반도체 장치 document_id A220623039870

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 절연 게이트형 반도체 장치에 관한 것이다. 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터[이하, "IGBT"(insulated gate bipolar transistor)라고 함]는, 전계 효과 트랜스터의 높은 입력 임피던스와 바이폴라 트랜지스터의 높은 전류 구동 능력을 구비하고 있으며, 특히 파워 스위칭 장치로서 사용하는데 적합하다. 종래의 반도체 장치는, 반도체 기판, 콜렉터 전극, 게이트 전극, 및 에미터 전극을 포함하는 구성을 가지고 있다. 반도체 기판에는, N형의 베이스 영역, P형의 베이스 영역, 에미터 영역, 버퍼 영역, 및 콜렉터 영역이 형성되어 있다. P형의 베이스 영역은 N형의 베이스 영역의 표면 영역 내에 형성되며, 에미터 영역은 P형의 베이스 영역의 표면 영역 내에 형성되고, 버퍼 영역은 N형의 베이스 영역의 전체 바닥면 상에 형성되며, 콜렉터 영역은 버퍼 영역의 전체 바닥면 상에 형성되어 있다. 콜렉터 전극은 콜렉터 영역의 바닥면에 접속되어 있다. 게이트 전극은 게이트 절연막을 통해 반도체 기판의 상부면에 접속되어 있다. 에미터 전극은 반도체 기판의 상부면에 접속되어 있다. 게이트 전극과 에미터 전극의 사이에는 층간 절연막이 형성되어 있다. 이러한 반도체 장치에서, 버퍼 영역은 콜렉터 영역의 전체 상부면 상에 형성되기 때문에, 반도체 장치에 전원이 오프되면, 버퍼 영역이나 버퍼 영역 부근의 N형의 베이스 영역에 있는 캐리어가 충전된다. 이 충전된 캐리어를 방전시키기 위한 경로는 없기 때문에, 캐리어가 재결합되어 사라질 때까지 꼬리 전류(tail current)가 계속해서 흐르게 된다. 이 결과, 오프 스피드(스위칭 속도)에 지연이 생기게 된다. 오프 스피드는, 캐리어의 재결합을 촉진하는 수명 킬러(lifetime killer)를 도입하는 방법에 의해, 더 빠르게 할 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 순방향 전압이 증가하게 되는 문제점이 있다. 따라서, 캐리어를 방전시키는 콜렉터 단락 영역(collector-shorting region)을, 콜렉터 영역에 형성하여, 버퍼 영역이나 이 버퍼 영역 부근의 N형의 베이스 영역에 있는 캐리어를 신속하게 방전시키는, 반도체 장치가 제안되어 있다. 일본 특허출원 공개번호 H5-3205호에는, 반도체 장치에 대해 공급되는 전원을 오프시킨 경우에, 콜렉터 단락 영역을 통해, 버퍼 영역이나 이 버퍼 영역 부근의 N형의 베이스 영역에서 충전된 캐리어를 방전시킬 수 있는 반도체 장치가 개시되어 있다. 이 반도체 장치에 의하여, 오프 스피드를 더 빠르게 할 수 있다. 수명 킬러가 사용되지 않으므로, 순방향 전압이 증가하지 않는다. 상기 특허출원 공개번호 H5-3205호에 개시된 반도체 장치에서, 오프 스피드(스위칭 속도)를 더 빠르게 하기 위하여, 콜렉터 단락 영역을 어느 정도 넓게 형성할 필요가 있다. 그러나, 콜렉터 단락 영역의 면적을 넓히게 되면, 콜렉터 영역의 면적이 감소하게 되기 때문에, 동작 중 콜렉터 영역으로부터 공급되는 홀의 양이 감소하게 된다. 따라서, 도전율 변조(conductivity modulation)의 정도가 더 작아지고, MOS 동작이 현저하게 되며, IGBT의 장점인 순방향 전압 특성이 열화된다. 따라서, 양호한 스위칭 속도와, 바람직한 순방향 전압 특성, 즉 상대적으로 낮은 순방향 전압을 유지할 수 있는 반도체 장치에 대한 필요가 있다.