DE112013007102T5 - IGBT mit eingebauter Diode - Google Patents

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Satoru Machida
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Abstract

Wenn ein IGBT eine Barrierenschicht 10 hat, die einen oberen Körperbereich 8a von einem unteren Körperbereich 8b trennt, ist eine Leitfähigkeitsmodulation erhöht und ein Einschaltwiderstand sinkt. Wenn der IGBT auch einen Schottky-Kontaktbereich 6 hat, der sich so erstreckt, dass er die Barrierenschicht 10 erreicht, kann eine Diodenstruktur erhalten werden. In diesem Fall wird jedoch ein Strompfad erzeugt, der sich sowohl durch die Barrierenschicht 10 als auch den Schottky-Kontaktbereich 6 erstreckt, um einen Emitterbereich 4 zu erreichen, was zu einem Anwachsen eines Sättigungsstroms und einem Abnehmen in einem Kurzschlusswiderstand führt. Der Schottky-Kontaktbereich 6 ist von dem Emitterbereich 4 durch den oberen Körperbereich 8a getrennt. Durch Auswählen einer Verunreinigungskonzentration in dem oberen Körperbereich 8a kann ein Anwachsen in einem Sättigungsstrom verhindert werden. Alternativ kann eine Blockierstruktur, die es verhindert, dass eine Verarmungsschicht, die sich von dem Schottky-Kontaktbereich 6 in den oberen Körperbereich 8a erstreckt, mit einer Verarmungsschicht, die sich von dem Emitterbereich 4 in dem oberen Körperbereich 8a erstreckt, verbindet, in einem Gebiet bereitgestellt werden, das den Schottky-Kontaktbereich 6 von dem Emitterbereich 4 trennt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Spezifikation offenbart eine Halbleitereinrichtung, die einen IGBT (bipolarer Transistor mit isoliertem Gate) und eine Diode hat, die beide auf einem einzelnen Halbleitersubstrat bereitgestellt sind (diese Halbleitereinrichtung wird ein IGBT mit einer eingebauten Diode genannt). Genauer offenbart diese Spezifikation eine Technik, um ein Anwachsen in einem Sättigungsstrom zu verhindern, um ein Abnehmen in einem Kurzschlusswiderstand zu verhindern, während eine Einschaltspannung des IGBTs niedrig beibehalten wird.
  • Stand der Technik
  • Ein IGBT enthält strukturell einen Emitterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps (z. B. eines n-Typs) und einen Driftbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der von dem Emitterbereich durch einen Körperbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps (z. B. eines p-Typs) getrennt ist. Wie in Patentliteratur 1 beschrieben, ist eine Technik des Einfügens einer Barrierenschicht des ersten Leitfähigkeitstyps in einen Körperbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, um so durch die Barrierenschicht den Körperbereich in einen Teil, der in Kontakt mit einem Emitterbereich ist, und einen Teil, der in Kontakt mit einem Driftbereich ist, zu teilen, bekannt. Gemäß dieser Technik werden Minoritätsladungsträger davon abgehalten, in eine Emitterelektrode aus dem Driftbereich zu dringen, und eine Leitfähigkeitsmodulation kann erhöht werden, um einen Widerstand des IGBTs in einem eingeschalteten Zustand zu verringern (um eine Einschaltspannung zu verringern).
  • Patentliteratur 1 offenbart eine weitere Technik des Einbauens eines IGBTs und einer freilaufenden Diode in ein einzelnes Halbleitersubstrat, um einen IGBT umgekehrter Leitfähigkeit (einen RC-IGBT) zu realisieren. Noch eine weitere Technik ist bekannt, bei der ein IGBT und eine Diode in einem einzelnen Halbleitersubstrat eingebaut sind, um z. B. einen Durchbruch einer Gateisolationsschicht zu verhindern.
  • REFERENZLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2012-43890
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Wenn die Technik des Einfügens einer Barrierenschicht in einen Körperbereich, um eine Leitfähigkeitsmodulation zu erhöhen, und die Technik des Bereitstellens eines IGBTs und einer Diode in einem einzelnen Halbleitersubstrat kombiniert werden, ist es effektiv, einen Halbleiterbereich bereitzustellen, der sich von einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats durch den Körperbereich in Kontakt mit einem Emitterbereich erstreckt, um die Barrierenschicht zu erreichen. Die japanische Patentanmeldung Nr. 2012-166576 offenbart in ihrer Spezifikation und Zeichnungen eine Technik des Bereitstellens einer Schottky-Diode, die einen Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps verwendet, der sich von einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats durch einen Körperbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps erstreckt, um eine Barrierenschicht des ersten Leitfähigkeitstyps zu erreichen. Diese Anmeldung wurde jedoch nicht zur Zeit des Einreichens der vorliegenden Anmeldung offen gelegt.
