BR112014002246B1 - dispositivo semicondutor - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIVO SEMICONDUTOR. A presente invenção refere-se a um dispositivo semicondutor no qual uma região de diodo e uma região IGBT são formadas em um mesmo substrato semicondutor. A região de diodo inclui uma pluralidade de camadas de anodo de primeiro tipo de condutividade expostas a uma superfície do substrato semicondutor e separadas uma da outra. A região IGBT inclui uma pluralidade de camadas de conato de corpo de primeiro tipo de condutividade que são expostas à superfície do substrato semicondutor e separadas uma da outra. A camada de anodo inclui pelo menos uma ou mais das primeiras camadas de anodo. A primeira camada de anodo é formada em uma posição em proximidade com pelo menos a região IGBT, e uma área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade da região de diodo.

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se a dispositivos semicondutores.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
[002] A Publicação do Pedido de Patente Japonês No. 2008-53648 (Documento de Patente 1) descreve um dispositivo semicondutor no qual uma região de diodo e uma região IGBT são formadas em um mesmo substrato semicondutor. Na região de diodo, uma camada de cátodo tipo n é formada no lado posterior do substrato semicondutor, e na região IGBT, uma camada coletora tipo p é formada em um lado posterior do substrato semicondutor. A camada de cátodo e a camada coletora entram em contato uma com a outra, e o limite existe em uma região de limite entre a região de diodo e a região IGBT.
DOCUMENTO DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTO DE PATENTE
[003] Documento de Patente 1: Publicação do Pedido de Patente Japonês No. 2008-53648 (JP 2008-53648 A).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA A SER SOLUCIONADO PELA INVENÇÃO
[004] No dispositivo semicondutor no qual a região de diodo e a região IGBT são formadas em um mesmo substrato semicondutor, a voltagem de avanço na região de diodo é reduzida pelos furos positivos que fluem a partir do lado de região IGBT para dentro do lado de região de diodo durante a operação de um diodo. No entanto, quando o controle de aplicação de voltagem de porta é realizado na região IGBT durante a operação do diodo, um canal tipo n é formado a partir de uma camada emissora para uma camada de mudança ao longo de uma porta isolada na região IGBT. Quando o canal é formado, furos positivos que fluem a partir do lado de região IGBT para dentro do lado de região de diodo são reduzidos. Como resultado disso, a voltagem de avanço na região de diodo sobe e a perda de calor aumenta.
MEIOS PARA SOLUCIONAR O PROBLEMA
[005] O dispositivo semicondutor descrito aqui possui uma região de diodo e uma região de IGBT que são formadas em um mesmo substrato semicondutor. A região de diodo inclui uma pluralidade de camadas de anodo de primeiro tipo de condutividade que são expostas a uma superfície do substrato semicondutor e separadas uma da outra; uma camada de corpo de diodo de primeiro tipo de condutividade que é formada em um lado posterior da camada de anodo e possui a concentração de impureza do primeiro tipo de condutividade inferior à camada de anodo; uma camada de mudança de diodo de segundo tipo de condutividade que é formada no lado posterior da camada de corpo de diodo; e uma camada de cátodo de segundo tipo de condutividade que é formada no lado posterior da camada de mudança de diodo e possui uma concentração de impureza de segundo tipo de condutividade maior do que a camada de mudança de diodo. A região IGBT inclui: uma camada de emissor de segundo tipo de condutivida-de que é exposta à superfície do substrato semicondutor; uma pluralidade de camadas de contato de corpo de primeiro tipo de condutividade que são expostas à superfície do substrato semicondutor e separadas uma da outra; uma camada de corpo IGBT de primeiro tipo de condutividade que é formada nos lados posteriores da camada emis-sora e uma camada de contato de corpo e possui uma concentração de impureza de primeiro tipo de condutividade mais baixa do que a camada de contato de corpo, uma camada de mudança IGBT de segundo tipo de condutividade que é formada no lado posterior da camada de corpo IGBT, uma camada coletora de primeiro tipo de condu-tividade que é formada no lado posterior da camada de mudança IGBT, e um eletrodo de porta IGBT que está voltado para a camada de corpo IGBT dentro de uma faixa separando a camada emissora a partir da camada de mudança IGBT com um filme isolante entre as mesmas. A camada de anodo inclui pelo menos uma ou mais das primeiras camadas de anodo. A primeira camada de anodo é formada em uma posição em proximidade com pelo menos uma região IGBT, e uma área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato com o corpo em maior proximidade com a região de diodo.
