DE112013007363T5 - Halbleitereinrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Technologie bereitgestellt, die in der Lage ist, eine Fluktuation in einer Spannung in einem Diodenbereich zu unterdrücken. Ein Widerstandswert zwischen der Emitterelektrode 148 und dem unteren Körperbereich 166 ist niedriger als ein Widerstandswert zwischen der Anodenelektrode 148 und dem unteren Anodenbereich 168, wenn die Halbleitereinrichtung als eine Diode arbeitet. Eine Menge an Löchern zwischen der Emitterelektrode 148 und dem zweiten Barrierenbereich 116 ist kleiner als eine Menge an Löchern zwischen der Anodenelektrode 148 und dem ersten Barrierenbereich 122.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinrichtung mit einem Diodenbereich und einem IGBT-Bereich in einem gleichen Halbleitersubstrat.
  • Stand der Technik
  • Die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2012-043890 A offenbart ein Beispiel einer Halbleitereinrichtung mit einem Diodenbereich und einem IGBT-Bereich in einem gleichen Halbleitersubstrat.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Gebiet
  • In einer Halbleitereinrichtung mit einem Diodenbereich und einem IGBT-Bereich in einem gleichen Halbleitersubstrat kann eine parasitäre Diode, die aus einem Körperbereich des IGBT-Bereichs, einem Driftbereich und einem Kathodenbereich des Diodenbereichs besteht, eingeschaltet werden, wenn die Halbleitereinrichtung als eine Diode arbeitet. Wenn die parasitäre Diode eingeschaltet wird, werden auch Löcher in den Driftbereich aus dem Körperbereich des IGBT-Bereichs injiziert, und ein Leitfähigkeitsmodulationsphänomen verursacht eine Reduzierung in einer Vorwärtsspannung des Diodenbereichs. Eine Menge an Löchern, die aus dem Körperbereich in den Driftbereich injiziert werden, variiert abhängig davon, ob ein Einschaltpotenzial an eine Gateelektrode des IGBT-Bereichs angelegt ist. Das heißt, wenn das Einschaltpotenzial an die Gateelektrode angelegt ist, ist die Menge an Löchern, die in den Driftbereich injiziert werden, klein, und wenn kein Einschaltpotenzial an die Gateelektrode angelegt ist, ist die Menge an Löchern, die in den Driftbereich injiziert werden, groß. Weil die Vorwärtsspannung des Diodenbereichs durch die Menge an Löchern, die in den Driftbereich injiziert werden, bestimmt wird, führt eine Fluktuation in der Menge an Löchern, die von dem Körperbereich des IGBT-Bereichs in den Driftbereich injiziert werden, zu einer Fluktuation in der Vorwärtsspannung des Diodenbereichs. In der herkömmlichen Halbleitereinrichtung hat die Menge an Löchern, die wenn die parasitäre Diode eingeschaltet wird, aus dem Körperbereich des IGBT-Bereichs in den Driftbereich injiziert werden, einen relativ größeren Anteil als eine Menge an Löchern, die aus einem Anodenbereich des Diodenbereichs in den Driftbereich injiziert werden. Dies hat zu so einem Problem geführt, dass die Vorwärtsspannung des Diodenbereichs sehr abhängig davon fluktuiert, ob das Einschaltpotenzial an die Gateelektrode angelegt ist oder nicht.
  • Um dieses Problem zu lösen, hat die vorliegende Offenbarung eine Aufgabe, eine Technologie bereitzustellen, die in der Lage ist, solch eine Fluktuation in der Vorwärtsspannung des Diodenbereichs zu unterdrücken.
  • Lösung des technischen Problems
  • Eine in dieser Offenbarung offenbarte Halbleitereinrichtung weist einen Diodenbereich und einen IGBT-Bereich in einem gleichen Halbleitersubstrat auf. Der Diodenbereich weist auf: eine Kathodenelektrode; einen Kathodenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen ersten Driftbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer geringen Verunreinigungskonzentration konfiguriert ist; einen unteren Anodenbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen oberen Anodenbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; eine Anodenelektrode, die aus einem Metall konfiguriert ist; einen ersten Barrierenbereich, der aus einem Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des Driftbereichs konfiguriert ist, und zwischen dem unteren Anodenbereich und dem oberen Anodenbereich angeordnet ist; und einen ersten Säulenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als die Verunreinigungskonzentration des ersten Barrierenbereichs konfiguriert ist, und so angeordnet ist, dass er den ersten Barrierenbereich und die Anodenelektrode verbindet. Der erste Säulenbereich und die Anodenelektrode bilden einen Schottky-Übergang. Der IGBT-Bereich weist auf: eine Kollektorelektrode; einen Kollektorbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen zweiten Driftbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist und eine niedrige Verunreinigungskonzentration hat, und in Fortsetzung des ersten Driftbereichs ist; einen unteren Körperbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen oberen Körperbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen Emitterbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; eine Emitterelektrode, die aus einem Metall konfiguriert ist; eine Gateelektrode, die dem unteren Körperbereich und dem oberen Körperbereich gegenübersteht, die zwischen dem Emitterbereich und dem zweiten Driftbereich liegen, wobei eine Isolationsschicht dazwischen angeordnet ist; einen zweiten Barrierenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des zweiten Driftbereichs konfiguriert ist, und zwischen dem unteren Körperbereich und dem oberen Körperbereich angeordnet ist; und einen zweiten Säulenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als die Verunreinigungskonzentration des zweiten Barrierenbereichs konfiguriert ist. Der zweite Säulenbereich und die Emitterelektrode bilden einen Schottky-Übergang. Ein Widerstandswert des zweiten Säulenbereichs zwischen der Emitterelektrode und dem zweiten Barrierenbereich ist niedriger als ein Widerstandswert des ersten Säulenbereichs zwischen der Anodenelektrode und dem ersten Barrierenbereich, wenn die Halbleitereinrichtung als eine Diode arbeitet.
