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Technisches Gebiet
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Die vorliegend offenbarte Technik betrifft einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate).
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Stand der Technik
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Die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2012-190938 A offenbart einen IGBT, der mit einem rechteckigen Graben versehen ist. In dem rechteckigen Graben ist eine Gateelektrode angeordnet. In einem rechteckigen Gebiet (Halbleitergebiet), das von dem rechteckigen Graben umgeben ist, ist ein Emittergebiet (n-Typ Gebiet) ein Körperkontaktgebiet (p
+-Typ Gebiet), ein Niedrigdichtekörpergebiet (p
--Typ Gebiet) und Ähnliches bereitgestellt. Das Emittergebiet steht mit einer Emitterelektrode und dem rechteckigen Graben (das bedeutet, einer Gateisolationsschicht) in Kontakt. Das Körperkontaktgebiet steht mit der Emitterelektrode in Kontakt. Ein Teil des Niedrigdichtekörpergebietes ist an einem Oberflächenabschnitt eines Halbleitersubstrates angeordnet, und steht in Kontakt mit der Emitterelektrode und dem rechteckigen Graben an dieser Stelle. Ferner sind andere Teile des Niedrigdichtekörpergebietes unterhalb des Emittergebietes und des Körperkontaktgebietes angeordnet, und stehen mit dem rechteckigen Graben unterhalb des Emittergebietes in Kontakt. Ferner umfasst das Halbleitersubstrat ein Driftgebiet und ein Kollektorgebiet. Das Driftgebiet ist ein unterhalb des Niedrigdichtekörpergebietes angeordnetes Gebiet des n-Typs. Das Kollektorgebiet ist ein unterhalb des Driftgebietes angeordnetes Gebiet des p-Typs. Das Kollektorgebiet steht mit einer Kollektorelektrode in Kontakt.
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Wenn dieser IGBT anschaltet, fließen Löcher von der Kollektorelektrode zu der Emitterelektrode, und Elektronen fließen von der Emitterelektrode zu der Kollektorelektrode. Falls die Löcher von dem Driftgebiet in das Niedrigdichtekörpergebiet und dergleichen in dem rechteckigen Gebiet fließen, fließen die Löcher unter Vermeidung des rechteckigen Grabens. Aufgrund dessen wird eine Löcherdichte in dem Driftgebiet in einer Nähe des rechteckigen Grabens hoch. Besonders in dem Driftgebiet in einer Nähe von Verbindungsabschnitten (Eckabschnitten) der jeweiligen Gräben innerhalb des rechteckigen Grabens wird die Löcherdichte extrem hoch, da die Löcher unter Vermeidung der zwei Gräben in hoher Konzentration durch dieses fließen. Aufgrund dessen wird in der Nähe der Verbindungsabschnitte ein Driftgebietswiderstand extrem niedrig. Somit können die Elektronen in der Nähe der Verbindungsabschnitte mit besonders geringem Verlust fließen. Aufgrund dessen weist dieser IGBT eine niedrige AN-Spannung auf.
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Ferner offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2012 -
190938 A eine erste Konfiguration, bei der das Emittergebiet an einer mit vier Gräben des rechteckigen Grabens in Kontakt stehenden Position bereitgestellt ist, und eine zweite Konfiguration, bei der das Emittergebiet an einer mit zwei gegenüberliegenden Gräben (die nachstehend als ein erster Graben und als ein dritter Graben bezeichnet sind) des rechteckigen Grabens in Kontakt stehender Position bereitgestellt ist, und bei der an einer mit den anderen zwei Gräben (die nachstehend als ein zweiter Graben und ein vierter Graben bezeichnet sind) in Kontakt stehenden Position kein Emittergebiet bereitgestellt ist. Bei der zweiten Konfiguration ist ein Sättigungsstrom des IGBT im Vergleich zu der ersten Konfiguration kleiner. Ein Kurzschlusswiderstand des IGBT (eine Zeit, während der der IGBT in einem Zustand, bei dem ein Sättigungsstrom in dem IGBT fließt, einem Kurzschluss widerstehen kann) kann somit verbessert werden.
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Weiterer Stand der Technik kann aus der Druckschrift
DE 11 2013 006 905 T5 , die einen IGBT mit bei einer Aufsicht auf das Halbleitersubstrat gebogenen Grabengateelektroden beschreibt sowie aus der Druckschrift
US 2014/0 048 847 A1 ersehen werden, die eine Technik beschreibt, mit der ein Umschaltverlust einer Diode verringert werden kann.
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ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
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Bei der zweiten Konfiguration gemäß der japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2012-190938 A ist das Niedrigdichtekörpergebiet über einen zu den zweiten und vierten Gräben angrenzenden gesamten Bereich angeordnet, mit denen das Emittergebiet nicht in Kontakt steht. Wenn der IGBT anschaltet, wird somit ein Kanal über den zu dem zweiten und vierten Graben angrenzenden gesamten Bereich erzeugt. Falls der Kanal über einen breiten Bereich erzeugt wird, kann gemäß vorstehender Beschreibung der Sättigungsstrom nicht ausreichend verringert werden. Obwohl der Sättigungsstrom im Vergleich zu der ersten Konfiguration reduziert werden kann, bedeutet dies, dass gemäß der japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2012-190938 A eine weitere Verringerung des Sättigungsstromes bei der zweiten Konfiguration zu bevorzugen wäre. Die zweiten und vierten Gräben können zur Verringerung des Bereiches verkürzt werden, bei dem der Kanal zu erzeugen ist. Falls jedoch die zweiten und vierten Gräben verkürzt werden, wird eine Größe des rechteckigen Grabens geringer, und die Ausbildung des rechteckigen Grabens wird schwierig. Falls ferner der rechteckige Graben kleiner wird, würde nachfolgend die Ausbildung der Gebiete des p-Typs und des n-Typs innerhalb des von dem rechteckigen Graben umgebenen rechteckigen Gebiets schwierig werden. Aufgrund dessen gibt es für das Verkürzen der zweiten und vierten Gräben eine Grenze. Die Erfindung stellt somit eine neue Technik zur Verringerung des Sättigungsstromes eines IGBT bereit, der einen rechteckigen Graben umfasst.