[006] De acordo com o dispositivo semicondutor descrito acima, a primeira camada de anodo é formada em uma posição em proximidade com pelo menos uma região IGBT, e a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade da região de diodo. De acordo, durante a operação do diodo, a quantidade de furos positivos injetados a partir da primeira camada de anodo dentro da camada de mudança de diodo aumenta mais do que a quantidade de furos positivos injetados a partir da camada de contato de corpo dentro da camada de mudança IGBT. A quantidade de furos positivos que fluem da região IGBT pode ser relativamente menor do que a quantidade de furos positivos injetados a partir da camada de anodo em proximidade da região IGBT, e, dessa forma, as flutuações a voltagem de avanço na região de diodo devido à quantidade de furos positivos que fluem da região IGBT podem ser impedidas. Visto que a quantidade de furo positivo que flui da região IGBT é reduzida, um aumento na voltagem de avanço na região de diodo e um aumento na perda de calor podem ser impedidos.
[007] O dispositivo semicondutor descrito acima pode incluir adicionalmente pelo menos uma ou mais das segundas camadas de anodo que são formadas em uma posição mais distante da região IGBT do que a primeira camada de anodo. A área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das segundas camadas de anodo pode ser menor do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo. Adicionalmente, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das segundas camadas de anodo pode ser maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade com a região de diodo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[008] A FIG. 1 é uma vista plana do dispositivo semicondutor de acordo com a modalidade 1.
[009] A FIG. 2 é uma vista transversal tirada ao longo da linha ll-ll da FIG. 1.
[0010] A FIG. 3 é um diagrama que ilustra um estado do dispositivo semicondutor de acordo com a modalidade 1 durante a operação de um diodo.
[0011] A FIG. 4 é uma vista plana do dispositivo semicondutor de acordo com um exemplo de modificação.
[0012] A FIG. 5 é uma vista plana do dispositivo semicondutor de acordo com o exemplo de modificação.
MODOS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO
[0013] No dispositivo semicondutor descrito aqui, a camada de anodo inclui pelo menos uma ou mais das primeiras camadas de anodo. A primeira camada de anodo é formada em uma posição em proximidade com pelo menos a região IGBT. A área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade com a região de diodo. Deve-se notar que o termo "em maior proximidade com a região de diodo" significa na qual é formada em uma extremidade da região IGBT e a distância para o limite entre a região IGBT e a região de diodo é menor. Adicionalmente, a camada de anodo formada em uma "posição em proximidade com a região IGBT" significa uma ou mais camadas de anodo formadas em uma posição mais próxima do limite entre a região IGBT e a região de diodo. A camada de anodo formada em "uma posição em proximidade com a região IGBT" inclui a camada de anodo em maior proximidade com a região IGBT, de incluir adicionalmente uma ou mais camadas de anodo que são formadas na posição mais distante da região IGBT do que a camada de anodo descrita acima. Dessa forma, por exemplo, as primeiras camadas de anodo podem ser localizadas em torno das primeira à terceira posições do lado próximo ao limite entre a região IGBT e a região de diodo.
[0014] Por exemplo, apesar de não ser particularmente limitado, quando ambas a camada de anodo e a camada de contato de corpo são formadas para se estender uniformemente ao longo da direção longitudinal da porta isolada, as larguras das portas isoladas nas primeiras camadas de anodo em uma direção curta (uma direção normal com relação à direção longitudinal) são tornadas maiores do que a largura na direção curta da porta isolada da camada de contato de corpo em maior proximidade com a região de diodo. De acordo, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo pode ser formada maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade da região de diodo.