  • Der Widerstandswert des zweiten Säulenbereichs zwischen der Emitterelektrode und dem zweiten Barrierenbereich ist ein Wert, der einen Widerstandswert an dem Schottky-Übergang zwischen der Emitterelektrode und dem zweiten Säulenbereich und einen Widerstandswert des zweiten Säulenbereichs auf einem Pfad von der Emitterelektrode zu dem zweiten Barrierenbereich enthält. Ferner ist der Widerstandswert des ersten Säulenbereichs zwischen der Anodenelektrode und dem ersten Barrierenbereich ein Wert, der einen Widerstandswert an dem Schottky-Übergang zwischen der Anodenelektrode und dem ersten Säulenbereich und einen Widerstandswert des ersten Säulenbereichs auf einem Pfad von der Anodenelektrode zu dem ersten Barrierenbereich enthält.
  • Solch eine Konfiguration ermöglicht es, eine Menge an Löchern, die aus dem oberen Körperbereich des IGBT-Bereichs hin zu dem Kathodenbereich des Diodenbereichs fließen, zu unterdrücken, wenn die Halbleitereinrichtung als eine Diode arbeitet. Das heißt, in der oben beschriebenen Halbleitereinrichtung ist der zweite Säulenbereich, der einen Schottky-Übergang mit der Emitterelektrode bildet, mit dem zweiten Barrierenbereich verbunden, und der erste Säulenbereich, der einen Schottky-Übergang mit dem Anodenbereich bildet, ist mit dem ersten Barrierenbereich verbunden. Ferner ist der Widerstandswert des zweiten Säulenbereichs zwischen der Emitterelektrode und dem zweiten Barrierenbereich niedriger als der Widerstandswert des ersten Säulenbereichs zwischen der Anodenelektrode und dem ersten Barrierenbereich, wenn die Halbleitereinrichtung als eine Diode arbeitet (d.h., wenn die Vorwärtsspannung an den Schottky-Übergang angelegt ist). Aus diesem Grund ist eine Menge an Löchern, die aus dem oberen Körperbereich in den Driftbereich über den zweiten Barrierenbereich injiziert werden, kleiner als eine Menge an Löchern, die aus dem oberen Anodenbereich in den Driftbereich über den ersten Barrierenbereich injiziert werden. Deswegen wird eine Menge an Löchern, die aus dem Körperbereich des IGBT-Bereichs in den Driftbereich injiziert werden, relativ klein verglichen mit einer gesamten Menge an Löchern, die in den Driftbereich injiziert werden. Als ein Ergebnis kann eine Änderung in der Vorwärtsspannung des Diodenbereichs aufgrund des Vorhandenseins oder Abwesendseins eines Einschaltpotentials, das an die Gateelektrode des IGBT-Bereichs angelegt wird, unterdrückt werden, wenn die Halbleitereinrichtung als eine Diode arbeitet.
  • In der obigen Halbleitereinrichtung kann eine Fläche einer Übergangsfläche zwischen dem zweiten Säulenbereich und der Emitterelektrode größer als eine Fläche einer Übergangsfläche zwischen dem ersten Säulenbereich und der Anodenelektrode sein.
  • Die Verunreinigungskonzentration des zweiten Säulenbereichs kann höher als die Verunreinigungskonzentration des ersten Säulenbereichs sein.
  • Wenn keine Spannung zwischen der Kathodenelektrode und der Anodenelektrode und zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode angelegt ist, kann eine Menge an Löchern zwischen der Emitterelektrode und dem zweiten Barrierenbereich kleiner als eine Menge an Löchern zwischen der Anodenelektrode und dem ersten Barrierenbereich sein. Eine weitere in dieser Offenbarung offenbarte Halbleitereinrichtung weist einen Diodenbereich und einen IGBT-Bereich in einem gleichen Halbleitersubstrat auf. Der Diodenbereich weist auf: eine Kathodenelektrode; einen Kathodenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen Driftbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration konfiguriert ist; einen unteren Anodenbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen oberen Anodenbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; eine Anodenelektrode, die aus einem Metall konfiguriert ist; einen ersten Barrierenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des ersten Driftbereichs konfiguriert ist und zwischen dem unteren Anodenbereich und dem oberen Anodenbereich angeordnet ist; und einen ersten Säulenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des ersten Barrierenbereichs konfiguriert ist und so angeordnet ist, dass er den ersten Barrierenbereich und die Anodenelektrode verbindet. Der erste Säulenbereich und die Anodenelektrode bilden einen Schottky-Übergang. Der IGBT-Bereich weist auf: eine Kollektorelektrode; einen Kollektorbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen zweiten Driftbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration konfiguriert ist und in Fortsetzung des ersten Driftbereichs ist; einen unteren Körperbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen oberen Körperbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen Emitterbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; eine Emitterelektrode, die aus einem Metall konfiguriert ist; eine Gateelektrode, die dem unteren Körperbereich und dem oberen Körperbereich, die zwischen dem Emitterbereich und dem zweiten Driftbereich sind, gegenüberliegt, wobei eine Isolationsschicht dazwischen liegt; einen zweiten Barrierenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des zweiten Driftbereichs konfiguriert ist und zwischen dem unteren Körperbereich und dem oberen Körperbereich angeordnet ist; und einen zweiten Säulenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des zweiten Barrierenbereichs konfiguriert ist. Der zweite Säulenbereich und die Emitterelektrode bilden einen Schottky-Übergang. Wenn keine Spannung zwischen der Kathodenelektrode und der Anodenelektrode und zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode angelegt ist, kann eine Menge an Löchern zwischen der Emitterelektrode und dem zweiten Barrierenbereich kleiner als eine Menge an Löchern zwischen der Anodenelektrode und dem ersten Barrierenbereich sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Halbleitereinrichtung zeigt.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Konfiguration der Halbleitereinrichtung zeigt.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Halbleitereinrichtung zeigt.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die schematische eine Konfiguration einer Halbleitereinrichtung zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • (Ausführungsbeispiel 1)
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, ist eine Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 1 unter Verwendung eines Halbleitersubstrats 104, das aus Silizium konfiguriert ist, bereitgestellt. Die Halbleitereinrichtung 102 weist einen Diodenbereich 108 und einen IGBT-Bereich 106 auf. Es soll bemerkt werden, dass 2 für eine Klärung einer Anordnung von konstituierenden Elementen eine Kollektor-/Kathodenelektrode 146 und eine Emitter-/Anodenelektrode 148 weglässt.
