DE102021110549A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Shigeto Honda
Takahiro Nakatani
Tetsuya Nitta
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung, in der ein Transistor und eine Diode auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat ausgebildet sind, wird bereitgestellt. Das Halbleitersubstrat weist einen Transistorbereich, in dem ein Transistor ausgebildet ist, und einen Diodenbereich auf, in dem eine Diode ausgebildet ist. Zumindest eine erste Elektrode auf einer Seite einer zweiten Hauptoberfläche des Transistorbereichs und zumindest eine zweite Elektrode auf einer Seite einer zweiten Hauptoberfläche des Diodenbereichs sind aus unterschiedlichen Materialen geschaffen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung vom Rückwärtsleitungstyp.
  • Beschreibung der Hintergrundtechnik
  • Das japanische Patent Nr. 6319057 offenbart eine Halbleitervorrichtung mit Rückwärtsleitung (rückwärts leitender Bipolartransistor mit isoliertem Gate: RC-IGBT). Eine Halbleitervorrichtung mit Rückwärtsleitung ist eine Halbleitervorrichtung, in der ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und eine Kommutationsdiode (Freilaufdiode: FWD) auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat ausgebildet sind. In der im japanischen Patent Nr. 6319057 offenbarten Halbleitervorrichtung mit Rückwärtsleitung sind eine Kollektorschicht vom p-Typ als IGBT-Kollektor und eine Kathodenschicht vom n-Typ als FWD-Kathodenschicht auf der Seite der rückseitigen Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildet und weist eine rückseitige Elektrode des Halbleitersubstrats eine laminierte Struktur aus AISi-Ti-Ni-Au oder Ti-Ni-Au auf.
  • Der Typ einer Elektrode hat einen großen Einfluss auf die Metallkontakteigenschaft. Wenn beispielsweise die rückseitige Elektrode AISi ist, kann eine gute Metallkontakteigenschaft mit einem niedrigen Kontaktwiderstand mit der Halbleiterschicht vom p-Typ erhalten werden, ist aber ein Kontaktwiderstand hoch und ist die Metallkontakteigenschaft mit der Halbleiterschicht vom n-Typ schwach. Auf der anderen Seite kann, wenn die rückseitige Elektrode Ti ist, eine gute Metallkontakteigenschaft mit der Halbleiterschicht vom n-Typ erhalten werden, ist aber die Metallkontakteigenschaft mit der Halbleiterschicht vom p-Typ schwach.
  • In dem japanischen Patent Nr. 6319057 kann, wenn ein Teilbereich der rückseitigen Elektrode in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat AISi ist, die Metallkontakteigenschaft mit der Halbleiterschicht vom n-Typ schwach sein und, wenn ein Teilbereich der rückseitigen Elektrode in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat Ti ist, kann die Metallkontakteigenschaft mit der Halbleiterschicht vom p-Typ schwach sein und kann in einem RC-IGBT, der eine Halbleiterschicht vom n-Typ und eine Halbleiterschicht vom p-Typ auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats aufweist, der Freiheitsgrad beim Entwerfen der Seite der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats gering sein.
  • Zusammenfassung
  • Bereitgestellt wird eine Halbleitervorrichtung mit einem hohen Freiheitsgrad beim Entwerfen der Seite der rückseitigen Oberfläche eines Halbleitersubstrats.
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Halbleitervorrichtung, in der ein Transistor und eine Diode auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat ausgebildet sind. Das Halbleitersubstrat weist einen Transistorbereich, in dem der Transistor ausgebildet ist, und einen Diodenbereich auf, in dem die Diode ausgebildet ist. Der Transistorbereich enthält eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einer Seite einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist, eine dritte Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einer Seite einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in Bezug auf die zweite Halbleiterschicht angeordnet ist, eine vierte Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der dritten Halbleiterschicht angeordnet ist, einen Gate-Isolierfilm, der in Kontakt mit der vierten Halbleiterschicht, der dritten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist, eine Gateelektrode, die so ausgebildet ist, dass sie über den Gate-Isolierfilm der dritten Halbleiterschicht gegenüberliegt, eine Elektrode, die mit der vierten Halbleiterschicht verbunden ist, und zumindest eine erste Elektrode, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist. Der Diodenbereich enthält eine fünfte Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, die zweite Halbleiterschicht, die auf der fünften Halbleiterschicht angeordnet ist, die dritte Halbleiterschicht, eine sechste Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der dritten Halbleiterschicht angeordnet ist, die Elektrode, die mit der sechsten Halbleiterschicht verbunden ist, und zumindest eine zweite Elektrode, die mit der fünften Halbleiterschicht verbunden ist. Die zumindest eine erste Elektrode und die zumindest eine zweite Elektrode sind aus unterschiedlichen Materialien geschaffen.
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung sind die zumindest eine erste Elektrode auf der zumindest einen Seite der zweiten Hauptoberfläche des Transistorbereichs und die zweite Elektrode auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche des Diodenbereichs aus unterschiedlichen Materialien geschaffen. Daher kann der Freiheitsgrad beim Entwerfen der Seite der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats erhöht werden.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ersichtlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT darstellt;
    • 2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines RC-IGBT darstellt;
    • 3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines RC-IGBT darstellt;
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 5 bis 14 sind Querschnittsansichten, die jeweils einen Herstellungsprozess des RC-IGBT der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellen;
    • 15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration einer Modifikation des RC-IGBT der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 16 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer zweiten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 17 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer dritten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer vierten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 19 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer fünften bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 20 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer sechsten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 21 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer siebten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 22 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer achten bevorzugten Ausführungsform darstellt; und
    • 23 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines RC-IGBT einer neunten bevorzugten Ausführungsform darstellt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • <Einführung>
  • Vor der Beschreibung der Ausführungsform wird ein Phänomen beschrieben, das durch den niedrigen Freiheitsgrad beim Entwerfen der Seite der rückseitigen Oberfläche eines Halbleitersubstrats eines RC-IGBT verursacht wird. In der folgenden Beschreibung wird in Bezug auf den Leitfähigkeitstyp von Verunreinigungen bzw. Störstellen auf p-Typ als „erster Leitfähigkeitstyp“ verwiesen und wird auf n-Typ, der der dem p-Typ entgegengesetzte Leitfähigkeitstyp ist, als „zweiter Leitfähigkeitstyp“ verwiesen; die umgekehrte Definition kann aber ebenfalls verwendet werden. Außerdem wird die Größenordnung einer Störstellenkonzentration als n-Typ, n+-Typ, n--Typ, p-Typ, p+-Typ und p--Typ ausgedrückt. Dies bedeutet, dass im Vergleich zum n-Typ ein n+-Typ eine höhere Störstellenkonzentration als der n-Typ aufweist und der n--Typ eine geringere Störstellenkonzentration als der n-Typ aufweist und im Vergleich zum p-Typ der p+-Typ eine höhere Störstellenkonzentration als der p-Typ aufweist und der p--Typ eine geringere Störstellenkonzentration als der p-Typ aufweist.
  • Außerdem sind die Zeichnungen schematisch dargestellt und sind die wechselseitigen Beziehungen zwischen den Größen und Positionen der Abbildungen, die in verschiedenen Zeichnungen dargestellt sind, nicht notwendigerweise exakt beschrieben und können gegebenenfalls geändert werden. Ferner sind in der folgenden Beschreibung ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern veranschaulicht und sind ihre Bezeichnungen und Funktionen ebenfalls die Gleichen. Daher kann eine detaillierte Beschreibung von ihnen unterlassen werden.
  • In der folgenden Beschreibung können auch Begriffe, die spezifische Positionen und Richtungen meinen, wie etwa „oberer“, „unterer“, „seitlich“, „vorne“ und „hinten bzw. rückseitig“ verwendet werden. Sie werden der Zweckmäßigkeit halber verwendet, um ein Verständnis der Inhalte der Ausführungsform zu erleichtern, und haben nichts mit der Richtung zu tun, in der sie tatsächlich realisiert wird. Ferner ist im Folgenden „außen“ eine Richtung in Richtung der äußeren Peripherie der Halbleitervorrichtung und ist „innen“ eine der „außen“ entgegengesetzte Richtung.
