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Die Erfindung betrifft eine Leistungsvorrichtung vom Grabengatetyp, welche ein Latch-up im Fall eines Kurzschlusses oder dergleichen unterdrückt und welche die Eigenschaft einer hohen Spannungsfestigkeit aufweist.
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Leistungsvorrichtungen sind Halbleitervorrichtungen mit hoher Spannungsfestigkeit, welche weit verbreitet für die Leistungssteuerung eingesetzt werden. Unter den Leistungsvorrichtungen sind IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) exzellent bezüglich der Möglichkeit, eine Zellenstruktur zu minimieren und eine Vorrichtung mit hoher Spannungsfestigkeit oder dergleichen zu verwirklichen.
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Ein IGBT ist mit einem p-Basisbereich auf einer Oberfläche und einem p-Kollektorbereich auf einer hinteren Oberfläche eines n-Halbleitersubstrats, welches einen die Leitfähigkeit modulierenden Bereich darstellt, ausgebildet. Ein n-Emitterbereich ist auf einer Oberfläche des Basisbereichs ausgebildet. Grabengates sind in einer Mehrzahl an longitudinalen Grabenrinnen so ausgebildet, dass sie den vorstehend erwähnten Emitterbereich durchdringen.
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Die Patentschrift 1 offenbart eine Halbleitervorrichtung, bei der ein Kontaktloch zwischen einem Grabengate und einem anderen Grabengate ausgebildet ist. Wie in
3(f) der Patentschrift 1 beschrieben ist, ist eine p
+-Schicht, welche ”Bereich geringen Widerstands” genannt wird, auf einer Innenwand des vorstehend erwähnten Kontaktloches durch thermische Diffusion ausgebildet. Die zuvor erwähnte p
+-Schicht weist den Effekt des Verringerns des Basiswiderstands auf. Deshalb schaltet sich, selbst wenn eine nach hinten gerichtete elektromotorische Kraft zwischen einer Source (Emitter) und einem Drain (Kollektor) vorhanden ist, ein parasitärer Transistor, welcher aus einem Sourcebereich, Kanalbereich und einer Epitaxialschicht aufgebaut ist, nicht leicht ein. Somit kann die Konfiguration von
3(f) der Patentschrift 1 die Spannungsfestigkeit erhöhen.
Patentschrift 1:
JP-A-2004-303964 Patentschrift 2:
JP-A-2004-095962 Patentschrift 3:
Japanisches Gebrauchsmuster S63-124762 Patentschrift 4: veröffentlichte
japanische Übersetzungen einer PCT-Veröffentlichung Nr. 2007-500454 Patentschrift 5:
JP-A-2000-058823 Patentschrift 6:
JP-A-2002-353456 -
In dem Fall eines Kurschlusses oder dergleichen des IGBT wird die Stromdichte im Basisbereich sehr hoch. In diesem Fall wird auch die Lochstromdichte in einem Bereich des Basisbereichs, in dessen Nähe ein Kanal ausgebildet ist, sehr hoch. Dies kann bewirken, dass eine n-p-n-p-Struktur aus einem Emitterbereich (n-Bereich)-Basisbereich(p-Bereich)-Halbleitersubstrat(n-Bereich)-Kollektorbereich(p-Bereich) ein Latch-up erzeugt. Darüber hinaus bewirkt eine umgekehrte Vorspannung, die zwischen dem Halbleitersubstrat und dem Basisbereich angelegt wird, dass eine Verarmungsschicht in der Nähe des Übergangs zwischen den beiden ausgebildet wird. Wenn die Verarmungsschicht ohne ausreichende Ausdehnung gebogen wird, kann eine elektrische Feldkonzentration auftreten. Die elektrische Feldkonzentration kann die Spannungsfestigkeit der Leistungsvorrichtung verschlechtern.
