DE102009015726B4 - Halbleitervorrichtung mit IGBT und Diode - Google Patents

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Abstract

Halbleitervorrichtung mit:- einem n-leitenden Halbleitersubstrat (1) mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite;- einem Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element, der einen IGBT-Zellbereich (IGBT-ZELLBEREICH) und einen Dioden-Zellbereich (DIODEN-ZELLBEREICH) aufweist und im Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist;- einem p-leitenden ersten Halbleiterbereich (2), der in einem ersten Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) im Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element angeordnet ist, wobei der erste Halbleiterbereich (2) sowohl einen Kanalbildungsbereich des IGBT-Zellbereichs (IGBT-ZELLBEREICH) als auch einen Anoden-Bereich des Dioden-Zellbereichs (DIODEN-ZELLBEREICH) bildet;- einem p-leitenden zweiten Halbleiterbereich (4), der in einem zweiten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) im IGBT-Zellbereich (IGBT-ZELLBEREICH) angeordnet ist, wobei der zweite Halbleiterbereich (4) einen Kollektor-Bereich des IGBT-Zellbereichs (IGBT-ZELLBEREICH) bildet;- einem n-leitenden dritten Halbleiterbereich (5), der in einem dritten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) im Dioden-Zellbereich (DIODEN-ZELLBEREICH) angeordnet ist, wobei der dritte Halbleiterbereich (5) einen Kathoden-Bereich des Dioden-Zellbereichs (DIODEN-ZELLBEREICH) bildet;- einem p-leitenden vierten Halbleiterbereich (6, 6a-6b), der in einem vierten Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der vierte Halbleiterbereich (6, 6a-6b) den Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element umgibt und elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich (2) verbunden ist;- einem p-leitenden fünften Halbleiterbereich (9), der in einem fünften Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der fünfte Halbleiterbereich (9) den vierten Halbleiterbereich (6, 6a-6b) umgibt; und- einem n-leitenden sechsten Halbleiterbereich (5a-5d), der in einem sechsten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der sechste Halbleiterbereich (5a-5d) unterhalb des vierten Halbleiterbereichs (6, 6a-6b) angeordnet ist, wobei- der zweite Halbleiterbereich (4), der dritte Halbleiterbereich (5) und der sechste Halbleiterbereich (5a-5d) elektrisch miteinander verbunden sind, und- eine Störstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs (6a-6b) geringer als eine Störstellenkonzentration des fünften Halbleiterbereichs (9) ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einem IGBT und einer Diode.
  • Eine Inverterschaltung zur Ansteuerung einer Last, wie beispielsweise eines Motors, dient als Wandler zur Wandlung eines Gleichstroms in einem Wechselstrom. Die Schaltung wandelt eine Gleichspannung in eine Wechselspannung und versorgt anschließend die Last, wie beispielsweise einen Motor, mit Strom. Die Inverterschaltung zur Ansteuerung eines Induktionsmotors weist einen IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) als Schaltelement und eine FWD (Freilaufdiode) auf. Der IGBT dient als Schaltelement, und die FWD überbrückt den Strom, der durch den Motor fließt, wenn der IGBT sperrt, so dass der durch den Motor fließende Strom nicht durch einen Schaltvorgangs des IGBT geändert wird. Insbesondere sind eine Gleichstromversorgung und der Motor miteinander verbunden. Wenn der IGBT zum Anlegen der Spannung an den Motor sperrt, fließt der durch den Motor fließende Strom über die FWD zurück, bedingt durch die in einer Induktivität L des Motors gespeicherten Energie. Folglich nimmt der Motor einen Zustand gleich einem Fall an, in welchem die Sperrgleichspannung an den Motor gelegt wird. Da der Strom des Motors aufgrund des Schaltvorgangs des IGBT nicht schnell abgeschaltet wird, wird die durch den Schaltvorgang bewirkte Wechselspannung folglich im Wesentlichen von der Gleichstromversorgung geliefert. Da die Inverterschaltung die obige Funktion ausführt, muss eine Diode vorgesehen werden, die in Sperrrichtung parallel zum IGBT geschaltet ist. Insbesondere muss eine Diode vorgesehen werden, die in Sperrrichtung parallel zum IGBT geschaltet ist, der paarweise mit einem anderen IGBT angeordnet ist.
  • 10 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Halbleitervorrichtung 90, die in geeigneter Weise für eine Inverterschaltung verwendet wird, die eine Last, wie beispielsweise einen Motor, ansteuert. Die Vorrichtung 90 weist einen IGBT 90i und eine Diode 90d auf, die gegenläufig parallel geschaltet sind.
  • Wenn die Diode 90d in der Vorrichtung 90 als FWD in der Inverterschaltung verwendet wird, ist es von Bedeutung, eine Stromwellenform während der Sperrverzögerungszeit in geeigneter Weise zu bilden, wenn die Diode von einem leitenden Zustand in einen nicht leitenden Zustand schaltet.
  • 11A zeigt eine Schaltung zum Messen und Auswerten der Wellenform des durch die Diode 90d fließenden Stroms. 11B zeigt ein Beispiel für die Stromwellenform.
  • Die Messschaltung weist zwei Halbleitervorrichtung 90a und 90b auf, die jeweils der in der 10 gezeigten Vorrichtung 90 entsprechen. Der IGBT 90ai in der Vorrichtung 90a dient als Schaltelement. Der IGBT 90bi in der Vorrichtung 90b schließt derart kurz, dass eine Wellenform eines durch die Diode 90bd fließenden Stroms Id gemessen wird.