[0015] O dispositivo semicondutor descrito acima pode incluir pelo menos uma ou mais das segundas camadas de anodo que são forma- das em uma posição mais distante da região IGBT do que a primeira camada de anodo. Por exemplo, entre a pluralidade de camadas de anodo, a primeira camada de anodo pode ser formada em torno da primeira à terceira posição a partir do lado próximo ao limite entre a região IGBT e a região de diodo, e a segunda camada de anodo pode ser formada em uma posição distante da região IGBT do que a primeira camada de anodo. A área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das segundas camadas de anodo pode ser maior do que, aproximadamente igual a, ou menor do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade da região de diodo. Por exemplo, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de anodo pode reduzir gradualmente a partir do lado da primeira camada de anodo par ao lado da segunda camada de anodo (isso é, a partir do lado próximo ao lado distante da região IGBT). Quando a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de anodo é alterada de acordo com a distância a partir da região IGBT, por exemplo, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na segunda camada de anodo é preferivelmente reduzida para compensar o aumento na área de uma direção de plano do substrato semicondutor na primeira camada de anodo. A quantidade de injeção dos furos positivos em toda a região de diodo pode ser reduzida para o mesmo nível que ou menor que o dispositivo semicondutor com a estrutura convencional, e, portanto, a quantidade de estrutura para controlar a vida útil dos portadores que são formados na região de diodo (por exemplo, defeito de cristal) pode ser reduzida, por exemplo. Adicionalmente, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo e segundas camadas de anodo pode ser maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade com a região de diodo. Em outras palavras, em toda a pluralidade de camadas de anodo, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das camadas de anodo pode ser maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade com a região de diodo. Adicionalmente, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma dentre a pluralidade de camadas de anodo pode ser aproximadamente igual. Em outras palavras, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma dentre a pluralidade de camadas de anodo pode ser igual à área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo.
[0016] A região de diodo e a região IGBT podem existir uma para cada, ou a pluralidade de regiões de diodo e a pluralidade de regiões IGBT podem existir. Por exemplo, quando a pluralidade de regiões de diodo existe em uma região IGBT ou a pluralidade de regiões IGBT e disposta de forma alternada, o dispositivo semicondutor possui a pluralidade de limites entre a região de diodo e a região IGBT. No dispositivo semicondutor que possui a pluralidade de limites entre a região de diodo e a região IGBT, a influência nas características do dispositivo semicondutor aumenta devido ao movimento do portador entre a região de diodo e a região IGBT. Dessa forma, o efeito de aperfeiçoamento das características semicondutoras pode ser significativamente al-cançado pela estrutura de acordo com o presente pedido no qual a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na primeira camada de anodo é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade com a região de diodo. No dispositivo semicondutor que possui a pluralidade de limites entre a região de diodo e a região IGBT, a estrutura da camada de anodo de acordo com o presente pedido descrito acima pode ser aplicada em proximidade de pelo menos um limite entre a região de diodo e a região IGBT.
[0017] O dispositivo semicondutor de acordo com o presente pedido pode incluir uma camada de armazenamento em contato com o lado posterior da camada de mudança, e a camada coletora e a camada de cátodo podem ser formadas em contato com o lado posterior da camada de armazenamento. Adicionalmente, uma porta isolada ou uma porta falsa pode ser formada na região de diodo.
[0018] O dispositivo semicondutor descrito no presente pedido pode ser facilmente fabricado pela utilização de métodos de produção convencionais dos dispositivos semicondutores. Por exemplo, no processo de implantação de impurezas a fim de formar a camada de anodo, a camada de contato de corpo, e similares, a mesma pode ser fabricada pelo ajuste dos formatos de máscaras de padrão.