  • In dem Diodenbereich 108 des Halbleitersubstrats 104 sind ein n+-Kathodenbereich 120, der ein Halbleiterbereich hoher Konzentration des n-Typs ist, ein n-Pufferbereich 112, der ein Halbleiterbereich des n-Typs ist, ein erster n–-Driftbereich 114, der ein Halbleiterbereich einer niedrigen Konzentration des n-Typs ist, ein unterer Anodenbereich 168, der ein Halbleiterbereich eines p-Typs ist, ein n-Barrierenbereich 122, der ein Halbleiterbereich eines n-Typs ist, und ein oberer Anodenbereich 124, der ein Halbleiterbereich eines p-Typs ist, in dieser Reihenfolge aufeinander gestapelt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Verunreinigungen, wie z.B. Phosphor, in die Halbleiterbereiche des n-Typs dotiert, und Verunreinigungen, wie z.B. Bor, sind in die Halbleiterbereiche des p-Typs dotiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der n+-Kathodenbereich 120 eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1017 bis 5 × 1020 cm–3. Der n-Pufferbereich 112 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3. Der erste n–-Driftbereich 114 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1012 bis 1 × 1015 cm–3. Der untere Anodenbereich 168 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1015 bis 1 × 1019 cm–3. Der n-Barrierenbereich 122 hat eine Verunreinigungskonzentration von 1 × 1015 bis 1 × 1018 cm–3 der obere Anodenbereich 124 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3. Ferner hat der n-Barrierenbereich 122 eine Dicke von ungefähr 0,5 bis 3,0 µm, und der untere Körperbereich 166 hat eine Dicke von ungefähr 0,5 bis 3,0 µm.
  • In dem IGBT-Bereich 106 des Halbleitersubstrats 104 sind ein p+-Kollektorbereich 110, der ein Halbleiterbereich einer hohen Konzentration des p-Typs ist, der n-Pufferbereich 112, der ein Halbleiterbereich des n-Typs ist, ein zweiter n–-Driftbereich 115, der in Fortsetzung von dem ersten n–-Driftbereich 114 ist und ein Halbleiterbereich niedriger Konzentration des n-Typs ist, ein unterer Körperbereich 166, der ein Halbleiterbereich eines p-Typs ist, ein n-Barrierenbereich 116, der ein Halbleiterbereich des n-Typs ist, und ein oberer Körperbereich 118, der ein Halbleiterbereich des p-Typs ist, in dieser Reihenfolge aufeinander gestapelt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Verunreinigungen, wie z.B. Phosphor, in die Halbleiterbereiche des n-Typs dotiert und Verunreinigungen, wie z.B. Bor, sind in die Halbleiterbereiche des p-Typs dotiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der p+-Kollektorbereich 110 eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1017 bis 5 × 1020 cm–3. Der n-Pufferbereich 112 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3. Der zweite n–-Driftbereich 115 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1012 bis 1 × 1015 cm–3. Der untere Körperbereich 166 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1015 bis 1 × 1019 cm–3. Der n-Barrierenbereich 116 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1015 bis 1 × 1018 cm–3. Der obere Körperbereich 118 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3. Ferner hat der n-Barrierenbereich 116 eine Dicke von ungefähr 0,5 bis 3,0 µm und der untere Anodenbereich 168 hat eine Dicke von ungefähr 0,5 bis 3,0 µm.
  • Ferner ist an einer oberen Seite des Halbleitersubstrats 104 eine Vielzahl von Gräben 126 mit vorbestimmten Abständen angeordnet.
  • In dem Diodenbereich 108 erstreckt sich jeder Graben 126 von einer oberen Oberfläche des oberen Anodenbereichs 124 durch den n-Barrierenbereich 122 und den unteren Anodenbereich 168 in den ersten n–-Driftbereich 114. Der innere Teil des Grabens 126 ist mit einer Gateelektrode 140, die mit einer Isolationsschicht 138 bedeckt ist, gefüllt. An der oberen Oberfläche des oberen Anodenbereichs 124 ist eine Vielzahl von n-Säulenbereichen 142, die Halbleiterbereiche des n-Typs sind, mit vorbestimmten Abständen voneinander angeordnet. Jeder der n-Säulenbereiche 142 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3. Der n-Säulenbereich 142 ist so gebildet, dass er sich von einer oberen Oberfläche des n-Barrierenbereichs 122 durch den oberen Anodenbereich 124 erstreckt. Ferner ist an der oberen Oberfläche des oberen Anodenbereichs 124 eine Vielzahl von p+-Kontaktbereichen 144, die Halbleiterbereiche hoher Konzentration des p-Typs sind, mit vorbestimmten Abständen voneinander angeordnet. Jeder der p+-Kontaktbereiche 144 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1017 bis 1 × 1020 cm–3.