  • 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines IGBTs, der die Technik des Bereitstellens einer Schottky-Diode einbaut, die einen Bereich (einen Schottky-Kontaktbereich) verwendet, der sich von einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats erstreckt, um eine Barrierenschicht zu erreichen. Ein Bezugszeichen 2 bezeichnet die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats, jedes Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Emitterbereich, jedes Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Schottky-Kontaktbereich, ein Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Körperbereich, ein Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Barrierenschicht, ein Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Driftbereich, ein Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Kollektorbereich, jedes Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Gateelektrode, jedes Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Gateisolationsschicht, und ein Bezugszeichen 20 bezeichnet eine hintere Oberfläche des Halbleitersubstrats. Die Emitterbereiche 4, die Schottky-Kontaktbereiche 6, die Barrierenschicht 10 und der Driftbereich 12 haben einen ersten Leitfähigkeitstyp (z. B. einen n-Typ), während der Körperbereich 8 und der Kollektorbereich 14 einen zweiten Leitfähigkeitstyp haben (z. B. einen p-Typ). Der Körperbereich 8 wird durch die Barrierenschicht 10 in einen oberen Körperbereich 8a, der in Kontakt mit den Emitterbereichen 4 ist, und einen unteren Körperbereich 8b, der in Kontakt mit dem Driftbereich 12 ist, geteilt. Jeder Schottky-Kontaktbereich 6 erstreckt sich von der vorderen Oberfläche 2 des Halbleitersubstrats durch den oberen Körperbereich 8a, um die Barrierenschicht 10 zu erreichen. Eine Emitterelektrode (nicht gezeigt) ist auf der vorderen Oberfläche 2 des Halbleitersubstrats bereitgestellt. Die Emitterelektrode ist in ohmschen Kontakt mit den Emitterbereichen 4 und dem oberen Körperbereich 8a, ist in Schottky-Kontakt mit den Schottky-Kontaktbereichen 6, und ist von den Gateelektroden 16 durch entsprechende Gateisolationsschichten 18 isoliert. Eine Kollektorelektrode (nicht gezeigt) ist auf der hinteren Oberfläche 20 des Halbleitersubstrats bereitgestellt. Die Kollektorelektrode ist in ohmschem Kontakt mit dem Kollektorbereich 14. Die Emitterelektrode ist eine Anodenelektrode der Schottky-Diode, während die Kollektorelektrode eine Kathodenelektrode der Schottky-Diode ist.
  • Gewöhnlich wird, wenn der Halbleiter verwendet wird, die Emitterelektrode auf Masse gelegt, und eine positive Spannung wird an die Kollektorelektrode angelegt. Dieser Zustand ist äquivalent zu einem Zustand, in dem die Schottky-Diode umgekehrt vorgespannt ist. Im Folgenden bezeichnet der erste Leitfähigkeitstyp einen n-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyps bezeichnet einen p-Typ. Während eine positive Spannung an die Gateelektrode 16 angelegt wird, wird ein Leitfähigkeitstyp eines Teils des Körperbereichs 8, der den Gateelektroden 16 über die jeweiligen Gateisolationsschichten 18 zugewandt ist, in den n-Typ invertiert. Als ein Ergebnis werden jeweilige Emitterbereiche 4, der dadurch umgewandelte Körperbereich 8a, die Barrierenschicht 10, der dadurch umgewandelte Körperbereich 8b und der Driftbereich 12 elektrisch miteinander verbunden, sodass es Elektronen ermöglicht wird, von der Emitterelektrode in den Driftbereich 12 zu fließen. Dies ermöglicht es entsprechend Löchern, von der Kollektorelektrode durch den Kollektorbereich 14 in den Driftbereich 12 zu fließen, sodass eine Leitfähigkeitsmodulation in dem Driftbereich 12 auftritt, und dadurch werden der Emitter und der Kollektor elektrisch miteinander verbunden. Wegen dieser Leitfähigkeitsmodulation ist eine Einschaltspannung niedrig. Das Vorhandensein der Barrierenschicht 10 verhindert ein Wandern von Löchern, die in den Driftbereich 12 geflossen sind, in die Emitterelektrode, erhöht die Leitfähigkeitsmodulation und senkt die Einschaltspannung weiter. Wenn ein Anlegen einer positiven Spannung an die Gateelektrode 16 gestoppt wird, verschwindet eine Inversionsschicht, die in dem Körperbereich 8 erzeugt wurde, und die dadurch erzeugte elektrische Verbindung zwischen dem Emitter und dem Kollektor ist abgeschnitten. Ein IGBT wird durch die Emitterbereiche 4, den oberen Körperbereich 8a, die Barrierenschicht 10, den unteren Körperbereich 8b, den Driftbereich 12, den Kollektorbereich 14, die Gateelektroden 16, die Gateisolationsschichten 18 usw. gebildet.
  • Wenn die elektrische Verbindung zwischen dem Emitter und dem Kollektor ausgeschaltet ist, macht eine Induktionskomponente einer Lastschaltung, die mit dem IGBT verbunden ist, ein elektrisches Potenzial der Emitterelektrode höher als ein elektrisches Potential der Kollektorelektrode. In diesem Fall ist ein Schottky-Übergang zwischen der Emitterelektrode (der Anodenelektrode der Diode) und jedem Schottky-Kontaktbereich 6 vorwärts vorgespannt und entsprechend fließt ein Vorwärtsstrom durch die Schottky-Diode. Als eine Konsequenz arbeitet die Schottky-Diode als eine freilaufende Diode („Free Wheeling Diode”). Wenn ein Einfluss der Induktionskomponente eliminiert wurde und das elektrische Potenzial der Emitterelektrode niedriger als das elektrische Potential der Kollektorelektrode wurde, ist der Schottky-Übergang zwischen der Emitterelektrode und dem Schottky-Kontaktbereich 6 umgekehrt vorgespannt und entsprechend wird der Strom davon abgehalten, zwischen der Emitterelektrode und dem Schottky-Kontaktbereich 6 zu fließen. Eine Schottky-Diode wird durch die Emitterelektrode, den Schottky-Kontaktbereich 6 und ähnliches gebildet. In diesem Beispiel arbeitet die Schottky-Diode als eine freilaufende Diode. In einem unterschiedlichen Beispiel kann ein IGBT eine Diode einbauen um zu verhindern, dass eine Gateisolationsschicht 18 aufgrund eines Anwachsens einer Spannung zwischen dem Emitter und dem Kollektor beschädigt wird.
  • Der IGBT mit einer eingebauten Diode mit der Barrierenschicht 10 und den Schottky-Kontaktbereichen 6 hat Eigenschaften eines niedrigen Widerstands zwischen dem Kollektor und dem Emitter, wenn der IGBT in einem eingeschalteten Zustand ist, und hat einen niedrigen Leckstrom, und deswegen hat er niedrige Verlustcharakteristiken. Der IGBT mit einer eingebauten Diode hat die Barrierenschicht 10 und die Schottky-Kontaktbereiche 6, jedoch hat er ein Problem, dass er einen hohen Sättigungsstrom hat und deswegen einfach beschädigt wird, wenn ein Kurzschluss in der Lastschaltung oder Ähnliches auftritt. Die vorliegende Spezifikation stellt einen IGBT mit einer eingebauten Diode bereit, die weniger wahrscheinlich beschädigt wird, während die Barrierenschicht 10 und die Schottky-Kontaktbereiche 6 verwendet werden.
