[发明专利]半导体装置

说明书

得到能够提高寄生二极管的通电性能的半导体装置。多个第一控制电极(8)在俯视观察时在第一方向上延伸，多个第二控制电极(11)在俯视观察时在第二方向上延伸。将与多个第一控制电极(8)相对的半导体基板(1)的表面处的第二半导体层(3)和多个第三半导体层(4)间的边界线的第一方向上的长度的总和设为第一栅极总宽度(ΣG1W)。将与多个第二控制电极(11)相对的半导体基板(1)的表面处的第四半导体层(5)和多个第五半导体层(6)间的边界线的第二方向上的长度的总和设为第二栅极总宽度(ΣG2W)。将第二栅极总宽度(ΣG2W)除以第一栅极总宽度(ΣG1W)而得到的栅极宽度比(ΣG2W/ΣG1W)大于或等于1.0。

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

就IGBT而言，在表面设置有发射极电极(阴极)，在背面设置有集电极(collector)电极(electrode)(阳极)。提出了在表面设置有第一栅极电极，在背面也设置有第二栅极电极的双面栅极构造IGBT(例如，参照专利文献1)。

在截止时向第二栅极电极施加信号，在第二栅极电极附近形成将N基极层和N集电极层连接的沟道。另外，P基极层和N基极层作为PN二极管起作用。由此，形成由发射极电极、P基极层、N基极层、背面侧沟道区域、N集电极层、集电极电极构成的从发射极电极至集电极电极为止的电流路径。由于经由该路径将积蓄于N基极层的过剩电子排出，因此能够在不牺牲接通电压的状态下大幅度地降低截止通断损耗。

如果使内置于该双面栅极构造IGBT的寄生二极管具有充分的通电功能，则与和IGBT反向并联连接的续流二极管相同地起作用。因此，能够将续流二极管设为小容量的续流二极管或省略续流二极管。

专利文献1：日本特开平01-057674号公报

但是，现有的双面栅极构造IGBT着眼于降低IGBT的截止损耗，并没有着眼于使寄生二极管的功能充分地发挥。因此，寄生二极管的通电能力没有提高。另外，耐压越高则需要将N基极层的厚度设得越厚。例如，在1000V等级的IGBT的情况下将N基极层的厚度设为120微米左右，在3000V等级的IGBT的情况下设为350微米左右，在6000V等级的IGBT的情况下设为650微米左右。因此，耐压越高则电流路径变得越长，所以二极管的通电性能越差。因此，既无法将与IGBT反向并联连接的续流二极管设为小容量的续流二极管，也无法省略该续流二极管。

发明内容

本发明就是为了解决上述那样的课题而提出的，其目的在于得到能够提高寄生二极管的通电性能的半导体装置。

本发明涉及的半导体装置的特征在于，具有：半导体基板，其具有彼此相对的第一及第二主面；第一导电型的第一半导体层，其设置于所述半导体基板的所述第一主面和所述第二主面之间；第二导电型的第二半导体层，其设置于所述第一半导体层和所述第一主面之间；第一导电型的多个第三半导体层，它们选择性地设置于所述第二半导体层的表面；第二导电型的第四半导体层，其设置于所述第一半导体层和所述第二主面之间；第一导电型的多个第五半导体层，它们选择性地设置于所述第四半导体层的表面；第一主电极，其设置于所述第一主面之上，与所述第二及第三半导体层连接；第二主电极，其设置于所述第二主面之上，与所述第四及第五半导体层连接；多个第一控制电极，它们与电信号对应地分别对所述第一半导体层和所述多个第三半导体层之间的导通和非导通进行切换；以及第二控制电极，其与电信号对应地分别对所述第一半导体层和所述多个第五半导体层之间的导通和非导通进行切换，所述多个第一控制电极在俯视观察时为在第一方向上延伸的条带状，所述多个第二控制电极在俯视观察时为在第二方向上延伸的条带状，将与所述多个第一控制电极相对的所述半导体基板的表面处的所述第二半导体层和所述多个第三半导体层之间的边界线的所述第一方向上的长度的总和设为第一栅极总宽度，将与所述多个第二控制电极相对的所述半导体基板的表面处的所述第四半导体层和所述多个第五半导体层之间的边界线的所述第二方向上的长度的总和设为第二栅极总宽度，将所述第二栅极总宽度除以所述第一栅极总宽度而得到的栅极宽度比大于或等于1.0。