  • In dem IGBT-Bereich 106 erstreckt sich jeder Graben 126 von einer oberen Oberfläche des oberen Körperbereichs 118 durch den n-Barrierenbereich 116 und den unteren Körperbereich 166 in den zweiten n–-Driftbereich 115. Der innere Teil des Grabens 126 ist mit einer Gateelektrode 130, die mit einer Isolationsschicht 128 bedeckt ist, gefüllt. N+-Emitterbereiche 132 sind jeweils ein Halbleiterbereich hoher Konzentration des n-Typs und an einer Stelle auf der oberen Oberfläche des oberen Körperbereichs 118 platziert, die benachbart zu dem entsprechenden Graben 126 ist. Der n+-Emitterbereich 132 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1017 bis 5 × 1020 cm–3. Ferner ist eine Isolationsschicht 129 auf der Gateelektrode 130 angeordnet. Die Gateelektrode 130 liegt dem oberen Körperbereich 118 und dem unteren Körperbereich 166, die zwischen dem n+-Emitterbereich 132 und dem zweiten n–-Driftbereich 115 sind, gegenüber, wobei die Isolationsschicht 128 dazwischen angeordnet ist. Ferner ist in der oberen Oberfläche des oberen Körperbereichs 118 eine Vielzahl von n-Säulenbereichen 134, die Halbleiterbereiche des n-Typs sind, mit vorbestimmten Abständen voneinander angebracht. Jeder der n-Säulenbereiche 134 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3. Der n-Säulenbereich 134 ist so angebracht, dass er sich von einer oberen Oberfläche des n-Barrierenbereichs 116 durch den oberen Körperbereich 118 erstreckt. Ferner ist in der oberen Oberfläche des oberen Körperbereichs 118 eine Vielzahl von p+-Kontaktbereichen 136, die Halbleiterbereiche hoher Konzentration des p-Typs sind, mit vorbestimmten Abständen voneinander bereitgestellt. Jeder der p+-Kontaktbereiche 136 hat eine Verunreinigungskonzentration von ungefähr 1 × 1017 bis 1 × 1020 cm–3.
  • Auf einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 104 ist eine Kollektor-/Kathodenelektrode 146, die aus einem Metall konfiguriert ist, bereitgestellt. Die Kollektor-/Kathodenelektrode 146 ist mit dem p+-Kollektorbereich 110 und dem n+-Kathodenbereich 120 durch eine ohmsche Verbindung verbunden. Die Kollektor-/Kathodenelektrode 146 fungiert als eine Kollektorelektrode in dem IGBT-Bereich 106 und fungiert als eine Kathodenelektrode in dem Diodenbereich 108.
  • Auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 104 ist eine Emitter-/Anodenelektrode, die aus Metall konfiguriert ist, bereitgestellt. Die Emitter-/Anodenelektrode bildet einen Schottky-Übergang mit jedem der n-Säulenbereiche 134 über eine Schottky-Grenzfläche 150 und bildet einen Schottky-Übergang mit jedem der n-Säulenbereiche 142 über eine Schottky-Grenzfläche 152. Der Schottky-Übergang zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und jedem der Säulenbereiche 134 und 142 kann durch Anpassen der Verunreinigungskonzentrationen der n-Säulenbereiche 134 und 142 gebildet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Schottky-Grenzflächen 150 und die Schottky-Grenzflächen 152 beide eine Barrierenhöhe von ungefähr 0,2 bis 1,0 eV. Ferner ist die Emitter-/Anodenelektrode 148 mit den n+-Emitterbereichen 132 und p+-Kontaktbereichen 136 des IGBT-Bereichs 106 und den p+-Kontaktbereichen 144 des Diodenbereichs 108 über Ohmsche Verbindungen verbunden. Die Emitter-/Anodenelektrode 148 fungiert als eine Emitterelektrode in dem IGBT-Bereich 106 und fungiert als eine Anodenelektrode in dem Diodenbereich 108.
  • Ferner kann eine Fläche einer Übergangsfläche zwischen jedem n-Säulenbereich 134 und der Emitter-/Anodenelektrode 148 in dem IGBT-Bereich 106 größer als eine Fläche einer Übergangsfläche zwischen jedem n-Säulenbereich 142 und der Emitter-/Anodenelektrode 148 in dem Diodenbereich 108 sein. Das heißt, der n-Säulenbereich 134 des IGBT-Bereichs 106 ist in einer Schottky-Übergangsfläche größer als der n-Säulenbereich 142 des Diodenbereichs 108. Dadurch ist ein Widerstandswert der n-Säulenbereiche 134 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 116 niedriger als ein Widerstandswert der n-Säulenbereiche 142 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 122, wenn die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode arbeitet.
  • Die Gateelektroden 130 des IGBT-Bereichs 106 sind elektrisch leitfähig mit einem ersten Gateelektrodenanschluss (nicht illustriert) verbunden. Die Gateelektroden 140 des Diodenbereichs 108 sind elektrisch leitfähig mit einem zweiten Gateelektrodenanschluss (nicht illustriert) verbunden.
  • Wie oben beschrieben hat die Halbleitereinrichtung 102 eine Struktur, bei der der IGBT-Bereich 106, der als ein IGBT des Grabentyps fungiert, und der Diodenbereich 108, der als eine freilaufende Diode fungiert, antiparallel zueinander verbunden sind.
  • Das Folgende beschreibt, wie die Halbleitereinrichtung 102 arbeitet. Wenn ein Potenzial, das an die Emitter-/Anodenelektrode 148 angelegt wird, um ein vorbestimmtes Potenzial höher als ein Potenzial ist, das an die Kollektor-/Kathodenelektrode 146 angelegt wird, wird die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode eingeschaltet. Das heißt, wenn der Diodenbereich 108 eingeschaltet wird, wird eine parasitäre Diode, die durch die Körperbereiche 118 und 166 des IGBT-Bereichs 106, die Driftbereiche 114 und 115, den n-Pufferbereich 112 und den n-Kathodenbereich 120 gebildet wird, eingeschaltet. Als ein Ergebnis fließt ein Strom aus der Emitter-/Anodenelektrode 148 zu der Kollektor-/Kathodenelektrode 146.