  • 1 ist ein Beispiel einer Draufsicht eines rückwärts leitenden IGBT (RC-IGBT). In der in 1 dargestellten planaren Struktur sind ein IGBT-Bereich 33 (Transistorbereich) und ein Diodenbereich 32 (Diodenbereich) Seite an Seite in Streifenform angeordnet und können einfach als „gestreifter Typ“ bezeichnet werden. Die ebene Konfiguration ist in all den später beschriebenen Ausführungsformen die Gleiche wie jene in 1.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist der RC-IGBT auf einem Halbleitersubstrat SB angeordnet, das in Draufsicht eine viereckige Form hat, und ist ein Gate-Verdrahtungsbereich 34 entlang der äußeren Peripherie eines aktiven Bereichs AR im zentralen Teilbereich des Halbleitersubstrats SB angeordnet. Der Bereich außerhalb des Gate-Verdrahtungsbereichs 34 auf der äußeren Peripherie des aktiven Bereichs AR ist ein Abschlussbereich 31.
  • Im aktiven Bereich AR sind ein Gate-Padbereich 35 in Kontakt mit dem Gate-Verdrahtungsbereich 34 auf der äußeren Peripherie und der Gate-Verdrahtungsbereich 34, der vom Gate-Padbereich 35 ausgeht und den aktiven Bereich AR in Draufsicht kreuzt, angeordnet. Die Erstreckungsrichtung des Gate-Verdrahtungsbereichs 34 im aktiven Bereich AR ist die Anordnungsrichtung des gestreiften IGBT-Bereichs 33 und des Diodenbereichs 32. Ein Ende der Erstreckungsrichtung des Gate-Verdrahtungsbereichs 34 ist mit dem Gate-Padbereich 35 verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate-Verdrahtungsbereich 34 auf der äußeren Peripherie verbunden.
  • 2 stellt als eine Querschnittsansicht eines RC-IGBT 90 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A angegeben ist. Wie in 2 dargestellt ist, weist der RC-IGBT 90 beispielsweise eine Driftschicht 7 vom n--Typ (zweite Halbleiterschicht) auf, die aus einem Halbleitersubstrat SB wie etwa einem Siliziumsubstrat besteht. In 2 reicht das Halbleitersubstrat SB von einer Sourceschicht 3 vom n+-Typ (vierte Halbleiterschicht) und einer Kontaktschicht 4 vom p+-Typ (sechste Halbleiterschicht) bis zu einer Kollektorschicht 9 vom p+-Typ (erste Halbleiterschicht) und einer Kathodenschicht 10 vom n+-Typ (fünfte Halbleiterschicht). In 2 wird auf das obere Ende auf dem Blatt der Sourceschicht 3 vom n+-Typ und der Kontaktschicht 4 vom p+-Typ als erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB verwiesen und wird auf das untere Ende auf dem Blatt der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ und der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ als zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB verwiesen. Die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB ist eine Hauptoberfläche auf der Seite der vorderen Oberfläche des RC-IGBT 90, und die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB ist eine Hauptoberfläche auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des RC-IGBT 90.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist in dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich eine Trägerspeicherschicht 6 vom n-Typ, die eine höhere Konzentration von Störstellen vom n-Typ als jene der Driftschicht 7 vom n--Typ aufweist, auf der Seite der ersten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ angeordnet. Indem man die Trägerspeicherschicht 6 vom n-Typ vorsieht, ist es möglich, den Erregungsverlust zu reduzieren, wenn ein Strom im IGBT-Bereich fließt. Auf die Trägerspeicherschicht 6 vom n-Typ und die Driftschicht 7 vom n--Typ kann zusammen als Driftschicht verwiesen werden.
  • Eine Basisschicht 5 vom p-Typ (dritte Halbleiterschicht) ist auf der Seite der ersten Hauptoberfläche der Trägerspeicherschicht 6 vom n-Typ angeordnet. Die Basisschicht 5 vom p-Typ ist mit einem Gate-Grabenisolierfilm 15 des Graben-Gates TG in Kontakt. Eine Sourceschicht 3 vom n+-Typ ist auf der Seite der ersten Hauptoberfläche der Basisschicht 5 vom p-Typ in Kontakt mit dem Gate-Grabenisolierfilm 15 des Graben-Gates TG. Ferner ist im Diodenbereich anstelle der Sourceschicht 3 vom n+-Typ die Kontaktschicht 4 vom p+-Typ in Kontakt mit einem Dummy-Grabenisolierfilm 151 eines Dummy-Graben-Gates DTG angeordnet.
  • Die Sourceschicht 3 vom n+-Typ und die Kontaktschicht 4 vom p+-Typ bilden die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB. Die Kontaktschicht 4 vom p+-Typ ist ein Bereich, in dem die Konzentration von Störstellen vom p-Typ höher als jene der Basisschicht 5 vom p-Typ ist, und, wenn es notwendig ist, zwischen der Kontaktschicht 4 vom p+-Typ und der Basisschicht 5 vom p-Typ zu unterscheiden, kann jede von ihnen separat bezeichnet werden. Die Kontaktschicht 4 vom p+-Typ und die Basisschicht 5 vom p-Typ können zusammen als Basisschicht vom p-Typ bezeichnet werden.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist ferner in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich eine Anschlusswannenschicht 12 vom p-Typ im oberen Schichtteilbereich auf der Seite der ersten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ angeordnet. Die Anschlusswannenschicht 12 vom p-Typ ist so vorgesehen, dass sie den den IGBT-Bereich und den Diodenbereich enthaltenden aktiven Bereich umgibt. In der Anschlusswannenschicht 12 vom p-Typ ist eine Vielzahl von Ringen konzentrisch angeordnet, und die Anzahl anzuordnender Anschlusswannenschichten 12 vom p-Typ wird entsprechend der Stehspannungsauslegung des RC-IGBT 90 geeignet ausgewählt. Auf der weiter außen gelegenen peripheren Seite der Anschlusswannenschicht 12 vom p-Typ ist eine Kanalstoppschicht 13 vom n+-Typ angeordnet, und die Kanalstoppschicht 13 vom n+-Typ umgibt die Anschlusswannenschicht 12 vom p-Typ.
  • In dem IGBT-Bereich, dem Diodenbereich, dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich ist überdies eine Pufferschicht 8 vom n-Typ (zweite Halbleiterschicht), in der die Konzentration von Störstellen vom n-Typ höher als jene der Driftschicht 7 vom n--Typ ist, auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ angeordnet. Die Pufferschicht 8 vom n-Typ ist vorgesehen, um zu verhindern, dass die sich von der Basisschicht 5 vom p-Typ bis zur Seite der zweiten Hauptoberfläche erstreckende Verarmungsschicht durchgreift, wenn der RC-IGBT 90 im Aus-Zustand ist. Auf die Pufferschicht 8 vom n-Typ und die Driftschicht 7 vom n--Typ kann zusammen als Driftschicht verwiesen werden.
  • Ferner ist in dem IGBT-Bereich, dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ zwischen der Driftschicht 7 vom n--Typ und der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB angeordnet.
  • Im Diodenbereich ist die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ zwischen der Driftschicht 7 vom n--Typ und der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB angeordnet.
  • Als Nächstes werden das Graben-Gate TG und das Dummy-Graben-Gate DTG beschrieben. Wie in 2 dargestellt ist, ist von der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB aus eine Vielzahl von Gräben ausgebildet, die die Basisschicht 5 vom p-Typ durchdringen und die Driftschicht 7 vom n--Typ erreichen. Das Graben-Gate TG wird ausgebildet, indem eine Gate-Grabenelektrode 16 (Gateelektrode) über einen Gate-Grabenisolierfilm 15 (Gate-Isolierfilm) in dem Graben angeordnet wird. Die Gate-Grabenelektrode 16 liegt über den Gate-Grabenisolierfilm 15 der Driftschicht 7 vom n--Typ gegenüber. Ferner wird das Dummy-Graben-Gate DTG gebildet, indem eine Dummy-Grabenelektrode 161 über einen Dummy-Grabenisolierfilm 151 im Graben angeordnet wird.