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Ein erfindungsgemäßer IGBT umfasst: ein Halbleitersubstrat; eine Emitterelektrode, die an einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrates angeordnet ist; eine Kollektorelektrode, die an einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates angeordnet ist; einen rechteckigen Graben, der sich in einer rechteckigen Form in der oberen Oberfläche erstreckt; und eine Gateelektrode, die in dem rechteckigen Graben angeordnet ist, und von dem Halbleitersubstrat und der Emitterelektrode durch eine Isolationsschicht isoliert ist. Der rechteckige Graben umfasst erste bis vierte Gräben. Der erste Graben erstreckt sich geradlinig in der oberen Oberfläche. Der zweite Graben erstreckt sich geradlinig in der oberen Oberfläche in einer Richtung, die von dem ersten Graben unterschiedlich ist, und ist mit dem ersten Graben an einem ersten Verbindungsabschnitt verbunden. Der dritte Graben erstreckt sich geradlinig in der oberen Oberfläche in einer von dem zweiten Graben unterschiedlichen Richtung, und ist mit dem zweiten Graben an einem zweiten Verbindungsabschnitt verbunden. Der vierte Graben erstreckt sich geradlinig in der oberen Oberfläche in einer von den ersten und dritten Gräben unterschiedlichen Richtung, ist mit dem dritten Graben an einem dritten Verbindungsabschnitt verbunden, und ist mit dem ersten Graben an einem vierten Verbindungsabschnitt verbunden. Die Gateelektrode ist über die Innenseite der ersten bis vierten Gräben angeordnet. Das Halbleitersubstrat umfasst ein Emittergebiet des n-Typs, ein Körperkontaktgebiet des p-Typs, ein Oberflächenkörpergebiet des p-Typs, ein Trennungskörpergebiet des p-Typs, ein Driftgebiet des n-Typs und ein Kollektorgebiet des p-Typs. Das Emittergebiet ist in einem rechteckigen Gebiet bereitgestellt, das von dem rechteckigen Graben umgeben ist, und mit der Emitterelektrode in Kontakt steht. Das Körperkontaktgebiet ist in dem rechteckigen Gebiet angeordnet, und steht mit der Emitterelektrode in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet ist in dem rechteckigen Gebiet angeordnet, steht mit der Emitterelektrode in Kontakt, und weist eine niedrigere p-Dotierstoffdichte als das Körperkontaktgebiet auf. Das Trennungskörpergebiet steht mit dem Emittergebiet, dem Körperkontaktgebiet und dem Oberflächenkörpergebiet von unterhalb her in Kontakt. Das Trennungskörpergebiet steht mit den ersten bis vierten Gräben in Kontakt, und weist eine niedrigere p-Dotierstoffdichte als das Körperkontaktgebiet auf. Das n-Driftgebiet ist an einer unteren Seite des Trennungskörpergebietes angeordnet, von dem Emittergebiet durch das Trennungskörpergebiet getrennt, und steht mit den unteren Enden der ersten bis vierten Gräben in Kontakt. Das Kollektorgebiet ist an einer unteren Seite des Driftgebietes angeordnet, von dem Trennungskörpergebiet durch das Driftgebiet getrennt, und steht mit der Kollektorelektrode in Kontakt. Das Emittergebiet umfasst ein erstes Emittergebiet, das mit dem ersten Graben in Kontakt steht; und ein zweites Emittergebiet, das mit dem dritten Graben in Kontakt steht. Das Körperkontaktgebiet umfasst: ein erstes Körperkontaktgebiet, das mit dem zweiten Graben in Kontakt steht; und ein zweites Körperkontaktgebiet, das mit dem vierten Graben in Kontakt steht. Das Oberflächenkörpergebiet umfasst: ein erstes Oberflächenkörpergebiet, das mit dem ersten Graben in einem Bereich von dem ersten Verbindungsabschnitt zu dem ersten Emittergebiet in Kontakt steht; ein zweites Oberflächenkörpergebiet, das mit dem dritten Graben in einem Bereich von dem zweiten Verbindungsabschnitt zu dem zweiten Emittergebiet in Kontakt steht; ein drittes Oberflächenkörpergebiet, das mit dem dritten Graben in einem Bereich von dem dritten Verbindungsabschnitt zu dem zweiten Emittergebiet in Kontakt steht; und ein viertes Oberflächenkörpergebiet, das mit dem ersten Graben in einem Bereich von dem vierten Verbindungsabschnitt zu dem ersten Emittergebiet in Kontakt steht.
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Insbesondere kann das Driftgebiet mit dem Trennungskörpergebiet in Kontakt stehen, oder ein anderes Gebiet kann zwischen dem Driftgebiet und dem Trennungskörpergebiet vorhanden sein. Ferner können das erste Emittergebiet und das zweite Emittergebiet miteinander zusammenhängend sein, oder können voneinander getrennt sein. Ferner können das erste Körperkontaktgebiet und das zweite Körperkontaktgebiet miteinander zusammenhängend sein, oder können voneinander getrennt sein. Ferner können die ersten bis vierten Oberflächenkörpergebiete miteinander zusammenhängend oder voneinander getrennt sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen IGBT ist das erste Körperkontaktgebiet an einer Position angeordnet, die mit dem zweiten Graben in Kontakt steht, und das zweite Körperkontaktgebiet ist an einer Position angeordnet, die mit dem vierten Graben bei einem Oberflächenabschnitt (ein Abschnitt in einer Nähe der oberen Oberfläche) des Halbleitersubstrates in Kontakt steht. In dem ersten Körperkontaktgebiet und dem zweiten Körperkontaktgebiet, die eine hohe p-Dotierstoffdichte aufweisen, wird kein Kanal erzeugt. Ferner steht das Trennungskörpergebiet mit der niedrigen p-Dotierstoffdichte mit den zweiten und den vierten Gräben unterhalb des ersten Körperkontaktgebietes und des zweiten Körperkontaktgebietes in Kontakt. In dem Trennungskörpergebiet wird ein Kanal erzeugt. Da jedoch in diesen Abschnitten ein oberer Abschnitt des Trennungskörpergebietes durch das erste Körperkontaktgebiet und das zweite Körperkontaktgebiet bedeckt ist, fließt in diesen Abschnitten in dem Kanal des Trennungskörpergebietes kaum ein Strom. Aufgrund dessen fließt gemäß dieser Konfiguration in einer Peripherie des Gebiets, bei dem das erste Körperkontaktgebiet und das zweite