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Hierbei kann die in der Patentschrift 1 beschriebene Konfiguration den zuvor erwähnten Latch-up-Effekt und die Verschlechterung der Spannungsfestigkeit, die durch die Verarmungsschicht hervorgerufen wird, vermeiden. Das heißt, dass der Bereich geringen Widerstands, der in 3(f) der Patentschrift 1 beschrieben ist, es ermöglicht, dass Löcher im Basisbereich zur Emitterelektrode entkommen (in der Patentschrift 1 als ”Source-Extraktionselektrode” beschrieben), und die Lochdichte im Basisbereich verringert. Dies bewirkt, dass der zuvor erwähnte Latch-up-Effekt mit geringerer Wahrscheinlichkeit auftritt. Darüber hinaus erstreckt sich der Bereich geringen Widerstands bis zur Epitaxialschicht hin (Halbleitersubstrat) und bewirkt, dass sich die vorstehend erwähnte Verarmungsschicht ausdehnt. Somit ist es möglich, die elektrische Feldkonzentration aufgrund der Biegung der vorstehend erwähnten Verarmungsschicht abzuschwächen und die Spannungsfestigkeit zu erhöhen.
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Jedoch können bei der tatsächlichen Herstellung einer Leistungsvorrichtung eine Mehrzahl an Produkttypen entsprechend verschiedenen Sättigungsströmen als Serie bereitgestellt werden, und darüber hinaus kann das Design verändert werden. In einem solchen Fall erfordert die in der Patentschrift 1 beschriebene Konfiguration eine Maske zur Ausbildung einer Grabenrinne und eine Maske zur Ausbildung eines Kontaktloches oder dergleichen, um für jeden Produkttyp, für jede Designveränderung vorbereitet zu sein, was in dem Problem des Hervorrufens einer Kostenzunahme resultiert.
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Die Erfindung wurde implementiert, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Leistungsvorrichtung anzugeben, bei der viele Produktionsschritte innerhalb einer Vielzahl an Produkttypen geteilt werden können, bei der das Design durch eine minimale Veränderung der Produktionsschritte geändert werden kann und die den Latch-up-Effekt unterdrückt und die Spannungsfestigkeit verbessert.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Leistungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den. Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung liegt in einer Leistungsvorrichtung, welche folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps, einen Basisbereich eines zweiten Leitungstyps, welcher auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, einen Kollektorbereich des zweiten Leitungstyps, welcher auf einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, einen Emitterbereich des ersten Leitungstyps, welcher auf einer Oberfläche des Basisbereichs ausgebildet ist, ein Grabengate, welches über einem das Gate isolierenden Film in einer ersten Grabenrinne ausgebildet ist, die im Basisbereich so ausgebildet ist, dass sie den Emitterbereich durchdringt, eine Vertiefung, die im Basisbereich in der Nähe des Emitterbereichs ausgebildet ist, eine Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps, welche auf einer Innenwand der Vertiefung ausgebildet ist und eine höhere Dotierungsdichte aufweist als der Basisbereich, einen Dummygraben, welcher über einen den Dummygraben isolierenden Film in einer zweiten Grabenrinne ausgebildet ist, welche auf dem Boden der Vertiefung ausgebildet ist, und eine Emitterelektrode, die mit dem Emitterbereich, der Kontaktschicht und dem Dummygraben verbunden ist, wobei die Grabenrinne und der Dummygraben das Halbleitersubstrat erreichen.
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Andere Merkmale der Erfindung werden nachstehend detaillierter beschrieben.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Leistungsvorrichtung herzustellen, welche bei niedrigen Kosten den Latch-up-Effekt unterdrücken und die Spannungsfestigkeit verbessern kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Querschnitt umfasst, der eine Leistungsvorrichtung der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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2 ist eine Ansicht entlang der Linie 2-2, die durch Pfeile in 1 angedeutet ist.
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3 ist eine Darstellung, welche dieselbe Stelle und denselben Kollektorbereich wie 2 veranschaulicht und eine Situation zeigt, in welcher die Emitterelektrode, die Gateelektrode oder dergleichen ausgebildet wird.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Querschnitt umfasst, der eine Leistungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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5 ist eine Ansicht entlang der Linie 5-5, die in 4 durch Pfeile angedeutet ist.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Querschnitt umfasst, der eine Leistungsvorrichtung der dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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7 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Querschnitt umfasst, der eine Leistungsvorrichtung der vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Leistungsvorrichtung
- 12
- Halbleitersubstrat
- 14
- Kollektorbereich
- 16
- Basisbereich
- 19
- erste Grabenrinne
- 20
- Emitterbereich
- 22
- den Emitter fortsetzender Abschnitt
- 30
- Vertiefung
- 40
- Grabengate
- 41
- das Gate isolierender Film
- 42
- Dummygraben
- 43
- den Dummygraben isolierender Film
- 49
- zweite Grabenrinne
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Nachstehend wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind identische oder äquivalente Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und überlappende Beschreibungen derselben werden vereinfacht oder weggelassen, soweit angemessen.