  • Die Dummy-Grabenelektrode 161 liegt über den Dummy-Grabenisolierfilm 151 der Driftschicht 7 vom n--Typ gegenüber. Der Gate-Grabenisolierfilm 15 des Graben-Gates TG ist in Kontakt mit der Basisschicht 5 vom p-Typ und der Sourceschicht 3 vom n+-Typ. Wenn eine Gate-Ansteuerspannung an die Gate-Grabenelektrode 16 angelegt wird, wird in der Basisschicht 5 vom p-Typ ein Kanal in Kontakt mit dem Gate-Grabenisolierfilm 15 des Graben-Gates TG ausgebildet.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist ein Zwischenschicht-Isolierfilm 14 auf der Gate-Grabenelektrode 16 des Graben-Gates TG angeordnet. Ein Barrierenmetall 2 ist auf einem Bereich, wo der Zwischenschicht-Isolierfilm 14 nicht angeordnet ist, auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB und auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 14 angeordnet. Das Barrierenmetall 2 kann zum Beispiel ein Leiter sein, der Titan (Ti) enthält, das heißt zum Beispiel Titannitrid oder TiSi, worin Titan und Silizium (Si) legiert sind.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist das Barrierenmetall 2 in ohmschem Kontakt mit der Sourceschicht 3 vom n+-Typ, der Kontaktschicht 4 vom p+-Typ und der Dummy-Grabenelektrode 161 und ist mit der Sourceschicht 3 vom n+-Typ, der Kontaktschicht 4 vom p+-Typ und der Dummy-Grabenelektrode 161 elektrisch verbunden. Auf dem Barrierenmetall 2 ist eine Oberflächenelektrode 1 (Elektrode) angeordnet. Die Oberflächenelektrode 1 kann aus beispielsweise einer Aluminiumlegierung wie etwa einer Aluminiumsiliziumlegierung (AISi) geschaffen sein oder kann eine Elektrode sein, die aus einem mehrschichtigen Metallfilm besteht, der einen Plattierungsfilm aufweist, der durch stromloses Plattieren oder elektrolytisches Plattieren auf der aus einer Aluminiumlegierung geschaffenen Elektrode ausgebildet wurde. Der durch stromloses Plattieren oder elektrolytisches Plattieren gebildete Plattierungsfilm kann zum Beispiel ein Nickel- (Ni-) Plattierungsfilm sein. Wenn es einen feinen bzw. dünnen Bereich wie etwa zwischen benachbarten Zwischenschicht-Isolierfilmen 14, wo keine gute Einbettung mit der Oberflächenelektrode 1 erhalten werden kann, gibt, kann Wolfram mit einer besseren Einbettungseigenschaft als jener der Oberflächenelektrode 1 in dem feinen Bereich angeordnet werden und kann die Oberflächenelektrode 1 auf dem Wolfram angeordnet werden. Die Oberflächenelektrode 1 kann ohne Anordnen des Barrierenmetalls 2 auf der Sourceschicht 3 vom n+-Typ, der Kontaktschicht 4 vom p+-Typ und dem Dummy-Graben-Gate DTG angeordnet werden. Ferner kann das Barrierenmetall 2 nur auf der Halbleiterschicht vom n-Typ wie etwa der Sourceschicht 3 vom n+-Typ angeordnet werden. Das Barrierenmetall 2 und die Oberflächenelektrode 1 können zusammen als Emitterelektrode bezeichnet werden.
  • Eine rückseitige Elektrode 20 (erste rückseitige Elektrode) ist auf der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB angeordnet. Die rückseitige Elektrode 20 ist von dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich bis zum Abschlussbereich durchgehend und einteilig ausgebildet. Auf der anderen Seite sind auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB im Abschlussbereich die Oberflächenelektrode 1, die sich von dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich fortsetzt, und eine von der Oberflächenelektrode 1 getrennte Anschlusselektrode 11 angeordnet.
  • Die Oberflächenelektrode 1 und die Anschlusselektrode 11 sind über einen halbisolierenden Film 17 miteinander elektrisch verbunden. Der halbisolierende Film 17 kann beispielsweise halbisolierendes Siliziumnitrid (sinSiN) sein. Die Anschlusselektrode 11, die Anschlusswannenschicht 12 und die Kanalstoppschicht 13 vom n+-Typ sind über ein Kontaktloch, das in dem auf der ersten Hauptoberfläche des Abschlussbereichs angeordneten Zwischenschicht-Isolierfilm 14 ausgebildet ist, miteinander elektrisch verbunden. Ferner ist im Abschlussbereich ein Anschlussschutzfilm 18 so vorgesehen, dass er die Oberflächenelektrode 1, die Anschlusselektrode 11 und den halbisolierenden Film 17 bedeckt. Der Anschlussschutzfilm 18 kann aus beispielsweise Polyimid geschaffen sein.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist im RC-IGBT 90 die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ auf dem oberen Schichtteilbereich der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB im IGBT-Bereich angeordnet und ist die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ auf dem oberen Schichtteilbereich der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB im Diodenbereich angeordnet.
  • In dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich ist ferner, um den Betrieb einer parasitären pn-Übergangsdiode mit der auf der Seite der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB ausgebildeten Kontaktschicht 4 vom p+-Typ als die Anode zu unterdrücken, die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ wie im IGBT-Bereich auf dem oberen Schichtteilbereich der zweiten Hauptoberfläche ausgebildet.
  • Im Allgemeinen muss ein RC-IGBT eine Fähigkeit zum Abschalten des IGBT-Stroms (Reverse Bias Safe Operating Area: RBSOA) aufweisen und muss eine Diode einen sicheren Arbeitsbereich für eine Sperrverzögerung (Reverse Recovery Safe Operation Area: RRSOA) aufweisen.
  • Wenn eine Halbleiterschicht vom p-Typ wie die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ auf der zweiten Hauptoberfläche des Abschlussbereichs ausgebildet ist, ist hier die Trägerinjektionseffizienz für die Diode nahezu Null, nimmt aber die Trägerinjektionseffizienz für den IGBT zu und nimmt RBSOA ab. Die Abnahme im RBSOA wird mit zunehmender Dicke des Halbleitersubstrats SB ausgeprägter, da der Effekt einer Diffusion von Trägern in der lateralen Richtung (ebenen Richtung) mit zunehmender Dicke des Halbleitersubstrats SB zunimmt. Das heißt, die Abnahme im RBSOA wird mit zunehmender Stehspannungsklasse deutlicher.
  • Daher ist für die Halbleiterschicht vom p-Typ wie die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ in dem IGBT-Bereich und die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ im Diodenbereich eine gute Metallkontakteigenschaft erwünscht. Im Gegensatz dazu ist für die Halbleiterschicht vom p-Typ im Abschlussbereich eine schwache Metallkontakteigenschaft erwünscht, um die Trägerinjektionseffizienz für den IGBT zu reduzieren.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist es jedoch, da die rückseitige Elektrode 20 von dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich bis zum Abschlussbereich durchgehend und einteilig ausgebildet ist, schwierig, die Metallkontakteigenschaften zwischen der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ in dem IGBT-Bereich und der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ im Abschlussbereich zu ändern. Deshalb wird die geeignete Metallkontakteigenschaft für eine von ihnen ausgewählt.