Modalidade 1 Dispositivo Semicondutor
[0019] O dispositivo semicondutor ilustrado nas FIGURAS 1 e 2 é um RC-IGBT no qual um IGBT e um diodo são formados no mesmo substrato semicondutor 100. Deve-se notar que a vista plana ilustrada na FIG. 1 omite a representação de um eletrodo de superfície 101 formado na superfície do substrato semicondutor 100 e ilustra a superfí-cie do substrato semicondutor 100. Adicionalmente, o dispositivo semicondutor 1 possui uma pluralidade de regiões IGBT e uma pluralidade de regiões de diodo que são dispostas alternadamente e uma pluralidade de limites entre as regiões IGBT e as regiões de diodo. As FIGURAS 1 e 2 ilustram um dos limites entre a pluralidade de regiões IGBT e regiões de diodo, e a pluralidade de limites no dispositivo semicondutor 1 possui, cada uma, as mesmas estruturas que as das FIGURAS 1 e 2.
[0020] O dispositivo semicondutor 1 inclui o substrato semicondu- tor 100, uma porta falsa 130 que é formada no lado dianteiro do substrato semicondutor 100, uma porta isolada 140 e um filme de isolamento de superfície 145, o eletrodo de superfície 101 que entra em contato com a superfície do substrato semicondutor 100, e um eletrodo de lado posterior 102 que entra em contato com o lado posterior do substrato semicondutor 100. O substrato semicondutor 100 inclui uma região de diodo 11 e uma região IGBT 13. A região de diodo 11 inclui uma primeira região de diodo 11a e uma segunda região de diodo 11b. A primeira região de diodo 11a é localizada em proximidade com a região IGBT 13 e formada entre a segunda região de diodo 11b e a região IGBT 13. A porta falsa 130 e a porta isolada 140 são formadas no substrato semicondutor 100 em proximidade com um intervalo regular.
[0021] O substrato semicondutor 100 inclui uma camada de contato de corpo tipo p+ 135, uma camada emissora tipo n+ 136, a primeira camada de anodo p+ 116 e a segunda camada de anodo 115, uma camada de corpo de diodo tipo p 114, uma camada de corpo IGBT tipo p 134, uma camada de mudança tipo n 113, uma camada de armazenamento tipo n 112, uma camada de cátodo tipo n+ 111, e uma camada coletora tipo p+ 117. A camada de contato de corpo 135, a camada emissora 136, a primeira camada de anodo 116, e a segunda camada de anodo 115 são expostas à superfície do substrato semicondutor 100. As camadas de corpo de diodo 114 são formadas no lado posterior e lado lateral da primeira camada de anodo 116 e a segunda camada de anodo 115. A camada de corpo IGBT 134 é formada nos lados posteriores da camada de contato de corpo 135 e camada emissora 136. A camada de mudança 113 é formada nos lados posteriores da camada de corpo de diodo 114 e camada de corpo IGBT 134. A camada de armazenamento 112 é formada no lado posterior da camada de mudança 113. A camada de cátodo 111 e a camada coletora 117 são formadas no lado posterior da camada de armazenamento 112. A primeira camada de anodo 116 e a segunda camada de anodo 115 possuem uma concentração de impurezas tipo p maior do que a camada de corpo de diodo 114. A camada de contato de corpo 135 e a camada coletora 117 possuem uma maior concentração de impurezas tipo p do que a camada de corpo IGBT 134. No dispositivo semicondutor 1, a camada de corpo de diodo 114 e a camada de corpo IGBT 134 possuem a mesma concentração de impurezas tipo p. A camada emissora 136 e a camada de cátodo 111 possuem uma maior concentração de impurezas tipo p do que a camada de mudança 113 e a camada de armazenamento 112, e a camada de armazenamento 112 possui uma concentração de impurezas tipo p maior do que a camada de mudança 113. No dispositivo semicondutor 1, uma camada de mudança de diodo e uma camada de mudança IGBT são formadas como uma camada (camada de mudança 113). Da camada de mudança 113, uma parte que é incluída na região de diodo 11 é a camada de mudança de diodo, e uma parte que é incluída na região IGBT 12 é a camada de mudança IGBT.