Körperkontaktgebiet angeordnet sind, im Wesentlichen kein Strom. Aufgrund dessen kann bei der erfindungsgemäßen Konfiguration der Sättigungsstrom des IGBT verringert werden. Wenn ferner der IGBT anzuschalten ist, wird ein Widerstand in dem Driftgebiet in der Nähe der entsprechenden Verbindungsabschnitte des rechteckigen Grabens (den ersten bis vierten Verbindungsabschnitten) durch einen Effekt des rechteckigen Grabens niedrig. Ferner sind bei der erfindungsgemäßen Konfiguration die Oberflächenkörpergebiete (die ersten bis vierten Oberflächenkörpergebiete) mit der niedrigen p-Dotierstoffdichte in Bereichen von jedem der Verbindungsabschnitte des rechteckigen Grabens zu dem entsprechenden Emittergebiet bereitgestellt. Aufgrund dessen wird ein Kanal in einem zu jedem der Verbindungsabschnitte angrenzenden Bereich erzeugt, wenn der IGBT anschaltet. Somit fließt der Strom in dem Driftgebiet in der Nähe der jeweiligen Verbindungsabschnitte mit dem niedrigen Widerstand. Aufgrund dessen wird eine An-Spannung des IGBT niedrig. Dementsprechend kann der Sättigungsstrom gemäß der erfindungsgemäßen Konfiguration verringert werden, während ein Effekt einer An-Spannungsverringerung durch den rechteckigen Graben erzielt wird.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Draufsicht einer oberen Oberfläche eines Halbleitersubstrates;
- 2 zeigt eine vertikale Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 1;
- 3 zeigt eine vertikale Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 1;
- 4 zeigt eine vertikale Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in 1;
- 5 zeigt eine vergrößerte Draufsicht eines rechteckigen Gebiets;
- 6 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines IGBT eines Vergleichsbeispiels entsprechend 4;
- 7 zeigt eine vergrößerte Draufsicht eines IGBT einer ersten Variante entsprechend 5;
- 8 zeigt eine vergrößerte Draufsicht eines IGBT einer zweiten Variante entsprechend 5; und
- 9 zeigt eine vertikale Schnittansicht des IGBT der zweiten Variante entsprechend 2.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die 1 bis 4 zeigen einen IGBT 10 eines Ausführungsbeispiels. Gemäß den 2 bis 4 umfasst der IGBT 10 ein Halbleitersubstrat 20, eine Emitterelektrode 50 und eine Kollektorelektrode 60. Die Emitterelektrode 50 ist an einer oberen Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 angeordnet. Die Kollektorelektrode 60 ist an einer unteren Oberfläche 20b des Halbleitersubstrates 20 angeordnet. Insbesondere ist bei 1 die Darstellung von Strukturen oberhalb der oberen Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 wie etwa der Emitterelektrode 50 weggelassen. Ferner ist in der nachstehenden Beschreibung eine zu der oberen Oberfläche 20a parallele Richtung als x-Richtung bezeichnet, eine zu der oberen Oberfläche 20a parallele und die x-Richtung senkrecht schneidende Richtung ist als y-Richtung bezeichnet, und eine Dickenrichtung des Halbleitersubstrates 20 (das bedeutet, eine die x-Richtung und die y-Richtung senkrecht schneidende Richtung) ist als z-Richtung bezeichnet.
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Eine Vielzahl von Gräben 91 und eine Vielzahl von Gräben 92 sind in der oberen Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 ausgebildet. Gemäß den 2 bis 4 erstreckt sich jeder der Gräben 91 und 92 im Wesentlichen senkrecht zu der oberen Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 (das bedeutet, in der z-Richtung). Gemäß 1 erstreckt sich jeder der Gräben 92 bei einer Draufsicht auf die obere Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 geradlinig in der x-Richtung. Die vielen Gräben 92 sind in der y-Richtung angrenzend in Intervallabständen angeordnet. Jeder der Gräben 91 erstreckt sich bei der Draufsicht auf die obere Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 geradlinig in der y-Richtung. Die vielen Gräben 91 sind in jedem der Bereiche 95 angeordnet, der zwischen zwei angrenzenden Gräben 92 liegt. Beide Enden jedes Grabens 91 sind mit den an beiden Seiten dieses Grabens 91 gelegenen Gräben 92 verbunden. Die jeweiligen Gräben 91 sind derart angeordnet, dass jede ihrer Positionen in der x-Richtung hinsichtlich der in der y-Richtung angrenzenden Gräben 91 in der x-Richtung versetzt ist. Jeder Graben 91 schneidet sich mit den entsprechenden Gräben 92 an jedem seiner Endabschnitte in einer Dreiwege-Gabelung, bzw. in einer Verzweigung mit drei Ästen. Die obere Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 ist durch die Gräben 91 und 92 in rechteckige Gebiete unterteilt. Jedes der durch die Gräben 91 und 92 abgeteilten rechteckigen Halbleitergebiete ist nachstehend als rechteckiges Gebiet 12 bezeichnet. Ferner ist nachstehend eine Gruppe von ein rechteckiges Gebiet 12 umgebenden Gräben 91 und 92 als rechteckiger Graben bezeichnet.
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Eine innere Oberfläche jedes rechteckigen Grabens (das bedeutet seine Bodenfläche und Seitenflächen) ist durch eine Gateisolationsschicht 82 bedeckt. Eine Gateelektrode 80 ist in dem rechteckigen Graben angeordnet. Die Gateelektrode 80 ist dem Halbleitersubstrat 20 durch die Gateisolationsschicht 82 zugewandt. Die Gateelektrode 80 ist von dem Halbleitersubstrat 20 durch die Gateisolationsschicht 82 isoliert. Die Gateelektrode 80 ist über die Innenseiten der Gräben 91 und die Innenseiten der Gräben 92 hinweg angeordnet. Aufgrund dessen ist bei der Draufsicht von oben eine Peripherie jedes rechteckigen Gebietes 12 von der Gateelektrode 80 umgeben. Ferner ist gemäß den 2 bis 4 eine obere Oberfläche der Gateelektrode 80 durch eine Zwischenisolationsschicht 78 bedeckt. Die Emitterelektrode 50 ist derart angeordnet, dass sie die Zwischenisolationsschicht 78 bedeckt. Die Gateelektrode 80 ist von der Emitterelektrode 50 durch die Zwischenisolationsschicht 78 isoliert.
