部電極26流動(dòng)。此外，電子從下部電極26經(jīng)由陰極區(qū)42、漂移區(qū)38、勢(shì)壘區(qū)34及體區(qū)32而朝向上部電極22流動(dòng)。如此，在半導(dǎo)體裝置10中，當(dāng)上部電極22的電位上升時(shí)，sbd先導(dǎo)通，從而pn二極管導(dǎo)通的定時(shí)延遲。由此，可抑制空穴從體區(qū)32流入漂移區(qū)38的情況。

在pn二極管導(dǎo)通之后，當(dāng)向上部電極22與下部電極26之間施加反向電壓(使上部電極22成為低電位的電壓)時(shí)，pn二極管將進(jìn)行反向恢復(fù)動(dòng)作。即，當(dāng)pn二極管導(dǎo)通時(shí)，在漂移區(qū)38內(nèi)存在有空穴。當(dāng)被施加反向電壓時(shí)，漂移區(qū)38內(nèi)的空穴穿過體區(qū)32而向上部電極22排出。通過該空穴的流動(dòng)，從而在pn二極管中瞬間地產(chǎn)生反向電流。然而，在半導(dǎo)體裝置10中，在pn二極管導(dǎo)通時(shí)，如上所述，通過sbd而使空穴從體區(qū)32流入漂移區(qū)38的情況被抑制。因此，在pn二極管進(jìn)行反向恢復(fù)動(dòng)作時(shí)，存在于漂移區(qū)38內(nèi)的空穴較少。因而，pn二極管的反向恢復(fù)電流也較小。如此，在半導(dǎo)體裝置10中，pn二極管的反向恢復(fù)電流被抑制。

另外，在sbd動(dòng)作時(shí)，柵電極18的電位有時(shí)會(huì)發(fā)生變動(dòng)。雖然在通常情況下，sbd的特性根據(jù)柵電極18的電位而發(fā)生變動(dòng)，但在半導(dǎo)體裝置10中，由柵電極18的電位的影響引起的sbd的特性的變動(dòng)被抑制在最小限度。下面，進(jìn)行詳細(xì)說明。

在柵電極18的電位較高的情況下，在體區(qū)32中形成有溝道。當(dāng)在sbd動(dòng)作時(shí)于體區(qū)32中形成有溝道時(shí)，柵極絕緣膜16附近的勢(shì)壘區(qū)34的電位會(huì)成為與上部電極22的電位接近的電位，從而在sbd的肖特基接觸部(柱區(qū)35與上部電極22的接觸部)處不易產(chǎn)生電位差。若柵電極18的電位較低而未形成有溝道，則不會(huì)產(chǎn)生此種現(xiàn)象。因此，為了使sbd導(dǎo)通所需的正向電壓根據(jù)柵電極18的電位而發(fā)生變動(dòng)。如此，在rc-igbt中二極管的特性根據(jù)柵電極18的電位而發(fā)生變動(dòng)的現(xiàn)象被稱為柵極干擾。如果柱區(qū)35被形成在柵極溝槽14a的附近，則柱區(qū)35的下端部會(huì)以接近溝道的下端部的方式而被配置，因此sbd會(huì)直接受到柵極干擾的影響。與此相對(duì)，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，柱區(qū)35被形成在單元區(qū)域內(nèi)的距柵極溝槽14a最遠(yuǎn)的位置處。因此，即使柵極絕緣膜16附近的勢(shì)壘區(qū)34的電位發(fā)生變動(dòng)，柱區(qū)35的下端部的電位也不會(huì)如此地變動(dòng)。因而，sbd的特性不易發(fā)生變動(dòng)。如此，在該半導(dǎo)體裝置10中，sbd的特性不易因柵極干擾而發(fā)生變動(dòng)。另外，由于在虛設(shè)溝槽14b的周圍未形成有溝道，因此即使在虛設(shè)溝槽14b的附近配置有柱區(qū)35，也不會(huì)發(fā)生柵極干擾的問題。