  • Wenn die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode eingeschaltet wird, verursacht das Anlegen einer Einschaltspannung an die Gateelektroden 130 des IGBT-Bereichs 106, das eine Inversionsschicht um die Gateelektroden 130 gebildet wird. Dies verursacht, dass die n+-Emitterbereiche 132, der n-Barrierenbereich 116 und der zweite n–-Driftbereich 115 in dem IGBT-Bereich 106 kurzgeschlossen werden, wodurch eine Injektion von Löchern aus den p+-Kontaktbereichen 136 und dem oberen Körperbereich 118 in den zweiten n–-Driftbereich 115 unterdrückt wird. Weil die Injektion von Löchern aus den Körperbereichen 118 und 166 des IGBT-Bereichs 106 in die Driftbereiche 114 und 115 unterdrückt wird, wird auch ein Effekt der parasitären Diode auf Charakteristiken der Halbleitereinrichtung 102 (d.h. auf eine Vorwärtsspannung des Diodenbereichs 108 verringert.
  • Auf der anderen Seite wird in einem Fall, bei dem keine Einschaltspannung an die Gateelektroden 130 angelegt wird, keine Inversionsschicht um die Gateelektroden 130 gebildet, und die n+-Emitterbereiche 132 und der zweite n–-Driftbereich 115 werden nicht kurzgeschlossen. Jedoch werden in dem IGBT-Bereich 106 der Schottky-Übergang zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und den n-Säulenbereichen 134 eingeschaltet, mit einem Ergebnis, dass die Emitter-/Anodenelektrode 148 und die n-Säulenbereiche 134 kurzgeschlossen werden. Ähnlich wird in dem Diodenbereich 108 der Schottky-Übergang zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Säulenbereichen 142 auch eingeschaltet, mit dem Ergebnis, dass die Emitter-/Anodenelektrode 148 und die n-Säulenbereiche 142 kurzgeschlossen werden.
  • In dem Diodenbereich 108 sind die n-Säulenbereiche 142 und der n-Barrierenbereich 122 im Wesentlichen auf einem gleichen Potenzial; deswegen ist eine Potenzialdifferenz zwischen dem n-Barrierenbereich 122 und der Emitter-/Anodenelektrode 148 im Wesentlichen gleich einem Spannungsabfall an den Schottky-Grenzflächen 152. Weil der Spannungsabfall an den Schottky-Grenzflächen 152 ausreichend kleiner als eine eingebaute Spannung eines p-n-Übergangs zwischen dem oberen Anodenbereich 124 und dem n-Barrierenbereich 122 ist, ist die Injektion von Löchern aus den p+-Kontaktbereichen 144 und dem oberen Anodenbereich 124 in den ersten n–-Driftbereich 114 unterdrückt. Unterdessen sind in dem IGBT-Bereich 106 auch die n-Säulenbereiche 134 und der n-Barrierenbereich 116 im Wesentlichen auf einem gleichen Potenzial; deswegen ist eine Potenzialdifferenz zwischen dem n-Barrierenbereich 116 und der Emitter-/Anodenelektrode 148 im Wesentlichen gleich einem Spannungsabfall an den Schottky-Grenzflächen 150. Weil der Spannungsabfall an den Schottky-Grenzflächen 150 ausreichend kleiner als eine eingebaute Spannung eines p-n-Übergangs zwischen dem oberen Körperbereich 118 und dem n-Barrierenbereich 116 ist, wird die Injektion von Löchern aus den p+-Kontaktbereichen 136 und dem oberen Körperbereich 118 in den zweiten n–-Driftbereich 115 unterdrückt.
  • Es soll hier bemerkt werden, dass die Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 1 so konfiguriert ist, dass eine Fläche an jeder Schottky-Grenzfläche 152 in dem Diodenbereich 108 kleiner als eine Fläche an jeder Schottky-Grenzfläche 150 in dem IGBT-Bereich 106 ist. Das heißt, der Widerstandswert der n-Säulebereiche 134 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 116 ist niedriger als der Widerstandswert der n-Säulenbereiche 142 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 122, wenn die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode arbeitet. Als ein Ergebnis wird in dem IGBT-Bereich 106 verglichen mit dem Diodenbereich 108 die Injektion von Löchern aus den p+-Kontaktbereichen 136 und dem oberen Körperbereich 118 in den zweiten n–-Driftbereich 115 weiter unterdrückt. Dies verringert den Effekt der parasitären Diode auf einen Diodenstrom, was es möglich macht, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich zu unterdrücken, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektroden 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird.
  • Weil ferner die Widerstandswerte durch Anpassen der Flächen der Schottky-Übergänge angepasst werden können, gibt es keinen Bedarf, zusätzliche Herstellungsschritte zum Anpassen der Widerstandswerte hinzuzufügen, und die Verarbeitungskosten werden nicht erhöht. Weil es ferner nur nötig ist, eine Fläche einer Maske zur Zeit des Herstellens anzupassen, gibt es keine Erhöhung in einer Anzahl an die Herstellungsschritte.
  • Das Vorhergehende wurde als ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedoch ist ein spezifischer Aspekt nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben. Es soll bemerkt werden, dass Komponenten in den anderen Ausführungsbeispielen, die dieselben wie die des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels 1 sind, dieselben Bezugszeichen haben und als solche nicht unten beschrieben werden.