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Nachstehend sind Strukturen der rechteckigen Gebiete 12 beschrieben. Insbesondere ist die Struktur jedes der rechteckigen Gebiete 12 identisch, sodass nachstehend die Struktur von einem rechteckigen Gebiet 12 beschrieben ist. 5 zeigt eine vergrößerte Draufsicht eines rechteckigen Gebietes 12. Gemäß 5 ist der rechteckige Graben durch zwei Gräben 91 (die Gräben 91-1 und 91-2) und zwei Gräben 92 (die Gräben 92-1 und 92-2) ausgebildet. Mit anderen Worten, das rechteckige Gebiet 12 ist von den Gräben 91-1, 91-2, 92-1 und 92-2 umgeben. Nachstehend ist ein Abschnitt, bei dem der Graben 91-1 mit dem Graben 92-1 verbunden ist als Verbindungsabschnitt 71 bezeichnet. Ferner ist ein Abschnitt, bei dem der Graben 92-1 mit dem Graben 91-2 verbunden ist, als Verbindungsabschnitt 72 bezeichnet. Ferner ist ein Abschnitt, bei dem der Graben 91-2 mit dem Graben 92-2 verbunden ist, als Verbindungsabschnitt 73 bezeichnet. Ferner ist ein Abschnitt, bei dem der Graben 92-2 mit dem Graben 91-1 verbunden ist, als Verbindungsabschnitt 74 bezeichnet. Bei dem rechteckigen Gebiet 12 ist ferner ein an den Verbindungsabschnitt 71 angrenzender Abschnitt als Eckabschnitt 71a bezeichnet, ein an den Verbindungsabschnitt 72 angrenzender Abschnitt als Eckabschnitt 72a bezeichnet, ein an den Verbindungsabschnitt 73 angrenzender Abschnitt als Eckabschnitt 73a bezeichnet, und ein an den Verbindungsabschnitt 74 angrenzender Abschnitt als Eckabschnitt 74a bezeichnet. Ferner ist der Graben 92-1 an einem Verbindungsabschnitt 75 mit einem die angrenzenden rechteckigen Gräben ausbildenden Graben 91-3 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 75 ist an einer Mitte einer Seite des rechteckigen Grabens angeordnet. Ferner ist der Graben 92-2 an einem Verbindungsabschnitt 76 mit einem die angrenzenden rechteckigen Gräben ausbildenden Graben 91-4 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 76 ist an einer Mitte einer Seite des rechteckigen Grabens angeordnet.
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Gemäß den 2 bis 5 sind innerhalb jedes rechteckigen Gebietes 12 Emittergebiete 22, ein Körperkontaktgebiet 24, ein Oberflächenkörpergebiet 26, ein Trennungskörpergebiet 27, ein Säulengebiet 28, ein Barrierengebiet 30 und ein unteres Körpergebiet 32 angeordnet.
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Das Säulengebiet 28 ist durch einen Halbleiter des n-Typs mit einer niedrigen n-Dotierstoffdichte ausgebildet. Gemäß 2 ist das Säulengebiet 28 in einem Bereich angeordnet, der auf der oberen Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 freiliegend ist. Das Säulengebiet 28 steht mit der Emitterelektrode 50 in Schottky-Kontakt. Gemäß 5 ist das Säulengebiet 28 an einer Mitte des rechteckigen Gebietes 12 angeordnet.
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Das Körperkontaktgebiet 24 ist durch einen Halbleiter des p-Typs mit einer hohen p-Dotierstoffdichte ausgebildet. Gemäß den 2 und 4 ist das Körperkontaktgebiet 24 in einem auf der oberen Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 freiliegenden Bereich angeordnet. Gemäß 5 umgibt das Körperkontaktgebiet 24 eine Peripherie des Säulengebietes 28 an der oberen Oberfläche 20a. Das Körperkontaktgebiet 24 steht mit der Emitterelektrode 50 in ohmschen Kontakt. Das Körperkontaktgebiet 24 umfasst verlängerte Abschnitte 24a bis 24d. Die verlängerten Abschnitte 24a und 24b erstrecken sich bis zu Positionen, die mit der Gateisolationsschicht 82 innerhalb des Grabens 92-1 in Kontakt stehen. Zwischen dem verlängerten Abschnitt 24a und dem verlängerten Abschnitt 24b ist eine Unterbrechung bereitgestellt. Die verlängerten Abschnitte 24c und 24d erstrecken sich bis zu Positionen, die mit der Gateisolationsschicht 82 innerhalb des Grabens 92-2 in Kontakt stehen. Zwischen dem verlängerten Abschnitt 24c und dem verlängerten Abschnitt 24d ist eine Unterbrechung bereitgestellt. Das Körperkontaktgebiet 24 steht nicht mit der Isolationsschicht 82 innerhalb der Gräben 91-1 und 91-2 in Kontakt. Insbesondere ist nachstehend ein „in Kontakt mit der Gateisolationsschicht innerhalb eines Grabens stehen“ als „mit dem Graben in Kontakt stehen“ bezeichnet. Das bedeutet, das Körperkontaktgebiet 24 steht mit den Gräben 92-1 und 92-2 in Kontakt, aber steht nicht mit den Gräben 91-1 und 91-2 in Kontakt.
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Die Emittergebiete 22 sind durch einen Halbleiter des n-Typs mit einer hohen n-Dotierstoffdichte ausgebildet. Gemäß 5 sind zwei Emittergebiete, nämlich ein Emittergebiet 22a und ein Emittergebiet 22b in einem rechteckigen Gebiet 12 angeordnet. Gemäß 2 ist jedes Emittergebiet 22 in einem Bereich, der auf der oberen Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 freiliegend ist, angeordnet. Jedes Emittergebiet 22 steht mit der Emitterelektrode 50 in ohmschen Kontakt. Gemäß 5 steht das Emittergebiet 22a mit dem Graben 91-1 in Kontakt. Das Emittergebiet 22a steht mit dem Graben 91-1 an einer Position bei einer Mitte einer Seite des rechteckigen Gebietes 12 in Kontakt. Das Emittergebiet 22a steht nicht mit den Gräben 92-1 und 92-2 in Kontakt. Das Emittergebiet 22b steht mit dem Graben 91-2 in Kontakt. Das Emittergebiet 22b steht mit dem Graben 91-2 an einer Position bei einer Mitte einer Seite des rechteckigen Gebietes 12 in Kontakt. Das Emittergebiet 22b steht nicht mit den Gräben 92-1 und 92-2 in Kontakt.