  • Wenn der IGBT 90ai der Vorrichtung 90a sperrend geschaltet wird, fließt, wie in 11B gezeigt, ein Kurzschlussstrom lif durch die Diode 90bd in der Vorrichtung 90b. Wenn der IGBT 90ai in der Vorrichtung 90a leitend geschaltet wird, fließt ein Strom sofort und in umgekehrter Richtung durch die Diode 90bd in der Vorrichtung 90b. Ein Spitzenwert des in umgekehrter Richtung fließenden Stroms ist als Erholstrom (Recovery Current) Irr definiert. Während der Sperrverzögerungszeit der Schaltung wird die Energiequellenspannung an die Dioden gelegt. Ein Produkt aus der Spannung und dem Erholstrom Irr ist als Erholverlust (Recovery Loss) definiert. Für gewöhnlich sollte eine Gleichrichterdiode während der Sperrverzögerungszeit einen geringen Erholstrom Irr und einen geringen Erholverlust aufweisen, so dass Strom in der Diode während der Sperrverzögerungszeit graduell verzögert wird. Diese Verzögerung bzw. Erholung (Recovery) der Diode ist als Soft Recovery (verzögerten Abfall) definiert.
  • In der Vorrichtung 90 der 10 sind der IGBT 90i und die Diode 90d auf verschiedenen Halbleitersubstraten bzw. Halbleiterchips gebildet. Der IGBT 90i und die Diode 90d sind über eine elektrische Verdrahtung in umgekehrter Richtung parallel geschaltet. Zur Verringerung der Abmessungen der Vorrichtung 90 sind der IGBT 90i und die Diode 90d vorzugsweise auf demselben Halbleitersubstrat gebildet.
  • Die Druckschrift JP 2007 - 227 806 A , welche der Offenbarungsschrift US 2007 / 0 200 138 A1 entspricht, offenbart eine Halbleitervorrichtung mit einem IGBT und einer Diode, die auf demselben Halbleitersubstrat gebildet sind.
  • Die 12A und 12B zeigen die in der Druckschrift JP 2007 - 227 806 A offenbarte Halbleitervorrichtung 80. 13 zeigt eine Querschnittsansicht der Vorrichtung 80.
  • Die Vorrichtung 80 wird als Inverter in einem Fahrzeug verwendet. Die Vorrichtung 80 weist einen IGBT-Zellbereich und einen Dioden-Zellbereich auf, die auf demselben n--leitenden Halbleitersubstrat 1 gebildet sind. In der Vorrichtung 80 bilden der IGBT-Zellbereich und der Dioden-Zellbereich einen Zellbereich für eine aktive Vorrichtung. In dem Zellbereich ist ein p-leitender erster Halbleiterbereich 2 in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf einer Hauptoberflächenseite gebildet. Der erste Halbleiterbereich 2 bildet einen Kanalbildungsbereich im IGBT-Zellbereich und einen Anoden-Bereich im Dioden-Zellbereich. Ein Emitter-Bereich 3 des IGBT ist im ersten Halbleiterbereich 2 gebildet. Eine Gate-Elektrode G in einem Graben ist im IGBT-Zellbereich gebildet. Eine Struktur ähnlich der Gate-Elektrode G ist im Dioden-Zellbereich gebildet und mit keinem anderen Teil elektrisch verbunden. Die Struktur trennt lediglich den Dioden-Zellbereich in mehrere Teile. Im IGBT-Zellbereich ist ein p+-leitender zweiter Halbleiterbereich 4 in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf einer Rückseite gebildet. Der zweite Halbleiterbereich 4 bildet einen Kollektor-Bereich. Im Dioden-Zellbereich ist ein dritter Halbleiterbereich 5 in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf der Rückseite gebildet. Der n+-leitende dritte Halbleiterbereich 5 bildet einen Kathoden-Bereich. In der 13 ist ein Strom, der durch den Dioden-Zellbereich fließt, wenn mit einer Durchlassspannung betrieben wird, als Pfeil gezeigt. Eine n-leitende Feldstoppschicht 1a des IGBT ist sowohl auf dem zweiten als auch auf dem dritten Halbleiterbereich 4, 5 gebildet.
  • In einem Kontaktstellenbereich ist ein p-leitender vierter Halbleiterbereich 6 in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf einer Hauptoberflächenseite gebildet. Der vierte Halbleiterbereich 6 umgibt den Zellbereich. Der erste und der vierte Halbleiterbereich 2, 6 sind über eine Emitter-Elektrodenverdrahtung E elektrisch miteinander und mit dem Emitter-Bereich 3 im IGBT-Zellbereich verbunden. Eine Kontaktstelle 8 ist über einen LOCOS-Oxidfilm 7 auf dem vierten Halbleiterbereich 6 gebildet. Die Kontaktstelle 8 bildet den Kontaktstellenbereich zum Bonden einer Verdrahtung. Im Randbereich ist ein p-leitender fünfter Halbleiterbereich 9, welcher den Haltebereich (Withstand Region) bildet, in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf der Hauptoberflächenseite gebildet. Der fünfte Halbleiterbereich 9 umgibt den vierten Halbleiterbereich 6. Der Kontaktstellenbereich und der Haltebereich bilden den Randbereich. Im Randbereich ist der zweite Halbleiterbereich 4 derart auf der Rückseite des Substrats 1 gebildet, dass sich der zweite Halbleiterbereich 4 vom IGBT-Zellbereich erstreckt. Der zweite Halbleiterbereich 4 und der dritte Halbleiterbereich 5 im Dioden-Zellbereich sind über eine Kollektor-Elektrode C, die auf der gesamten Oberfläche der Rückseite des Substrats 1 gebildet ist, elektrisch miteinander verbunden.
  • 14 zeigt ein Beispiel für eine Strom-Spannungs-(If-Vf)-Kennlinie einer in einer Inverterschaltung in einem Fahrzeug verwendeten Diode, wenn die Diode in Durchlassrichtung (Vorwärtsrichtung) betrieben wird. 15 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Erholstrom Irr und einer Durchlassbetriebsspannung Vf, wenn die Diode als FWD verwendet wird.
  • Der Erholstrom Irr und die Durchlassbetriebsspannung Vf weisen, wie in 14 gezeigt, ein Ausgleichs- bzw. Trade-Off-Verhältnis auf. Insbesondere nimmt die Durchlassbetriebsspannung Vf zu, wenn sich der Erholstrom Irr verringert, wie durch den Pfeil XVA gezeigt. Demgegenüber nimmt der Erholstrom Irr zu, wenn sich die Durchlassbetriebsspannung Vf verringert, wie durch den Pfeil XVB gezeigt.