  • (Ausführungsbeispiel 2)
  • In einer Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 2 ist eine Verunreinigungskonzentration von jeder der n-Säulenbereiche 134 in dem IGBT-Bereich 106 höher als eine Verunreinigungskonzentration von jeder der n-Säulenbereiche 142 in dem Diodenbereich 108. Zum Beispiel ist in Ausführungsbeispiel 2 die Verunreinigungskonzentration des n-Säulenbereichs 134 in dem IGBT-Bereich 106 ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3, und die Verunreinigungskonzentration des n-Säulenbereichs 142 in dem Diodenbereich 108 ist ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3. Die Verunreinigungskonzentration des n-Säulenbereichs 134 des IGBT-Bereichs 106 ist höher eingestellt als die Verunreinigungskonzentration des n-Säulenbereichs 142 des Diodenbereichs 108. Unterschiede in einer Verunreinigungskonzentration können durch eine Durchschnittskonzentration in jeder der n-Säulenbereiche 134 und 142 verglichen werden.
  • In Ausführungsbeispiel 2 ist aufgrund des Unterschieds in einer Verunreinigungskonzentration zwischen den n-Säulenbereichen 134 und 142 ein Widerstandswert des n-Säulenbereichs 134 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 116 niedriger als ein Widerstandswert des n-Säulenbereichs 142 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 122, wenn die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode arbeitet. Dies ermöglicht es, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich 108 zu unterdrücken, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektroden 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird. Weil ferner die Widerstandswerte durch Anpassen der Verunreinigungskonzentrationen ohne Änderung einer Größe einer Halbleitereinrichtung angepasst werden können, gibt es kein Anwachsen in einer Größe einer Halbleitereinrichtung.
  • (Ausführungsbeispiel 3)
  • In einer Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 3 ist eine Querschnittsfläche von jeder der n-Säulenbereiche 134 in dem IGBT-Bereich 106 größer als eine Querschnittsfläche von jeder der n-Säulenbereiche 142 in dem Diodenbereich 108. Die Querschnittsflächen werden in einem x-z-Querschnitt in 1 gemessen.
  • In Ausführungsbeispiel 3 ist aufgrund der Differenz in einer Querschnittsfläche zwischen den n-Säulenbereichen 134 und 142 ein Widerstandswert des n-Säulenbereichs 134 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 116 niedriger als ein Widerstandswert des n-Säulenbereichs 142 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 122, wenn die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode arbeitet. Dies ermöglicht es, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich 108, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektroden 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird, zu unterdrücken.
  • (Ausführungsbeispiel 4)
  • In einer Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 4 ist eine Verunreinigungskonzentration eines n-Barrierenbereichs 116 in dem IGBT-Bereich 106 höher als eine Verunreinigungskonzentration des n-Barrierenbereichs 122 in dem Diodenbereich 108. Zum Beispiel ist in Ausführungsbeispiel 4 die Verunreinigungskonzentration des n-Barrierenbereichs 116 in dem IGBT-Bereich 106 ungefähr 1 × 1015 bis 1 × 1018 cm–3 und die Verunreinigungskonzentration des n-Barrierenbereichs 122 in dem Diodenbereich 108 ist ungefähr 1 × 1015 bis 1 × 1018 cm–3. Die Verunreinigungskonzentration des n-Barrierenbereichs 116 des IGBT-Bereichs 106 ist so eingestellt, dass sie höher ist als die Verunreinigungskonzentration des n-Barrierenbereichs 122 des Diodenbereichs 108. Unterschiede in einer Verunreinigungskonzentration können durch eine durchschnittliche Konzentration in jeder der n-Barrierenbereiche 116 und 122 verglichen werden.
  • In Ausführungsbeispiel 4 ist aufgrund der Differenz in einer Verunreinigungskonzentration zwischen den n-Barrierenbereichen 116 und 122 ein Widerstandswert zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 116 niedriger als ein Widerstandswert zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 122, wenn die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode arbeitet. Dies ermöglicht es, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich 108, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektrode 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird, zu unterdrücken.
  • (Ausführungsbeispiel 5)
  • In einer Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 5 ist eine Länge eines n-Barrierenbereichs 116, die sich in einer Querrichtung von einer Kante von jeder der n-Säulenbereiche 134 in dem IGBT-Bereich 106 erstreckt, größer als eine Länge eines n-Barrierenbereichs 122, die sich in einer Querrichtung von einer Kante von jeder der n-Säulenbereiche 142 in dem Diodenbereich 108 erstreckt. Die Länge des n-Barrierenbereichs 116 in dem IGBT-Bereich 106 entspricht einem Abstand L1, der ein Abstand zwischen der Kante des n-Säulenbereichs 134 und einer Kante eines entsprechenden Grabens 126 in einer x-Richtung aus 3 ist. Ferner entspricht die Länge des n-Barrierenbereichs 122 in dem Diodenbereich 108 einem Abstand L2, der ein Abstand zwischen der Kante des n-Säulenbereichs 142 und einer Kante eines entsprechenden Grabens 126 in der x-Richtung von 3 ist.
  • In Ausführungsbeispiel 5 ist aufgrund der Differenz in einer Länge zwischen den n-Barrierenbereichen 116 und 122 ein Widerstandswert zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 116 niedriger als ein Widerstandswert zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 122, wenn die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode arbeitet. Dies ermöglicht es, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich 108, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektrode 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird, zu unterdrücken.
  • (Ausführungsbeispiel 6)
  • In einer Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 6 ist ein Abstand zwischen benachbarten n-Säulenbereichen 134 in dem IGBT-Bereich 106 enger als ein Abstand zwischen benachbarten n-Säulenbereichen 142 in dem Diodenbereich 108. Der Abstand zwischen benachbarten n-Säulenbereichen 134 in dem IGBT-Bereich 106 entspricht einem Abstand W1 zwischen Kanten von n-Säulenbereichen 134, die zueinander in einer y-Richtung von 4 benachbart sind (d.h. einer Längsrichtung der Gräben 126). Ferner entspricht der Abstand zwischen benachbarten n-Säulenbereichen 142 in dem Diodenbereich 108 einem Abstand W2 zwischen Kanten von n-Säulenbereichen 142, die zueinander in der y-Richtung von 4 benachbart sind (d.h., einer Längsrichtung der Gräben 126).