  • Die in der vorliegenden Spezifikation beschriebene Technik wurde basierend auf einer Analyse entwickelt, warum eine Verbesserung von Eigenschaften durch Verwenden der Barrierenschicht und der Schottky-Kontaktbereiche 6 zu einem Absinken in einem Kurzschlusswiderstand führen kann. In 1 zeigt ein Pfeil A einen Strompfad, der sich durch die Inversionsschicht erstreckt, die erzeugt wird, wenn der IGBT in einem eingeschalteten Zustand ist. In einem IGBT, in dem keine Diode eingebaut ist, ist der durch den Pfeil A gezeigte Strompfad der einzige Strompfad, der erzeugt wird. Abgesehen davon zeigt ein Pfeil B einen Strompfad, der sich von der Inversionsschicht, die in dem unteren Körperbereich 8b erzeugt wurde, durch sowohl die Barrierenschicht 10 als auch den Schottky-Kontaktbereich 6 erstreckt, um den Emitterbereich 4 zu erreichen. Wenn eine Diode unter Verwendung der Barrierenschicht 10 und der Schottky-Kontaktbereiche 6 eingebaut ist, wird der neue Strompfad B erzeugt. Trotz des Vorhandenseins des oberen Körperbereichs 8a des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps zwischen den Schottky-Kontaktbereichen 6 und den Emitterbereichen 4 fließt gemäß einer tatsächlichen Messung ein Strom von den Schottky-Kontaktbereichen 6 durch den oberen Körperbereich 8a in die Emitterbereiche 4.
  • Es soll bemerkt werden, dass, während der IGBT in einem eingeschalteten Zustand ist, eine umgekehrte Vorspannung zwischen den Schottky-Kontaktbereichen 6 und der Emitterelektrode angelegt ist, und deswegen kein Strom von den Schottky-Kontaktbereichen 6 in die Emitterelektrode fließt.
  • Der obere Körperbereich 8a wird durch Implantieren von Verunreinigungen von der vorderen Oberfläche 2 des Halbleitersubstrats und anschließendes Diffundieren der implantierten Verunreinigungen gebildet. Das Implantieren der Verunreinigungen wird mit solch einer Menge an Energie durchgeführt, dass es den Verunreinigungen ermöglicht wird, eine gewisse Tiefe von der vorderen Oberfläche 2 zu erreichen, und deswegen ist eine Verunreinigungskonzentration in der Nähe der vorderen Oberfläche 2 niedriger als eine Verunreinigungskonzentration bei der bestimmten Tiefe von der vorderen Oberfläche. Es wurde gefunden, dass, wenn ein Strom von den Schottky-Kontaktbereichen 6 durch den oberen Körperbereich 8a in die Emitterbereiche 4 fließt, der Strom entlang einer vorderen Oberfläche des oberen Körperbereichs 8a fließt, in dem die Verunreinigungskonzentration des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps relativ niedrig ist, bevorzugter als durch ein tiefes Gebiet in dem oberen Körperbereich 8a, in dem eine relativ hohe Konzentration von Verunreinigungen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps enthalten ist. Genauer wurde gefunden, dass sich an einer Position entlang der vorderen Oberfläche des oberen Körperbereichs 8a mit der niedrigen Verunreinigungskonzentration eine Verarmungsschicht, die sich von den Schottky-Kontaktbereichen 6 zu dem oberen Körperbereich 8a erstreckt, mit einer Verarmungsschicht verbindet, die sich von den Emitterbereichen 4 zu dem oberen Körperbereich 8a erstreckt, um einen Durchbruch zu erzielen, und das Vorhandensein des Durchbruchs ermöglicht es einem Strom, von den Schottky-Kontaktbereichen 6 durch den oberen Körperbereich 8a in die Emitterbereiche 4 zu fließen.
  • 2 zeigt eine Beziehung zwischen einer Emitter-Kollektorspannung und einem Emitter-Kollektorstrom. Eine Kurve C1 zeigt ein Ergebnis einer Messung an einem IGBT, in dem keine Diode eingebaut ist, während eine Kurve C2 ein Ergebnis einer Messung an einem IGBT zeigt, bei dem eine Diode eingebaut ist, die die Barrierenschicht 10 und die Schottky-Kontaktbereiche 6 verwendet. Der IGBT ohne eingebaute Diode hat einen Sättigungsstrom von IA, während der IGBT mit der Barrierenschicht 10 und dem Schottky-Kontaktbereich 6 einen höheren Sättigungsstrom hat, der IA + IB ist. Gemäß dem Analyseergebnis wird bestätigt, dass IA einem Strom zugeordnet wird, der in dem Strompfad, der durch Pfeil A gezeigt ist, fließt, und IB wird einem Strom zugeordnet, der in dem Strompfad fließt, der durch den Pfeil B gezeigt ist. Es wurde gefunden, dass, wenn die Barrierenschicht 10 und der Schottky-Kontaktbereich 6 bereitgestellt werden, der Strompfad B erzeugt wird, und deswegen der Sättigungsstrom wächst.