  • Folglich sollte die Halbleitervorrichtung mit dem IGBT-Zellbereich und dem Dioden-Zellbereich, die auf demselben Substrat gebildet sind, eine geringe Durchlassbetriebsspannung Vf und einen geringen Erholstrom Irr aufweisen.
  • Aus der Offenbarungsschrift US 2005 / 0 258 493 A1 sind ferner eine rückwärts leitende Halbleitervorrichtung, bei der ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode und eine Freilaufdiode monolithisch auf einem Substrat als Einzelstück gebildet sind, und ein entsprechendes Herstellungsverfahren bekannt. Eine weitere Halbleitervorrichtung mit einem IGBT und einer Diode sind aus der Offenbarungsschrift US 2007 / 0 170 549 A1 bekannt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung mit einem IGBT und einer Diode bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach dem Anspruch 1 und eine Halbleitervorrichtung nach dem Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird ein Erholstrom ohne eine Erhöhung einer Durchlassbetriebsspannung verringert.
  • Die obigen und weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:
    • 1A eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, und 1B eine Bodenansicht der Vorrichtung;
    • 2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung entlang der Linie II-II in den 1A und 1B;
    • 3 ein Diagramm eines Verhältnisses zwischen Vf und If, wenn eine Diode in Durchlassrichtung betrieben wird;
    • 4 ein Diagramm eines Verhältnisses zwischen Vf und Irr, wenn die Diode als FWD verwendet wird;
    • 5A eine Draufsicht einer weiteren Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, und 5B eine Bodenansicht der Vorrichtung;
    • 6A eine Draufsicht noch einer weiteren Halbleitervorrichtung gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, und 6B eine Bodenansicht der Vorrichtung;
    • 7 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung entlang der Linie VII-VII in den 6A und 6B;
    • 8 eine Querschnittsansicht einer weiteren Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform;
    • 9 eine Querschnittsansicht noch einer weiteren Halbleitervorrichtung gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform;
    • 10 einen Schaltplan eines Ersatzschaltbildes einer für eine herkömmliche Inverterschaltung verwendeten Halbleitervorrichtung;
    • 11 A einen Schaltplan einer Auswerteschaltung zur Auswertung einer Stromwellenform in einer Diode der in der 10 gezeigten Vorrichtung, und 11B ein Diagramm eines Beispiels für die Stromwellenform;
    • 12A eine Draufsicht einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung, und 12B eine Bodenansicht der Vorrichtung;
    • 13 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung entlang der Linie XIII-XIII in den 12A und 12B;
    • 14 ein Diagramm eines Verhältnisses zwischen Vf und If, wenn eine für den Inverter verwendete Diode in Durchlassrichtung betrieben wird;
    • 15 ein Diagramm eines Verhältnisses zwischen Vf und Irr, wenn die Diode als FWD verwendet wird;
    • 16 eine Querschnittsansicht einer weiteren Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform;
    • 17 eine Querschnittsansicht einer weiteren Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform; und
    • 18 eine Querschnittsansicht einer weiteren Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
  • Die 1A, 1B und 2 zeigen eine Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Die Vorrichtung 100 kann für eine Inverterschaltung in einem Fahrzeug verwendet werden. Die Vorrichtung 100 weist einen IGBT-Zellbereich und einen Dioden-Zellbereich auf, die auf einem n--leitenden Halbleitersubstrat 1 gebildet sind. In der Vorrichtung 100 bilden der IGBT-Zellbereich und der Dioden-Zellbereich einen aktiven Vorrichtungsbereich. Im aktiven Vorrichtungsbereich ist ein p-leitender erster Halbleiterbereich 2 in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf einer Hauptoberflächenseite, d. h. Vorderseite gebildet. Der erste Halbleiterbereich 2 als Basisbereich bildet einen Kanalbildungsbereich im IGBT-Zellbereich und einen Anoden-Bereich im Dioden-Zellbereich. Ein Emitter-Bereich 3 des IGBT ist im ersten Halbleiterbereich 2 im IGBT-Zellbereich gebildet. Eine Gate-Elektrode G mit einer Grabenstruktur ist im IGBT-Zellbereich gebildet. Eine ähnliche Grabenstruktur ist ebenso im Dioden-Zellbereich gebildet. Die Grabenstruktur im Dioden-Zellbereich ist mit keinem anderen Teilen elektrisch verbunden. Folglich teilt die Grabenstruktur im Dioden-Zellbereich den Dioden-Zellbereich in mehrere Teile. Im IGBT-Zellbereich ist ein p+-leitender zweiter Halbleiterbereich 4, der einen Kollektor-Bereich bildet, in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf einer Rückseite gebildet. Im Dioden-Zellbereich ist ein n+-leitender dritter Halbleiterbereich 5, der einen Kathoden-Bereich bildet, auf der Rückseite des Substrats 1 gebildet. Die Störstellenkonzentration im dritten Halbleiterbereich 5 liegt bei ungefähr 1 × 1019 cm-3. Eine n-leitende Feldstoppschicht 1a des IGBT ist auf dem zweiten und dem dritten Halbleiterbereich 4, 5 gebildet.
  • Ein p-leitender vierter Halbleiterbereich 6 ist in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf der Hauptoberflächenseite in einem zweiten Dioden-Bereich gebildet. Der vierte Halbleiterbereich 6 umgibt den aktiven Vorrichtungszellbereich. Der erste und der vierte Halbleiterbereich 2, 6 sind über eine Emitter-Elektrodenverdrahtung E elektrisch miteinander und dem Emitter-Bereich 3 des IGBT-Zellbereichs verbunden. Eine Kontaktstelle 8 ist über einen LOCOS-Oxidfilm 7 auf dem vierten Halbleiterbereich 6 gebildet. Die Kontaktstelle 8 bildet den Kontaktstellenbereich. Der Kontaktstellenbereich und der zweite Diodenbereich bilden einen Randbereich. Im Randbereich ist ein p-leitender fünfter Halbleiterbereich 9 in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf der Hauptoberflächenseite gebildet. Der fünfte Halbleiterbereich 9 umgibt den vierten Halbleiterbereich 6 und bildet einen Haltebereich (Withstand Region). Der vierte und der fünfte Halbleiterbereich 6, 9 werden gleichzeitig unter derselben Ionenimplantationsbedingung gebildet.