此外，柵電極18的電位也會(huì)影響柱區(qū)35的電阻率。即，當(dāng)柵電極18的電位發(fā)生變化時(shí)，由柵電極18產(chǎn)生的電場(chǎng)將發(fā)生變化，從而柱區(qū)35中的載流子的分布會(huì)發(fā)生變化。因此，柱區(qū)35的電阻根據(jù)柵極18的電位而發(fā)生變化。如果柱區(qū)35被形成在柵極溝槽14a的附近，則柱區(qū)35容易受到由柵電極18產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響。然而，在半導(dǎo)體裝置10中，柱區(qū)35被形成在單元區(qū)域內(nèi)的距柵極溝槽14a最遠(yuǎn)的位置處。因此，在實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置10中，柱區(qū)35不易受到由柵電極18產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響。因而，即使柵電極18的電位發(fā)生變化，柱區(qū)35的電阻也幾乎不發(fā)生變化。另外，由于虛設(shè)電極58的電位被固定為上部電極22的電位，因此即使在虛設(shè)溝槽14b的附近設(shè)置有柱區(qū)35，也不會(huì)產(chǎn)生柱區(qū)35的電阻變動(dòng)的問題。

如以上所說明的那樣，在該半導(dǎo)體裝置10中，由柵電極18的電位變動(dòng)影響引起的sbd的特性變動(dòng)被抑制在最小限度。

以下對(duì)實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10的改變例進(jìn)行說明。在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，如圖2所示，當(dāng)觀察半導(dǎo)體基板12的上表面12a時(shí)，柱區(qū)35沿著虛設(shè)溝槽14b而以固定的寬度連續(xù)地形成。但是，如圖3所示，柱區(qū)35也可以沿著虛設(shè)溝槽14b而斷續(xù)地形成。此外，如圖4所示，柱區(qū)35的寬度也可以根據(jù)位置而變化。

此外，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，柱區(qū)35在其深度范圍的整個(gè)區(qū)域內(nèi)與虛設(shè)絕緣膜56相接。但是，如圖5所示，柱區(qū)35也可以被形成于從虛設(shè)絕緣膜56離開的位置處。在這種情況下，柱區(qū)35與虛設(shè)絕緣膜56之間的間隔優(yōu)選為盡量狹窄。例如，優(yōu)選將柱區(qū)35與虛設(shè)絕緣膜56之間的間隔設(shè)為窄于柱區(qū)35與柵極絕緣膜16之間的間隔。此外，如圖6所示，柱區(qū)35也可以在其深度范圍的一部分處與虛設(shè)絕緣膜56相接。

此外，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，虛設(shè)電極58在虛設(shè)溝槽14b的長(zhǎng)度方向上的端部處與上部電極22電連接。但是，如圖7、8所示，也可以將層間絕緣膜20從虛設(shè)電極58的上部去除，而使虛設(shè)電極58在其上表面處與上部電極22連接。另外，在圖7的示例中，構(gòu)成虛設(shè)電極58的多晶硅被局部地形成在半導(dǎo)體基板12的上表面12a上，從而在上表面12a上多晶硅與上部電極22連接。此外，在圖8的示例中，構(gòu)成虛設(shè)電極58的多晶硅僅被形成于虛設(shè)溝槽14b內(nèi)，從而上部電極22與虛設(shè)溝槽14b內(nèi)的多晶硅連接。

此外，雖然在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，柱區(qū)35與上部電極22肖特基接觸，但是柱區(qū)35也可以與上部電極22歐姆接觸。雖然在這種結(jié)構(gòu)中，由柱區(qū)35、勢(shì)壘區(qū)34、漂移區(qū)38及陰極區(qū)42構(gòu)成的電流路徑不作為sbd發(fā)揮作用，而是作為被連接在上部電極22與下部電極26之間的電阻發(fā)揮作用。在這種情況下，當(dāng)上部電極22的電位上升時(shí)，電流在作為電阻而發(fā)揮作用的電流路徑中流通，隨后pn二極管導(dǎo)通，因此也能夠使pn二極管導(dǎo)通的定時(shí)延遲。即，能夠抑制空穴流入漂移區(qū)38的情況。因而，在這種結(jié)構(gòu)中，也能夠抑制二極管的反向恢復(fù)電流。

此外，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，虛設(shè)電極58與上部電極22電連接。但是，虛設(shè)電極58也可以與上部電極22絕緣。即，虛設(shè)電極58的電位可以不被固定為上部電極22的電位，而被設(shè)為浮置電位。

此外，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，各柵極溝槽14a以條紋狀延伸。但是，如圖9、10所示，柵極溝槽14a也可以以格子狀延伸，并且虛設(shè)溝槽14b被形成在由柵極溝槽14a包圍的范圍內(nèi)。即使各區(qū)域如圖9、10那樣被配置，igbt及二極管也能夠以與實(shí)施例1相同的方式動(dòng)作。此外，如圖11所示，也可以將條紋狀的虛設(shè)溝槽14b與格子狀的柵極溝槽14a組合配置。