  • In Ausführungsbeispiel 6 ist aufgrund der Differenz im Abstand zwischen den n-Säulenbereichen 134 und 142 ein Widerstandswert der n-Säulenbereiche 134 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 116 niedriger als der Widerstandswert der n-Säulenbereiche 142 zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem n-Barrierenbereich 122, wenn die Halbleitereinrichtung 102 als eine Diode arbeitet. Dies ermöglicht es, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich 108, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektrode 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird, zu unterdrücken.
  • (Ausführungsbeispiel 7)
  • In einer Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 7 ist eine Verunreinigungskonzentration eines oberen Körperbereichs 118 in dem IGBT-Bereich 106 niedriger als eine Verunreinigungskonzentration eines oberen Anodenbereichs 124 in dem Diodenbereich 108. Zum Beispiel ist in Ausführungsbeispiel 7 die Verunreinigungskonzentration des oberen Körperbereichs 118 in dem IGBT-Bereich 106 ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3, und die Verunreinigungskonzentration des oberen Anodenbereichs 124 in dem Diodenbereich 108 ist ungefähr 1 × 1016 bis 1 × 1019 cm–3. Die Verunreinigungskonzentration des oberen Körperbereichs 118 des IGBT-Bereichs 106 wird so eingestellt, dass sie kleiner als die Verunreinigungskonzentration des oberen Anodenbereichs 124 des Diodenbereichs 108 ist. Differenzen in der Verunreinigungskonzentration können durch Durchschnittskonzentrationen in dem oberen Körperbereich 118 und dem oberen Anodenbereich 124 verglichen werden. In Ausführungsbeispiel 7 ist aufgrund der Differenz in der Verunreinigungskonzentration zwischen dem oberen Körperbereich 118 und dem oberen Anodenbereich 124 eine Menge an Löchern zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem zweiten Barrierenbereich 116 in dem IGBT-Bereich 106 kleiner als eine Menge an Löchern zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem Barrierenbereich 122 in dem Diodenbereich 108, wenn keine Spannung zwischen der Kollektor-/Kathodenelektrode 146 und der Emitter-/Anodenelektrode 148 angelegt ist (d.h. zwischen der Kathodenelektrode und der Anodenelektrode und zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode). Deswegen ist in dem IGBT-Bereich 106 verglichen mit dem Diodenbereich 108 die Injektion von Löchern aus dem oberen Körperbereich 118 in den zweiten n–-Driftbereich 115 weiter unterdrückt. Dies verringert den Effekt der parasitären Diode auf einen Diodenstrom, was es möglich macht, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich 108, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektroden 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird, zu unterdrücken.
  • (Ausführungsbeispiel 8)
  • In einer Halbeinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 8 ist eine Verunreinigungskonzentration von jedem der p+-Kontaktbereiche 136 in dem IGBT-Bereich 106 niedriger als eine Verunreinigungskonzentration von jeder der p+-Kontaktbereiche 144 in dem Diodenbereich 108. Zum Beispiel ist in Ausführungsbeispiel 7 die Verunreinigungskonzentration des p+-Kontaktbereichs 136 in dem IGBT-Bereich 106 ungefähr 1 × 1017 bis 1 × 1020 cm–3 und die Verunreinigungskonzentration des p+-Kontaktbereichs 144 in dem Diodenbereich 108 ist ungefähr 1 × 1017 bis 1 × 1020 cm–3. Die Verunreinigungskonzentration des p+-Kontaktbereichs 136 des IGBT-Bereichs 106 ist niedriger eingestellt als die Verunreinigungskonzentration des p+-Kontaktbereichs 144 des Diodenbereichs 108. Differenzen in einer Verunreinigungskonzentration können durch eine Durchschnittskonzentration in jeder der p+-Kontaktbereiche 136 und 144 verglichen werden. In Ausführungsbeispiel 8 ist aufgrund der Differenz in einer Verunreinigungskonzentration zwischen den p+-Kontaktbereichen 136 und 144 eine Menge an Löchern zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem zweiten Barrierenbereich 116 in dem IGBT-Bereich 106 kleiner als eine Menge an Löchern zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem Barrierenbereich 122 in dem Diodenbereich 108, wenn keine Spannung zwischen der Kollektor-/Kathodenelektrode 146 und der Emitter-/Anodenelektrode 148 (d.h., zwischen der Kathodenelektrode und der Anodenelektrode und zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode) angelegt ist. Deswegen wird in dem IGBT-Bereich 106 verglichen mit dem Diodenbereich 108 die Injektion von Löchern aus den p+-Kontaktbereichen 136 in den zweiten n–-Driftbereich 115 weiter unterdrückt. Dies verringert den Effekt der parasitären Diode auf einen Diodenstrom, was es ermöglicht, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich 108, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektroden 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird, zu unterdrücken.