  • In 2 zeigt VCC eine Versorgungsspannung an, die an den IGBT und die Lastschaltung angelegt wird. Wenn ein Kurzschluss in der Lastschaltung auftritt, wird die Versorgungsspannung VCC an den IGBT angelegt. Wenn der Kurzschluss in der Lastschaltung auftritt, wird eine Energie einer Menge des Sättigungsstroms multipliziert mit der Versorgungsspannung (W = J/Sec) in der Halbleitereinrichtung pro Einheitszeit erzeugt, und entsprechend erzeugt der IGBT mit einer eingebauten Diode eine Wärme. Es wurde gefunden, dass, wenn die Barrierenschicht 10 und die Schottky-Kontaktbereiche 6 bereitgestellt werden, die in dem IGBT mit einer eingebauten Diode zur Zeit eines Kurzschlusses erzeugte Energie von VCC × IA auf VCC × (IA + IB) wächst. Es wurde gefunden, dass, wenn die Barrierenschicht 10 und die Schottky-Kontaktbereiche 6 bereitgestellt sind, eine Menge an pro Einheitszeit erzeugter Wärme wächst, entsprechend einer Geschwindigkeit, mit der eine Temperatur des IGBTs mit einer eingebauten Diode wächst, und folglich eine Zeit, die es braucht, um eine Temperatur zu erreichen, bei der die Halbleitereinrichtung beschädigt wird, verkürzt wird, und deswegen der Kurzschlusswiderstand abnimmt.
  • Die vorliegende Spezifikation offenbart eine Technik des Verbesserns von Eigenschaften einer Halbleitereinrichtung unter Verwendung der Barrierenschicht und des Schottky-Kontaktbereichs 6, sodass der IGBT mit einer eingebauten Diode weniger wahrscheinlich beschädigt wird.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Gemäß den Ergebnissen der obigen Analyse wurde gefunden, dass ein Abnehmen in einem Kurzschlusswiderstand eines herkömmlichen IGBTs mit einer eingebauten Diode durch einen Durchbruch erzeugt wird, der zwischen einem Schottky-Kontaktbereich 6 und einem Emitterbereich in der Nähe einer vorderen Oberfläche eines oberen Körperbereichs auftritt. Die vorliegende Spezifikation offenbart eine Technik des Verhinderns des Auftretens eines Durchbruchs, um so das Abnehmen in einem Kurzschlusswiderstand zu verhindern.
  • (Erste Lösung)
  • Ein Durchbruch tritt auf, wenn eine Summe (im Weiteren, ein Gesamtabstand) eines Abstands einer Verarmungsschicht, die sich von dem Schottky-Kontaktbereich in den oberen Körperbereich erstreckt, und ein Abstand einer Verarmungsschicht, die sich von dem Emitterbereich in den oberen Körperbereich erstreckt, gleich einem Abstand zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich ist oder darüber hinaus geht. Der Gesamtabstand hängt von einer Potenzialdifferenz zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich ab (während der IGBT in einem eingeschalteten Zustand ist, weil die umgekehrte Vorspannung zwischen der Emitterelektrode und dem Schottky-Kontaktbereich angelegt ist, ist ein elektrisches Potenzial des Schottky-Kontaktbereichs verschieden von einem elektrischen Potenzial der Emitterelektrode (das gleich einem elektrischen Potenzial des Emitterbereichs ist)), und hängt auch von einer Menge von Ladungen ab, die in dem oberen Körperbereich vorhanden sind. Wenn die Potenzialdifferenz groß ist, ist der Gesamtabstand lang, während, wenn die Menge an Ladungen groß ist, der Gesamtabstand kurz ist. Die Potenzialdifferenz kann durch Messung und/oder Analyse erhalten werden. Solange die Menge an Ladungen angepasst ist, um eine Beziehung zu erfüllen ”ein Gesamtabstand bei einer Potenzialdifferenz < ein Abstand zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich”, kann das Auftreten des Durchbruchs verhindert werden. Gewöhnlich werden monovalente Ionen implantiert, um einen Leitfähigkeitstyp des oberen Körperbereichs anzupassen. In diesem Fall ist die Menge an Ladungen proportional zu einer Verunreinigungskonzentration.
  • Hier haben W, das ein Abstand einer Verarmungsschicht, die sich in den oberen Körperbereich erstreckt, ist, N, das eine Verunreinigungskonzentration in dem oberen Körperbereich ist, und V, das eine Spannungsdifferenz zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich ist, eine Beziehung, die durch eine Formel definiert ist: W2 = 2·Es·(Vbi – V)/(q·N) (1), wobei in der Formel Es eine Dielektrizitätskonstante des Halbleiters bezeichnet, Vbi ein eingebautes Potenzial bezeichnet, und q eine Elementarladung bezeichnet.
  • Wenn der Abstand zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich L ist, versteht es sich, dass, wenn eine Beziehung: N > 2·Es·(Vbi – V)/(q·L2) (2), die aus der Formel (1) abgeleitet wird, erfüllt wird, eine Beziehung W < L erfüllt wird, und deswegen ist es möglich, ein Ergebnis zu erhalten, bei dem das Auftreten eines Durchbruchs zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich verhindert werden kann. In der Formel (2) sind Es als die dielektrische Konstante und q als die Elementarladung bekannt, und es ist möglich, Vbi als das eingebaute Potenzial, L als den Abstand zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich, und V als die Spannungsdifferenz zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich zu messen. Entsprechend kann aus der Formel (2) eine Verunreinigungskonzentration, die benötigt wird, um das Auftreten eines Durchbruchs zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich zu verhindern, bestimmt werden.
  • Wie oben beschrieben ist in dem oben zitierten Dokument des Stands der Technik die Verunreinigungskonzentration in der Nähe der vorderen Oberfläche des oberen Körperkontaktbereichs zu niedrig, um die Beziehung, die durch Formel 2 definiert wird, zu erfüllen. Durch Erhöhen der Konzentration ist es möglich, das Ergebnis zu erhalten, bei dem das Auftreten eines Durchbruchs zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich verhindert werden kann. Wenn die Konzentration so erhöht wird, ist es möglich, ein Ergebnis zu erhalten, bei dem das Erzeugen des Strompfads, der durch den Pfeil B in 1 gezeigt ist, verhindert werden kann, entsprechend kann ein Problem des Anwachsens in einem Sättigungsstrom vermieden werden, und folglich kann das Anwachsen in einer Geschwindigkeit, mit der eine Temperatur zur Zeit eines Kurzschlusses wächst, verhindert werden, und deswegen kann das Abnehmen in einem Kurzschlusswiderstand verhindert werden.