此外，如圖12所示，也可以形成條紋狀的虛設(shè)溝槽14b和格子狀的柵極溝槽14a。在圖12中，在由格子狀的柵極溝槽14a所包圍的范圍內(nèi)形成有發(fā)射區(qū)30和柱區(qū)35(柱區(qū)35a)。在由格子狀的柵極溝槽14a所包圍的范圍內(nèi)未形成有虛設(shè)溝槽14b。柱區(qū)35a被形成于由格子狀的柵極溝槽14a所包圍的范圍的中央。從柱區(qū)35a至柵極溝槽14a的距離為距離l1。虛設(shè)溝槽14b被形成于由格子狀的柵極溝槽14a所包圍的范圍的外側(cè)。在虛設(shè)溝槽14b與柵極溝槽14a之間形成有發(fā)射區(qū)30和柱區(qū)35(柱區(qū)35b)。柱區(qū)35b被形成在從虛擬溝槽14b離開的位置處。柱區(qū)35b與虛設(shè)溝槽14b之間的距離為距離l2。柱區(qū)35b與柵極溝槽14a之間的距離為距離l3。距離l2與距離l1相比較短，且與距離l3相比較短。在這種結(jié)構(gòu)中，由于柱區(qū)35b被配置于虛設(shè)溝槽14b的附近，因此可獲得與上述的實(shí)施例1相同的效果。

此外，在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，集電區(qū)40和陰極區(qū)42與漂移區(qū)38相接。但是，如圖13所示，在漂移區(qū)38的下側(cè)也可以形成有緩沖區(qū)44。緩沖區(qū)44為含有作為雜質(zhì)的磷的n型的區(qū)域。緩沖區(qū)44為n型雜質(zhì)濃度高于漂移區(qū)且低于陰極區(qū)42的n型區(qū)域。集電區(qū)40和陰極區(qū)42被形成于緩沖區(qū)44的下側(cè)。通過緩沖區(qū)44而使集電區(qū)40和陰極區(qū)42與漂移區(qū)38分離。緩沖區(qū)44的n型雜質(zhì)濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸/cm³左右。緩沖區(qū)44的厚度為0.2～5.0μm左右。

實(shí)施例2

圖14所示的實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200在具有p型的中間區(qū)域210這一點(diǎn)上與實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10不同。實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200的其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10相同。中間區(qū)域210為含有作為雜質(zhì)的硼的p型區(qū)域。中間區(qū)域210被形成于勢(shì)壘區(qū)34與漂移區(qū)38之間。中間區(qū)域210被形成于柵極溝槽14a與虛設(shè)溝槽14b之間。中間區(qū)域210在勢(shì)壘區(qū)34的下側(cè)與柵極絕緣膜16相接，且在勢(shì)壘區(qū)34的下側(cè)與虛設(shè)絕緣膜56相接。通過中間區(qū)域210而使勢(shì)壘區(qū)34與漂移區(qū)38分離。中間區(qū)域210的p型雜質(zhì)濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸/cm³左右。中間區(qū)域210的厚度為0.2～3.0μm左右。

中間區(qū)域210具有p型雜質(zhì)濃度較高的高濃度區(qū)域210a和p型雜質(zhì)濃度較低的低濃度區(qū)域210b。高濃度區(qū)域210a被形成于中間區(qū)域210內(nèi)的與虛設(shè)溝槽14b相鄰的位置處。低濃度區(qū)域210b被形成于中間區(qū)域210內(nèi)的與柵極溝槽14a相鄰的位置處。因此，與柵極溝槽14a和虛設(shè)溝槽14b之間的中間位置14c相比靠虛設(shè)溝槽14b側(cè)的中間區(qū)域210的p型雜質(zhì)濃度的平均值高于與中間位置14c相比靠柵極溝槽14a側(cè)的中間區(qū)域210的p型雜質(zhì)濃度的平均值。

另外，低濃度區(qū)域210b的p型雜質(zhì)的平方面密度(將中間區(qū)域210中的p型雜質(zhì)在厚度方向上進(jìn)行積分而得到的值)在1×10¹²/cm²以上，高濃度區(qū)域210a的p型雜質(zhì)的平方面密度優(yōu)選為與低濃度區(qū)域210b的p型雜質(zhì)的平方面密度相比較高的值(2×10¹²～1×10¹⁴/cm²左右)。如此，當(dāng)中間區(qū)域210p型雜質(zhì)的平方面密度在1×10¹²/cm²以上時(shí)，即使在向半導(dǎo)體裝置200施加有高電壓的情況下，中間區(qū)域210也不會(huì)在厚度方向上完全耗盡化。