[0022] Como ilustrado na FIG. 1, na primeira região de diodo 11a, a primeira camada de anodo 116 e uma parte de superfície 114a (uma parte da camada de corpo de diodo 114 e que é exposta à superfície do substrato semicondutor 100) são expostas à superfície do substrato semicondutor 100, e cada uma das mesmas entra em contato com o eletrodo de superfície 101. Na segunda região de diodo 11b, a segunda camada de anodo 115 e uma parte de superfície 114b (uma parte da camada de corpo de diodo 114 e que é exposta à superfície do substrato semicondutor 100) são expostas à superfície do substrato semicondutor 100, e cada uma das mesmas entra em contato com o eletrodo de superfície 101. Na região de diodo 11, a camada de cátodo 111 é exposta ao lado posterior do substrato semicondutor 100 e entra em contato com o eletrodo de lado posterior 102.
[0023] Adicionalmente, na região IGBT 13, a camada de contato de corpo 135 e a camada emissora 136 são expostas à superfície do substrato semicondutor 100 e entra em contato com o eletrodo de superfície 101. Na região IGBT 13, a camada coletora 117 é exposta ao lado posterior do substrato semicondutor 100 e entra em contato com o eletrodo de lado posterior 102.
[0024] Na região de diodo 11, a porta falsa 130 é formada atravessando a camada de corpo de diodo 114 a partir do lado dianteiro do substrato semicondutor 100 e alcança a camada de mudança 113. A porta falsa 130 inclui um filme de isolamento de porta falsa 132 que é formado em uma parede interna de uma trincheira 131 que é formada no lado dianteiro do substrato semicondutor 100 e um eletrodo de porta falsa 133 que é coberto com o filme isolante de porta falsa 132 e preenchido na trincheira 131. A porta falsa 130 entra em conato com a camada de corpo de diodo 114. O eletrodo de porta falsa 133 é eletricamente conectado ao eletrodo de superfície 101.
[0025] Na região IGBT 13, a porta isolada 140 é formada atravessando a camada de corpo IGBT 134 a partir do lado dianteiro do substrato semicondutor 100 e alcança a camada de mudança 113. A porta isolada 140 inclui um filme de isolamento 142 que é formado na parede interna de uma trincheira 141 que é formada no lado dianteiro do substrato semicondutor 100 e um eletrodo de porta 143 que é coberto com o filme isolante de porta 142 e preenchido na trincheira 141. A porta isolada 140 entra em contato com a camada de corpo IGBT 134 que é uma parte separando a camada emissora 136 da camada de mudança 113. O eletrodo de porta 143 é separado do eletrodo de superfície 101 pelo filme isolante de superfície 145.
[0026] Como ilustrado na figura 1, a primeira camada de anodo 116, a segunda camada de anodo 115, a camada de contato de corpo 135, e a camada emissora 136 se estendem ao longo da direção longi- tudinal da porta falsa 130 ou porta isolada 140 (direção y ilustrada na figura 1), e as larguras da porta falsa 130 e da porta isolada 140 na direção curta (direção x ilustrada na figura 1) são aproximadamente uniformes ao longo da direção longitudinal da porta falsa 130 ou porta isolada 140. As camadas de anodo em duas fileiras que são posicionadas em uma extremidade da região de diodo 11 e em proximidade com a região IGBT 13 são a primeira camada de anodo 116. A camada de anodo que é posicionada em um lado central da região de diodo 11 e formada na posição mais distante da região IGBT do que a primeira camada de anodo 116 é a segunda camada de anodo 115. Uma largura D1 da segunda camada de anodo 115 na direção x é aproximadamente igual a uma largura D3 da camada de contato de corpo 135 na direção x, e uma largura D2 da primeira camada de anodo 116 na direção x é maior do que a largura D1 e a largura D3. A primeira camada de anodo 116, a segunda camada de anodo 115, e a camada de contato de corpo 135 se estendem ao longo da direção y, e, dessa forma, visto que a largura na direção x é maior, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor se torna maior. Em outras palavras, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na primeira camada de anodo 116 é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na segunda camada de anodo 115 ou a camada de contato de corpo 135. A largura da parte de superfície 114a na direção x é menor do que a largura da parte de superfície 114b na direção x. A largura da camada emissora 136 na direção x é aproximadamente igual a largura da parte de superfície 114b na direção x.