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Ausführungsform 1
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Querschnittsansicht umfasst, die eine Leistungsvorrichtung 10 dieser Ausführungsform veranschaulicht. Der Querschnitt, welcher in 1 oder dergleichen gezeigt ist, offenbart keinerlei Chipendflächen. Die Leistungsvorrichtung 10 ist mit einem Halbleitersubstrat 12 versehen. Das Halbleitersubstrat 12 ist eine n-Schicht, in welche ein n-Dotierungsmittel niedriger Konzentration injiziert ist. Die Oberfläche des Halbleitersubstrats 12 ist mit einem Basisbereich 16 versehen, in den ein p-Dotierungsmittel injiziert ist. Ein p-Kollektorbereich 14 ist auf der hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 12 ausgebildet.
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Ein n-Emitterbereich 20 ist auf der Oberfläche des Basisbereichs 16 ausgebildet. Der Emitterbereich 20 ist eine n+-Schicht, in die eine hohe Konzentration eines n-Dotierungsmittelsinjiziert ist. Darüber hinaus ist eine erste Grabenrinne 19 im Basisbereich 16 so ausgebildet, dass sie den Emitterbereich 20 durchdringt. Ein das Gate isolierender Film 41 ist in der ersten Grabenrinne 19 ausgebildet. Darüber hinaus ist eine Grabenrinne 40 ausgebildet, welche den Emitterbereich 20 und den Basisbereich 16 über den das Gate isolierenden Film 41 kontaktiert. Das Grabengate 40 ist beispielsweise aus dotiertem Polysilizium oder dergleichen ausgebildet. Das Grabengate 40 empfängt ein Gatesteuersignal von der Gateelektrode, welche später beschrieben wird. Der Bereich, in welchem das Grabengate 40 und der Emitterbereich 20 ausgebildet sind, wird ”Gatebereich 50” genannt.
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Eine Vertiefung 30 ist im Basisbereich 16 ausgebildet, der sich an den Gatebereich 50 anschließt. Die Vertiefung 30 ist ein konkaver Abschnitt, welcher im Basisbereich 16 ausgebildet ist. Die Vertiefung 30 ist so ausgebildet, dass sie flacher ist als die Tiefe des Grabengates 40. Darüber hinaus ist eine zweite Graben rinne 49 am Boden der Vertiefung 30 ausgebildet. Die zweite Grabenrinne 49 ist dafür ausgebildet, einen Dummygraben anzuordnen, bei dem es sich um eine Grabenstruktur handelt, durch welche kein Gatesteuersignal übertragen wird. Ein den Dummygraben isolierender Film 43 ist in der zweiten Grabenrinne 49 ausgebildet. Darüber hinaus ist ein Dummygraben 42 vorhanden, welcher den Basisbereich 16 über den den Dummygraben isolierenden Film 43 kontaktiert. Der Dummygraben 42 ist beispielsweise aus dotiertem Polysilizium oder dergleichen ausgebildet.
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Der Bereich, in welchem die Vertiefung 30 ausgebildet ist, welcher den Gatebereich 50 kontaktiert und in welchem eine Emitterelektrode auszubilden ist, wird ein ”Emitterkontaktbereich 26” genannt. Ein den Emitter fortsetzender Abschnitt 22, welcher Teil des Emitterbereiches 20 ist, ist im Emitterkontaktbereich 26 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Kontaktschicht 18 auf der Oberfläche des Basisbereichs 16 im Gatebereich 50 mit Ausnahme des Abschnitts ausgebildet, an dem der Emitterkontaktbereich 26 und der Emitterbereich 20 ausgebildet sind. Das heißt, dass die Kontaktschicht 18 auf der Oberfläche des Basisbereichs 16 mit Ausnahme des das Gate isolierenden Films 41, des Grabengates 40 und des Emitterbereichs 20 (einschließlich des den Emitter fortsetzenden Abschnitts 22) ausgebildet ist. Die Kontaktschicht 18 ist eine Schicht, welche durch Injektion eines p-Dotierungsmittels ausgebildet ist.