對(duì)半導(dǎo)體裝置200的igbt的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)使igbt導(dǎo)通時(shí)，向下部電極26施加與上部電極22相比較高的電位。當(dāng)向柵電極18施加閾值以上的電位時(shí)，在柵極絕緣膜16附近的體區(qū)32與中間區(qū)域210中會(huì)形成有溝道。于是，電子從上部電極22經(jīng)由發(fā)射區(qū)30、體區(qū)32的溝道、勢(shì)壘區(qū)34、中間區(qū)域210的溝道、漂移區(qū)38及集電區(qū)40而朝向下部電極26流動(dòng)。此外，空穴從下部電極26經(jīng)由集電區(qū)40、漂移區(qū)38、中間區(qū)域210、勢(shì)壘區(qū)34及體區(qū)32而朝向上部電極22流動(dòng)。在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中，由于柵極溝槽14a與虛設(shè)溝槽14b之間的間隔較窄，因此也能夠充分地獲得載流子積蓄效應(yīng)。因此，該igbt的導(dǎo)通電壓較低。

隨后，當(dāng)使柵電極18的電位降低至小于閾值時(shí)，溝道消失，從而電流停止。即，igbt斷開。在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置10中，igbt斷開時(shí)的漏電流被抑制。下面進(jìn)行詳細(xì)說明。在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10中，當(dāng)igbt導(dǎo)通時(shí)，存在如下情況，即，如圖1的箭頭a1、a2所示，漏電流從漂移區(qū)38經(jīng)由勢(shì)壘區(qū)34及柱區(qū)35而朝向上部電極22流通。與此相對(duì)，在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中，在勢(shì)壘區(qū)34與漂移區(qū)38之間形成有p型的中間區(qū)域210。由于漂移區(qū)38與中間區(qū)210的界面的pn結(jié)成為屏障，因此在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中，漏電流被抑制。但是，即使以這種方式設(shè)置中間區(qū)域210，也存在漏電流越過中間區(qū)域210而流通的情況。這種漏電流通常會(huì)穿過柵極絕緣膜16附近的中間區(qū)域210或虛設(shè)絕緣膜56附近的中間區(qū)域210而流通。在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中，圖14的箭頭a3所示的路徑為穿過柵極絕緣膜16附近的中間區(qū)域210的漏電流的路徑，圖14的箭頭a4所示的路徑為穿過虛設(shè)絕緣膜56附近的中間區(qū)域210而流通的漏電流的路徑。在箭頭a4所示的路徑中，中間區(qū)域210(即，高濃度區(qū)域210a)的p型雜質(zhì)濃度變高。因此，中間區(qū)域210與漂移區(qū)38的界面的pn結(jié)的屏障較大。由此，在箭頭a4所示的路徑中漏電流不易流通。此外，在箭頭a3所示的路徑中，中間區(qū)域210(即，低濃度區(qū)域210b)的p型雜質(zhì)濃度變低。這是因?yàn)?，需要在igbt導(dǎo)通時(shí)在柵極絕緣膜16附近形成溝道，從而無(wú)法提高中間區(qū)域210的p型雜質(zhì)濃度。因此，在箭頭a3所示的路徑中，中間區(qū)域210與漂移區(qū)38的界面的pn結(jié)的屏障較小。然而，在箭頭a3所示的路徑中，穿過勢(shì)壘區(qū)34內(nèi)部的路徑較長(zhǎng)。由于勢(shì)壘區(qū)34具有一定程度的電阻，因此通過將穿過勢(shì)壘區(qū)34內(nèi)部的路徑設(shè)為較長(zhǎng)，從而漏電流不易在箭頭a3表示的路徑中流通。

如以上所說明的那樣，在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中，通過將柱區(qū)35配置在從柵極溝槽14a離開的位置處，從而將箭頭a3所示的路徑延長(zhǎng)，由此抑制漏電流在a3所示的路徑中流通的情況。此外，通過提高虛設(shè)溝槽14b附近的中間區(qū)域210的p型雜質(zhì)的濃度，從而抑制漏電流在a4所示的路徑中流通的情況。此外，由于在虛設(shè)溝槽14b附近未形成有溝道，因此即使如此提高中間區(qū)域210的p型雜質(zhì)濃度，也不會(huì)產(chǎn)生什么問題。