  • Ein n+-leitender Halbleiterbereich 5a ist in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 auf der Rückseite gebildet. Der sechste Halbleiterbereich 5a ist unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 angeordnet. Der sechste Halbleiterbereich 5a wird bei demselben Ionenimplantationsprozess wie der dritte Halbleiterbereich 5 unter Verwendung eines bestimmten Maskenmusters gebildet. Folglich ist die Störstellenkonzentration des sechsten Halbleiterbereichs 5a gleich der des dritten Halbleiterbereichs 5. Insbesondere liegt die Störstellenkonzentration des sechsten Halbleiterbereichs 5a bei ungefähr 1 × 1019 cm-3. Der zweite, der dritte und der sechste Halbleiterbereich 4, 5, 5a auf der Rückseite des Substrats 1 sind über eine Kollektor-Elektrode C, welche die gesamte Oberfläche der Rückseite des Substrats 1 bedeckt, elektrisch miteinander verbunden.
  • Bei der Vorrichtung 100 sind der IGBT-Zellbereich und der Dioden-Zellbereich derart auf demselben n-leitenden Substrat 1 gebildet, dass ein IGBT und eine Diode in demselben Substrat 1 gebildet sind. Folglich weist die Vorrichtung 100 eine geringe Größe auf.
  • Der n-leitende sechste Halbleiterbereich 5a ist auf der Rückseite des Substrats 1 und unterhalb des p-leitenden vierten Halbleiterbereichs 6 auf der Hauptoberflächenseite des Substrats 1 gebildet. Der vierte Halbleiterbereich 6 umgibt den aktiven Vorrichtungszellbereich. Ferner ist der n-leitende dritte Halbleiterbereich 5 auf der Rückseite des Substrats 1 im Dioden-Zellbereich gebildet. Der vierte Halbleiterbereich 6 auf der Hauptoberflächenseite des Substrats 1 ist elektrisch und zusammen mit dem p-leitenden ersten Halbleiterbereich 2 verbunden, der einen Anoden-Bereich im Dioden-Zellbereich bildet. Der sechste Halbleiterbereich 5a auf der Rückseite des Substrats 1 ist elektrisch und zusammen mit dem dritten Halbleiterbereich 5 verbunden, welcher den Kathoden-Bereich im Dioden-Zellbereich bildet. Folglich wird bei der Vorrichtung 100 nicht nur der Dioden-Zellbereich im aktiven Vorrichtungszellbereich, sondern ebenso der vierte Halbleiterbereich 6 im Randbereich im Wesentlichen als der zweite Dioden-Bildungsbereich verwendet. Bei der herkömmlichen Halbleitervorrichtung 80 wird der vierte Halbleiterbereich 6 lediglich als der Kontaktstellenbereich im Randbereich verwendet. In der 2 sind der durch den zweiten Dioden-Bildungsbereich fließende Strom und der durch den Dioden-Zellbereich fließende Strom für den Fall, dass der zweite Dioden-Bildungsbereich und der Dioden-Zellbereich in Durchlassrichtung betrieben werden, durch Pfeile gezeigt.
  • Die 3 und 4 zeigen einen Vergleich der elektrischen Eigenschaften zwischen der in den 1 und 2 gezeigten Vorrichtung 100 und der in den 12A, 12B und 13 gezeigten Vorrichtung 80. 3 zeigt eine Strom-Spannungs-(If-Vf)-Kennlinie einer Diode in jeder der Vorrichtungen 80, 100, wenn die Diode in Durchlassrichtung betrieben wird. 4 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Erholstrom (Recovery Current) Irr und einer Durchlassbetriebsspannung Vf, wenn die Diode in jeder der Vorrichtungen 80, 100 als FWD verwendet wird.
  • Die elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung 100 unterscheiden sich von denjenigen der Vorrichtung 80, da die Diode wirksam verbessert ist, wie durch einen Pfeil III in der 3 gezeigt. Die Diode in der Vorrichtung 100 weißt die If-Vf-Kennlinie in einem Fall, in welchem die Diode in Durchlassrichtung betrieben wird, derart auf, dass der Durchlassbetriebsstrom If derart verschoben ist, dass er verglichen mit der Vorrichtung 80 größer ist, wenn die gleiche Durchlassbetriebsspannung Vf an die Diode gelegt wird. Folglich nimmt die Durchlassbetriebsspannung Vf in der Vorrichtung 100 dann, wenn der Durchlassbetriebsstrom If der gleiche ist, einen geringeren Wert als die in der Vorrichtung 80 an. Dementsprechend nimmt die Durchlassbetriebsspannung Vf, wie in 4 gezeigt, dann, wenn die Diode in der Vorrichtung 100 als bzw. für die FWD verwendet wird, einen geringeren Wert als die in der Vorrichtung 80 an, wenn der Erholstrom Irr konstant ist. Folglich nimmt der Erholstrom Irr in der Vorrichtung 100, wie durch den Pfeil IV in der 4 gezeigt, dann, wenn die Durchlassbetriebsspannung Vf konstant ist, einen geringeren Wert als der in der Vorrichtung 80 an.
  • Bei der Vorrichtung 100 sind der IGBT-Zellbereich und der Dioden-Zellbereich auf demselben Halbleitersubstrat 1 gebildet, und weist die Vorrichtung 100 geringe Abmessungen auf. Die Vorrichtung 100 bringt den Vorteil hervor, dass der Erholstrom Irr ohne eine Erhöhung der Durchlassbetriebsspannung Vf verringert werden kann.