[0027] A operação do dispositivo semicondutor 1 é descrita a seguir.
Durante a Operação de IGBT
[0028] Quando o potencial elétrico Va do eletrodo de lado posterior 102 é maior do que o potencial elétrico Vb do eletrodo de superfície 101 (Va>Vb) e a voltagem positiva (orientação positiva) é aplicada aos eletrodos de porta 133, 143, um canal é formado nas proximidades da porta isolada 140 na camada de corpo IGBT 134. Um elétron que é um portador de maioria é injetado a partir da camada emissora 136 dentro da camada de mudança 113 através do canal. Adicionalmente, um furo positivo é injetado a partir da camada coletora 117 para dentro da camada de mudança 113. Quando o furo positivo que é um portador de minoria é injetado na camada de mudança 113, a modulação de condutividade ocorre na camada de mudança 113, e a resistência na camada de mudança 113 diminui. Como resultado do movimento do elétron e do furo positivo, a corrente IGBT flui do lado posterior (o lado da camada coletora 117) para o lado dianteiro (o lado da camada emissora 136) do substrato semicondutor 100.
Durante a Operação do Diodo
[0029] A seguir, quando o potencial elétrico Va do eletrodo de parte posterior 102 é configurado mais baixo do que o potencial elétrico Vb do eletrodo de superfície 101 (Va < Vb), como ilustrado com linhas sólidas na FIG. 3, na região de diodo 11, o furo positivo é injetado a partir da primeira camada de anodo 116 e segunda camada de anodo 115, através da camada de corpo de diodo 114, dentro da camada de mudança 113. Consequentemente, a corrente de diodo (corrente de refluxo) flui a partir do lado da primeira camada de anodo 116 e da segunda camada de anodo 115 para o lado da camada de cátodo 111. Nesse momento, também na região IGBT 13 adjacente à região de diodo 11, como ilustrado com uma linha interrompida na FIG. 3, o furo positivo é injetado a partir da camada de contato de corpo 135, através da camada de corpo de diodo 114, para dentro da camada de mudança 113. O furo positivo injetado a partir da camada de contato de corpo se move na direção da camada de cátodo 111 na região de diodo 11. A voltagem de avanço na região de diodo 11 é reduzida pelo furo positivo injetado a partir da camada de contato de corpo.
[0030] Quando a voltagem positiva é aplicada ao eletrodo de porta 133 durante a operação do diodo, um canal tipo n é formado nas proximidades da porta isolada 140 na camada de corpo IGBT 134 da região IGBT 13. Pelo eletrodo injetado na camada de mudança 113 através do canal tipo n, o furo positivo injetado a partir da camada de contato de corpo é compensado. Como resultado, a quantidade de furos positivos que são injetados a partir da camada de contato de corpo e movem na direção da camada de cátodo 111 na região de diodo 11 diminui.
[0031] Nessa modalidade, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na primeira camada de anodo 116 em duas fileiras adjacentes à região IGBT 13 é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na segunda camada de anodo 115 ou camada de contato de corpo 135. De acordo, na primeira região de diodo 11a, a quantidade de furos positivos injetados a partir da primeira camada de anodo 116 para dentro da camada de mudança 113 aumenta, e os furos positivos injetados a partir da camada de contato de corpo 135 como ilustrado com a linha interrompida na FIG. 3 pode ser relativamente inferior aos furos positivos injetados a partir da primeira camada de anodo 116 e a segunda camada anodo 115 como ilustrado com as linhas sólidas na FIG. 3. Adicionalmente, um número de furos positivos é injetado a partir da primeira camada de anodo 116, e, dessa forma, a voltagem de avanço na região de diodo 11 pode ser reduzida. Visto que o furo positivo injetado a partir da camada de contato de corpo 135 pode ser reduzido, uma elevação na voltagem de avanço na região de diodo e um aumento na perda de calor podem ser evitados.