  • 3 zeigt hier einen Querschnitt in der Richtung, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B angegeben wird. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Grenzteilbereichs zwischen dem Diodenbereich und dem IGBT-Bereich. Wie in 3 dargestellt ist, gibt es am Ende des IGBT-Bereichs im Grenzteilbereich zwischen dem Diodenbereich und dem IGBT-Bereich einen Bereich, wo die Sourceschicht 3 vom n+-Typ und die Kontaktschicht 4 vom p+-Typ wie im sonstigen IGBT-Bereich gemischt sind. Die Kontaktschicht 4 vom p+-Typ (einschließlich der Basisschicht 5 vom p-Typ) trägt als Anodenschicht bei und bildet eine parasitäre pn-Übergangsdiode PD mit der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ, die den Erholungsverlust im Diodenbereich reduziert. Als ein Verfahren zum Unterdrücken des Betriebs der parasitären pn-Übergangsdiode PD gibt es ein Verfahren, bei dem die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ im IGBT-Bereich in Richtung des Diodenbereichs erweitert wird; es besteht aber ein Problem, dass der Diodenbereich nicht effektiv genutzt werden kann.
  • <Erste bevorzugte Ausführungsform>
  • <Vorrichtungskonfiguration>
  • Im Folgenden wird hier ein RC-IGBT 100 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 100 ist die Gleiche wie jene von 1. 4 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 100 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A angegeben ist. In 4 sind die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 2 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen. Wie in 4 dargestellt ist, unterscheidet sich der RC-IGBT 100 vom in 2 dargestellten RC-IGBT 90 dadurch, dass für jeden Bereich auf der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB eine unterschiedliche rückseitige Elektrode angeordnet ist.
  • Das heißt, eine rückseitige Elektrode 20 (erste Elektrode) ist im IGBT-Bereich angeordnet, eine rückseitige Elektrode 21 (zweite Elektrode) ist im Diodenbereich angeordnet, eine rückseitige Elektrode 22 (dritte rückseitige Elektrode) im Gate-Verdrahtungsbereich angeordnet, und eine rückseitige Elektrode 23 (vierte rückseitige Elektrode) ist im Abschlussbereich angeordnet.
  • Die rückseitige Elektrode 20 ist eine Elektrode, die mit der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ im IGBT-Bereich über eine ohmsche Verbindung verbunden ist, und die rückseitige Elektrode 21 ist eine Elektrode, die mit der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ im Diodenbereich über eine ohmsche Verbindung verbunden ist.
  • Die Materialien der rückseitigen Elektroden 20 und 21 werden ausgewählt, um die gewünschte Trägerinjektionseffizienzen in dem jeweiligen Bereich zu erzielen. Das heißt, für die rückseitige Elektrode 20 im IGBT-Bereich und die rückseitige Elektrode 21 im Diodenbereich werden jeweils Materialien, die mit der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ und der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ ohmsch zu verbinden sind, ausgewählt, um einen Verlust aufgrund des Kontaktwiderstands zu reduzieren.
  • Die rückseitige Elektrode 20 wird aus beispielsweise AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ über eine Schottky-Verbindung geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 wird aus beispielsweise Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 22 ist eine Elektrode, die mit der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ im Gate-Verdrahtungsbereich verbunden ist, und die rückseitige Elektrode 23 ist eine Elektrode, die mit der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ im Abschlussbereich verbunden ist.
  • Als die Materialien der rückseitigen Elektroden 22 und 23 wird ein Material für eine Schottky-Verbindung ausgewählt, um die Trägerinjektionseffizienzen von der rückseitigen Oberfläche des Bereichs, wo jede von ihnen angeordnet ist, zu reduzieren.
  • Die rückseitigen Elektroden 21 und 22 werden aus beispielsweise Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ geschaffen.
  • Indem man unterschiedliche rückseitige Elektroden entsprechend den Bereichen auf der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB anordnet, kann auf diese Weise der RC-IGBT 100 einen Betrieb der parasitären pn-Übergangsdiode unterdrücken und eine Zunahme im Leitungsverlust des IGBT und der Diode unterdrücken und die Fähigkeit zur Stromabschaltung (RBSOA) des IGBT und die Fähigkeit zur Stromabschaltung (RRSOA) der Diode verbessern.
  • <Herstellungsverfahren>
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 bis 14, die den Herstellungsprozess der Reihe nach darstellende Querschnittsansichten sind, ein Verfahren zum Herstellen des RC-IGBT 100 beschrieben.
  • Wie in 5 dargestellt ist, wird zunächst das die Driftschicht 7 vom n--Typ bildende Halbleitersubstrat SB präpariert. Für das Halbleitersubstrat SB kann beispielsweise ein mittels des FZ-Verfahrens hergestellter sogenannter Floating-Zone- (FZ-) Wafer oder ein mittels des MCZ-Verfahrens hergestellter sogenannter Czochralski-(MCZ-)Wafer bei angelegtem Magnetfeld verwendet werden. Es kann ein Störstellen vom n-Typ enthaltender Wafer vom n-Typ sein.
  • Als das Halbleitersubstrat SB wird beispielsweise ein Wafer vom n-Typ mit einem spezifischen Widerstand (p) von 250 Ω·cm und einer Dicke von 725 µm verwendet. In 5 ist das gesamte Halbleitersubstrat SB eine Driftschicht 7 vom n--Typ. Von der Seite der ersten Hauptoberfläche oder der Seite der zweiten Hauptoberfläche solch eines Halbleitersubstrats SB aus werden jedoch Störstellenionen vom p-Typ oder n-Typ injiziert, und sie lässt man dann mittels einer Wärmebehandlung oder dergleichen in das Halbleitersubstrat SB diffundieren, wodurch eine Halbleiterschicht vom p-Typ oder n-Typ ausgebildet wird, um eine Konfiguration auf der Seite der ersten Hauptoberfläche des RC-IGBT 100 zu erhalten.
  • 6 stellt das Halbleitersubstrat SB in einem Zustand dar, in dem auf der Seite der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB Halbleiterschichten eines IGBT, einer Diode, einer Gate-Verdrahtung und des Abschlussbereichs, Elektroden, Isolierfilme, ein Graben-Gate, ein Dummy-Graben-Gate und dergleichen unter Verwendung eines allgemein bekannten Herstellungsverfahrens ausgebildet sind.
  • In dem in 7 dargestellten Schritt wird als Nächstes das Halbleitersubstrat SB durch Polieren und Nassätzen so abgedünnt, dass es eine Dicke von beispielsweise 300 µm aufweist.
  • In dem in 8 dargestellten Schritt werden als Nächstes Ionen von Störstellen vom n-Typ von der Seite der zweiten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ aus implantiert, um die Pufferschicht 8 vom n-Typ auszubilden. Die Pufferschicht 8 vom n-Typ kann gebildet werden, indem beispielsweise Phosphor-(P-)lonen injiziert werden. Sie kann auch durch Injizieren von Protonen (H+) gebildet werden. Ferner kann sie auch gebildet werden, indem sowohl Protonen als auch Phosphor injiziert werden. Die zweite Hauptoberfläche wird dann mit einem Laserstrahl bestrahlt und mit Laser ausgeheilt, um Phosphor oder Protonen zu aktivieren.
  • In dem in 9 dargestellten Schritt wird durch eine Fotolithografiebearbeitung eine (nicht dargestellte) Resiststruktur auf der zweiten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ ausgebildet und werden Ionen von Störstellen vom p-Typ durch die Resiststruktur implantiert, um die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ auszubilden. Die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ kann beispielsweise durch Injizieren von Bor (B) gebildet werden. Die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ wird auch im Abschlussbereich ausgebildet.
  • Danach wird die Resiststruktur entfernt, wird eine (nicht dargestellte) Resiststruktur in der gleichen Art und Weise durch eine Fotolithografiebearbeitung gebildet und werden Ionen von Störstellen vom n-Typ durch die Resiststruktur implantiert, um die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ auszubilden. Die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ kann zum Beispiel durch Implantieren von Phosphor (P) gebildet werden.
  • Nachdem die Resiststruktur entfernt ist, wird die zweite Hauptoberfläche mit einem Laserstrahl bestrahlt und mit Laser ausgeheilt, um Bor und Phosphor zu aktivieren.
  • In dem in 10 dargestellten Schritt wird als Nächstes zum Beispiel die rückseitige Elektrode 20 aus AISi durch Sputtern oder dergleichen auf der zweiten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ ausgebildet, auf der die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ und die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ ausgebildet sind.