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Das Oberflächenkörpergebiet 26 ist durch einen Halbleiter mit einer niedrigeren p-Dotierstoffdichte als das Körperkontaktgebiet 24 ausgebildet. Gemäß den 3 und 4 ist das Oberflächenkörpergebiet 26 in Bereichen angeordnet, die auf der oberen Oberfläche 20a des Halbleitersubstrates 20 freiliegend sind. Das Oberflächenkörpergebiet 26 steht mit der Emitterelektrode 50 in Kontakt. Gemäß 5 ist das Oberflächenkörpergebiet 26 in sechs Gebiete 26a bis 26f durch das Körperkontaktgebiet 24 aufgeteilt. Das Oberflächenkörpergebiet 26a steht mit den Gräben 91-1 und 92-1 an dem Eckabschnitt 71a in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26a steht mit dem Graben 91-1 über einen gesamten Bereich von dem Eckabschnitt 71a bis zu dem Emittergebiet 22a in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26b steht mit den Gräben 91-2 und 92-1 an dem Eckabschnitt 72a in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26b steht mit dem Graben 91-2 über einen gesamten Bereich von dem Eckabschnitt 72a zu dem Emittergebiet 22b in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26c steht mit den Gräben 91-2 und 92-2 an dem Eckabschnitt 73a in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26c steht mit dem Graben 91-2 über einen gesamten Bereich von dem Eckabschnitt 73a zu dem Emittergebiet 22b in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26d steht mit den Gräben 91-1 und 92-2 an dem Eckabschnitt 74a in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26d steht mit dem Graben 91-1 über einen gesamten Bereich von dem Eckabschnitt 74a zu dem Emittergebiet 22a in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26e steht mit dem Graben 92-1 an einer Position zwischen dem verlängerten Abschnitt 24a und dem verlängerten Abschnitt 24b des Körperkontaktgebietes 24 in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26e steht mit dem Graben 92-1 an dem Verbindungsabschnitt 75 in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26f steht mit dem Graben 92-2 an einer Position zwischen dem verlängerten Abschnitt 24c und dem verlängerten Abschnitt 24d des Körperkontaktgebietes 24 in Kontakt. Das Oberflächenkörpergebiet 26f steht mit dem Graben 92-2 an dem Verbindungsabschnitt 76 in Kontakt.
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Das Trennungskörpergebiet 27 ist durch einen Halbleiter des p-Typs mit einer niedrigeren p-Dotierstoffdichte als das Körperkontaktgebiet 24 ausgebildet. Die p-Dotierstoffdichten des Oberflächenkörpergebietes 26 und des Trennungskörpergebietes 27 sind im Wesentlichen identisch. Gemäß den 2 bis 4 ist das Trennungskörpergebiet 27 unterhalb der Emittergebiete 22, dem Körperkontaktgebiet 24 und dem Oberflächenkörpergebiet 26 angeordnet. Das Trennungskörpergebiet 27 steht mit den Emittergebieten 22, dem Körperkontaktgebiet 24 und dem Oberflächenkörpergebiet 26 von unterhalb her in Kontakt. Das Trennungskörpergebiet 27 erstreckt sich über ein gesamtes Gebiet in seitlichen Richtungen (x-Richtung und y-Richtung) des rechteckigen Gebietes 12, mit Ausnahme eines unteren Abschnittes des Säulengebietes 28. Das Säulengebiet 28 erstreckt sich von der oberen Oberfläche 20a abwärts, und durchdringt das Trennungskörpergebiet 27. Das Trennungskörpergebiet 27 steht mit den Gräben 91-1, 91-2, 92-1 und 92-2 unterhalb der Emittergebiete 22, des Körperkontaktgebietes 24 und des Oberflächenkörpergebietes 26 in Kontakt.
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Das Barrierengebiet 30 ist durch einen Halbleiter des n-Typs mit einer niedrigeren n-Dotierstoffdichte als die Emittergebiete 22 ausgebildet. Gemäß den 2 bis 4 ist das Barrierengebiet 30 unterhalb des Trennungskörpergebietes 27 und des Säulengebietes 28 angeordnet. Das Barrierengebiet 30 steht mit dem Trennungskörpergebiet 27 und dem Säulengebiet 28 von unterhalb her in Kontakt. Das Barrierengebiet 30 erstreckt sich über den gesamten Bereich in den seitlichen Richtungen (x-Richtung und y-Richtung) des rechteckigen Gebietes 12. Das Barrierengebiet 30 steht mit den Gräben 91-1, 91-2, 92-1 und 92-2 unterhalb des Trennungskörpergebietes 27 in Kontakt. Das Barrierengebiet 30 ist von den Emittergebieten 22 durch das Trennungskörpergebiet 27 getrennt.
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Das untere Körpergebiet 32 ist durch einen Halbleiter des p-Typs mit einer niedrigeren p-Dotierstoffdichte als das Körperkontaktgebiet 24 ausgebildet. Gemäß den 2 bis 4 ist das untere Körpergebiet 32 unterhalb des Barrierengebietes 30 angeordnet. Das untere Körpergebiet 32 steht mit dem Barrierengebiet 30 von unterhalb her in Kontakt. Das untere Körpergebiet 32 erstreckt sich über das gesamte Gebiet in den seitlichen Richtungen (x-Richtung und y-Richtung) des rechteckigen Gebietes 12. Das untere Körpergebiet 32 steht mit den Gräben 91-1, 91-2, 92-1 und 92-2 unterhalb des Barrierengebietes 30 in Kontakt. Das untere Körpergebiet 32 ist von dem Trennungskörpergebiet 27 durch das Barrierengebiet 30 getrennt.
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Das Halbleitersubstrat 20 umfasst ein Driftgebiet 34 und ein Kollektorgebiet 36. Das Driftgebiet 34 und das Kollektorgebiet 36 sind unter der Vielzahl von rechteckigen Gebieten 12 angeordnet.
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Das Driftgebiet 34 ist durch einen Halbleiter des n-Typs mit einer niedrigeren n-Dotierstoffdichte als das Barrierengebiet 30 und das Säulengebiet 28 ausgebildet. Gemäß den 2 bis 4 ist das Driftgebiet 34 unterhalb des unteren Körpergebietes 32 angeordnet. Das Driftgebiet 34 steht mit dem unteren Körpergebiet 32 von unterhalb her in Kontakt. Das Driftgebiet 34 erstreckt sich in den seitlichen Richtungen über einen Bereich unterhalb der Vielzahl von rechteckigen Gebieten 12. Das Driftgebiet 34 erstreckt sich über einen gesamten Bereich des Halbleitersubstrates 20 in den seitlichen Richtungen (x-Richtung und y-Richtung). Das Driftgebiet 34 steht mit den unteren Enden der Gräben 91 und 92 in Kontakt. Das Driftgebiet 94 ist von dem Barrierengebiet 30 durch das untere Körpergebiet 32 getrennt.