  • Die 5A und 5B zeigen eine weitere Halbleitervorrichtung 101, und die 6A und 6B zeigen noch eine weitere Halbleitervorrichtung 102. 7 zeigt eine Querschnittsansicht der Vorrichtung 102 entlang der Linie VII-VII in den 6A und 6B.
  • Bei der Vorrichtung 100 in den 1A und 2 ist der sechste Halbleiterbereich 5a auf der Rückseite des Substrats 1 unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 auf der Hauptoberflächenseite des Substrats 1 gebildet. Bei der Vorrichtung 100 entspricht ein Teil der Rückseite des Substrats 1 vollständig dem vierten Halbleiterbereich 6 und ist der sechste Halbleiterbereich 5a auf einem gesamten Teil der Rückseite des Substrats 1 gebildet. Bei der in den 5A und 5B gezeigten Vorrichtung 101 ist der sechste Halbleiterbereich 5b auf der Rückseite des Substrats 1 teilweise unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 gebildet. Bei der in der 7 gezeigten Vorrichtung 102 ist der sechste Halbleiterbereich 5c auf der gesamten Oberfläche auf der Rückseite des Substrats 1 gebildet, mit Ausnahme des zweiten und des dritten Halbleiterbereichs 4, 5.
  • Der sechste Halbleiterbereich 5b, 5c dient als Kathoden-Bereich des zweiten Dioden-Bildungsbereichs. Es ist ausreichend, den sechsten Halbleiterbereich 5b bei der Vorrichtung 101 teilweise unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 zu bilden. Vorzugsweise ist der sechste Halbleiterbereich 5a bei der Vorrichtung 100 vollständig unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 gebildet. Vorzugsweise ist der sechste Halbleiterbereich 5c bei der Vorrichtung 102 auf der gesamten Oberfläche auf der Rückseite des Substrats 1 gebildet, mit Ausnahme des zweiten und des dritten Halbleiterbereichs 4, 5. In diesen Fällen nimmt die Fläche für den zweiten Dioden-Bildungsbereich zu, so dass die Effizienz der Diode verbessert wird. Folglich nimmt der Erholstrom Irr, wenn die Diode als die FWD verwendet wird, einen geringeren Wert an, wenn die Durchlassbetriebsspannung Vf konstant ist.
  • Jeder Bereich 1b, 1c in den Vorrichtungen 100, 102 der 2 und 7 ist im Substrat 1 unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 gebildet. Im Bereich 1b, 1c wird eine Lebensdauer eines Lochs als Ladungsträger gesteuert. Der Bereich 1b, 1c ist als Lebensdauersteuerbereich definiert. Im Lebensdauersteuerbereich 1b, 1c wird die Lochlebensdauer im Substrat 1 derart eingestellt, dass sie kürzer als die in einem Bereich unterhalb des ersten Halbleiterbereichs 2 ist. Die Lochlebensdauer im Substrat 1 unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 kann beispielsweise durch ein Elektronenstrahlbestrahlungsverfahren, ein Heliumbestrahlungsverfahren, ein Ionenimplantationsverfahren hoher Energie, ein Golddiffusionsverfahren oder ein Platindiffusionsverfahren gesteuert werden.
  • In den Vorrichtungen 100, 102 wird die Störstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs 6 dann, wenn der vierte und der fünfte Halbleiterbereich 6, 9 gleichzeitig unter derselben Ionenimplantationsbedingung gebildet werden, eher hoch. Folglich wird eine Lochinjektionsmenge, die in das Substrat 1 eingebracht wird, erhöht. Folglich wird die Lochlebensdauer im Substrat 1 unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 vorzugsweise derart eingestellt, dass sie kürzer als die unterhalb des ersten Halbleiterbereichs 2 ist. Folglich ist das Loch als der im Substrat 1 angesammelte Ladungsträger dann, wenn die Vorrichtung in Sperrrichtung betrieben wird, schnell verschwunden, so dass die Zunahme des Erholstroms Irr, die durch die Anordnung des vierten Halbleiterbereichs 6 mit der hohen Störstellenkonzentration verursacht wird, eingeschränkt wird. Gemäß einem Simulationsergebnis liegt die Lochlebensdauer im Substrat 1 unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6 vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 × 10-8 und 1 × 10-6 Sekunden.
  • Die Eigenschaften des IGBT werden leicht in Übereinstimmung mit der Lebensdauersteuerung geändert. Folglich wird der Erholstrom Irr im aktiven Elementezellenbereich (d. h. im Zellbereich für ein aktives Element), einschließlich des Dioden-Zellbereichs, verringert, indem eine Struktur geändert wird, wie beispielsweise die Störstellenkonzentration des ersten Halbleiterbereichs 2 verringert wird, ohne die Lochlebensdauer zu steuern.
  • Die Figuren 8 und 9 zeigen weitere Halbleitervorrichtungen 103, 104.