  • (Ausführungsbeispiel 9)
  • In einer Halbleitereinrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 9 ist eine Querschnittsfläche von jeder der p+-Kontaktbereiche 136 in dem IGBT-Bereich 106 kleiner als eine Querschnittsfläche von jeder der p+-Kontaktbereiche 144 in dem Diodenbereich 108. Die Querschnittsflächen werden in dem x-z-Querschnitt von 1 gemessen. In Ausführungsbeispiel 9 ist aufgrund der Differenz in einer Querschnittsfläche zwischen den p+-Kontaktbereichen 136 und 144 eine Menge an Löchern zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem zweiten Barrierenbereich 116 in dem IGBT-Bereich 106 kleiner als eine Menge an Löchern zwischen der Emitter-/Anodenelektrode 148 und dem Barrierenbereich 122 in dem Diodenbereich 108, wenn keine Spannung zwischen der Kollektor-/Kathodenelektrode 146 und der Emitter-/Anodenelektrode 148 (d.h. zwischen der Kathodenelektrode und der Anodenelektrode und zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode) angelegt ist. Deswegen ist in dem IGBT-Bereich 106 verglichen mit dem Diodenbereich 108 die Injektion von Löchern aus den p+-Kontaktbereichen 136 in den zweiten n–-Driftbereich 115 weiter unterdrückt. Dies verringert den Effekt der parasitären Diode auf einen Diodenstrom, was es möglich macht, eine Fluktuation in einer Spannung in dem Diodenbereich 108, die durch Ein-/Ausschalten der Gateelektrode 130 des IGBT-Bereichs 106 verursacht wird, zu unterdrücken.
  • Während spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung oben im Detail beschrieben wurden, sind diese spezifischen Beispiele hauptsächlich illustrativ und setzen keine Limitierung für den Bereich der Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen beschriebene Technologie umfasst auch verschiedene Änderungen und Modifikationen an den oben beschriebenen spezifischen Beispielen. 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 zur Zeit, als die Patentansprüche eingereicht wurden, beschriebenen Kombinationen beschränkt. Ferner ist es der Zweck der durch die vorliegende Beschreibung oder Zeichnungen illustrierten Beispiele, mehrere Ziele gleichzeitig zu erfüllen, und das Erfüllen von einem dieser Ziele gibt der vorliegenden Erfindung eine technische Nützlichkeit.
  • Bezugszeichenliste
    • 102: Halbleitereinrichtung; 104: Halbleitersubstrat; 106: IGBT-Bereich; 108: Diodenbereich; 110: p+-Kollektorbereich; 112: n-Pufferbereich; 114: erster n–-Driftbereich; 115: zweiter n–-Driftbereich; 116: n-Barrierenbereich; 118: oberer Körperbereich; 120: n+-Kathodenbereich; 122: n-Barrierenbereich; 124: oberer Anodenbereich; 126: Graben; 128: Isolationsschicht; 129: Isolationsschicht; 130: Gateelektrode; 132: n+-Emitterbereich; 134: n-Säulenbereich; 134a: Säulenelektrode; 136: p+-Kontaktbereich; 138: Isolationsschicht; 140: Gateelektrode; 142: n-Säulenbereich; 142a: Säulenelektrode; 144: p+-Kontaktbereich; 146: Kollektor-/Kathodenelektrode; 148: Emitter-/Anodenelektrode; 150: Schottky-Grenzfläche; 152: Schottky-Grenzfläche; 166: unterer Körperbereich; 168: unterer Anodenbereich

Claims (4)

  1. Halbleitereinrichtung mit einem Diodenbereich und einem IGBT-Bereich in einem selben Halbleitersubstrat, wobei der Diodenbereich aufweist: eine Kathodenelektrode; einen Kathodenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen ersten Driftbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration konfiguriert ist; einen unteren Anodenbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen oberen Anodenbereich, der aus einem zweiten Leitfähigkeitstyp konfiguriert ist; eine Anodenelektrode, die aus einem Metall konfiguriert ist; einen ersten Barrierenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des ersten Driftbereichs konfiguriert ist, und zwischen dem unteren Anodenbereich und dem oberen Anodenbereich angeordnet ist; und einen ersten Säulenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als die Verunreinigungskonzentration des ersten Barrierenbereichs konfiguriert ist und so angeordnet ist, dass er den ersten Barrierenbereich und die Anodenelektrode verbindet, der erste Säulenbereich und die Anodenelektrode einen Schottky-Übergang bilden, der IGBT-Bereich aufweist: eine Kollektorelektrode; einen Kollektorbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen zweiten Driftbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration konfiguriert ist und in Fortsetzung des ersten Driftbereichs ist; einen unteren Körperbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen oberen Körperbereich, der aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; einen Emitterbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps konfiguriert ist; eine Emitterelektrode, die aus einem Metall konfiguriert ist; eine Gateelektrode, die dem unteren Körperbereich und dem oberen Körperbereich gegenüber steht, die zwischen dem Emitterbereich und dem zweiten Driftbereich sind, mit einer Isolationsschicht, die dazwischen liegt; einen zweiten Barrierenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des zweiten Driftbereichs konfiguriert ist, und zwischen dem unteren Körperbereich und dem oberen Körperbereich angebracht ist; und einen zweiten Säulenbereich, der aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Verunreinigungskonzentration als der Verunreinigungskonzentration des zweiten Barrierenbereichs konfiguriert ist, der zweite Säulenbereich und die Emitterelektrode einen Schottky-Übergang bilden, und ein Widerstandswert des zweiten Säulenbereichs zwischen der Emitterelektrode und dem zweiten Barrierenbereich kleiner als ein Widerstandswert des ersten Säulenbereichs zwischen der Anodenelektrode und dem ersten Barrierenbereich ist, wenn die Halbleitereinrichtung als eine Diode arbeitet.
  2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Fläche einer Übergangsfläche zwischen dem zweiten Säulenbereich und der Emitterelektrode größer als eine Fläche einer Übergangsfläche zwischen dem ersten Säulenbereich und der Anodenelektrode ist.
  3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verunreinigungskonzentration des zweiten Säulenbereichs höher als die Verunreinigungskonzentration des ersten Säulenbereichs ist.
  4. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Menge an Löchern zwischen der Emitterelektrode und dem zweiten Barrierenbereich kleiner als eine Menge an Löchern zwischen der Anodenelektrode und dem ersten Barrierenbereich ist, wenn keine Spannung zwischen der Kathodenelektrode und der Anodenelektrode und zwischen der Kollektorelektrode und in der Emitterelektrode angelegt ist.
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