  • Als Nächstes wird eine (nicht dargestellte) Resiststruktur, in der das Resist nur im IGBT-Bereich auf der rückseitigen Elektrode 20 verbleibt, durch eine Fotolithografiebearbeitung gebildet, und dann wird die rückseitige Elektrode 20 in einem Bereich außer dem IGBT-Bereich durch beispielsweise Trockenätzung entfernt. Wie in 11 dargestellt ist, wird dadurch eine Konfiguration erhalten, in der die rückseitige Elektrode 20 auf der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ im IGBT-Bereich ausgebildet ist.
  • In dem in 12 dargestellten Schritt wird als Nächstes zum Beispiel die rückseitige Elektrode 21 aus Ti durch Sputtern oder dergleichen auf der zweiten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ in einem Zustand ausgebildet, in dem die rückseitige Elektrode 20 im IGBT-Bereich ausgebildet ist.
  • Nachdem eine (nicht dargestellte) Resiststruktur, in der das Resist nur im Diodenbereich auf der rückseitigen Elektrode 21 verbleibt, durch eine Fotolithografiebearbeitung ausgebildet ist, wird als Nächstes die rückseitige Elektrode 21 in einem Bereich außer dem Diodenbereich durch beispielsweise Trockenätzen entfernt. Wie in 13 dargestellt ist, wird dadurch eine Konfiguration erhalten, in der die rückseitige Elektrode 21 auf der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ im Diodenbereich ausgebildet ist.
  • Auf der zweiten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ wird als Nächstes in einem Zustand, in dem die rückseitige Elektrode 20 in dem IGBT-Bereich ausgebildet ist und die rückseitige Elektrode 21 in dem Diodenbereich ausgebildet ist, die rückseitige Elektrode 22 aus Ti beispielsweise durch Sputtern oder dergleichen gebildet.
  • Nachdem eine (nicht dargestellte) Resiststruktur, in der das Resist nur in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich verbleibt, auf der rückseitigen Elektrode 21 durch die Fotolithografiebearbeitung ausgebildet ist, wird als Nächstes die rückseitige Elektrode 22 in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich durch beispielsweise Trockenätzen entfernt. Wie in 14 dargestellt ist, wird dadurch eine Konfiguration erhalten, in der die rückseitige Elektrode 22 auf der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich ausgebildet ist.
  • Als Nächstes wird auf der zweiten Hauptoberfläche der Driftschicht 7 vom n--Typ, worin die rückseitige Elektrode 20 im IGBT-Bereich ausgebildet ist, die rückseitige Elektrode 21 im Diodenbereich ausgebildet ist und die rückseitige Elektrode 22 in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich ausgebildet ist, beispielsweise die rückseitige Elektrode 23 aus Ti durch Sputtern oder dergleichen gebildet.
  • Nachdem eine (nicht dargestellte) Resiststruktur, in der das Resist nur im Abschlussbereich verbleibt, auf der rückseitigen Elektrode 23 durch die Fotolithografiebearbeitung ausgebildet ist, wird als Nächstes die rückseitige Elektrode 23 in dem IGBT-Bereich, dem Diodenbereich und dem Gate-Verdrahtungsbereich durch beispielsweise Trockenätzen entfernt, wodurch der in 4 dargestellte RC-IGBT 100 erhalten wird.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren sind die rückseitige Elektrode 20 und die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ über eine ohmsche Verbindung miteinander verbunden und ist die Metallkontakteigenschaft gut. Ferner sind die rückseitige Elektrode 21 und die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ über eine ohmsche Verbindung miteinander verbunden und ist die Metallkontakteigenschaft gut. Auf der anderen Seite sind die rückseitigen Elektroden 22 und 23 und die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ über eine Schottky-Verbindung verbunden und ist die Metallkontakteigenschaft schwach.
  • Es ist möglich, die Metallkontakteigenschaft der rückseitigen Elektrode in dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich zu verbessern und eine Zunahme im Ein- bzw. Durchlasswiderstand (Erregungsverlust) des IGBT und der Diode zu unterdrücken. Auf der anderen Seite ist es in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich, da die Metallkontakteigenschaft schwach ist, möglich, eine Träger- (Loch-) Injektion von der rückseitigen Oberfläche während des IGBT-Betriebs zu unterdrücken und die Fähigkeit zur Stromabschaltung zu verbessern.
  • <Modifikation>
  • In der obigen Beschreibung werden die rückseitige Elektrode 22 und die rückseitige Elektrode 23 aus Ti geschaffen; aber die vorliegenden rückseitigen Elektroden sind nicht auf Ti beschränkt. Die rückseitige Elektrode 22 kann aus MoSi2 geschaffen werden, und die rückseitige Elektrode 23 kann aus Ti geschaffen werden, oder umgekehrt.
  • Falls die rückseitige Elektrode 22 und die rückseitige Elektrode 23 aus Ti geschaffen werden, kann ferner, falls sie zur gleichen Zeit wie die rückseitige Elektrode 21 gebildet werden, die Anzahl an Herstellungsschritten reduziert werden und kann eine Zunahme der Herstellungskosten unterdrückt werden.
  • 15 stellt eine Konfiguration eines RC-IGBT 101 dar, in dem die von dem Diodenbereich, dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich gemeinsam genutzte rückseitige Elektrode 21 ausgebildet ist.
  • <Zweite bevorzugte Ausführungsform>
  • Hier wird im Folgenden ein RC-IGBT 200 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 200 ist die Gleiche wie jene von 1. 16 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 200 eine Querschnittsansicht in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A angegeben ist. Man beachte, dass in 16 die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 2 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind und eine wiederholte Beschreibung unterlassen wird.
  • Wie in 16 dargestellt ist, weist der RC-IGBT 200 eine Konfiguration auf, in der die rückseitige Elektrode 20 wie im IGBT-Bereich in dem Gate-Verdrahtungsbereich ausgebildet ist und die rückseitige Elektrode 21 im Abschlussbereich ausgebildet ist. Im Abschlussbereich sind die rückseitige Elektrode 21 und die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ über eine Schottky-Verbindung miteinander verbunden und ist die Metallkontakteigenschaft schwach. Im Gate-Verdrahtungsbereich sind jedoch die rückseitige Elektrode 20 und die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ über eine ohmsche Verbindung miteinander und ist die Metallkontakteigenschaft gut. Daher ist die Effizienz einer Trägerinjektion für den IGBT-Bereich, der dem Gate-Verdrahtungsbereich benachbart ist, höher als jene des RC-IGBT 100 der ersten bevorzugten Ausführungsform, ist der Trägerinjektionsbetrag größer und kann die Ein-Spannung des IGBT gesenkt werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die rückseitige Elektrode 20 aus beispielsweise AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 wird aus beispielsweise Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • <Dritte bevorzugte Ausführungsform>
  • Hier wird im Folgenden ein RC-IGBT 300 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 300 ist die Gleiche wie jene von 1. 17 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 300 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A angegeben ist. In 17 sind die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 2 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen.
  • Wie in 17 dargestellt ist, hat der RC-IGBT 300 eine Konfiguration, in der eine Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und eine Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 in einem Bereich, wo der Gate-Verdrahtungsbereich und der Abschlussbereich kombiniert sind, abwechselnd angeordnet sind.