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Das Kollektorgebiet 36 ist durch einen Halbleiter des p-Typs mit einer höheren p-Dotierstoffdichte als das Trennungskörpergebiet 27 und das untere Körpergebiet 32 ausgebildet. Gemäß den 2 bis 4 ist das Kollektorgebiet 36 unterhalb des Driftgebietes 34 angeordnet. Das Kollektorgebiet 36 steht mit dem Driftgebiet 34 von unterhalb her in Kontakt. Das Kollektorgebiet 36 ist von dem unteren Körpergebiet 32 durch das Driftgebiet 34 getrennt. Das Kollektorgebiet 36 ist in einem Bereich angeordnet, der auf der unteren Oberfläche 20b des Halbleitersubstrates 20 freiliegend ist. Das Kollektorgebiet 36 steht mit der Kollektorelektrode 60 in ohmschen Kontakt.
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Nachstehend ist ein Betrieb des IGBT 10 beschrieben. Wenn der IGBT 10 verwendet wird, wird eine Spannung, mit der die Kollektorelektrode 60 positiv geladen wird, zwischen der Kollektorelektrode 60 und der Emitterelektrode 50 angelegt. Falls eine Spannung an die Gateelektrode 80 angelegt wird, die größer oder gleich einem Schwellwert ist, werden das Oberflächenkörpergebiet 26, das Trennungskörpergebiet 27 und das untere Körpergebiet 32 innerhalb von mit der Gateisolationsschicht 82 in Kontakt stehenden Bereichen zu dem n-Typ invertiert, und es werden darin Kanäle erzeugt. Bei der Schnittansicht gemäß 2 werden beispielsweise Kanäle in dem Trennungskörpergebiet 27 und dem unteren Körpergebiet 32 innerhalb von den Bereichen, die mit der Gateisolationsschicht 82 der Gräben 91 in Kontakt stehen, erzeugt. Ferner zeigt die Schnittansicht von 3 eine Schnittansicht der Halbleiterschicht gemäß einer Linie III-III bei den 1 und 5 in einer Nähe der Gateisolationsschicht 82 in dem Graben 91-1. Somit werden über Gesamtheiten des Oberflächenkörpergebietes 26, des Trennungskörpergebietes 27 und des unteren Körpergebietes 32, die in der Schnittansicht gemäß 3 gezeigt sind, die Kanäle erzeugt. Ferner ist die Schnittansicht gemäß 4 eine Schnittansicht der Halbleiterschicht gemäß einer Linie IV-IV bei den 1 und 5 in einer Nähe der Gateisolationsschicht 82 in dem Graben 92-1. Somit werden Kanäle über den Gesamtheiten des Oberflächenkörpergebietes 26, des Trennungskörpergebietes 27 und des unteren Körpergebietes 32 erzeugt, die in der Schnittansicht von 4 gezeigt sind. Wenn die Kanäle erzeugt sind, fließen Elektronen von der Emitterelektrode 50 durch die Emittergebiete 22 und die Kanäle in das Driftgebiet 34. Gleichzeitig fließen Löcher von der Kollektorelektrode 60 durch das Kollektorgebiet 36 in das Driftgebiet 34. Bei dieser Gelegenheit fällt ein elektrischer Widerstand des Driftgebietes 34 durch ein Leitfähigkeitsmodulationsphänomen. Die in das Driftgebiet 34 geflossenen Elektronen fließen ferner zu der Kollektorelektrode 60, indem sie das Driftgebiet 34 und das Kollektorgebiet 36 durchlaufen. Gemäß vorstehender Beschreibung fließt ein Strom in dem IGBT aufgrund der Elektronen, die ausgehend von der Emitterelektrode 50 in die Kollektorelektrode 60 fließen.
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Ferner durchlaufen die in das Driftgebiet 34 geflossenen Löcher das untere Körpergebiet 32 und das Barrierengebiet 30, fließen gemäß den Pfeilen 100 bei 2 in das Trennungskörpergebiet 27, und fließen nachfolgend von dem Körperkontaktgebiet 24 zu der Emitterelektrode 50. Bei dieser Gelegenheit wird das Barrierengebiet 30 eine Barriere, die den Fluss der Löcher behindert. Somit wird der Löcherfluss in das Trennungskörpergebiet 27 unterdrückt. Aufgrund dessen wird eine Löcherdichte in dem Driftgebiet 34 erhöht, und somit wird der elektrische Widerstand des Driftgebietes 34 weiter verringert.
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Ferner fließen gemäß den Pfeilen 102 bei 2 die Löcher in dem Driftgebiet 34 unterhalb der Gräben 91 derart, dass sie die Gräben 91 vermeiden. In gleicher Weise fließen die Löcher in dem Driftgebiet 34 unterhalb der Gräben 92 derart, dass sie die Gräben 92 vermeiden. Aufgrund dessen werden die unter Vermeidung der Gräben 91 fließenden Löcher und die unter Vermeidung der Gräben 92 fließenden Löcher in dem an den Eckabschnitten 71a bis 74a des rechteckigen Gebietes 12 gelegenen Driftgebiet 34 akkumuliert, wodurch dessen Löcherdichte extrem hoch wird. Aufgrund dessen wird der elektrische Widerstand des Driftgebietes 34 an den Eckabschnitten 71a und 74a extrem niedrig. Da das Oberflächenkörpergebiet 26 mit den Gräben 91 über die gesamten Bereiche zwischen den Emittergebieten 22 und den Eckabschnitten 71a bis 74a in Kontakt steht, werden gemäß den 3 und 5 über die gesamten Bereiche von den Emittergebieten 22 zu den Eckabschnitten 71a bis 74a die Kanäle erzeugt. Somit können gemäß den Pfeilen 110 bei 3 die Elektronen von den Emittergebieten 22 zu dem Driftgebiet 34 bei den Eckabschnitten 71a bis 74a fließen. Somit können die Elektronen durch die Gebiete mit extrem niedrigem elektrischem Widerstand fließen. Aufgrund dessen kann eine AN-Spannung des IGBT verringert werden.