  • Wenn eine Verunreinigungskonzentration zumindest in der Nähe der vorderen Oberfläche des oberen Körperbereichs so erhöht wird, dass kein Durchbruch zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich auftritt, nimmt der Kurzschlusswiderstand nicht ab, selbst wenn die Barrierenschicht und der Schottky-Kontaktbereich bereitgestellt sind.
  • (Zweite Lösung)
  • Alternativ kann ein Bereich zum Verhindern des Auftretens des Durchbruchs zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein isolierender Bereich an der vorderen Oberfläche des oberen Körperbereichs bereitgestellt werden, der zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich lokalisiert ist, wobei sich der isolierende Bereich in einer Tiefenrichtung von der vorderen Oberfläche erstreckt. Anstelle des isolierenden Bereichs kann eine Kombination aus einer Grabengateelektrode und einer Gateisolationsschicht bereitgestellt werden. Alternativ kann ein Bereich bereitgestellt werden, in dem eine Verunreinigungskonzentration höher als eine Verunreinigungskonzentration in dem Rest des oberen Körperbereichs ist, in der Nähe der vorderen Oberfläche des oberen Körperbereichs bereitgestellt werden. In jedem dieser Fälle wird die Verarmungsschicht, die sich von dem Schottky-Kontaktbereich in den oberen Körperbereich erstreckt, daran gehindert, dass sie sich mit der Verarmungsschicht verbindet, die sich von dem Emitterbereich in den oberen Körperbereich erstreckt, und dadurch wird das Auftreten des Durchbruchs verhindert. Jeder dieser Blockierungsbereiche kann im Wesentlichen so gebildet werden, dass er sich über eine Fläche erstreckt, in der der Durchbruch auftritt, und muss sich nicht über eine ganze Tiefe des oberen Körperbereichs erstrecken und muss nicht ganze Flächen des Schottky-Kontaktbereichs und/oder des Emitterbereichs umgeben.
  • VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Die in der vorliegenden Spezifikation beschriebene Technik stellt das folgende bereit:
    • (1) Durch die Verwendung einer Barrierenschicht wird das Eindringen von Minoritätsladungsträgern aus einem Driftbereich in eine Emitterelektrode unterdrückt, und eine Leitfähigkeitsmodulation kann erhöht werden.
    • (2) eine Schottky-Diodenstruktur, die die Emitterelektrode verwendet (um als eine Schottky-Elektrode zu dienen), ein Schottky-Kontaktbereich und die Barrierenschicht können gebildet werden.
    • (3) Während ein IGBT elektrisch leitet, kann ein Erzeugen eines Strompfads, der sich von der Barrierenschicht durch sowohl den Schottky-Kontaktbereich als auch einen oberen Köperbereich erstreckt, um einen Emitterbereich zu erreichen, verhindert werden, und ein Anwachsen in einem Sättigungsstrom kann unterdrückt werde. Ein Abnehmen in einem Kurzschlusswiderstand kann verhindert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt schematisch eine Halbleiterstruktur eines IGBTs mit einer eingebauten Diode.
  • 2 zeigt einen Sättigungsstrom, wenn eine Barrierenschicht und ein Schottky-Kontaktbereich bereitgestellt sind, und einen Sättigungsstrom, wenn weder eine Barrierenschicht noch ein Schottky-Kontaktbereich bereitgestellt sind.
  • 3 zeigt schematisch eine Halbleiterstruktur eines IGBTs mit einer eingebauten Diode gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 4 ist eine Aufsicht auf den IGBT mit einer eingebauten Diode in 3.
  • 5 ist eine Aufsicht auf ein IGBT mit einer eingebauten Diode gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 6 ist eine Aufsicht auf einen IGBT mit einer eingebauten Diode gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
  • 7 ist eine Aufsicht auf einen IGBT mit einer eingebauten Diode gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Das Folgende ist eine Liste von einigen Charakteristiken von Ausführungsbeispielen, die unten zu beschreiben sind.
  • (Charakteristik des ersten Ausführungsbeispiels) Kein Bereich wird in einem Teil des oberen Körperbereichs, der einen Schottky-Kontaktbereich von einem Emitterbereich trennt, bereitgestellt, in dem eine Zusammensetzung verschieden von einer Zusammensetzung eines oberen Körperbereichs ist. Eine Verunreinigungskonzentration in dem oberen Körperbereich ist gleichförmig in dem Teil, der den Schottky-Kontaktbereich von dem Emitterbereich trennt.
  • (Charakteristik des zweiten Ausführungsbeispiels) In einem oberen Körperbereich eines p-Typs wird ein anderer Bereich des p-Typs bereitgestellt, in dem eine Verunreinigungskonzentration höher als eine Verunreinigungskonzentration in dem oberen Körperbereich des p-Typs ist. Dieser Bereich des p-Typs hoher Konzentration umgibt einen Schottky-Kontaktbereich in einer Aufsicht auf ein Halbleitersubstrat.