  • Durch Einstellen des Flächenverhältnisses in einer Draufsicht der Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und der Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 in dem Bereich, wo der Gate-Verdrahtungsbereich und der Abschlussbereich kombiniert sind, ist es möglich, die Effizienz einer Trägerinjektion in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich verglichen mit dem RC-IGBT 100 der ersten bevorzugten Ausführungsform weit und frei einzustellen. Indem man die Effizienz einer Trägerinjektion auf der rückseitigen Oberfläche einstellt, ist es möglich, den Kompromiss zwischen dem Anstieg der Ein-Spannung des IGBT und der Fähigkeit zur Stromabschaltung zu steuern. Das Flächenverhältnis kann entsprechend der Klassifizierung des RC-IGBT geeignet bestimmt werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die rückseitige Elektrode 20 aus beispielsweise AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 wird aus beispielsweise Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Obgleich 17 eine Konfiguration darstellt, in der die Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und die Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 in einem Bereich, wo der Gate-Verdrahtungsbereich und der Abschlussbereich kombiniert sind, abwechselnd angeordnet sind, ist es möglich, eine Konfiguration zu haben, in der die Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und die Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 auf nur einem des Gate-Verdrahtungsbereichs oder des Abschlussbereichs abwechselnd angeordnet sein können und im anderen Bereich nur die rückseitigen Elektroden 20 oder die rückseitigen Elektroden 21 angeordnet sein können.
  • <Vierte bevorzugte Ausführungsform>
  • Hier wird im Folgenden ein RC-IGBT 400 gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 400 ist die Gleiche wie jene von 1. 18 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 400 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A angegeben ist. In 18 sind die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 2 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen.
  • Wie in 18 dargestellt ist, hat der RC-IGBT 400 eine Konfiguration, in der eine Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und eine Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 in einem Bereich, wo der Gate-Verdrahtungsbereich und der Abschlussbereich kombiniert sind, abwechselnd angeordnet sind. Dieser Punkt ist der Gleiche wie beim RC-IGBT 300 der dritten bevorzugten Ausführungsform. Er ist jedoch so konfiguriert, dass das Flächenverhältnis der rückseitigen Elektrode 20 zur rückseitigen Elektrode 21 in Draufsicht, das heißt ein Wert, der berechnet wird, indem die Fläche der rückseitigen Elektrode 20 durch die Fläche der rückseitigen Elektrode 21 dividiert wird, von dem den IGBT-Bereich und den Diodenbereich enthaltenden aktiven Bereich in Richtung des Chipendes allmählich abnimmt. Der Grad einer Änderung im Flächenverhältnis kann entsprechend der Klassifizierung des RC-IGBT geeignet bestimmt werden.
  • Im Beispiel von 18 ist die rückseitige Elektrode 20 dem Diodenbereich benachbart angeordnet, ist die rückseitige Elektrode 21 daneben angeordnet und sind danach die rückseitige Elektrode 20 und die rückseitige Elektrode 21 so abwechselnd angeordnet, dass die Fläche der rückseitigen Elektrode 20 allmählich abnimmt, während die Fläche der rückseitigen Elektrode 21 allmählich zunimmt. Der Teilbereich, wo die rückseitige Elektrode 20 angeordnet ist, ist mit der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ über eine ohmsche Verbindung verbunden und ist die Materialkontakteigenschaft ist gut. Daher ist die Effizienz einer Trägerinjektion hoch, wodurch die Ein-Spannung des IGBT verringert werden kann. Auf der anderen Seite ist der Teilbereich, wo die rückseitige Elektrode 21 angeordnet ist, mit der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ über eine Schottky-Verbindung verbunden und ist die Metallkontakteigenschaft schwach, und die Effizienz einer Trägerinjektion ist gering. Jedoch nimmt mit zunehmendem Abstand vom aktiven Bereich die rückseitige Elektrode 21 allmählich zu. Da die Effizienz einer Trägerinjektion auf der rückseitigen Oberfläche mit zunehmendem Abstand vom aktiven Bereich allmählich abnimmt, kann daher die Fähigkeit zur Stromabschaltung verbessert werden, während eine Zunahme der Ein-Spannung des IGBT unterdrückt wird.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die rückseitige Elektrode 20 aus beispielsweise AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 wird aus beispielsweise Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Obgleich 18 eine Konfiguration darstellt, in der die Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und die Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 in einem Bereich, wo der Gate-Verdrahtungsbereich und der Abschlussbereich kombiniert sind, abwechselnd angeordnet sind, ist es möglich, eine Konfiguration zu haben, in der die Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und die Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 auf nur einem des Gate-Verdrahtungsbereichs und des Abschlussbereichs abwechselnd angeordnet sein können und das Flächenverhältnis der rückseitigen Elektrode 20 zur rückseitigen Elektrode 21 in Richtung des Chipendes allmählich abnimmt.
  • <Fünfte bevorzugte Ausführungsform>
  • Hier wird im Folgenden ein RC-IGBT 500 gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 500 ist die Gleiche wie jene von 1. 19 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 500 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A angegeben ist. In 19 sind die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 2 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen.
  • Wie in 19 dargestellt ist, ist in dem RC-IGBT 500 die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich nicht angeordnet und erstreckt sich die Pufferschicht 8 vom n-Typ bis zur zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB. Die rückseitige Elektrode 20 ist mit der Pufferschicht 8 vom n-Typ in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich verbunden. Da die rückseitige Elektrode 20 aus einem Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen ist, weisen die rückseitige Elektrode 20 und die Pufferschicht 8 vom n-Typ eine schwache Metallkontakteigenschaft auf. Da die Kollektorschicht 9 vom p+-Typ in dem Gate-Verdrahtungsbereich und dem Abschlussbereich nicht angeordnet ist, ist ferner die Effizienz einer Trägerinjektion auf der rückseitigen Oberfläche während eines Betriebs des IGBT nahezu Null und kann die Fähigkeit zur Stromabschaltung des IGBT weiter verbessert werden. Da der Gate-Verdrahtungsbereich und der Abschlussbereich eine schwache Metallkontakteigenschaft aufweisen, kann ferner die Effizienz einer Trägerinjektion selbst während eines Diodenbetriebs verringert werden und kann eine Abnahme der Fähigkeit zur Stromabschaltung unterdrückt werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die rückseitige Elektrode 20 aus beispielsweise AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 ist beispielsweise aus Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • <Sechste bevorzugte Ausführungsform>
  • Hier wird im Folgenden ein RC-IGBT 600 gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 600 ist die Gleiche wie jene von 1. 20 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 600 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B angegeben ist. In 20 sind die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 3 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen.
  • Wie in 20 dargestellt ist, ist im RC-IGBT 600 zwischen dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich ein Grenzbereich angeordnet. Die Konfiguration auf der Seite der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB im Grenzbereich ist die Gleiche wie jene im Diodenbereich, und die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ, die die Gleiche wie jene im Diodenbereich ist, ist auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet. Auf der anderen Seite ist in dem IGBT-Bereich und dem Grenzbereich die rückseitige Elektrode 20 angeordnet und ist im Diodenbereich die rückseitige Elektrode 21 angeordnet.
  • Die rückseitige Elektrode 20 ist hier beispielsweise aus AISi geschaffen und weist eine gute Metallkontakteigenschaft mit der Kollektorschicht 9 vom p+-Typ im IGBT-Bereich auf, weist aber eine Schottky-Verbindung mit der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ im Grenzbereich auf, so dass die Metallkontakteigenschaft schwach ist. Die rückseitige Elektrode 21 ist andererseits aus beispielsweise Ti geschaffen, weist eine ohmsche Verbindung mit der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ auf und hat eine gute Metallkontakteigenschaft.
  • Wie oben beschrieben wurde, nimmt, da die Metallkontakteigenschaft zwischen der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ im Grenzbereich und der rückseitigen Elektrode 20 schwach ist, die Effizienz einer Trägerinjektion von der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ in der parasitären pn-Übergangsdiode, die mit der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ erzeugt wird, wobei die Kontaktschicht 4 vom p+-Typ in dem Bereich, wo die Sourceschicht 3 vom n+-Typ und die Kontaktschicht 4 vom p+-Typ an dem dem Diodenbereich benachbarten Ende des IGBT-Bereichs gemischt sind, als Anodenschicht genutzt wird, ab. Daher kann der Betrieb der parasitären pn-Übergangsdiode unterdrückt werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die rückseitige Elektrode 20 beispielsweise aus AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 wird beispielsweise aus Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • In dem in 20 dargestellten RC-IGBT 600 ist nur der Querschnitt in der Pfeilrichtung entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B dargestellt. Jedoch kann die Konfiguration des Querschnitts in der Pfeilrichtung entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A jede Beliebige der Konfigurationen des in 4 dargestellten RC-IGBT 100, des in 15 dargestellten RC-IGBT 101 und der in 16 bis 19 dargestellten RC-IGBTs 200 bis 500 sein.