此外，在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中，當(dāng)igbt導(dǎo)通時(shí)，也可抑制漏電流在箭頭a3、a4所示的路徑中流通的情況。當(dāng)igbt導(dǎo)通時(shí)，如果電流在箭頭a3、a4所示的路徑中流通，則igbt有可能進(jìn)行非預(yù)期的動(dòng)作，但是在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中能夠防止這種動(dòng)作。

接下來，對(duì)二極管的動(dòng)作進(jìn)行說明。由于中間區(qū)域210的厚度較薄，中間區(qū)域210的p型雜質(zhì)濃度并不那么高，因此當(dāng)sbd及pn二極管動(dòng)作時(shí)，電子和空穴能夠越過中間區(qū)域210而流通。因而，在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中，sbd及pn二極管也以與實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10相同的方式動(dòng)作。

如圖15的箭頭a5、a6所示，在二極管動(dòng)作時(shí)流通于sbd中的電流容易穿過柵極絕緣膜16附近及虛設(shè)絕緣膜56的附近而流通。在此，當(dāng)如箭頭a6所示的那樣穿過虛設(shè)絕緣膜56的附近而流通的電流較大時(shí)，在上部電極22與勢(shì)壘區(qū)34之間不易產(chǎn)生電位差，從而pn二極管(即，體區(qū)32與勢(shì)壘區(qū)34的界面的pn結(jié))必要程度以上地難以導(dǎo)通。與此相對(duì)，在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200中，虛設(shè)絕緣膜56附近的中間區(qū)域210(即，高濃度區(qū)域210a)的p型雜質(zhì)濃度變高，由此使箭頭a6所示的電流被抑制。即，當(dāng)虛設(shè)絕緣膜56附近的中間區(qū)域210的p型雜質(zhì)濃度較高時(shí)，在該中間區(qū)域210與勢(shì)壘區(qū)34的界面的pn結(jié)處屏障變大。因此，如箭頭a6所示那樣流通的電流被抑制。其結(jié)果為，如箭頭a5所示那樣流通的電流增多，從而能夠在恰當(dāng)?shù)亩〞r(shí)使pn二極管導(dǎo)通。

以上對(duì)實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200進(jìn)行了說明。另外，也可以對(duì)實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置200應(yīng)用與實(shí)施例1關(guān)聯(lián)說明的各種改變例的結(jié)構(gòu)。

另外，在實(shí)施例2中，高濃度區(qū)域210a優(yōu)選被形成在柱區(qū)35的正下方的范圍內(nèi)，更優(yōu)選被形成在與柱區(qū)35的正下方的范圍相比較廣的范圍內(nèi)。例如，在使柱區(qū)35沿著虛設(shè)溝槽14b而斷續(xù)地形成的情況下，如圖16～17所示，優(yōu)選將從半導(dǎo)體基板12的上表面觀察時(shí)的高濃度區(qū)域210的范圍擴(kuò)大為與柱區(qū)35的范圍相比較大。此外，也可以采用如下方式，即，如圖18所示，將柵極溝槽14a與虛設(shè)溝槽14b之間的大致整個(gè)區(qū)域作為高濃度區(qū)域210a，并且僅將柵極溝槽14a的附近作為低濃度區(qū)域210b。

實(shí)施例3

在如圖19所示的實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置300中，柱區(qū)35的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10不同。實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置300的其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置10相同。

在實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置300中，柱區(qū)35具有從勢(shì)壘區(qū)34向上方延伸的第一部分35a和從第一部分35a向遠(yuǎn)離虛設(shè)溝槽14b的方向延伸的第二部分35b。第一部分35a的上端部被層間絕緣膜20覆蓋。第二部分35b的柵極溝槽14a側(cè)的端部未被層間絕緣膜20覆蓋，而是與上部電極22肖特基連接。

在實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置300中，第二部分35b的端部與上部電極22連接，第一部分35a的上端部未與上部電極22連接。因此，如圖19的箭頭a7、a8所示，漏電流的路徑長(zhǎng)于實(shí)施例1的路徑(箭頭a1、a2)。因此，能夠抑制漏電流。

另外，也考慮到通過將柱區(qū)35的深度方向上的尺寸(即，體區(qū)32的厚度)延長(zhǎng)，從而將漏電流的路徑延長(zhǎng)。但是，當(dāng)欲形成這種柱區(qū)35時(shí)，需要注入高能量離子，從而會(huì)在半導(dǎo)體基板12中產(chǎn)生損傷。通過如實(shí)施例3那樣使柱區(qū)35的表面部分局分地在橫向上延伸，從而能夠在不使柱區(qū)35的深度方向上的尺寸變長(zhǎng)的條件下，提高漏電流的路徑的電阻。