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Gemäß der in 4 gezeigten Schnittansicht werden ferner wie vorstehend beschrieben die Kanäle über Gesamtheiten des Oberflächenkörpergebietes 26, des Trennungskörpergebietes 27 und des unteren Körpergebietes 32 erzeugt. Falls gemäß 6 die verlängerten Abschnitte 24a und 24b des Körperkontaktgebietes 24 nicht vorliegen (das bedeutet, falls das Körperkontaktgebiet 24 nicht mit dem Graben 92-1 in Kontakt steht), fließen Elektronen über fast die gesamten Gebiete der Kanäle, die mit dem Graben 92-1 von den Eckabschnitten 71a und 72a gemäß den Pfeilen 140 in Kontakt stehen. Falls im Gegensatz dazu die verlängerten Abschnitte 24a und 24b gemäß 4 bereitgestellt sind, fließen die Elektronen nicht durch die verlängerten Abschnitte 24a und 24b, da die p-Dotierstoffdichte der verlängerten Abschnitte 24a und 24b hoch ist, und somit in den verlängerten Abschnitten 24a und 24b kein Kanal erzeugt wird. Ferner fließen die Elektronen ebenso nicht durch das Oberflächenkörpergebiet 26e, das zwischen den verlängerten Abschnitten 24a und 24b eingebracht ist. Infolgedessen fließen die Elektronen gemäß den Pfeilen 130 bei 4 in der Nähe der Eckabschnitte 71a und 72a, aber in den verlängerten Abschnitten 24a, 24b, dem Oberflächenkörpergebiet 26e und Abschnitten unter diesen Gebieten fließen fasst keine Elektronen. Da die verlängerten Abschnitte 24a und 24b mit dem Graben 92-1 in Kontakt stehen, können dementsprechend die Elektronen abgehalten werden, in die an den Graben 92-1 angrenzenden Bereiche zu fließen. Aufgrund des gleichen Grundes fließen fast keine Elektronen ferner in den verlängerten Abschnitten 24c, 24d und dem Oberflächenkörpergebiet 26f, ebenso wie in den Abschnitten unter diesen Gebieten. Aufgrund dessen werden die Elektronen abgehalten, in die an den Graben 92-2 angrenzenden Bereiche zu fließen.
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Gemäß vorstehender Beschreibung werden bei dem erfindungsgemäßen IGBT 10 die Elektronen durch die verlängerten Abschnitte 24a bis 24d des Körperkontaktgebietes 24 davon abgehalten, in den an die Gräben 92-1 und 92-2 angrenzenden Halbleiterbereichen zu fließen. Das bedeutet, ein an den Graben 92 angrenzender Teilbereich wird daran gehindert, als Strompassage zu wirken. Aufgrund dessen ist eine substantielle Kanaldichte gering. Somit ist ein Sättigungsstrom des IGBT 10 gering. Gemäß vorstehender Beschreibung kann entsprechend der Technik des Ausführungsbeispiels der Sättigungsstrom des IGBT verringert werden, ohne eine Größe der rechteckigen Gebiete 12 zu verringern. Die Verringerung des Sättigungsstromes erlaubt eine Vergrößerung eines Kurzschlusswiderstandes des IGBT 10. Da die Größe des rechteckigen Gebietes 12 nicht verringert ist, kann ferner der IGBT 10 ohne die Verwendung einer speziellen Mikrofabrikation und unter Verwendung eines Vorgangs mit ungefähr dem gleichen Genauigkeitsgrad wie bei der konventionellen Technik hergestellt werden.
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Entsprechend der Konfiguration des vorgenannten Ausführungsbeispiels erlaubt ferner die Verringerung des Sättigungsstromes eine Verringerung bei einer Abweichung des Sättigungsstromes.
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Ferner weisen die Verbindungsabschnitte 71 bis 76 der Gräben 91 und 92 eine im Vergleich zu anderen Abschnitten der Gräben tiefere Grabentiefe auf, da an den Verbindungsabschnitten 71 bis 76 aufgrund eines Mikroaufladeeffektes bei der Ausbildung der Gräben 91 und 92 unter Verwendung eines anisotropen Trockenätzens einer Ätzrate beschleunigt ist. Aufgrund des Auftretens des Mikroaufladeeffektes ist ferner die Grabentiefe an den Verbindungsabschnitten 71 bis 76 nicht stabil. Hinsichtlich dessen weist der IGBT 10 des Ausführungsbeispiels die Oberflächenkörpergebiete 26e und 26f an Abschnitten auf, die nicht an die Eckabschnitte sind und an die Verbindungsabschnitte 75 und 76 angrenzend sind. Wenn der IGBT 10 anschaltet, fließen gemäß vorstehender Beschreibung fast keine Elektronen in den Oberflächenkörpergebieten 26e und 26f. Somit betrifft die Abweichung bei den Grabentiefen an den Verbindungsabschnitten 75 und 76 kaum die Charakteristik des IGBT 10. Aufgrund dessen kann eine Abweichung bei den Charakteristiken des IGBT 10 entsprechend dieser Ausgestaltung unterdrückt werden.
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Insbesondere ist der vorgenannte IGBT 10 mit den Oberflächenkörpergebieten 26e und 26f bereitgestellt. Jedoch kann das Körperkontaktgebiet 24 gemäß 7 mit den Gräben 92-1 und 92-2 über Gesamtheiten von Positionen, die den Oberflächenkörpergebieten 26e und 26f entsprechen, in Kontakt stehen. Auch aufgrund einer solchen Konfiguration können die Elektronen abgehalten werden, in den an die Gräben 92-1 und 92-2 angrenzenden Bereichen zu fließen.
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Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist der IGBT 10 ferner mit dem Barrierengebiet 30 und dem Säulengebiet 28 bereitgestellt, jedoch kann der IGBT 10 gemäß den 8 und 9 nicht mit dem Barrierengebiet 30 und dem Säulengebiet 28 bereitgestellt sein. In diesem Fall steht das Trennungskörpergebiet 27 in direktem Kontakt mit dem Driftgebiet 34. Auch gemäß einer solchen Konfiguration kann der IGBT arbeiten. Ferner kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der das Barrierengebiet 30 bereitgestellt ist, aber das Säulengebiet 28 nicht bereitgestellt ist.
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Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel sind ferner die mit dem Graben 92-1 in Kontakt stehenden Abschnitte des Körperkontaktgebietes 24 (das bedeutet, die verlängerten Abschnitten 24a und 24b) mit den mit dem Graben 92-2 in Kontakt stehenden Abschnitten des Körperkontaktgebietes 24 (das bedeutet, den verlängerten Abschnitten 24c und 24d) verbunden. Jedoch können diese Abschnitte voneinander getrennt sein. Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist ferner das Emittergebiet 22a von dem Emittergebiet 22b getrennt. Jedoch kann das Emittergebiet 22a zu dem Emittergebiet 22b verbunden sein. Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel sind ferner die Oberflächenkörpergebiete 26a bis 26d voneinander getrennt. Jedoch können einige oder alle der Oberflächenkörpergebiete 26a bis 26d miteinander verbunden sein.