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Das p-Dotierungsmittel wird so injiziert, dass eine Schicht mit hoher p+-Konzentration ausgebildet wird. Die Kontaktschicht 18 wird ebenfalls auf der Innenwand der Vertiefung 30 durch Schräginjektion oder dergleichen, soweit angemessen, ausgebildet. Das heißt, dass, da die Kontaktschicht 18 nach der Ausbildung der Vertiefung 30 ausgebildet wird, die Kontaktschicht 18 so ausgebildet wird, dass sie sich entlang der Innenwand der Vertiefung 30 erstreckt. Hier ist die Dichte des Dotierungsmittels der Kontaktschicht 18 höher als die Dichte des Dotierungsmittels des Basisbereichs 16, an dem weder der Emitterbereich 20 noch die Kontaktschicht 18 ausgebildet sind.
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Eine Emitterelektrode ist im Emitterkontaktbereich 26 ausgebildet. Die Emitterelektrode ist in 3 gezeigt. 3 ist eine Darstellung, welche dieselbe Stelle wie 2 veranschaulicht, welche eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 ist, die durch Pfeile angedeutet ist, und welche eine Situation veranschaulicht, in der die Emitterelektrode, Gateelektrode oder dergleichen ausgebildet wird. Wie aus 3 verständlich wird, wird die Emitterelektrode 52 so ausgebildet, dass sie den Emitterkontaktbereich 26 bedeckt. Das heißt, dass die Emitterelektrode 52 elektrisch mit dem den Emitter fortsetzenden Abschnitt 22 des Emitterbereichs 20 verbunden ist. Darüber hinaus ist die Emitterelektrode 52 auch elektrisch mit der Kontaktschicht 18 und dem Dummygraben 42 verbunden. Die Emitterelektrode 52 in der Vertiefung 30 ist so ausgebildet, dass sie die Innenwand der Vertiefung 30 bedeckt.
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In dieser Ausführungsform erreichen sowohl das Grabengate 40, welches das Gatesteuersignal empfängt, als auch der Dummygraben 42, welcher mit der Emitterelektrode 52 verbunden ist, ohne irgendein Gatesteuersignal zu empfangen, das Halbleitersubstrat 12. Darüber hinaus ist, wie es aus 3 verständlich wird, eine Gateverdrahtung 54 mit dem Grabengate 40 verbunden. Eine dielektrische Schicht 53 ist so angeordnet, dass sie die Gateverdrahtung 54 bedeckt, um das Grabengate 40 und die Gateverdrahtung 54 gegen Rauschen zu schützen und die Isolationseigenschaften zu verstärken.
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Die Konfiguration der Leistungsvorrichtung dieser Ausführungsform wurde vorstehend gezeigt. Nachstehend werden Wirkungsweisen und Effekte der Leistungsvorrichtung dieser Ausführungsform mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Wie vorstehend beschrieben kann, wenn die Stromdichte zur Zeit eines Kurzschlusses oder dergleichen hoch ist, die Lochstromdichte in einem Bereich des Emitterbereichs 20 nahe der ersten Grabenrinne 19 ansteigen. In diesem Fall ist, da die Vertiefung 30 im Basisbereich 16 dieser Ausführungsform ausgebildet ist, ein Pfad für Löcher, der durch Ih2 gezeigt ist, zusätzlidh zu einem Pfad für Löcher, der in 3 durch Ih1 gezeigt ist, vorhanden. Das heißt, dass die Löcher im Basisbereich 16 schnell durch die Kontaktschicht 18, die entlang der Vertiefung 30 ausgebildet ist, hindurchfließen und aus dieser austreten. Deshalb sind niemals Löcher auf dem Basisbereich 16 konzentriert. Somit kann das Vorhandensein der Vertiefung 30 in der Konfiguration dieser Ausführungsform verhindern, dass die Lochstromdichte im Basisbereich 16 extrem ansteigt.
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Somit hat das Unterdrücken des Anstiegs der Lochstromdichte des Basisbereichs 16 den Effekt des Unterdrückens des Auftretens des Latch-up-Effekts in der n-p-n-p-Struktur, welche aus dem Emitterbereich 20, dem Basisbereich 16, dem Halbleitersubstrat 12 und dem Kollektorbereich 14 gebildet ist.