  • (Charakteristik des fünften Ausführungsbeispiels) Eine Kombination aus einem Isolationsmaterial, das innerhalb eines Grabens bereitgestellt ist, und eines Bereichs des p-Typs mit hoher Konzentration umgibt einen Schottky-Kontaktbereich.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die folgenden Ausführungsbeispiele beschreiben Details der in der vorliegenden Spezifikation offenbarten Technik und weitere Verbesserungen dieser Technik.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Eine Halbleiterstruktur nach einem ersten Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie die Halbleiterstruktur, die in 1 gezeigt ist. Beschreibungen, die sich mit Gegenständen überlappen, die bereits beschrieben wurden, werden weggelassen. Wie in 1 gezeigt, wird kein Bereich in einem Bereich des oberen Körperbereichs 8a, der jeden Schottky-Kontaktbereich 6 von einem entsprechenden Emitterbereich 4 trennt, bereitgestellt, dessen Zusammensetzung verschieden von einer Zusammensetzung eines oberen Körperbereichs 8a ist. Die Halbleiterstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist dieselbe wie der Halbleiterstruktur, die in 1 gezeigt ist. In einem IGBT mit einer eingebauten Diode gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Verunreinigungskonzentration in dem oberen Körperbereich 8a in der Nähe einer vorderen Oberfläche 2 eines Halbleitersubstrats hoch, um zu verhindern, dass ein Durchbruch zwischen dem Schottky-Kontaktbereich 6 und dem Emitterbereich 4 auftritt. Entsprechend wird ein Abnehmen in einem Kurzschlusswiderstand verhindert. Ein Blockierungsbereich, der eine Verarmungsschicht daran hindert, dass sie einen Kollektorbereich 14 erreicht, kann zwischen einem Driftbereich 12 und dem Kollektorbereich 14 bereitgestellt werden. Der Blockierungsbereich wird in einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • In 1 wird in einer Aufsicht auf eine vordere Oberfläche 2 des Halbleitersubstrats ein kürzester Abstand zwischen dem Schottky-Kontaktbereich 6 und dem Emitterbereich 4 als L bezeichnet, und eine Verunreinigungskonzentration in der Nähe der vorderen Oberfläche des oberen Körperbereichs 8a wird als N bezeichnet. Die Verunreinigungen sind monovalente Verunreinigungen. In diesem Fall tritt kein Durchbruch zwischen dem Schottky-Kontaktbereich 6 und dem Emitterbereich 4 auf, wenn N als die Verunreinigungskonzentration eine durch die folgende Formel definierte Beziehung erfüllt: N > 2·Es·(Vbi – V)/(q·L2) (2)
  • In der Formel bezeichnet Es eine dielektrische Konstante eines Halbleiters, Vbi bezeichnet ein eingebautes Potential und q bezeichnet eine Elementarladung.
  • In dem IGBT mit einer eingebauten Diode gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfüllt N als die Verunreinigungskonzentration in dem oberen Körperbereich 8a in der Nähe der vorderen Oberfläche 2 des Halbleitersubstrats die durch Formel (2) definierte Beziehung, und verhindert, dass ein Durchbruch zwischen dem Schottky-Kontaktbereich 6 und dem Emitterbereich 8 auftritt. Entsprechend wird ein Abnehmen in dem Kurzschlusswiderstand verhindert.
  • Wenn eine Einschaltgatespannung des IGBTs als Vg bezeichnet wird und eine Schwellwertspannung des IGBTs als Vth bezeichnet wird, überschreitet eine Potentialdifferenz zwischen dem Schottky-Kontaktbereich 6 und der Barrierenschicht 10 nicht Vg – Vth. Wenn Vg = 15 V und Vth = 6 V, Vg – Vth = 9 V. Deswegen wird aus der Formel (2) eine Ladungsmenge (L·N), die benötigt wird, um das Auftreten des Durchbruchs zu verhindern, auf 1,2E12 cm–2 bestimmt. Basierend darauf können N als die Verunreinigungskonzentration und L als der Abstand entsprechend bestimmt werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel wird mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben. In dem Folgenden werden nur Differenzen von 1 beschrieben, während überlappende Beschreibungen weggelassen werden. In einem IGBT mit einer eingebauten Diode nach dem zweiten Ausführungsbeispiel werden eine Sektion C, in der sowohl eine Diode als auch ein IGBT bereitgestellt sind, und eine Sektion D, in der nur eine Diode bereitgestellt ist, abwechselnd angeordnet. In der Sektion C sind sowohl ein Emitterbereich 4 als auch Schottky-Kontaktbereiche 6 bereitgestellt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind der Emitterbereich 4 und die Schottky-Kontaktbereiche 6 an verschiedenen Positionen in einer longitudinalen Richtung der Gateelektroden 16 bereitgestellt. In der Nähe einer vorderen Oberfläche eines oberen Körperbereichs 8a des p-Typs werden Bereiche 22 hoher Konzentration, in denen eine Konzentration an Verunreinigungen des p-Typs höher als eine Konzentration an Verunreinigungen des p-Typs in dem oberen Körperbereich 8a des p-Typs ist, bereitgestellt. In einer Aufsicht auf eine vordere Oberfläche 2 eines Halbleitersubstrats ist jeder Bereich 22 hoher Konzentration in einer Fläche bereitgestellt, die den entsprechenden Schottky-Kontaktbereich 6 umgibt. Der Bereich 22 hoher Konzentration ist in einer Fläche in der Nähe einer vorderen Oberfläche des oberen Körperbereichs 8a bereitgestellt und trennt den entsprechenden Schottky-Kontaktbereich 6 von dem Emitterbereich 4. Dadurch, dass der Hochkonzentrationsbereich 22 bereitgestellt ist, kann ein Vorhandensein des Hochkonzentrationsbereichs 22 die durch die Formel (2) definierte Beziehung erfüllen. Entsprechend kann eine Verunreinigungskonzentration in dem oberen Körperbereich 8a wie gewünscht gesteuert werden. Zum Beispiel kann durch Abnehmen einer Verunreinigungskonzentration in einem Körperbereich 8 eine Schwellwertspannung des IGBTS gesenkt werden. Zusätzlich kann dadurch, dass der Hochkonzentrationsbereich 22 bereitgestellt ist, das Auftreten eines Durchbruchs verhindert werden, selbst wenn ein kürzester Abstand zwischen jedem Schottky-Kontaktbereich 6 und dem Emitterbereich 4 so kurz wie L ist, was eine Reduktion einer Größe einer Einrichtung ermöglicht.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist zwischen einem Driftbereich 12 und einem Kollektorbereich 14 ein Blockierungsbereich 13 bereitgestellt, der eine Verarmungsschicht daran hindert, den Kollektorbereich 14 zu erreichen. Der Blockierungsbereich 13 ist ein Bereich, in den Verunreinigungen des n-Typs mit einer hohen Konzentration implantiert wurden.