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Nachstehend ist die Beziehung zwischen konstituierenden Merkmalen des Ausführungsbeispiels und konstituierenden Merkmalen der Patentansprüche beschrieben. Der Graben 91-1 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines ersten Grabens bei den Patentansprüchen. Der Graben 92-1 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines zweiten Grabens bei den Patentansprüchen. Der Graben 91-2 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines dritten Grabens bei den Patentansprüchen. Der Graben 92-2 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines vierten Grabens bei den Patentansprüchen. Der Graben 91-3 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines fünften Grabens bei den Patentansprüchen. Der Verbindungsabschnitt 71 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines ersten Verbindungsabschnittes bei den Patentansprüchen. Der Verbindungsabschnitt 72 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines zweiten Verbindungsabschnittes bei den Patentansprüchen. Der Verbindungsabschnitt 73 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines dritten Verbindungsabschnittes bei den Patentansprüchen. Der Verbindungsabschnitt 74 bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines vierten Verbindungsabschnittes bei den Patentansprüchen. Das Emittergebiet 22a bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines ersten Emittergebietes bei den Patentansprüchen. Das Emittergebiet 22b bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines zweiten Emittergebietes bei den Patentansprüchen. Die verlängerten Gebiete 24a und 24b bei dem Ausführungsbeispiel sind Beispiele des ersten Körperkontaktgebietes bei den Patentansprüchen. Die verlängerten Gebiete 24c und 24d bei dem Ausführungsbeispiel sind Beispiele eines zweiten Körperkontaktgebietes bei den Patentansprüchen. Das Oberflächenkörpergebiet 26a bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines ersten Oberflächenkörpergebietes bei den Patentansprüchen. Das Oberflächenkörpergebiet 26b bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines zweiten Oberflächenkörpergebietes bei den Patentansprüchen. Das Oberflächenkörpergebiet 26c bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines dritten Oberflächenkörpergebietes bei den Patentansprüchen. Das Oberflächenkörpergebiet 26d bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines vierten Oberflächenkörpergebietes bei den Patentansprüchen. Nachstehend sind einige der hierin offenbarten technischen Merkmale aufgeführt. Insbesondere sind die nachstehend aufgeführten entsprechenden technischen Merkmale unabhängig voneinander nützlich.
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Bei einem hierin offenbarten beispielhaften IGBT kann das Halbleitersubstrat ein Barrierengebiet des n-Typs und ein unteres Körpergebiet des p-Typs aufweisen. Das Barrierengebiet kann in dem rechteckigen Gebiet angeordnet sein, und mit dem Trennungskörpergebiet von unterhalb her in Kontakt stehen. Das untere Körpergebiet kann in dem rechteckigen Gebiet angeordnet sein, und mit dem Barrierengebiet von unterhalb her in Kontakt stehen. Das Driftgebiet kann mit dem unteren Körpergebiet von unterhalb her in Kontakt stehen.
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Wenn der IGBT angeschaltet ist, werden gemäß dieser Konfiguration die Löcher aufgrund eines pn-Übergangs an einer Grenzschicht zwischen dem Barrierengebiet und dem unteren Körpergebiet davon abgehalten, von dem Driftgebiet zu dem Trennungskörpergebiet zu fließen. Aufgrund dessen wird die Löcherdichte in dem Driftgebiet hoch, und die An-Spannung des IGBT wird niedrig.
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Bei einem hierin offenbarten beispielhaften IGBT, kann das Trennungskörpergebiet mit dem Driftgebiet in Kontakt stehen.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Konfiguration kann die Konfiguration des IGBT vereinfacht werden.
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Ein hierin offenbarter beispielhafter IGBT kann ferner einen in der oberen Oberfläche an einer Außenseite des rechteckigen Gebietes angeordneten fünften Graben aufweisen, der mit dem zweiten Graben in Kontakt steht. Das erste Körperkontaktgebiet kann mit dem zweiten Graben an beiden Seiten eines Verbindungsabschnittes des zweiten Grabens mit dem fünften Graben in Kontakt stehen.
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An dem Verbindungsabschnitt des zweiten Grabens mit dem fünften Graben wird der Graben daraus im Vergleich zu anderen Abschnitten als des Verbindungsabschnitts tiefer. Bei seinem Herstellungsschritt ist die Steuerung einer Grabentiefe bei den Verbindungsabschnitten schwierig, und die Abweichung bei der Grabentiefe bei den Verbindungsabschnitten ist groß. Falls ein Strom durch an solche Verbindungsabschnitte angrenzende Positionen fließt, wird eine Charakteristik eines stromdurchflossenen Durchgangs nicht stabilisiert, und unter den IGBTs wird bei ihren Charakteristiken eine Abweichung erzeugt. Falls im Gegensatz dazu das erste Körperkontaktgebiet derart angeordnet ist, dass es mit dem zweiten Graben an beiden Seiten des Verbindungsabschnittes des zweiten Grabens mit dem fünften Graben in Kontakt steht, fließt fast kein Strom durch die an diesen Verbindungsabschnitt angrenzenden Positionen. Aufgrund dessen kann die Abweichung der Charakteristik des IGBTs unterdrückt werden.
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Vorstehend sind die Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben. Jedoch sind dies nur Beispiele und begrenzen nicht den Umfang der Patentansprüche. Die in den Patenansprüchen beschriebene Technologie umfasst verschiedene Konfigurationen und Abänderungen der vorstehend detailliert beschriebenen Beispiele. Die in der vorliegenden Beschreibung und Zeichnung beschriebenen technischen Elemente weisen unabhängig oder in Kombinationen technische Nützlichkeit auf. Darüber hinaus erreicht die in der vorliegenden Beschreibung oder Zeichnung ausgeführte Technologie eine Vielzahl von Wirkungen gleichzeitig, und weist aufgrund der Erzielung dieser Wirkungen technische Nützlichkeit auf.
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Ein IGBT umfasst einen rechteckigen Graben mit ersten bis vierten Gräben und eine Gateelektrode, die an der Innenseite des rechteckigen Grabens angeordnet ist. Ein Emittergebiet des n-Typs umfasst ein erstes Emittergebiet, das mit dem ersten Graben in Kontakt steht, und ein zweites Emittergebiet, das mit dem dritten Graben in Kontakt steht. Ein Körperkontaktgebiet umfasst ein erstes Körperkontaktgebiet, das mit dem zweiten Graben in Kontakt steht, und ein zweites Körperkontaktgebiet, das mit dem vierten Graben in Kontakt steht. Ein Oberflächenkörpergebiet steht mit den Gräben in Bereichen von Verbindungsabschnitten zu den Emittergebieten in Kontakt.