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Darüber hinaus wird, da der Dummygraben 42 elektrisch mit der Emitterelektrode 52 verbunden ist, die Spannung, die an den Emitterbereich 20 anzulegen ist, auch an den Dummygraben 42 angelegt. In dem Fall, dass sich die Verarmungsschicht, welche zwischen dem Basisbereich 16 und dem Halbleitersubstrat 12 in der Nähe der ersten Grabenrinne 19 ausgebildet ist, bis zum Dummygraben 42 erstreckt, dehnt sich somit die Verarmungsschicht aus. Deshalb gibt es, da die Ausdehnung der Verarmungsschicht in der Nähe des Dummygrabens 42, die durch den Dummygraben 42 hervorgerufen wird, insbesondere zur Ausdehnung der Verarmungsschicht des Halbleitersubstrats 12, dessen Dotierungskonzentration niedrig ist, beiträgt, den Effekt des Abbaus der elektrischen Feldkonzentration. Dies ermöglicht die Verwirklichung einer Leistungsvorrichtung 10 mit einer hohen Spannungsfestigkeit.
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Was eine Leistungsvorrichtung im allgemeinen betrifft, so können eine Vielzahl von Produkttypen gemäß verschiedenen Sättigungsströmen als Serie vorhanden sein, und darüber hinaus kann das Design verändert werden, um Eigenschaften individueller Produkttypen anzupassen. In einem solchen Fall müssen beispielsweise gemäß der Konfiguration, welche in der Patentschrift 1 angegeben ist, Masken zum Ausbilden von Grabenrinnen einzeln individuell bereitgestellt werden. Darüber hinaus müssen, wenn ein Versuch unternommen wird, die Anzahl an Grabengates zu erhöhen, um die Sättigungsstromstärke in der Konfiguration, die in der Patentschrift 1 beschrieben ist, zu erhöhen, Grabenrinnen neu gebildet werden, wodurch es unvermeidlich wird, den Zellenbereich zu vergrößern. Somit beinhaltet die Konfiguration gemäß der Patentschrift 1 das Problem, dass der Freiheitsgrad beim Verändern des Sättigungsstromes niedrig ist.
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Andererseits kann die Konfiguration der Erfindung das vorstehend beschriebene Problem lösen. Das heißt, dass gemäß der Konfiguration dieser Ausführungsform, da der Dummygraben 42 auch als Grabengate 40 benutzt werden kann, der Freiheitsgrad beim Festsetzen des Sättigungsstromes hoch ist. Hierbei wird angenommen, dass die Verringerung der Unterdrückung des Latch-up-Effekts, die durch Erhöhen der Anzahl an Grabengates 40 hervorgerufen wird, innerhalb eines erlaubten Bereichs verbleibt. Darüber hinaus kann, da der Dummygraben 42 dieser Ausführungsform im gleichen Herstellungsschritt wie das Grabengate 40 ausgebildet wird, die Anzahl an Grabengates 40 erhöht oder erniedrigt werden, ohne dass Masken zum Ausbilden der Grabenrinnen verändert werden müssen. Ob die ausgebildeten Grabenrinnen als Grabengates 40 oder Dummygräben 42 verwendet werden, wird durch eine Maske zum Ausbilden der Vertiefung 30 oder dergleichen festgelegt. So wird das Verwenden der Dummygräben 42 als Grabengates 40 oder entgegengesetzt, das Verwenden der Grabengates 40 als Dummygräben 42 ohne Vergrößerung des Zellenbereiches verwirklicht. Somit gewährleistet die Konfiguration dieser Ausführungsform einen hohen Freiheitsgrad beim Verändern des Sättigungsstroms zusätzlich zur Unterdrückung des Latch-up-Effekts und der Fähigkeit zur Realisierung einer hohen Spannungsfestigkeit.
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Darüber hinaus erreicht die Vertiefung 30 dieser Ausführungsform nicht das Halbleitersubstrat 12 und ist flacher als das Kontaktloch in der Patentschrift 1. Somit ist es leicht, die Kontaktschicht 18 auszubilden, und dies ist im Vergleich zur Patentschrift 1 ein vorteilhafter Schritt auch vom Standpunkt des Einbettens der Emitterelektrode (Sourceextraktionselektrode), und die Ausbeute kann ebenfalls verbessert werden. Somit ermöglicht es die Konfiguration dieser Ausführungsform, eine Herstellung von mehreren Vorrichtungen und Designänderungen zu niedrigen Kosten und ohne die Erhöhung des Schwierigkeitsgrads bei der Herstellung zu realisieren.