  • In jeder Vorrichtung 103, 104 ist die Störstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs 6a, 6b geringer als die Störstellenkonzentration des fünften Halbleiterbereichs 9. Bei der in der 8 gezeigte Vorrichtung 103 weist der vierte Halbleiterbereich 6a eine geringe Störstellenkonzentration auf. Der vierte Halbleiterbereich 6a ist unter einer Ionenimplantationsbedingung gebildet, die sich von der des fünften Halbleiterbereichs 9 unterscheidet. Bei der in der 9 gezeigten Vorrichtung 104 ist die Öffnung zum Bilden des vierten Halbleiterbereichs 4b kleiner als die Öffnung zum Bilden des fünften Halbleiterbereichs 9. Der vierte und der fünfte Halbleiterbereich 6b, 9 werden gleichzeitig unter derselben Ionenimplantationsbedingung gebildet, so dass die eingebrachten Fremdatome durch ein thermisches Diffusionsverfahren in seitlicher Richtung des Substrats 1 diffundiert werden. Folglich weist der vierte Halbleiterbereich 6b die geringe Störstellenkonzentration auf. Bei der in der 8 gezeigten Vorrichtung 103 wird der fünfte Halbleiterbereich 9 unter einer Bedingung gebildet, dass eine Oberflächenstörstellenkonzentration bei 3 × 1018 cm-3 und eine Diffusionstiefe bei 8 µm liegt. Der vierte Halbleiterbereich 6a wird unter der Bedingung gebildet, dass die Oberflächenstörstellenkonzentration bei 1 × 1018 cm-3 und die Diffusionstiefe in einem Bereich zwischen 4 und 8 µm liegt. Bei der in der 9 gezeigten Vorrichtung 104 wird der vierte Halbleiterbereich 6b derart gebildet, dass mehrere Ionenimplantationsbereiche diskret über die Öffnung gebildet werden, unter der Bedingung gleich der des fünften Halbleiterbereichs 9. Insbesondere ist die Bedingung des fünften Halbleiterbereichs 9 derart, dass eine Oberflächenstörstellenkonzentration bei 3 × 1018 cm-3 und die Diffusionstiefe bei 8 µm liegt. Die Bereiche, in die Ionen eingebracht sind, erstrecken sich in einem Prozess für eine laterale Diffusion in seitlicher Richtung des Substrats 1. Folglich ist die Störstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs 6b insgesamt verringert.
  • Bei den Vorrichtungen 103, 104 ist die Dichte des als der Ladungsträger in das Substrat 1 eingebrachten Lochs (Löcherdichte) in einem Bereich unterhalb des vierten Halbleiterbereichs 6a, 6b verringert, ähnlich einem Bereich unterhalb des ersten Halbleiterbereichs 2. Folglich wird das im Substrat 1 angesammelte Loch schnell verschwinden, wenn die Vorrichtung in Sperrrichtung betrieben wird. Folglich wird die Zunahme des Erholstroms Irr verringert, wenn die Vorrichtung in Sperrrichtung betrieben wird. Gemäß einem Simulationsergebnis ist die Störstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs 6a, 6b vorzugsweise kleiner oder gleich 1 × 1017 cm-3.
  • Bei den Vorrichtungen 101 bis 104 sind der IGBT-Zellbereich und der Dioden-Zellbereich auf demselben Halbleiterbereich 1 gebildet und weist jede der Vorrichtungen 101 bis 104 geringe Abmessungen auf. Die Vorrichtungen 101 bis 104 bringen den Vorteil hervor, dass der Erholstrom Irr ohne eine Erhöhung der Durchlassbetriebsspannung Vf verringert wird.
  • Folglich können die obigen Vorrichtungen 101 bis 104 in geeigneter Weise für die in einem Fahrzeug vorgesehene Inverterschaltung zur Ansteuerung einer Last, wie beispielsweise eines Motors, verwendet werden, wobei die Schaltung dazu benötigt wird, den Erholstrom Irr ohne eine Erhöhung der Durchlassbetriebsspannung Vf zu verringert.
  • 16 zeigt eine weitere Halbleitervorrichtung 105, bei der ein Lebensdauersteuerbereich 1d einzig im Randbereich angeordnet ist. Insbesondere ist im Zellbereich für ein aktives Element kein Lebensdauersteuerbereich vorhanden. In diesem Fall wird ein von einer parasitären Diode eingebrachtes Loch verringert, so dass die Erholeigenschaften verbessert werden. Folglich bringt die Vorrichtung 105 den Vorteil hervor, dass der Erholstrom Irr ohne eine Erhöhung der Durchlassbetriebsspannung Vf verringert wird.
  • 17 zeigt eine weitere Halbleitervorrichtung 106, bei welcher der sechste Halbleiterbereich 5d eine Oberflächenstörstellenkonzentration von größer oder gleich 1 × 1019 cm-3 aufweist. Folglich weist der im Randbereich angeordnete sechste Halbleiterbereich 5d einen ohmschen Kontakt auf. Dementsprechend bringt die Vorrichtung 106 den Vorteil hervor, dass der Erholstrom Irr ohne eine Erhöhung der Durchlassbetriebsspannung Vf verringert wird.
  • 18 zeigt eine weitere Halbleitervorrichtung 107, bei der ein Lebensdauersteuerbereich 1d im Randbereich und im Zellbereich angeordnet ist. Ferner ist der sechste Halbleiterbereich 5d auf einer Rückseite des Randbereichs angeordnet. In diesem Fall wird ein von einer parasitären Diode eingebrachtes Loch verringert, so dass die Erholeigenschaften (Recovery Characteristics) verbessert werden.
  • Vorstehend wurden die folgenden Ausgestaltungen offenbart.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung wird eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt, mit: einem n-leitenden Halbleitersubstrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite; einem Zellbereich für ein aktives Element, der einen IGBT-Zellbereich und einen Dioden-Zellbereich aufweist und im Substrat angeordnet ist; einem p-leitenden ersten Halbleiterbereich, der in einem ersten Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Substrats im Zellbereich für ein aktives Element angeordnet ist, wobei der erste Halbleiterbereich sowohl einen Kanalbildungsbereich des IGBT-Zellbereichs als auch einen Anoden-Bereich des Dioden-Zellbereichs bildet; einem p-leitenden zweiten Halbleiterbereich, der in einem zweiten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Substrats im IGBT-Zellbereich angeordnet ist, wobei der zweite Halbleiterbereich einen Kollektor-Bereich des IGBT-Zellbereichs bildet; einem n-leitenden dritten Halbleiterbereich, der in einem dritten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Substrats im Dioden-Zellbereich angeordnet ist, wobei der dritte Halbleiterbereich einen Kathoden-Bereich des Dioden-Zellbereichs bildet; einem p-leitenden vierten Halbleiterbereich, der in einem vierten Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Substrats angeordnet ist, wobei der vierte Halbleiterbereich den Zellbereich für ein aktives Element umgibt und elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich verbunden ist; einem p-leitenden fünften Halbleiterbereich, der in einem fünften Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Substrats angeordnet ist, wobei der fünfte Halbleiterbereich den vierten Halbleiterbereich umgibt; und einem n-leitenden sechsten Halbleiterbereich, der in einem sechsten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Substrats angeordnet ist, wobei der sechste Halbleiterbereich unterhalb des vierten Halbleiterbereichs angeordnet ist. Der zweite Halbleiterbereich, der dritte Halbleiterbereich und der sechste Halbleiterbereich sind elektrisch miteinander verbunden.