  • <Siebte bevorzugte Ausführungsform>
  • Hier wird im Folgenden ein RC-IGBT 700 gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 700 ist die Gleiche wie jene von 1. 21 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 700 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B angegeben ist. In 21 sind die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 3 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen.
  • Wie in 21 dargestellt ist, ist im RC-IGBT 700 ein Grenzbereich zwischen dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich angeordnet. Die Konfiguration auf der Seite der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats SB im Grenzbereich ist die Gleiche wie jene im Diodenbereich, und die Kathodenschicht 10 vom n+-Typ, die die Gleiche wie jene im Diodenbereich ist, ist auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet. Die rückseitige Elektrode 20 ist im IGBT-Bereich angeordnet, und die rückseitige Elektrode 21 ist im Diodenbereich angeordnet; der Grenzbereich hat aber eine Konfiguration, in der eine Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und eine Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 abwechselnd angeordnet sind.
  • Mit einer Einstellung des Flächenverhältnisses der Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und der Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 im Grenzbereich in Draufsicht kann die Effizienz einer Trägerinjektion im Grenzbereich im Vergleich zu jener des RC-IGBT 600 der sechsten bevorzugten Ausführungsform weit und frei eingestellt werden. Dies trägt zum Diodenbetrieb im Grenzbereich bei und ermöglicht eine Unterdrückung des Betriebs der parasitären pn-Übergangsdiode. Das Flächenverhältnis kann entsprechend der Klassifizierung des RC-IGBT geeignet bestimmt werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die rückseitige Elektrode 20 beispielsweise aus AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 wird beispielsweise aus Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • In dem in 21 dargestellten RC-IGBT 700 ist nur der Querschnitt in der Pfeilrichtung entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B dargestellt. Jedoch kann die Konfiguration des Querschnitts in der Pfeilrichtung entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A jede Beliebige der Konfigurationen des in 4 dargestellten RC-IGBT 100, des in 15 dargestellten RC-IGBT 101 und der in 16 bis 19 dargestellten RC-IGBTs 200 bis 500 sein.
  • <Achte bevorzugte Ausführungsform>
  • Hier wird im Folgenden ein RC-IGBT 800 gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 800 ist die Gleiche wie jene von 1. 22 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 800 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B angegeben ist. In 22 sind die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 3 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen.
  • Wie in 22 dargestellt ist, hat der RC-IGBT 800 eine Konfiguration, in der zwischen dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich ein Grenzbereich angeordnet ist und eine Vielzahl rückseitiger Elektroden 20 und eine Vielzahl rückseitiger Elektroden 21 im Grenzbereich abwechselnd angeordnet sind. Dieser Punkt ist der Gleiche wie beim RC-IGBT 700 der siebten bevorzugten Ausführungsform. Jedoch ist er so konfiguriert, dass das Flächenverhältnis der rückseitigen Elektrode 20 zur rückseitigen Elektrode 21 in Draufsicht, das heißt der Wert, der berechnet wird, indem die Fläche der rückseitigen Elektrode 20 durch die Fläche der rückseitigen Elektrode 21 dividiert wird, vom IGBT-Bereich in Richtung des Diodenbereichs allmählich abnimmt. Der Grad einer Änderung im Flächenverhältnis kann entsprechend der Klassifizierung des RC-IGBT geeignet bestimmt werden.
  • In dem Beispiel von 22 ist die rückseitige Elektrode 20 dem IGBT-Bereich benachbart angeordnet, ist die rückseitige Elektrode 21 daneben angeordnet und sind danach die rückseitige Elektrode 20 und die rückseitige Elektrode 21 so abwechselnd angeordnet, dass die Fläche der rückseitigen Elektrode 20 abnimmt, während die Fläche der rückseitigen Elektrode 21 zunimmt. Der Teilbereich, wo die rückseitige Elektrode 20 angeordnet ist, weist eine Schottky-Verbindung mit der Kathodenschicht 10 vom n+-Typ auf, und die Metallkontakteigenschaft ist schwach und die Effizienz einer Trägerinjektion ist gering; die rückseitige Elektrode 21 nimmt aber mit zunehmendem Abstand vom IGBT-Bereich allmählich zu. Da die Effizienz einer Trägerinjektion auf der rückseitigen Oberfläche mit zunehmendem Abstand vom IGBT-Bereich allmählich zunimmt, kann ein Betrieb der parasitären pn-Übergangsdiode unterdrückt werden, während eine Zunahme der Ein-Spannung der Diode unterdrückt wird.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die rückseitige Elektrode 20 beispielsweise aus AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 wird beispielsweise aus Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • In dem in 22 dargestellten RC-IGBT 800 ist nur der Querschnitt in der Pfeilrichtung entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B dargestellt. Jedoch kann die Konfiguration des Querschnitts in der Pfeilrichtung entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A jede Beliebige der Konfigurationen des in 4 dargestellten RC-IGBT 100, des in 15 dargestellten RC-IGBT 101 und der in 16 bis 19 dargestellten RC-IGBTs 200 bis 500 sein.
  • <Neunte bevorzugte Ausführungsform>
  • Hier wird im Folgenden ein RC-IGBT 900 gemäß einer neunten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Draufsicht des RC-IGBT 900 ist die Gleiche wie jene von 1. 23 stellt als eine Querschnittsansicht des RC-IGBT 900 einen Querschnitt in einer Richtung dar, die durch den Pfeil entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B angegeben ist. In 23 sind die gleichen Komponenten wie jene des mit Verweis auf 3 beschriebenen RC-IGBT 90 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird unterlassen.
  • Wie in 23 dargestellt ist, hat der RC-IGBT 900 eine Konfiguration, in der zwischen dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich ein Grenzbereich angeordnet ist und im Grenzbereich eine rückseitige Elektrode 24 (dritte Elektrode) angeordnet ist.
  • Die rückseitige Elektrode 24 ist beispielsweise aus einem Material, das von jenen der rückseitigen Elektroden 20 und 21 verschieden ist, das heißt beispielsweise Nickelsilizid (NiSi, NiSi2), geschaffen. Da die rückseitige Elektrode 24 aus einem Material geschaffen wird, das von jenen der rückseitigen Elektroden 20 und 21 verschieden ist, kann die Effizienz einer Trägerinjektion im Grenzbereich weiter und freier eingestellt werden. Dies trägt zum Diodenbetrieb im Grenzbereich bei, und es wird einfacher, einen Betrieb parasitärer pn-Übergangsdioden zu unterdrücken.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die rückseitige Elektrode 20 beispielsweise aus AI, AISi, Ni, TiSi2, PtSi2, PtSi, Mo (Molybdän) oder dergleichen als ein Material für eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • Die rückseitige Elektrode 21 wird beispielsweise aus Ti, MoSi2 oder dergleichen als ein Material für eine Schottky-Verbindung mit der Halbleiterschicht vom p-Typ und eine ohmsche Verbindung mit der Halbleiterschicht vom n-Typ geschaffen.
  • In dem in 23 dargestellten RC-IGBT 900 ist nur der Querschnitt in der Pfeilrichtung entlang einer in 1 dargestellten Linie B-B dargestellt. Die Konfiguration des Querschnitts in der Pfeilrichtung entlang einer in 1 dargestellten Linie A-A kann jedoch jede Beliebige der Konfigurationen des in 4 dargestellten RC-IGBT 100, des in 15 dargestellten RC-IGBT 101 und der in 16 bis 19 dargestellten RC-IGBTs 200 bis 500 sein.