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Darüber hinaus erfordert die Halbleitervorrichtung (Leistungsvorrichtung), welche in den 3f und 3g der Patentschrift 1 offenbart ist, dass ein Schritt des Vorsehens einer Diffusionssourceschicht durchgeführt wird, um einen Bereich mit niedrigem Widerstand auszubilden, und ein Schritt der thermischen Diffusion ausgeführt wird, um die Diffusionssourceschicht oder dergleichen zu diffundieren. Somit sind die Herstellungsschritte kompliziert. Andererseits wird gemäß der Konfiguration dieser Ausführungsform die zweite Grabenrinne 49 im selben Herstellungsschritt wie die ersten Grabenrinne 19 ausgebildet, der den Dummygraben isolierende Film 43 wird im selben Herstellungsschritt wie der das Gate isolierende Film 41 ausgebildet und der Dummygraben 42 wird im selben Herstellungsschritt wie das Grabengate 40 ausgebildet. Somit ist kein zusätzliches Verfahren speziell erforderlich, um den Dummygraben 42 oder dergleichen auszubilden, und es ist dadurch möglich, die Herstellungsschritte zu vereinfachen.
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Obgleich eine Konfiguration in dieser Ausführungsform beschrieben wurde, in welcher Dummygräben 42 an zwei Stellen am Boden der Vertiefung 30 ausgebildet werden, ist diese Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass die Vertiefung 30 so vorgesehen wird, dass die Kontaktschicht 18, welche entlang der Vertiefung 30 ausgebildet ist, sich der ersten Grabenrinne 19 annähert und es Löchern ermöglicht, effektiv zur Emitterelektrode 52 zu entkommen. Deshalb kann die Anzahl an Dummygräben 42 am Boden der Vertiefung 30 in Bezug auf die Verarmungsschicht, welche sich zum Halbleitersubstrat 12 erstreckt, gemäß den Erfordernissen festgesetzt werden. Darüber hinaus muss der Dummygraben 42 nicht immer am Boden der Vertiefung 30 ausgebildet sein, sondern kann auch in einem anderen Bereich unabhängig von der Vertiefung 30 vorhanden sein.
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Auf ähnliche Weise kann die Form der Vertiefung 30 auch zufällig so definiert werden, dass sich die Vertiefung 30 an die erste Grabenrinne 19 annähert und es Löchern ermöglicht, über einen großen Bereich hinweg zur Emitterelektrode zu entkommen.
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Ausführungsform 2
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Diese Ausführungsform betrifft eine Leistungsvorrichtung, welche charakteristische Eigenschaften verbessern kann. 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Querschnitt der Leistungsvorrichtung dieser Ausführungsform umfasst. Darüber hinaus ist 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5, die durch Pfeile angedeutet ist. Nachstehend werden die Unterschiede zur Ausführungsform 1 beschrieben. Ein Emitterbereich 108 dieser Ausführungsform wird in Bandform in einer Richtung senkrecht zum Grabengate 40 ausgebildet. Das heißt, der Emitterbereich 108 wird über dem Gatebereich 50, dem Emitterkontaktbereich 26 und dem benachbarten Gatebereich 57 ausgebildet.
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Somit wird der Emitterbereich 108 auch teilweise auf der Innenwand der Vertiefung 30 ausgebildet. Es kann zu einer Maskendiskrepanz („Missmatch”) zwischen einem Maskierungsschritt zur Ausbildung des Grabengates 40 und einem Maskierungsschritt zur Ausbildung des Emitterbereichs 108 kommen. Jedoch ist es gemäß der Konfiguration dieser Ausführungsform möglich, Einflüsse von Fluktuationen im Kontaktbereich zwischen dem Emitterbereich und der Emitterelektrode, welche durch die Maskendiskrepanzen hervorgerufen werden, auf die Eigenschaften zu unterdrücken. Deshalb ist es möglich, eine solche Leistungsvorrichtung anzugeben, bei der gm-Eigenschaften (Sättigungsstromeigenschaften) der Leistungsvorrichtung 10 mit geringerer Wahrscheinlichkeit durch Prozessvariationen beeinflusst werden. Darüber hinaus können, was die Unterdrückung des Latch-up-Effekts und die Eigenschaften der Spannungsfestigkeit betrifft, Effekte erzielt werden, die äquivalent zu jenen der Ausführungsform 1 sind. Darüber hinaus ist es möglich, eine Produktion von mehreren Vorrichtungen und Designänderungen bei niedrigen Kosten zu verwirklichen, wie vorstehend beschrieben.