  • Bei der obigen Vorrichtung wird ein Erholstrom ohne eine Erhöhung einer Durchlassbetriebsspannung verringert.
  • Alternativ kann der sechste Oberflächenabschnitt vollständig dem vierten Halbleiterbereich entsprechen. Alternativ kann der sechste Oberflächenabschnitt auf der gesamten zweiten Seite des Substrats angeordnet sein, mit Ausnahme des zweiten Halbleiterbereichs und des dritten Halbleiterbereichs.
  • Alternativ können der vierte Halbleiterbereich und der fünfte Halbleiterbereich die gleiche Ionenimplantationsbedingung aufweisen, derart, dass der vierte Halbleiterbereich und der fünfte Halbleiterbereich gleichzeitig gebildet werden, und kann eine Lochlebensdauer im Substrat unterhalb des vierten Halbleiterbereichs kürzer als die unterhalb des ersten Halbleiterbereichs sein. Ferner kann die Lochlebensdauer im Substrat unterhalb des vierten Halbleiterbereichs in einem Bereich zwischen 1 × 10-6 und 1 × 10-8 Sekunden liegen. Ferner kann die Lochlebensdauer im Substrat unterhalb des vierten Halbleiterbereichs durch eine Elektronenstrahlbestrahlung, eine Heliumbestrahlung, eine Ionen-implantation hoher Energie, eine Golddiffusion oder eine Platindiffusion definiert werden.
  • Alternativ kann eine Störstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs geringer als eine Störstellenkonzentration des fünften Halbleiterbereichs sein. Ferner kann eine Oberflächenstörstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs kleiner oder gleich 1 × 1017 cm-3 sein. Ferner können der vierte Halbleiterbereich und der fünfte Halbleiterbereich eine unterschiedliche Ionenimplantationsbedingung aufweisen. Ferner kann eine Maske zum Bilden des vierten Halbleiterbereichs eine Öffnung aufweisen, die kleiner als eine Öffnung einer anderen Maske zum Bilden des fünften Halbleiterbereichs ist. Der vierte Halbleiterbereich und der fünfte Halbleiterbereich weisen die gleiche lonenimplantationsbedingung auf, derart, dass der vierte Halbleiterbereich und der fünfte Halbleiterbereich gleichzeitig gebildet werden, und der vierte Halbleiterbereich wird derart gebildet, dass ein implantiertes Ion in einer Richtung parallel zum Substrat thermisch diffundiert wird.
  • Alternativ kann die Halbleitervorrichtung für einen an einem Fahrzeug befestigten Inverter verwendet werden.
  • Alternativ kann die Halbleitervorrichtung ferner aufweisen: eine Gate-Elektrode in einem Graben, welcher derart auf der ersten Seite des Substrats im Zellbereich für ein aktives Element angeordnet ist, dass er durch den ersten Halbleiterbereich dringt; einen Emitter-Bereich, der auf der ersten Seite des Substrats angeordnet ist; und eine n-leitende Feldstoppschicht, die zwischen dem Substrat und dem zweiten Halbleiterbereich angeordnet ist. Die Gate-Elektrode, der Emitter-Bereich, der Kollektor-Bereich und die Feldstoppschicht bilden einen IGBT, und die Kathode und die Anode bilden eine Diode. Ferner können der vierte Halbleiterbereich und der sechste Halbleiterbereich einen zweiten Dioden-Bereich bilden. Der fünfte Halbleiterbereich bildet einen Haltebereich, und der zweite Dioden-Bereich und der Haltebereich bilden einen Randbereich. Ferner kann die Halbleitervorrichtung ferner aufweisen: einen Lochlebensdauersteuerbereich, der unterhalb des vierten Halbleiterbereichs im Substrat angeordnet ist: Der Lochlebensdauersteuerbereich weist eine Lochlebensdauer in einem Bereich zwischen 1 × 10-8 und 1 × 10-6 Sekunden auf, und der zweite Halbleiterbereich, der dritte Halbleiterbereich und der sechste Halbleiterbereich sind elektrisch miteinander verbunden.