  • In der Sektion D, in der nur die Diode bereitgestellt ist, wird kein Emitterbereich 4 bereitgestellt und anstelle eines Kollektorbereichs 14 des p-Typs wird ein Kathodenbereich 15 des n-Typs bereitgestellt. In der Sektion D wird kein Emitterbereich bereitgestellt, und deswegen wird kein Hochkonzentrationsbereich 22 benötigt. Auch wenn er nicht benötigt ist, kann der Hochkonzentrationsbereich 22 alternativ auf die gleiche Weise wie in der Sektion C bereitgestellt werden.
  • Der Hochkonzentrationsbereich 22 ist in ohmschem Kontakt mit einer Emitterelektrode und entsprechend ist ein elektrisches Potential des Körperbereichs 8 gleich einem elektrischen Potential der Emitterelektrode. Wenn das elektrische Potential des Körperbereichs 8 stabil wird, wird der Betrieb des IGBTs stabil. Der Hochkonzentrationsbereich 22 verhindert, dass ein Durchbruch zwischen dem Emitterbereich 4 und dem Schottky-Kontaktbereich 6 auftritt, und dient als ein Körperkontaktbereich, der das elektrische Potential des Körperbereichs 8 stabil macht.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Wie in 5 gezeigt, kann ein Hochkonzentrationsbereich 22a einfach in einer Fläche in der Nähe einer vorderen Oberfläche 2 des Halbleitersubstrats bereitgestellt werden, die einen Schottky-Kontaktbereich 6 von einem Emitterbereich 4 trennt, und kann in einer Fläche bereitgestellt werden, die von dem Schottky-Kontaktbereich 6 getrennt ist. Der Schottky-Kontaktbereich 6 und der Hochkonzentrationsbereich 22a haben entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen. Durch Anordnen des Schottky-Kontaktbereichs 6 und des Hochkonzentrationsbereichs 22a, sodass sie voneinander getrennt sind, ist es möglich, zu verhindern, dass jeweilige Flächen, in denen Verunreinigungen implantiert werden, sich aufgrund von Toleranzen zur Zeit der Herstellung miteinander überlappen, was eine einfache Optimierung einer Verunreinigungskonzentration in dem Schottky-Kontaktbereich 6 bzw. einer Verunreinigungskonzentration in dem Hochkonzentrationsbereich 22a ermöglicht. Zusätzlich kann durch Anordnen des Schottky-Kontaktbereichs 6 und des Hochkonzentrationsbereichs 22a so, dass sie getrennt voneinander sind, eine Variation in einer Größe eines Schottky-Kontaktbereichs 6, die möglicherweise durch eine Herstellung des Hochkonzentrationsbereichs 22a verursacht wird, verhindert werden.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • Wie in 6 gezeigt, können sich eine Gateelektrode 16 und eine Gateisolationsschicht 18 in einer gitterförmigen Form auf einer vorderen Oberfläche 2 eines Halbleitersubstrats erstrecken. In diesem Fall können Hochkonzentrationsbereiche 22b, die jeweils eine in 6 gezeigte Form haben, bereitgestellt werden.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • Wie in 7 gezeigt, können Kombinationen eines Hochkonzentrationsbereichs 22c und einer Gateisolationsschicht 18 jeweils bereitgestellt werden, um jeden Schottky-Kontaktbereich 6 von einem entsprechenden Emitterbereich 4 zu trennen. Weil sowohl der Hochkonzentrationsbereich 22c und die Gateisolationsschicht 18 eine Verarmungsschicht daran hindern können, sich weiter auszudehnen, kann eine Verwendung der Kombination des Hochkonzentrationsbereichs 22c und der Gateisolationsschicht 18 verhindern, dass ein Durchbruch zwischen dem Schottky-Kontaktbereich 6 und dem Emitterbereich 4 auftritt.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • Auch wenn es nicht illustriert ist, kann anstelle der Hochkonzentrationsbereiche 22, 22a, 22b, und 22c, die in 3 bis 7 gezeigt sind, eine Isolationsschicht bereitgestellt werden, die eine Wandoberfläche eines Grabens bedeckt. Auch in diesem Fall kann verhindert werden, dass ein Durchbruch zwischen einem Schottky-Kontaktbereich 6 und einem Emitterbereich 4 auftritt. Eine dünne Isolationsschicht kann ausreichend sein, um den Durchbruch zu verhindern, was eine Größenreduktion einer Einrichtung ermöglicht.
  • (Siebtes Ausführungsbeispiel)
  • Wenn der Graben gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird, kann das Innere des Grabens mit einem Isolationsmaterial gefüllt werden, oder der Graben kann mit einer Isolationsschicht auf einer Wandoberfläche davon bedeckt werden, und das Innere des Grabens kann mit einem leitfähigen Material gefüllt werden. Im letzteren Fall kann eine Gateisolationsschicht bereitgestellt werden, um einen Schottky-Kontaktbereich 6 von einem Emitterbereich 4 zu trennen.
  • Repräsentative, nichtlimitierende Beispiele der vorliegenden Erfindung wurden im größeren Detail mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung dient hauptsächlich dazu, einem Fachmann weitere Details zum Ausführen von bevorzugten Aspekten der vorliegenden Lehre zu lehren und beabsichtigt nicht, den Bereich der Erfindung zu beschränken. Ferner kann jedes der zusätzlichen Merkmale und Lehren, die unten offenbart wurden, getrennt oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden, um verbesserte Halbleitereinrichtungen bereitzustellen.
  • Ferner können Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart wurden, nicht benötigt sein, um die Erfindung in ihrem breitesten Sinne auszuführen, und sie sind stattdessen hauptsächlich gelehrt, um repräsentative Beispiele der Erfindung besonders zu beschreiben. Ferner können verschiedene Merkmale der oben beschriebenen und unten beschriebenen repräsentativen Beispiele genauso wie verschiedene unabhängige und abhängige Patentansprüche auf Weisen kombiniert werden, die nicht spezifisch und explizit aufgezählt sind, um zusätzliche nützliche Ausführungsbeispiele der vorliegende Lehre bereitzustellen.