Exemplo de Modificação
[0032] Na modalidade acima, um caso no qual apenas a primeira camada de anodo posicionada em proximidade com a região IGBT na região de diodo possui uma largura grande foi exemplificada e descrita, no entanto, a presente invenção não está limitada a isso. Por exemplo, em toda a região de diodo, a largura da camada de anodo pode ser maior do que a da camada de contato de corpo. Em outras palavras, como um dispositivo semicondutor 2 ilustrado na FIG. 4, uma região de diodo 21 na qual uma camada de anodo 216 que possui a mesma largura D2 na primeira camada de anodo 116 ilustrada na FIG. 1 é totalmente formada pode ser incluída. De forma similar à FIG. 1, a largura D2 da camada de anodo 216 na direção x é maior do que a largura D1 da camada de contato de corpo 135, e a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de anodo 216 é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo 135. Outras estruturas são iguais às do dispositivo semicondutor 1 ilustradas na FIG. 1 e, dessa forma, as descrições redundantes não são repetidas. Em toda a região de diodo 21, a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de anodo 216 é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo 135, e, dessa forma, a influência do furo positivo que move a partir da camada de contato de corpo 135 para o lado da região de diodo 21 pode ser reduzida adicionalmente. Consequentemente, os efeitos da redução do grau de elevação na voltagem de avanço e a perda de calor devido ao furo positivo injetado a partir da camada de contato de corpo 135 podem ser alcançados de forma mais dominante.
[0033] Adicionalmente, na modalidade acima, um caso no qual a camada de anodo, a camada de contato de corpo, e a camada emissora se estendem ao longo da direção longitudinal da porta isolada e a largura da porta isolada na direção curta é aproximadamente uniforme foi exemplificado e descrito; no entanto, os formatos da camada de anodo, a camada de contato de corpo, e a camada emissora não são limitados às mesmas. Quando a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de anodo em proximidade com a região IGBT pode ser aumentada com relação à área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo em maior proximidade com a região de diodo, os formatos da camada de anodo, da camada de contato de corpo, e da camada emissora não são particularmente limitados. Por exemplo, como ilustrado na FIG. 5, na região IGBT 33, uma camada emissora em formato de escada 336 pode ser formada entre as portas isoladas 140, e as camadas de contato de corpo 335 podem ser formadas em formato de escada da camada emissora 336. Na região de diodo 31, uma primeira camada de anodo 316 em proximidade com a região IGBT 33 se estende, de forma similar à FIG. 1, ao longo da direção longitudinal da porta falsa 130. A área de uma direção de plano do substrato semicondutor na primeira camada de anodo 316 é maior do que a soma das áreas de uma direção de plano do substrato semicondutor nas camadas de contato de corpo 335 formadas entre as portas isoladas adjacentes 140. Outras estruturas são iguais às do dispositivo semicondutor 1 ilustrado na FIG. 1, e, dessa forma, as descrições redundantes não são repetidas.
[0034] Enquanto a presente invenção foi descrita em detalhes com referencia às modalidades ilustrativas da mesma, deve-se compreender que esses exemplos são meramente ilustrativos e reivindicações da presente invenção não estão limitadas a esses exemplos. As técnicas que são descritas nas reivindicações da presente invenção devem cobrir várias modificações e mudanças das modalidades ilustrativas que são descritas acima.