Claims (9)

  1. Halbleitervorrichtung mit: - einem n-leitenden Halbleitersubstrat (1) mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite; - einem Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element, der einen IGBT-Zellbereich (IGBT-ZELLBEREICH) und einen Dioden-Zellbereich (DIODEN-ZELLBEREICH) aufweist und im Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist; - einem p-leitenden ersten Halbleiterbereich (2), der in einem ersten Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) im Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element angeordnet ist, wobei der erste Halbleiterbereich (2) sowohl einen Kanalbildungsbereich des IGBT-Zellbereichs (IGBT-ZELLBEREICH) als auch einen Anoden-Bereich des Dioden-Zellbereichs (DIODEN-ZELLBEREICH) bildet; - einem p-leitenden zweiten Halbleiterbereich (4), der in einem zweiten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) im IGBT-Zellbereich (IGBT-ZELLBEREICH) angeordnet ist, wobei der zweite Halbleiterbereich (4) einen Kollektor-Bereich des IGBT-Zellbereichs (IGBT-ZELLBEREICH) bildet; - einem n-leitenden dritten Halbleiterbereich (5), der in einem dritten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) im Dioden-Zellbereich (DIODEN-ZELLBEREICH) angeordnet ist, wobei der dritte Halbleiterbereich (5) einen Kathoden-Bereich des Dioden-Zellbereichs (DIODEN-ZELLBEREICH) bildet; - einem p-leitenden vierten Halbleiterbereich (6, 6a-6b), der in einem vierten Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der vierte Halbleiterbereich (6, 6a-6b) den Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element umgibt und elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich (2) verbunden ist; - einem p-leitenden fünften Halbleiterbereich (9), der in einem fünften Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der fünfte Halbleiterbereich (9) den vierten Halbleiterbereich (6, 6a-6b) umgibt; und - einem n-leitenden sechsten Halbleiterbereich (5a-5d), der in einem sechsten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der sechste Halbleiterbereich (5a-5d) unterhalb des vierten Halbleiterbereichs (6, 6a-6b) angeordnet ist, wobei - der zweite Halbleiterbereich (4), der dritte Halbleiterbereich (5) und der sechste Halbleiterbereich (5a-5d) elektrisch miteinander verbunden sind, und - eine Störstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs (6a-6b) geringer als eine Störstellenkonzentration des fünften Halbleiterbereichs (9) ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der sechste Oberflächenabschnitt vollständig dem vierten Halbleiterbereich (6, 6a-6b) entspricht.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Oberflächenstörstellenkonzentration des vierten Halbleiterbereichs (6a-6b) kleiner oder gleich 1 × 1017 cm-3 ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei der vierte Halbleiterbereich (6a) und der fünfte Halbleiterbereich (9) eine unterschiedliche Ionenimplantationsbedingung aufweisen.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei - eine Maske zum Bilden des vierten Halbleiterbereichs (6b) eine Öffnung aufweist, die kleiner als eine Öffnung einer anderen Maske zum Bilden des fünften Halbleiterbereichs (9) ist; - der vierte Halbleiterbereich (6b) und der fünfte Halbleiterbereich (9) die gleiche Ionenimplantationsbedingung aufweisen, derart, dass der vierte Halbleiterbereich (6b) und der fünfte Halbleiterbereich (9) gleichzeitig gebildet werden; und - der vierte Halbleiterbereich (6b) derart gebildet wird, dass ein implantiertes Ion in einer Richtung parallel zum Halbleitersubstrat (1) thermisch diffundiert wird.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Halbleitervorrichtung für einen Inverter verwendet wird, der an einem Fahrzeug befestigt ist.
  7. Halbleitervorrichtung mit: - einem n-leitenden Halbleitersubstrat (1) mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite; - einem Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element, der einen IGBT-Zellbereich (IGBT-ZELLBEREICH) und einen Dioden-Zellbereich (DIODEN-ZELLBEREICH) aufweist und im Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist; - einem p-leitenden ersten Halbleiterbereich (2), der in einem ersten Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) im Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element angeordnet ist, wobei der erste Halbleiterbereich (2) sowohl einen Kanalbildungsbereich des IGBT-Zellbereichs (IGBT-ZELLBEREICH) als auch einen Anoden-Bereich des Dioden-Zellbereichs (DIODEN-ZELLBEREICH) bildet; - einem p-leitenden zweiten Halbleiterbereich (4), der in einem zweiten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) im IGBT-Zellbereich (IGBT-ZELLBEREICH) angeordnet ist, wobei der zweite Halbleiterbereich (4) einen Kollektor-Bereich des IGBT-Zellbereichs (IGBT-ZELLBEREICH) bildet; - einem n-leitenden dritten Halbleiterbereich (5), der in einem dritten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) im Dioden-Zellbereich (DIODEN-ZELLBEREICH) angeordnet ist, wobei der dritte Halbleiterbereich (5) einen Kathoden-Bereich des Dioden-Zellbereichs (DIODEN-ZELLBEREICH) bildet; - einem p-leitenden vierten Halbleiterbereich (6, 6a-6b), der in einem vierten Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der vierte Halbleiterbereich (6, 6a-6b) den Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element umgibt und elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich (2) verbunden ist; - einem p-leitenden fünften Halbleiterbereich (9), der in einem fünften Oberflächenabschnitt auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der fünfte Halbleiterbereich (9) den vierten Halbleiterbereich (6, 6a-6b) umgibt; und - einem n-leitenden sechsten Halbleiterbereich (5a-5d), der in einem sechsten Oberflächenabschnitt auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei der sechste Halbleiterbereich (5a-5d) unterhalb des vierten Halbleiterbereichs (6, 6a-6b) angeordnet ist, wobei - der zweite Halbleiterbereich (4), der dritte Halbleiterbereich (5) und der sechste Halbleiterbereich (5a-5d) elektrisch miteinander verbunden sind, und - die Halbleitervorrichtung ferner aufweist: - eine Gate-Elektrode (G) in einem Graben, welcher derart auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) im Zellbereich (ZELLBEREICH) für ein aktives Element angeordnet ist, dass er durch den ersten Halbleiterbereich (2) dringt; - einen Emitter-Bereich (3), der auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist; und - eine n-leitende Feldstoppschicht (1a), die zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem zweiten Halbleiterbereich (4) angeordnet ist, wobei - die Gate-Elektrode (G), der Emitter-Bereich (3), der Kollektor-Bereich (4) und die Feldstoppschicht (1a) einen IGBT bilden, und - die Kathode (5) und die Anode (2) eine Diode bilden.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei - der vierte Halbleiterbereich (6, 6a-6b) und der sechste Halbleiterbereich (5a-5d) einen zweiten Dioden-Bereich (ZWEITER DIODEN-BEREICH) bilden; - der fünfte Halbleiterbereich (9) einen Haltebereich (HALTEBEREICH) bildet; und - der zweite Dioden-Bereich (ZWEITER DIODEN-BEREICH) und der Haltebereich (HALTEBEREICH) einen Randbereich (RANDBEREICH) bilden.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei sie ferner aufweist: - einen Lochlebensdauersteuerbereich (1b-1d), der unterhalb des vierten Halbleiterbereichs (6) im Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist, wobei - der Lochlebensdauersteuerbereich (1b-1d) eine Lochlebensdauer in einem Bereich zwischen 1 × 10-8 und 1 × 10-6 Sekunden aufweist, und - der zweite Halbleiterbereich (4), der dritte Halbleiterbereich (5) und der sechste Halbleiterbereich (5a-5d) elektrisch miteinander verbunden sind.
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