  • Es ist beabsichtigt, das alle in der Beschreibung und/oder den Patentansprüchen offenbarten Merkmale separat und unabhängig voneinander für den Zweck der ursprünglich geschriebenen Offenbarung offenbart sind, genauso wie für den Zweck des Einschränkens des beanspruchten Gegenstands, unabhängig von den Zusammensetzungen der Merkmale in den Ausführungsbeispielen und/oder den Patentansprüchen. Zusätzlich ist beabsichtigt, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Entitäten jeden möglichen Zwischenwert oder jede Zwischenentität für den Zweck der ursprünglich geschriebenen Offenbarung offenbaren, genauso wie für den Zweck des Einschränkens des beanspruchten Gegenstands.
  • Während Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung oben im Detail beschrieben wurden, sind diese Ausführungsbeispiele hauptsächlich illustrativ und setzen keine Beschränkung des Umfangs der Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen offenbarte Technologie umfasst auch verschiedene Änderungen und Modifikationen der oben beschriebenen spezifischen Beispiele. Die in der vorliegenden Beschreibung oder den Zeichnungen erklärten technischen Elemente stellen eine technische Nützlichkeit entweder unabhängig oder durch verschiedene Kombinationen bereit. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Kombinationen beschränkt, die zu der Zeit, als die Patentansprüche eingereicht wurden, beschrieben wurden. Ferner ist der Zweck der durch die vorliegende Beschreibung oder Zeichnungen illustrierte Beispiele, gleichzeitig mehrere Zwecke zu erfüllen, und das Erfüllen von einem dieser Zwecke verleiht der vorliegenden Erfindung eine technische Nützlichkeit.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Vordere Oberfläche eines Halbleitersubstrats
    4
    Emitterbereich
    6
    Schottky-Kontaktbereich
    8
    Körperbereich
    8a
    Oberer Körperbereich
    8b
    Unterer Körperbereich
    10
    Barrierenschicht
    12
    Driftbereich
    13
    Blockierungsbereich
    14
    Kollektorbereich
    15
    Kathodenbereich
    16
    Gateelektrode
    18
    Gateisolationsschicht
    20
    Hintere Oberfläche des Halbleitersubstrats
    22, 22a, 22b, 22c
    Hochkonzentrationsbereich

Claims (2)

  1. IGBT mit einer eingebauten Diode mit einem Emitterbereich, einem oberen Körperbereich, einer Barrierenschicht, einem unteren Körperbereich, einem Driftbereich und einem Kollektorbereich, die in einem Halbleitersubstrat in dieser Reihenfolge angeordnet sind, und der eine IGBT-Struktur und eine Schottky-Diodenstruktur aufweist, wobei in der IGBT-Struktur: ein Graben bereitgestellt ist, der sich von einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats durch den Emitterbereich, den oberen Körperbereich, die Barrierenschicht und den unteren Körperbereich erstreckt, um den Driftbereich zu erreichen, eine Wandoberfläche des Grabens mit einer Isolationsschicht bedeckt ist, eine Gateelektrode innerhalb des Grabens, der die mit der Isolationsschicht bedeckte Wandoberfläche enthält, angeordnet ist, eine Emitterelektrode, die konfiguriert ist, dass sie elektrisch mit dem Emitterbereich verbunden ist, auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, und eine Kollektorelektrode, die konfiguriert ist, elektrisch mit dem Kollektorbereich verbunden zu sein, auf einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, in der Schottky-Diodenstruktur ein Schottky-Kontaktbereich bereitgestellt ist, der sich durch den oberen Körperbereich erstreckt, um die Barrierenschicht zu erreichen, und der in einem Schottky-Kontakt mit der Emitterelektrode ist, der Schottky-Kontaktbereich und der Emitterbereich durch den oberen Körperbereich an einem Trennabschnitt der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats getrennt sind, und eine Verunreinigungskonzentration in dem Trennabschnitt auf eine Konzentration eingestellt ist, die die folgende Beziehung erfüllt: ”ein Abstand einer Verarmungsschicht, die sich in dem Trennabschnitt erstreckt < ein Trennabstand zwischen dem Schottky-Kontaktbereich und dem Emitterbereich”.
  2. IGBT mit einer eingebauten Diode mit einem Emitterbereich einem oberen Körperbereich, einer Barrierenschicht, einem unteren Körperbereich, einem Driftbereich und einem Kollektorbereich, die in einem Halbleitersubstrat in dieser Reihenfolge angeordnet sind, und der eine IGBT-Struktur und eine Schottky-Diodenstruktur aufweist, wobei in der IGBT-Struktur: ein Graben, der sich von einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats durch den Emitterbereich, den oberen Körperbereich, die Barrierenschicht und den unteren Körperbereich erstreckt, um den Driftbereich zu erreichen, bereitgestellt ist, eine Wandoberfläche des Grabens mit einer Isolationsschicht bedeckt ist, eine Gateelektrode innerhalb des Grabens, der die Wandoberfläche, die mit der Isolationsschicht bedeckt ist, enthält, angeordnet ist, eine Emitterelektrode, die konfiguriert ist, elektrisch mit dem Emitterbereich verbunden zu sein, auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, und eine Kollektorelektrode, die konfiguriert ist, elektrisch mit dem Kollektorbereich auf einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, in der Schottky-Diodenstruktur ein Schottky-Kontaktbereich, der sich durch den oberen Körperbereich erstreckt, um die Barrierenschicht zu erreichen, und der in einem Schottky-Kontakt mit der Emitterelektrode ist, bereitgestellt ist, der Schottky-Kontaktbereich und der Emitterbereich durch den oberen Körperbereich an einem Trennabschnitt an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats getrennt sind, und der Trennabschnitt einen Blockierbereich enthält, der zwischen einer Verarmungsschicht, die sich von dem Schottky-Kontaktbereich in den Trennbereich erstreckt, und einer Verarmungsschicht, die sich von dem Emitterbereich in den Trennabschnitt erstreckt, blockiert.
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