  • <Andere Anwendungsbeispiele>
  • In den oben beschriebenen, ersten bis neunten bevorzugten Ausführungsformen wurde ein RC-IGBT vom Graben-Gatetyp als Beispiel genommen; die Technik der vorliegenden Offenbarung kann jedoch ebenso für einen RC-IGBT vom planaren Gatetyp verwendet werden. Für die Konfiguration der Seite der ersten Hauptoberfläche (Seite der vorderen Oberfläche) eines RC-IGBT vom planaren Gatetyp kann eine allgemeine Konfiguration verwendet werden, und, was die Konfiguration der Elektroden auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche (Seite der rückseitigen Oberfläche) anbetrifft, kann die in den ersten bis neunten bevorzugten Ausführungsformen beschriebene Konfiguration verwendet werden.
  • In der vorliegenden Offenbarung können die jeweiligen bevorzugten Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung frei kombiniert oder geeignet modifiziert oder weggelassen werden.
  • Obgleich die Offenbarung im Detail dargestellt und beschrieben wurde, ist die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen konzipiert werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 6319057 [0002, 0004]

Claims (13)

  1. Halbleitervorrichtung, in der ein Transistor und eine Diode auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat (SB) ausgebildet sind, wobei der Halbleitersubstrat aufweist: einen Transistorbereich, in dem der Transistor ausgebildet ist; und einen Diodenbereich, in dem die Diode ausgebildet ist, der Transistorbereich aufweist: eine erste Halbleiterschicht (9) eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einer Seite einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist; eine zweite Halbleiterschicht (7, 8) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist; eine dritte Halbleiterschicht (5) des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einer Seite einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in Bezug auf die zweite Halbleiterschicht angeordnet ist; eine vierte Halbleiterschicht (3) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der dritten Halbleiterschicht angeordnet ist; einen Gate-Isolierfilm (15), der in Kontakt mit der vierten Halbleiterschicht, der dritten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist; eine Gateelektrode (16), die so ausgebildet ist, dass sie über den Gate-Isolierfilm der dritten Halbleiterschicht gegenüberliegt; eine Elektrode (1), die mit der vierten Halbleiterschicht verbunden ist; und zumindest eine erste Elektrode (20), die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, der Diodenbereich aufweist: eine fünfte Halbleiterschicht (10) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist; die zweite Halbleiterschicht, die auf der fünften Halbleiterschicht angeordnet ist; die dritte Halbleiterschicht; eine sechste Halbleiterschicht (4) des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der dritten Halbleiterschicht angeordnet ist; die Elektrode (1), die mit der sechsten Halbleiterschicht verbunden ist; und zumindest eine zweite Elektrode (21), die mit der fünften Halbleiterschicht verbunden ist, und die zumindest eine erste Elektrode und die zumindest eine zweite Elektrode aus unterschiedlichen Materialien geschaffen sind.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Halbleiterschicht und die zumindest eine erste Elektrode über eine ohmsche Verbindung miteinander verbunden sind, und die fünfte Halbleiterschicht und die zumindest eine zweite Elektrode über eine ohmsche Verbindung miteinander verbunden sind.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Halbleitersubstrat einen Abschlussbereich (31) aufweist, der außerhalb eines den Transistorbereich und den Diodenbereich enthaltenden aktiven Bereichs (AR) angeordnet ist, der Abschlussbereich aufweist: die erste Halbleiterschicht, die auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist; und die zumindest eine zweite Elektrode, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, und die erste Halbleiterschicht und die zumindest eine zweite Elektrode über eine Schottky-Verbindung miteinander verbunden sind.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Halbleitersubstrat einen Gate-Verdrahtungsbereich (34) aufweist, in dem die Gate-Verdrahtung entlang einer äußeren Peripherie des aktiven Bereichs angeordnet ist, der Gate-Verdrahtungsbereich aufweist: die erste Halbleiterschicht, die auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist; und die zumindest eine zweite Elektrode, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, und die erste Halbleiterschicht und die zumindest eine zweite Elektrode über eine Schottky-Verbindung miteinander verbunden sind.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Halbleitersubstrat einen Gate-Verdrahtungsbereich (34) aufweist, in dem eine Gate-Verdrahtung entlang einer äußeren Peripherie des aktiven Bereichs angeordnet ist, und der Gate-Verdrahtungsbereich aufweist: die erste Halbleiterschicht, die auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist; und die zumindest eine erste Elektrode, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste Halbleiterschicht und die zumindest eine erste Elektrode über eine ohmsche Verbindung miteinander verbunden sind.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Halbleitersubstrat aufweist: einen Abschlussbereich (31), der außerhalb eines den Transistorbereich und den Diodenbereich enthaltenden aktiven Bereichs (AR) angeordnet ist; und einen Gate-Verdrahtungsbereich (34), in dem eine Gate-Verdrahtung entlang einer äußeren Peripherie des aktiven Bereichs angeordnet ist, der Gate-Verdrahtungsbereich und der Abschlussbereich die erste Halbleiterschicht aufweisen, die auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, zumindest einer des Gate-Verdrahtungsbereichs und des Abschlussbereichs die zumindest eine erste Elektrode und die zumindest eine zweite Elektrode aufweist, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden sind, die erste Halbleiterschicht und die zumindest eine erste Elektrode über eine ohmsche Verbindung miteinander verbunden sind, und die erste Halbleiterschicht und die zumindest eine zweite Elektrode über eine Schottky-Verbindung miteinander verbunden sind.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Vielzahl erster Elektroden und eine Vielzahl zweiter Elektroden, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden sind, abwechselnd angeordnet sind und ein Flächenverhältnis der Vielzahl erster Elektroden zur Vielzahl zweiter Elektroden in einer Draufsicht von dem aktiven Bereich in Richtung eines Endes des Halbleitersubstrats allmählich abnimmt.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Halbleitersubstrat aufweist: einen Abschlussbereich (31), der außerhalb eines den Transistorbereich und den Diodenbereich enthaltenden aktiven Bereich (AR) angeordnet ist; und einen Gate-Verdrahtungsbereich (34), in dem eine Gate-Verdrahtung entlang einer äußeren Peripherie des aktiven Bereichs angeordnet ist, der Gate-Verdrahtungsbereich und der Abschlussbereich aufweisen: die zweite Halbleiterschicht, die die Seite der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats erreicht; und die zumindest eine erste Elektrode, die mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, und die zweite Halbleiterschicht und die zumindest eine erste Elektrode über eine Schottky-Verbindung miteinander verbunden sind.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Grenzbereich mit dem Transistorbereich im Diodenbereich die zumindest eine erste Elektrode, die mit der fünften Halbleiterschicht verbunden ist, anstelle der zumindest einen zweiten Elektrode aufweist, und die fünfte Halbleiterschicht und die zumindest eine erste Elektrode über eine Schottky-Verbindung miteinander verbunden sind.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Grenzbereich mit dem Transistorbereich im Diodenbereich die zumindest eine erste Elektrode und die zumindest eine zweite Elektrode, die mit der fünften Halbleiterschicht verbunden sind, anstelle der zumindest einen zweiten Elektrode aufweist, die fünfte Halbleiterschicht und die zumindest eine erste Elektrode über eine Schottky-Verbindung miteinander verbunden sind, und die fünfte Halbleiterschicht und die zumindest eine zweite Elektrode über eine ohmsche Verbindung miteinander verbunden sind.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Vielzahl erster Elektroden und eine Vielzahl zweiter Elektroden, die mit der fünften Halbleiterschicht verbunden sind, abwechselnd angeordnet sind und ein Flächenverhältnis der Vielzahl erster Elektroden zur Vielzahl zweiter Elektroden in Draufsicht vom Transistorbereich in Richtung des Diodenbereichs allmählich abnimmt.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Grenzbereich mit dem Transistorbereich im Diodenbereich eine dritte Elektrode (24), die mit der fünften Halbleiterschicht verbunden ist, anstelle der zumindest einen zweiten Elektrode aufweist, und die dritte Elektrode aus einem Material geschaffen ist, das von den Materialien der zumindest einen ersten Elektrode und der zumindest einen zweiten Elektroden verschieden ist.
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