以上，對(duì)實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置300進(jìn)行了說明。另外，也可以對(duì)實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置300應(yīng)用與實(shí)施例1關(guān)聯(lián)說明的各種改變例的結(jié)構(gòu)。

另外，在使柱區(qū)35與上部電極22肖特基接觸的情況下，難以穩(wěn)定地形成勢(shì)壘高度。在該勢(shì)壘高度較低的情況下或使柱區(qū)35與上部電極22歐姆接觸的情況下，如實(shí)施例3那樣，通過第二部分35b來抑制漏電流將更為有效。

此外，在實(shí)施例3中，虛設(shè)電極58的上部被層間絕緣膜20覆蓋。但是，也可以將虛設(shè)電極58的上部直接與上部電極22連接。在這種情況下，如圖20所示，將構(gòu)成虛設(shè)電極58的多晶硅的一部分設(shè)置在半導(dǎo)體基板12的上表面12a上，因此能夠?qū)⑻撛O(shè)電極58與上部電極22連接。此外，通過在上表面12a上的多晶硅與柱區(qū)35的第一部分35a之間設(shè)置層間絕緣膜21，從而能夠防止第一部分35a與上部電極22連接的情況。

此外，如圖21所示，也可以在虛設(shè)溝槽14b的旁邊局部地設(shè)置柱區(qū)35。在這種情況下，優(yōu)選為，在柵極溝槽14a的旁邊局部地設(shè)置發(fā)射區(qū)30，并且在各溝槽的長(zhǎng)度方向上，將第二部分35b的位置與發(fā)射區(qū)30的位置錯(cuò)開。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠確保發(fā)射區(qū)30與第二部分35b的距離較長(zhǎng)，從而能夠減少在igbt中發(fā)生閂鎖效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

下面對(duì)本說明書所公開的技術(shù)進(jìn)行說明。另外，下面所說明的技術(shù)事項(xiàng)為各自獨(dú)立且有用的事項(xiàng)。

在本說明書所公開的一個(gè)示例的半導(dǎo)體裝置中，柱區(qū)與虛設(shè)絕緣膜相接。由此，能夠進(jìn)一步縮窄柵極溝槽與虛設(shè)溝槽的間隔。

在本說明書所公開的一個(gè)示例的半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體基板還具有中間區(qū)域，該中間區(qū)域?yàn)閜型，并被配置在柵極溝槽與虛設(shè)溝槽之間且被配置在勢(shì)壘區(qū)與漂移區(qū)之間，并且與柵極絕緣膜相接且與虛設(shè)絕緣膜相接。與柵極溝槽和虛設(shè)溝槽之間的中間位置相比靠虛設(shè)溝槽側(cè)的中間區(qū)域的p型雜質(zhì)濃度的平均值高于與中間位置相比靠柵極溝槽側(cè)的中間區(qū)域的p型雜質(zhì)濃度的平均值。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠抑制漏電流從漂移區(qū)穿過虛設(shè)溝槽的側(cè)面附近而朝向柱區(qū)流通的情況。

柱區(qū)具有從勢(shì)壘區(qū)向朝向表面的方向延伸的第一部分和從第一部分向遠(yuǎn)離虛設(shè)溝槽的方向延伸的第二部分，第二部分與表面電極連接，第一部分的表面?zhèn)鹊亩瞬坎慌c表面電極連接。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠使流過柱區(qū)的電流的路徑延長(zhǎng)。由此，能夠抑制經(jīng)由柱區(qū)而流通的漏電流。

以上，雖然對(duì)本發(fā)明的具體示例進(jìn)行了說明，但這些只不過是示例，并不對(duì)權(quán)利要求書進(jìn)行限定。在權(quán)利要求書所記載的技術(shù)中，包括對(duì)以上所例示的具體示例進(jìn)行了各種改變、變更后的技術(shù)。

本說明書或附圖中所說明的技術(shù)要素通過單獨(dú)或各種組合的方式來發(fā)揮技術(shù)上的有用性，并不限制于申請(qǐng)時(shí)權(quán)利要求所記載的組合。此外，本說明書或附圖所例示的技術(shù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)目的，并且實(shí)現(xiàn)其中一個(gè)目的本身便具有技術(shù)上的有用性。