[0035] Adicionalmente, os elementos técnicos que são descritos na especificação e nos desenhos exibem utilidade técnica apenas ou em várias combinações e configurações, e não estão limitados às combinações e configurações que são descritas nas reivindicações no momento do depósito do pedido. As técnicas que são ilustradas na especificação e nos desenhos podem alcançar uma pluralidade de objetivos simultâneos, e a obtenção de um objetivo propriamente dito possui utilidade técnica.

Claims (2)

1. Dispositivo semicondutor, compreendendo: uma região de diodo (11, 31) em que a região de diodo inclui: uma pluralidade de camadas de anodo de primeiro tipo de condutividade que são expostas a uma superfície de um substrato semicondutor (100) e separadas umas das outras; uma camada de corpo de diodo de primeiro tipo de condutividade (114) que é formada em um lado posterior da camada de anodo e possui menor concentração de impureza de primeiro tipo de condutividade do que a camada de anodo; uma camada de mudança de diodo de segundo tipo de condutividade (113) que é formada no lado posterior da camada de corpo de diodo (114); e uma camada de cátodo de segundo tipo de condutividade (111) que é formada no lado posterior da camada de mudança de diodo e possui concentração de impureza do segundo tipo de condutividade maior do que a camada de mudança de diodo; e uma região IGBT (13; 33) que é formada em um mesmo substrato semicondutor que a região de diodo, em que a região IGBT inclui: uma camada emissora de segundo tipo de condutividade (136) que é exposta à superfície do substrato semicondutor; uma pluralidade de camadas de contato de corpo do primeiro tipo de condutividade (135) que são expostas à superfície do substrato semicondutor e separadas umas das outras; uma camada de corpo IGBT de primeiro tipo de condutividade (134) que é formada nos lados posteriores da camada emissora e a camada de contato de corpo e possui menor concentração de impurezas do primeiro tipo de condutividade do que a camada de contato de corpo; uma camada de mudança IGBT de um segundo tipo de condutividade (113) que é formada no lado posterior da camada de corpo IGBT; uma camada coletora do primeiro tipo de condutividade (117) que é formada no lado posterior da camada de mudança IGBT; e um eletrodo de porta IGBT (143) que está voltado para a camada de corpo IGBT dentro de uma faixa separando a camada emissora da camada de mudança IGBT com um filme isolante (142) entre as mesmas; caracterizado pelo fato de que a camada de anodo inclui pelo menos uma ou mais das primeiras camadas de anodo (116; 316), as uma ou mais primeiras camadas de anodo são formadas em uma posição na proximidade da pelo menos uma região IGBT, uma área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo (116; 316) é maior do que a área de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo (135; 335) na maior proximidade da região de diodo, a camada de anodo incluindo adicionalmente pelo menos uma ou mais de segundas camadas de anodo (115) que são formadas em uma posição mais distante da região IGBT (13) do que as uma ou mais primeiras camada de anodo (116, 316), e a área de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das segundas camadas de anodo (13) é menor do que a área da direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo (116, 316), em que o dispositivo semicondutor compreende ainda: um eletrodo de superfície (101) que entra em contato com a superfície do substrato semicondutor (100), em que: uma área que entra em contato com o eletrodo de superfície (101) de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo (116) é maior do que a área que entra em contato com o eletrodo de superfície (101) de uma direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo (135) na maior proximidade da região de diodo (11), a área que entra em contato com o eletrodo de superfície (101) de uma direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das segundas camadas de anodo (115) é menor do que a área que entra em contato com o eletrodo de superfície (101) da direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das primeiras camadas de anodo (116), e todas as superfícies da pluralidade das primeira e segunda camadas de anodo (115, 116), exceto as superfícies da pluralidade de primeira e segunda camadas de anodo (115, 116) que são expostas à superfície do substrato semicondutor (101), estão em contato com a camada de corpo do diodo (114).
2. Dispositivo semicondutor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a área da direção de plano do substrato semicondutor em cada uma das segundas camadas de anodo (13) é maior do que a área da direção de plano do substrato semicondutor na camada de contato de corpo na maior proximidade com a região de diodo.
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