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Ausführungsform 3
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Diese Ausführungsform betrifft eine Leistungsvorrichtung mit einem niedrigen ON-Widerstand, welche einen großen Sättigungsstrom aufnehmen kann. 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Querschnitt der Leistungsvorrichtung dieser Ausführungsform umfasst. Nachstehend werden die Differenzen zur Ausführungsform 1 beschrieben. Ein Emitterbereich 202 dieser Ausführungsform ist nicht brückenförmig wie in Ausführungsform 1, sondern bandförmig. Das heißt, dass sich ein den Emitter fortsetzender Abschnitt 200, welcher ein Abschnitt des Emitterbereichs 202 ist, der sich zum Emitterkontaktbereich 26 erstreckt, in Bandform parallel zur Longitudinalrichtung des Grabengates 40 erstreckt.
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Das Ausbilden des Emitterbereichs 202 auf diese Weise bewirkt, dass der Ermitterbereich 202 die Emitterelektrode über einem großen Bereich kontaktiert, weshalb der ON-Widerstand verringert werden kann und gleichzeitig ein großer Sättigungsstrom aufgenommen werden kann. Darüber hinaus kann diese Ausführungsform Effekte erzielen, die äquivalent zu denjenigen der Ausführungsform 1 in Bezug auf die Unterdrückung des Latch-up-Effekts und die Eigenschaften der Spannungsfestigkeit sind. Darüber hinaus ist es möglich, eine Produktion mehrerer Vorrichtungen und Designänderungen bei niedrigen Kosten zu verwirklichen, wie vorstehend beschrieben.
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Ausführungsform 4
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Diese Ausführungsform betrifft eine Leistungsvorrichtung, welche das Eindringen von Löchern in einen Basisbereich unterdrückt und effektiv den Latch-up-Effekt durch einen parasitären Transistor unterdrückt. 7 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Querschnitt der Leistungsvorrichtung dieser Ausführungsform umfasst. Nachstehend werden Unterschiede zur Ausführungsform 1 beschrieben. Ein Halbleitersubstrat 12 dieser Ausführungsform ist mit einer Ladungsträgerspeicherschicht 300 auf einer Oberfläche versehen, welche den Basisbereich 16 kontaktiert. Die Ladungsträgerspeicherschicht 300 ist eine n-Schicht, in welcher ein n-Dotierungsmittel injiziert ist. Die Dichte des Dotierungsmittels der Ladungsträgerspeicherschicht 300 ist höher als die Dichte des Dotierungsmittels des Abschnitts des Halbleitersubstrats 12, an dem die Ladungsträgerspeicherschicht 300 nicht ausgebildet ist.
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Das Ausbilden der Ladungsträgerspeicherschicht 300 auf diese Weise unterdrückt das Vordringen von Löchern aus dem Halbleitersubstrat 12 in den Basisbereich 16. Deshalb steigt im Fall eines Kurzschlusses oder dergleichen die Lochstromdichte im Bereich des Basisbereichs 16, der an die erste Grabenrinne 19 angrenzt, niemals beträchtlich an. Somit wird der Effekt des Unterdrückens des Latch-up-Effekts der n-p-n-p-Struktur, welche aus dem Emitterbereich 20 (des n-Typs)-Basisbereich 16 (des p-Typs)-Halbleitersubstrat 12 (des n-Typs)-Kollektorbereich 14 (des p-Typs) aufgebaut ist, weiter verbessert. Darüber hinaus ermöglicht das Vorhandensein des Dummygrabens 42 Effekte auf die Spannungsfestigkeitseigenschaften, die äquivalent zu denjenigen der Ausführungsform 1 sind. Darüber hinaus ist es möglich, eine Produktion mehrerer Vorrichtungen und Designänderungen zu niedrigen Kosten zu verwirklichen, wie vorstehend beschrieben.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie vorstehend beschrieben, kann die Leistungsvorrichtung gemäß der Erfindung eine preiswerte Leistungsvorrichtung mit hoher Spannungsfestigkeit bilden, die den Latch-up-Effekt unterdrücken kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-303964 [0004]
- JP 2004-095962 [0004]
- JP 63-124762 [0004]
- JP 2007-500454 [0004]
- JP 2000-058823 A [0004]
- JP 2002-353456 A [0004]
